道路影響下野生動(dòng)物廊道的選址
——以大熊貓保護(hù)廊道為例

龔明昊, 歐陽志云, 徐衛(wèi)華, 宋延齡, 戴 波

1 中國林業(yè)科學(xué)研究院濕地研究所, 北京 100091 2 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心, 北京 100085 3 中國科學(xué)院動(dòng)物研究所, 北京 100101 4 四川省林業(yè)廳野生動(dòng)物保護(hù)站, 成都 610081

道路影響下野生動(dòng)物廊道的選址
——以大熊貓保護(hù)廊道為例

龔明昊1,2,*, 歐陽志云2, 徐衛(wèi)華2, 宋延齡3, 戴 波4

1 中國林業(yè)科學(xué)研究院濕地研究所, 北京 100091 2 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心, 北京 100085 3 中國科學(xué)院動(dòng)物研究所, 北京 100101 4 四川省林業(yè)廳野生動(dòng)物保護(hù)站, 成都 610081

沿道路設(shè)置供野生動(dòng)物遷徙、擴(kuò)散和連接棲息地的廊道是應(yīng)對道路干擾最有效的措施，科學(xué)選址則是野生動(dòng)物廊道建設(shè)的前提，也是廊道研究的薄弱領(lǐng)域。以大熊貓廊道為例對野生動(dòng)物廊道選址指標(biāo)體系、方法和程序進(jìn)行了探索，將棲息地特征、地形因素、植被可轉(zhuǎn)化性、工程成本作為大熊貓廊道選址指標(biāo)，基于Arcgis和棲息地格局、海拔、坡度、植被數(shù)據(jù)，為四川306省道椅子埡口段確定了兩處大熊貓廊道位置，并用監(jiān)測數(shù)據(jù)證明了所選位置具有較大的可行性和準(zhǔn)確性。研究表明棲息地格局是廊道選址的重要基礎(chǔ)，應(yīng)側(cè)重對地形因素的研究。研究為廊道選址方法和流程進(jìn)行了示范，還對選址指標(biāo)體系優(yōu)化、提高選址的科學(xué)性進(jìn)行了探討，有助于推動(dòng)野生動(dòng)物廊道研究從理論探索走向?qū)嶋H應(yīng)用。

野生動(dòng)物廊道; 選址; 指標(biāo); 方法; 大熊貓

道路極大地增加了人類活動(dòng)進(jìn)入野生動(dòng)物棲息地的機(jī)會(huì)，除導(dǎo)致野生動(dòng)物傷亡、棲息地破碎和種群隔離外，還增加小種群出現(xiàn)和物種滅絕的幾率[1]，成為威脅野生動(dòng)物生存安全最重要和緊迫的因素[2,3]。由于公路和鐵路修建, 野生大熊貓 (Ailuropodamelanoleuca)形成了24個(gè)(33個(gè))相互隔離的種群，并在局部地區(qū)消失[4- 7]。面對道路干擾，沿道路設(shè)置供野生動(dòng)物遷徙、擴(kuò)散、交流和連接兩旁棲息地的廊道就成為最有效的保護(hù)措施[8- 10]，尤其對大型野生動(dòng)物更為有效[11]。

野生動(dòng)物廊道研究在國外起步較早、成果豐富。Newmark等對廊道的主要因素、形狀、寬度、類型和適宜物種等方面做了大量研究[12- 14]，Lindenmayer和Bond把道路、燈光、噪聲等干擾因素納入了廊道研究，進(jìn)一步提出了廊道設(shè)計(jì)原則、步驟和流程，并把監(jiān)測引入廊道管理，使廊道從理論研究向?qū)嶋H應(yīng)用發(fā)展[15- 16]。我國學(xué)者對大熊貓、亞洲象的保護(hù)廊道開展過初步研究[17- 18]，制定了陸生野生動(dòng)物廊道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程(LY/T2016—2012)[19]，但總體上側(cè)重理論探討和廊道類型設(shè)計(jì)，對選址很少涉及，導(dǎo)致一些建成有廊道的“生態(tài)公路”仍然對野生動(dòng)物造成傷害、廊道利用率較低的現(xiàn)象[20- 21]。

作為應(yīng)對道路干擾的有效措施，野生動(dòng)物廊道需要設(shè)置在正確位置才會(huì)被利用和發(fā)揮功能。由于廊道選址研究相對薄弱和滯后，沒有相關(guān)選址指標(biāo)體系和研究方法供參考。本研究擬以大熊貓棲息地內(nèi)、四川306省道椅子埡口段及周邊路網(wǎng)為例，研究道路影響下大熊貓保護(hù)廊道的選址和主要指標(biāo)，并以此探索野生動(dòng)物廊道的選址指標(biāo)體系、方法和程序。

1 研究區(qū)域及研究道路

研究區(qū)域?yàn)樗拇拦每h和峨邊縣交界的椅子埡口及周邊地區(qū)，研究路段為四川306省道從峨邊縣勒烏鄉(xiāng)穿越椅子埡口后進(jìn)入美姑縣依果覺鄉(xiāng)之間的路段。為增加研究效果，還將椅子埡口周邊路網(wǎng)也納入研究路段(圖1)。研究區(qū)域北為峨邊黑竹溝自然保護(hù)區(qū)、南為美姑大風(fēng)頂自然保護(hù)區(qū)，海拔區(qū)間1600—3600 m，該區(qū)域是大熊貓棲息地，也是涼山山系大熊貓種群交流、擴(kuò)散的重要區(qū)域[18]。除大熊貓外，該區(qū)域還分布有豹、林麝、牛羚、藏酋猴、紅腹角雉、白鷴等珍稀、瀕危物種，生物多樣性豐富。306省道是研究區(qū)域的公路干道，人流、物流頻繁，日均過往車輛50—100輛，是當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)、生活的主要交通設(shè)施，對大熊貓及棲息地干擾較大(圖2)。

圖1 研究區(qū)域及研究路網(wǎng)

2 研究方法和數(shù)據(jù)

2.1 方法

野生動(dòng)物廊道應(yīng)優(yōu)先考慮目標(biāo)物種的種群生態(tài)、生境需求、取食要求、行為及與其它物種的相互關(guān)系[12,22]，是否滿足目標(biāo)物種的生存需求則是確定廊道位置的主要依據(jù)[23]。保護(hù)生物學(xué)中的“關(guān)鍵區(qū)域”也給野生動(dòng)物廊道選址以啟示[10,24- 25]，對因道路交通造成棲息地破碎和種群隔離的現(xiàn)象，可在對種群交流、擴(kuò)散和棲息地連接有重要作用的關(guān)鍵區(qū)域設(shè)置廊道、實(shí)施保護(hù)項(xiàng)目，使有限的保護(hù)資源通過關(guān)鍵區(qū)域?qū)δ繕?biāo)物種進(jìn)行保護(hù)，能最大程度降低保護(hù)成本、提高保護(hù)成效。基于已有廊道、關(guān)鍵區(qū)域研究和陸生野生動(dòng)物廊道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程，假設(shè)大熊貓廊道選址應(yīng)同時(shí)考慮以下指標(biāo)、各指標(biāo)對選址的影響相同：

(1)棲息地特征 擬建廊道區(qū)域周邊應(yīng)有較豐富的大熊貓優(yōu)質(zhì)棲息地[23]，該區(qū)域原本為大熊貓適宜棲息地，因道路干擾造成棲息地破碎和質(zhì)量下降。

(2)地形因素 擬建廊道區(qū)域必須滿足目標(biāo)動(dòng)物對適宜地形特征的要求，如海拔、坡度等因素[15,24,26]。

(3)植被的可轉(zhuǎn)化性 擬建廊道區(qū)域周邊必須有大熊貓適宜植被分布，立地條件可以滿足現(xiàn)有植被通過自然或人工輔助演替為適宜植被類型[14,27]。

(4)工程成本可行性 擬建廊道區(qū)域應(yīng)為被道路隔離后優(yōu)質(zhì)棲息地分布距離較近的區(qū)域，無論是實(shí)施棲息地恢復(fù)或建設(shè)工程廊道(橋梁、隧道)都為成本較低的方案[28- 29]。

基于以上假設(shè)和標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)大熊貓對研究區(qū)域自然環(huán)境的利用特性，首先進(jìn)行棲息地評估、了解道路影響下棲息地的分布格局，然后結(jié)合地形特征、植被狀況和種群分布等確定保護(hù)廊道建設(shè)的地點(diǎn)，最后用該區(qū)域2008—2010年的大熊貓監(jiān)測數(shù)據(jù)對所選定廊道位置的有效性進(jìn)行驗(yàn)證[11]。大熊貓棲息評估基于Ron & Jyrki、歐陽志云等所用模型完成[30- 31]；通過Arcgis對棲息地、植被、海拔、坡度等圖層疊加，根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)比選出道路沿線最適合建廊道的位置。

2.2 數(shù)據(jù)

研究區(qū)域棲息地評估所用植被數(shù)據(jù)來自黑竹溝保護(hù)區(qū)和大風(fēng)頂保護(hù)區(qū)已完成的科學(xué)考察報(bào)告成果；坡度、海拔等圖層基于研究區(qū)域1∶50 000等高線的DEM(30 m×30 m)生成；大熊貓對植被、海拔、坡度的選擇特性參考該區(qū)域已有研究成果[32- 33]，根據(jù)對大熊貓的適宜性分為4類；道路影響數(shù)據(jù)基于國家林業(yè)局SD0624項(xiàng)目成果，按與道路距離分4類(表1)。該區(qū)域2008—2010年的大熊貓監(jiān)測數(shù)據(jù)來自黑竹溝和大風(fēng)頂自然保護(hù)區(qū)常規(guī)監(jiān)測項(xiàng)目。

表1 研究區(qū)域植被、海拔、坡度和道路對大熊貓的適宜性和影響Table 1 The suitability and impact of vegetation, elevation, slop and road on giant panda in study area

3 研究結(jié)果

3.1 研究區(qū)域大熊貓棲息地和種群格局

圖2 研究區(qū)域有、無道路干擾下的棲息地格局

有、無道路干擾下的大熊貓棲息地評估結(jié)果表明研究區(qū)域大熊貓棲息地分為一般、較適宜和適宜棲息地三類。較大尺度下、道路對整個(gè)研究區(qū)域大熊貓棲息地的影響并不明顯，道路干擾下適宜棲息地比沒有道路干擾下少3787.11 hm2，僅占研究區(qū)域總面積的2.5%；但小尺度下、道路則對其鄰近區(qū)域的棲息地格局則產(chǎn)生了重大影響，對距離道路1300 m(道路影響最小等級)范圍內(nèi)的大熊貓棲息地構(gòu)成分析表明：道路影響下的適宜棲息地和較適宜棲息地面積減少9567.18 hm2，占道路兩側(cè)1300 m范圍總面積的25.8%，適宜棲息地的比例下降10個(gè)百分點(diǎn)，變化極為顯著，沿道路形成了一寬約1.5 km的隔離帶(表2，圖2)。在鄰近道路區(qū)域(0—400 m)由于干擾嚴(yán)重所有的棲息地都變成了一般棲息地，在距離道路較遠(yuǎn)區(qū)域(400—800 m、800—1300 m)內(nèi)的部分適宜棲息地變成了較適宜棲息地、較適宜棲息地則變成了一般棲息地，其格局發(fā)生了重大變化。

研究區(qū)域、特別是椅子埡口為周邊地區(qū)大熊貓交流、擴(kuò)散的重要區(qū)域，由于道路交通的嚴(yán)重影響，導(dǎo)致大熊貓種群在一定程度上也呈現(xiàn)隔離的狀況，全國第三次大熊貓調(diào)查表明306省道從勒烏鄉(xiāng)至椅子埡口一線以西4 km范圍內(nèi)沒有大熊貓分布，形成了沿道路東、西隔離的現(xiàn)象；依果覺鄉(xiāng)至龍窩鄉(xiāng)道路以南6 km范圍內(nèi)均沒有大熊貓分布(圖2)。

表2 研究區(qū)域及研究道路周邊棲息地格局Table 2 The habitat pattern of study area and adjacent area flanking study roads

3.2 大熊貓保護(hù)廊道選址

圖3 擬建廊道位置的海拔和植被狀況

基于所假設(shè)選址標(biāo)準(zhǔn)和道路影響下的棲息地格局發(fā)現(xiàn)研究道路兩側(cè)適宜棲息地斑塊較近、距離≤2 km的地點(diǎn)為甲瓦村、太陽坪、椅子埡口、依吾村、馬鞍山(圖3)。對5地的地形特征分析，發(fā)現(xiàn)甲瓦村(1900—2200 m)、依吾村(1800—2100 m)和馬鞍山(3000—3300 m)的海拔為大熊貓不喜選擇的區(qū)間，太陽坪(2400—2900 m)、椅子埡口(2700—3000 m)為大熊貓適宜的海拔區(qū)間；甲瓦村、依吾村(25—30°)坡度相對陡峻，太陽坪、椅子埡口和馬鞍山3地大部分坡度處于大熊貓適宜坡度的范圍(5—10°)。植被是大熊貓棲息地演替和恢復(fù)的重要基礎(chǔ)，目前甲瓦村周邊分布有大面積的農(nóng)耕地，馬鞍山海拔較高、分布有較大面積的高山草甸，現(xiàn)有植被演替為大熊貓適宜植被的可能性較低、可轉(zhuǎn)化性較差；太陽坪、椅子埡口和依吾村3地周邊均有該區(qū)域大熊貓最喜選擇的寒溫性針葉林分布，由于立地條件適宜，其余植被主要為落葉闊葉灌叢、溫性針闊葉混交林，可以通過自然或人工輔助演替為大熊貓的適宜植被(圖3)。

圖4 監(jiān)測表明大熊貓利用了擬建廊道及周邊地區(qū)

基于以上分析，確定太陽坪、椅子埡口為設(shè)置大熊貓保護(hù)廊道的理想位置，依吾村為次適宜位置，甲瓦村和馬鞍山不適合設(shè)置廊道。以糞便代表大熊貓活動(dòng)痕跡，黑竹溝保護(hù)區(qū)和大風(fēng)頂保護(hù)區(qū)在2008—2010年大熊貓及棲息地監(jiān)測中分別在太陽坪、椅子埡口及周邊都發(fā)現(xiàn)了大量大熊貓糞便，馬鞍山東北部僅在2009年發(fā)現(xiàn)過糞便，甲瓦村、依吾村在連續(xù)3a的監(jiān)測中均沒有發(fā)現(xiàn)痕跡信息(圖4)。監(jiān)測結(jié)果說明在道路持續(xù)干擾下大熊貓仍然選擇該區(qū)域活動(dòng)，太陽坪、椅子埡口確有大熊貓適宜的自然和生物環(huán)境，大熊貓擴(kuò)散、遷徙可以選擇該區(qū)域作為通道，在此建設(shè)廊道具有較大的可行性和合理性。

4 討論

(1)大熊貓廊道選址研究的意義

作為一種保護(hù)對策，已有研究側(cè)重大熊貓廊道的規(guī)劃、確定哪些區(qū)域需要建設(shè)廊道，但這些區(qū)域范圍較大、有的超過100 km2，由于資源有限、不可能全部區(qū)域開展保護(hù)工程，導(dǎo)致所提出的保護(hù)廊道無法實(shí)施和建設(shè)[18,28- 29]。本研究首次對大熊貓保護(hù)廊道選址的指標(biāo)、程序進(jìn)行了探索和驗(yàn)證，確定了廊道建設(shè)可實(shí)施的地點(diǎn)，有助于使廊道從一理論研究的保護(hù)對策走向?qū)嶋H應(yīng)用，對提高大熊貓保護(hù)成效有積極意義，也為野生動(dòng)物廊道選址方法和指標(biāo)體系研究提供了經(jīng)驗(yàn)和示范。

(2)廊道選址指標(biāo)優(yōu)化

基于監(jiān)測數(shù)據(jù)對選址的驗(yàn)證，表明本研究所提假設(shè)和指標(biāo)具有一定的合理性。除本研究所提指標(biāo)外，廊道選址還與干擾狀況、食物分布、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素有關(guān)，在實(shí)際選址中應(yīng)對以上因素綜合考慮[16]，進(jìn)一步提高選址的科學(xué)性和合理性。任何給定的廊道只能為一個(gè)或幾個(gè)目標(biāo)物種提供通道或棲息地連接功能，保護(hù)對象不同，廊道指標(biāo)體系和閾值也有所差異，廊道所需寬度和形狀變化較大[13- 15,19,23]，需要根據(jù)目標(biāo)動(dòng)物的生物學(xué)特性進(jìn)行調(diào)整。在本研究指標(biāo)體系確定的廊道對黑熊、羚牛的保護(hù)有積極意義，但對藏酋猴、紅腹角雉、白鷴的保護(hù)效果可能有限。

(3)如何提高廊道選址的準(zhǔn)確性

為避免廊道建設(shè)的重大損失，從理論上提高選址的準(zhǔn)確性是最有效的措施。由于道路干擾，野生動(dòng)物對臨近道路的棲息地會(huì)產(chǎn)生回避效應(yīng)，從而造成種群隔離和棲息地破碎[3]。認(rèn)識(shí)、理解道路影響下的棲息地格局是廊道選址的重要基礎(chǔ)，所有與棲息地評估相關(guān)的微生境因子選擇、地形和植被數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、評估參數(shù)是否全面等都直接關(guān)系評估結(jié)果和廊道選址的準(zhǔn)確性。地形是野生動(dòng)物棲息地因素中唯一不具可轉(zhuǎn)化性的因子，Lindenmayer也認(rèn)為廊道的地形非常重要、要具有景觀上的連接作用[15]，廊道選址應(yīng)側(cè)重對地形因素的研究。

致謝：感謝峨邊黑竹溝自然保護(hù)區(qū)周龍對本研究的支持。

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The location of wildlife corridors under the impact of road disturbance:case study of a giant panda conservation corridor

GONG Minghao1,2,*, OUYANG Zhiyun2, XU Weihua2, SONG Yanling3, DAI Bo4

1InstituteofWetlandResearch,ChineseAcademyofForestry,Beijing100091,China2ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China3InstituteofZoology,ChineseAcademyofSciences,Beijing100101,China4WildlifeConservationStation,SichuanForestryDepartment,Chengdu610081,China

Road construction has made it easier for human activity to greatly affect wildlife habitats and it has become the most urgent and essential issue for wildlife survival. Due to highway and railway construction, giant pandas have been isolated into 24 (33) separate populations and have disappeared in some areas. Responding to road disturbance by building corridors for wildlife migration allowing the expansion and connection of habitats along the road has become the most effective conservation measure. Previous corridor studies achieved a lot in determining its types, designing principles and procedures, but location was not studied. Due to the unscientific process of determining location, some “ecological roads” with wildlife corridors still do harm to wildlife. Scientific determination of location is the premise for the construction of a wildlife corridor which can function when located in the right place. Taking the case of the conservation corridor of the giant panda, our study focused on the indicators, method and procedure of site selection for the wildlife corridor. Based on previous studies on the indicators of wildlife corridors and the concept of crucial area in conservation biology, we proposed possible indicators for site selection of the giant panda corridor: habitat feature, topography, probability of vegetation transformation and construction cost feasibility. With the results of the habitat assessment, we employed Arcgis to analyze the habitat pattern, elevation, slope and vegetation according to the following procedure: the distance between suitable habitat on both sides of the road, topographic features of elevation and slope, and vegetation. We identified two ideal positions for a giant panda corridor along the Sichuan 306 provincial way of Yiziyakou. By testing with monitoring data and records, we found feces and trails in areas adjacent to our identified positions. It proves that the corridor selection position is feasible and reasonable. Our study found that the pattern of giant panda habitat had undergone great changes through the disturbance caused by the 306 provincial way in the study area, with a ten percent decline in the proportion of suitable habitat producing a 1.5 km wide isolated area without habitat along the road. It is shown to be necessary to build corridors for alleviating road impacts on these habitats. Our study also shows that habitat pattern is an important basis for corridor location and should focus on topographic factors, which cannot be transformed, among all the habitat factors. With differences in target species and protected animals, the indicators and threshold values of corridor location also need to be adjusted, enriched and optimized. We demonstrated a method and procedure for corridor location which can contribute further to the practical application of wildlife corridors using the theoretical research.

wildlife corridor; location; indicator; method; giant panda

博士后基金(2012M510568); 國家林業(yè)局“大熊貓廊道及棲息地改造工程選址原則和標(biāo)準(zhǔn)”

2013- 06- 24;

2014- 05- 30

10.5846/stxb201306241771

*通訊作者Corresponding author.E-mail: gongmh2005@hotmail.com

龔明昊, 歐陽志云, 徐衛(wèi)華, 宋延齡, 戴波.道路影響下野生動(dòng)物廊道的選址——以大熊貓保護(hù)廊道為例.生態(tài)學(xué)報(bào),2015,35(10):3447- 3453.

Gong M H, Ouyang Z Y, Xu W H, Song Y L, Dai B.The location of wildlife corridors under the impact of road disturbance: case study of a giant panda conservation corridor.Acta Ecologica Sinica,2015,35(10):3447- 3453.