長白山國家級自然保護(hù)區(qū)爬行動物道路致死特征的初步分析

王超, 王卓聰, 羅玉梅, 黃乃偉, 黃利亞, 張睿, 鄒長勝, 樸正吉*, 牛麗君*

(1. 長白山科學(xué)研究院，吉林延邊133613； 2. 長白山保護(hù)開發(fā)區(qū)林業(yè)局，吉林延邊133613；3. 長白山建設(shè)集團(tuán)，吉林延邊133613)

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長白山國家級自然保護(hù)區(qū)爬行動物道路致死特征的初步分析

王超1, 王卓聰1, 羅玉梅1, 黃乃偉2, 黃利亞1, 張睿1, 鄒長勝3, 樸正吉1*, 牛麗君1*

(1. 長白山科學(xué)研究院，吉林延邊133613； 2. 長白山保護(hù)開發(fā)區(qū)林業(yè)局，吉林延邊133613；3. 長白山建設(shè)集團(tuán)，吉林延邊133613)

2007—2014年在長白山國家級自然保護(hù)區(qū)環(huán)區(qū)公路、頭道公路及白山公路，各選取1條樣線，采用直接觀測法進(jìn)行了爬行動物道路致死情況的調(diào)查。累計統(tǒng)計里程總長1568 km。研究表明，道路致死爬行動物5種共391條，平均道路致死率為2.5條/10 km；其中白條錦蛇Elaphedione個體數(shù)最多，占致死總數(shù)量的49.9%；環(huán)區(qū)公路道路致死率與白山公路(Mann-Whitney Test:Z=-3.333，P=0.001<0.05)、頭道公路(Mann-Whitney Test:Z=-2.473，P=0.013<0.05)差異有統(tǒng)計學(xué)意義，路基寬度最小的頭道公路道路致死率最高；巖棲蝮Gloydiussaxatilis不同月份道路致死率差異有統(tǒng)計學(xué)意義(Kruskal Wallis Test:2=13.404，df=5，P=0.020<0.05)，其他4種爬行動物不同月份道路致死率差異均無統(tǒng)計學(xué)意義；各月車流量與各月總道路致死率經(jīng)Pearson相關(guān)分析結(jié)果顯著不相關(guān)(R=0.423，P=0.407)。在此基礎(chǔ)上，本研究提出了相應(yīng)減小道路對爬行動物致死率的措施。

爬行動物；公路；交通量；道路生態(tài)

道路網(wǎng)絡(luò)和各種交通工具為人類社會帶來巨大效益的同時，對自然景觀和生態(tài)系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響也在不斷加大，如動物死亡率增加、生物多樣性減少、外來物種入侵、景觀破碎、生態(tài)阻隔和廊道效應(yīng)等(van der Zandeetal.，1980；Andrews，1990；Trombulak & Frissell， 2000；Formanetal.，2002；Bohemen & Delaak，2003；宗躍光等, 2003;Lenzetal.，2004)。從20世紀(jì)70年代起，隨著人們對道路產(chǎn)生的影響的不斷關(guān)注，有關(guān)道路對野生動物和生態(tài)系統(tǒng)影響的研究也不斷增多，在歐美發(fā)達(dá)國家已開展了較多的基礎(chǔ)和理論性研究(Formanetal.，2000；Jones，2000；Trombulak & Frissell，2000)。在我國，道路生態(tài)研究的概念雖已提出，但在道路對動物及其生境的研究中，目前僅有初步的評價，且主要以描述為主，針對性的研究案例很少，道路的規(guī)劃設(shè)計階段也很少考慮其對生態(tài)系統(tǒng)的影響。直到2005年以后才有一些相關(guān)的研究和報道，如云南思小高速公路亞洲象Elephasmaximus的野生動物通道監(jiān)測研究、若爾蓋濕地公路對沿線野生動物致死方面的研究(戴強等，2006；林柳等，2008；Guetal.，2011)。

目前，隨著長白山區(qū)旅游業(yè)的快速發(fā)展，旅游設(shè)施和道路建設(shè)已經(jīng)在長白山國家級自然保護(hù)區(qū)周邊區(qū)域不斷增多和完善。保護(hù)區(qū)內(nèi)共修建林區(qū)道路、旅游干線及環(huán)區(qū)公路已超過400 km。保護(hù)區(qū)道路根據(jù)其功能可分為國防兼旅游公路、環(huán)區(qū)巡護(hù)公路、林間車道和觀景人行棧道。保護(hù)區(qū)面積約1968.4 km2，其中近0.3%的面積被道路占據(jù)。保護(hù)區(qū)平均道路密度為0.254 km·km-2，其中核心區(qū)道路密度為0.038 km·km-2，占總道路密度的38.8%。20世紀(jì)80年代后期，保護(hù)區(qū)內(nèi)公路從210 km增加至400多km，已有62.4%的路面為水泥或瀝青。道路網(wǎng)的形成和增加使棲息地片段化嚴(yán)重，特別是對于爬行動物的影響較為嚴(yán)重，可能會導(dǎo)致當(dāng)?shù)嘏佬蓄愇锓N的瀕危。但是，目前關(guān)于長白山地區(qū)道路對爬行動物的影響尚無系統(tǒng)調(diào)查研究。因此本研究選取爬行動物為研究對象，探討道路運營對其的影響范圍及程度、時空變化特征等，并在此基礎(chǔ)上提出減小道路對爬行動物的影響措施，從而保護(hù)長白山生態(tài)系統(tǒng)及生物多樣性。

1 研究地概況及調(diào)查方法

1.1 研究地概況

長白山國家級自然保護(hù)區(qū)成立于1960年，是保護(hù)以長白山天池為中心的自然環(huán)境、野生資源和森林生態(tài)系統(tǒng)的綜合性自然保護(hù)區(qū)，包括長白山的火山椎體、山麓傾斜高原的全部和山前熔巖臺地的一部分。全區(qū)縱貫于安圖、撫松、長白三縣境內(nèi)，東南部與朝鮮毗鄰。地理坐標(biāo)127°42′55″～128°16′48″E，41°41′49″～42°51′18″N，南北長79.5 km，總面積1964.65 hm2。區(qū)內(nèi)植物種類十分豐富，目前已知有野生植物1619種，分屬于186科665屬。其中，國家Ⅰ級重點保護(hù)植物有人參Panaxginseng、東北紅豆杉Taxuscuspidata和長白松Pinussylvestriformis3種，國家Ⅱ級重點保護(hù)植物有巖高蘭Empetrumnigrum、山楂海棠Maluskomarovii等20種。區(qū)內(nèi)野生動物種類繁多，目前已知有野生動物1586種，分屬于52目229科。國家Ⅰ級重點保護(hù)動物9種，包括東北虎Pantheratigris、中華秋沙鴨Mergussquamatus、原麝Moschusmoschiferus、梅花鹿Cervusnippon、紫貂Marteszibellina等；國家Ⅱ級重點保護(hù)動物40種。

爬行動物在保護(hù)區(qū)分布的種類較少，共1目3科8屬12種，占全國總數(shù)的3.93%左右，多數(shù)種類的種群密度非常低(陳霞，2010)。

1.2 調(diào)查與數(shù)據(jù)分析

選取保護(hù)區(qū)相鄰的3條主要公路：頭道公路為二道至頭道，全長8 km，于2007年建成，路基寬4.5 m；白山公路為二道至長白山山門，全長30 km，于2000年建成，路基寬7 m；環(huán)區(qū)公路為二道至白溪，全長80 km，于2009年建成，路基寬10 m；車量行駛速度平均為70 km·h-1(圖1)。在3條公路上分別選擇海拔、地形、植被等環(huán)境條件基本相似，爬行動物棲息活動相對集中的路段設(shè)定樣方；路域邊坡草叢蓋度及灌木密度從大到小分別為：頭道公路、白山公路、環(huán)區(qū)公路。

本次調(diào)查采用直接觀察計數(shù)法沿樣線記錄種類和個體數(shù)。長白山區(qū)的爬行動物從5月開始繁殖，直至10月中旬進(jìn)入冬眠期，在此期間調(diào)查了3條公路路面上由于道路致死的爬行動物種類、數(shù)量及位置。在調(diào)查時只記錄在路面及路肩上的爬行動物，不考慮路側(cè)排水溝(由于草叢密集，視線受阻)。于每年的5—10月，每月進(jìn)行2～4次道路致死爬行動物種類和數(shù)量的統(tǒng)計。

同時，采用2臺美國進(jìn)口便攜式交通量記錄儀器(Quixote transportation technologies，NC-200，USA)，分別布設(shè)于每條車道上，每月選擇1周完整記錄交通量分析儀統(tǒng)計數(shù)據(jù)，同時結(jié)合其他調(diào)查工作期間計數(shù)每小時車流量。

動物致死率以每10 km致死的動物個體數(shù)計數(shù)統(tǒng)計，交通量以每小時通過車輛計數(shù)統(tǒng)計。應(yīng)用Kolmogorov-SmirnovZ檢驗法進(jìn)行數(shù)據(jù)的分布狀態(tài)檢驗：若符合正態(tài)分布，使用單因素方差(One-Way ANOVA)分析；若不符合正態(tài)分布，則使用非參數(shù)Mann-WhitneyU方法及Kruskal Wallis Test進(jìn)行檢驗；并進(jìn)行動物道路致死率與交通量的Pearson相關(guān)分析。所有分析在SPSS 19.0上進(jìn)行。

圖1 調(diào)查樣帶示意圖

Fig. 1 Sketch map of the survey area

注:Ⅰ. 白山公路(旅游公路)A至B(10 km), Ⅱ. 頭道公路A至C(8 km), Ⅲ. 環(huán)區(qū)公路(旅游公路)C至D(10 km)。

Notes: Ⅰ. Baishan Road (tourist road) A to B (10 km),Ⅱ. Toudao Road A to C (8 km), Ⅲ. Ring Changbai Mountain Scenic Road (tourist road) C to D (10 km).

2 結(jié)果

2.1 爬行動物道路致死種類及數(shù)量

2.1.1 爬行動物道路致死調(diào)查組成 2007—2014年，在保護(hù)區(qū)3條道路上共發(fā)現(xiàn)5種爬行動物，分別為棕黑錦蛇Elapheschrenckii、白條錦蛇E.dione、虎斑游蛇Rhabdophistigrinus、極北蝰Viperaberus、巖棲蝮Gloydiussaxatilis(表1)。道路致死種類占保護(hù)區(qū)爬行動物種類總數(shù)(12種)的41.7%(表2)。

表1 2007—2014年長白山國家級自然保護(hù)區(qū)爬行動物道路致死種類及分布

表2 2007—2014年長白山國家級自然保護(hù)區(qū)爬行動物道路致死種類和數(shù)量

2.1.2 爬行動物道路致死率調(diào)查 2007—2014年，調(diào)查樣帶總長1568 km，調(diào)查爬行動物死亡總數(shù)為391條，平均致死率2.5條/10 km(表2)。2007—2014年在3條公路上致死數(shù)量和致死率最高的爬行動物是白條錦蛇(195條，49.9%)；其次是巖棲蝮(82條，21.0%)；再次為棕黑錦蛇(54條)和虎斑游蛇(34條)，極北蝰(26條)最少。

2.2 爬行動物道路致死的時空分布

2.2.1 爬行動物道路致死空間分布 3條公路路基寬度不同，分別為環(huán)區(qū)公路10 m，白山公路7 m，頭道公路4.5 m；3條公路的道路致死率分別為：環(huán)區(qū)公路0.055條/10 km±0.037條/10 km，白山公路0.268條/10 km±0.059條/10 km，頭道公路0.670條/10 km±0.176條/10 km；經(jīng)Mann-WhitneyUTest檢驗發(fā)現(xiàn)環(huán)區(qū)公路爬行動物的道路致死率與白山公路(Z=-3.333，P=0.001<0.01)、頭道公路(Z=-2.473，P=0.013<0.05)差異有統(tǒng)計學(xué)意義；頭道公路爬行動物的道路致死率與白山公路差異無統(tǒng)計學(xué)意義(Z=-0.537，P=0.591>0.05)。

圖2 2007—2014年長白山國家級自然保護(hù)區(qū)爬行動物道路致死率

白條錦蛇在環(huán)區(qū)公路的道路致死率與白山公路(Z=-3.538，P=0.000<0.05)和頭道公路(Z=-3.170，P=0.002<0.05)差異有統(tǒng)計學(xué)意義，白山公路與頭道公路的道路致死率差異無統(tǒng)計學(xué)意義；巖棲蝮在環(huán)區(qū)公路的道路致死率與白山公路(Z=-2.664，P=0.008<0.05)、頭道公路(Z=-2.257，P=0.024<0.05)的道路致死率差異有統(tǒng)計學(xué)意義，白山公路與頭道公路的道路致死率差異無統(tǒng)計學(xué)意義；極北蝰在白山公路與頭道公路(Z=-2.408，P=0.016<0.05)差異有統(tǒng)計學(xué)意義，在其他2條公路的道路致死率差異無統(tǒng)計學(xué)意義；棕黑錦蛇及虎斑游蛇的道路致死率差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

2.2.2 爬行動物道路致死率時間分布 經(jīng)Kruskal Wallis Test檢驗，只有巖棲蝮不同月份道路致死率差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=13.404，df=5，P=0.020<0.05)，其他4種爬行動物不同月份道路致死率差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。除極北蝰的道路致死率在各月呈現(xiàn)不規(guī)律外，其他爬行動物均具有季節(jié)性，即從5月開始增加至10月開始減少，可見爬行動物道路致死高峰期集中在6—9月，5月與10月減少(圖3)。

2.2.3 交通量對爬行動物道路致死率時間影響趨勢 3條公路的交通量具有明顯的季節(jié)變化特征，從5月開始逐漸增加，8月的交通量最高，7—9月為車流量高峰期，9月開始下降，到10月由于旅游的影響略有增加(圖4)。但爬行動物道路致死率則只在5月和10月減少，其他月份均呈現(xiàn)高致死率且波動不大。各月交通量與各月道路致死率經(jīng)Pearson相關(guān)分析顯示不相關(guān)(R=0.423，P=0.407)

3 討論

3.1 不同物種的道路致死率差異性分析

長白山優(yōu)勢種白條錦蛇和巖棲蝮的道路致死率相對較高，占總致死數(shù)量的70.84%。我們認(rèn)為，這2個種類的高致死數(shù)量與野外種群數(shù)量相對較大以及物種晝夜均有活動的習(xí)性有關(guān)；另外由于人們的宗教信仰，經(jīng)常有放生的習(xí)俗，大量蛇類物種被放生在路域附近后，使得該路段區(qū)域集中出現(xiàn)車輛致死爬行動物現(xiàn)象，這也可能是白條錦蛇致死率最高的一個因素。

Andrews(2006)認(rèn)為大型蛇和毒蛇會經(jīng)常穿越公路，導(dǎo)致死亡率上升。但在本研究中卻并未發(fā)現(xiàn)有毒蛇和無毒蛇致死率的差異性。

3.2 爬行動物道路致死與道路生境關(guān)系

Jochimsen(2006)研究結(jié)果認(rèn)為草原牛蛇Pituophismelanoleucus的道路致死率與路邊草叢蓋度增加和巖石的密集度呈正相關(guān)。在本研究所選取的3條公路，環(huán)區(qū)公路的路基最寬，而頭道公路的路基最窄，在頭道公路觀測到死亡的爬行動物種類較其他2條公路明顯增多，這可能與頭道公路路面狹窄以及邊坡草叢蓋度大相關(guān)。因此，我們建議清理路邊坡植被可以有效降低爬行動物的道路致死率。

3.3 不同月份爬行動物道路致死率與生活習(xí)性關(guān)系

長白山區(qū)爬行動物基本于4月末結(jié)束冬眠，開始交配和覓食活動，至當(dāng)年10月初尋找適宜地點冬眠。公路交通量對爬行動物致死影響主要集中在6—9月。爬行動物在這段時間的高致死率除了與交通量增加相關(guān)外，也與爬行動物的生活習(xí)性相關(guān)，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：首先，兩棲動物是爬行動物的主要覓食對象，而兩棲動物通常都會穿越繁忙的公路，尤其是在春季的繁殖遷移期和秋季的冬眠遷移期(Can & Fahrig，2001；Gibbs & Shriver，2005；王云等，2013a，2013b)，因此覓食行為可能是使爬行動物在6—9月出現(xiàn)致死率密集的原因之一；其二，由于繁殖交配季節(jié)爬行動物經(jīng)常穿越公路尋找交配對象而致死(Aresco，2005；Gibbs & Steen，2005；Steenetal.，2006)；其三，長白山屬于溫帶大陸性山地氣候，春夏秋季較短，溫暖濕潤且白天與夜晚溫差大(陳霞等，2010)。在溫帶獲取足夠的熱量是蛇類最主要的任務(wù)，當(dāng)周圍溫度低于路面溫度時，爬行動物會爬行至公路路面取暖，從而加大了致死的幾率；其四，爬行動物不同季節(jié)對棲息地需求不同，從而不得不通過公路，最終導(dǎo)致致死。

圖3 2007—2014年長白山國家級自然保護(hù)區(qū)道路致死爬行動物物種在各月分布數(shù)量

Fig. 3 Number of five dead reptiles species along roads in different months in Changbai Mountain National Nature Reserve from 2007 to 2014

圖4 長白山國家級自然保護(hù)區(qū)爬行動物月份道路致死率與交通量關(guān)系

3.4 交通量與爬行動物致死相關(guān)性分析

保護(hù)區(qū)交通量呈明顯的季節(jié)變化，從每年4月開始逐漸增加，7—9月為交通量高峰期，10月由于旅游黃金周的影響略有小幅增加。但是本研究發(fā)現(xiàn)爬行動物的道路致死率與交通量顯著不相關(guān)。Donald(2008)研究認(rèn)為交通量的強度對爬行動物致死率沒有明顯影響，但是如果公路通過的路段是爬行動物較適宜的棲息地環(huán)境，那么道路致死率會高于爬行動物適宜度低的路段。這與我們在對不同道路生境致死中分析結(jié)論基本一致。因此我們認(rèn)為車流量對爬行動物道路致死率影響可能由于爬行動物棲息地適宜強度等多種因素綜合影響而有所不同。

4 建議

本文通過對長白山國家級自然保護(hù)區(qū)不同道路生境及交通量對爬行動物致死率的研究，了解可能影響爬行動物道路致死率的因素。在降低3條公路對爬行動物的致死率上提出以下建議：1、在3條公路爬行動物致死比較集中路段設(shè)立警示牌或在條件許可下設(shè)立電子警示牌進(jìn)行車輛限速并警示加以回避。兩棲動物是爬行動物覓食對象，兩棲動物經(jīng)常在春秋季的夜晚及雨后密集活動，因此爬行動物也會在此期間活動頻繁，在該時間段警示并采取措施減緩爬行動物的道路致死。2、增設(shè)具有針對爬行動物的通道，通道附近設(shè)計特定設(shè)施以引導(dǎo)爬行動物進(jìn)入，如Hara等(2008)研究認(rèn)為十字型的涵管可以有效被兩棲動物和爬行動物利用，從而降低兩棲動物和爬行動物直接通過公路而引起的死亡率。對設(shè)立的爬行動物通道利用情況要進(jìn)行長期的監(jiān)測和評定。3、對爬行動物死亡比較集中的路段(如頭道公路)加強路邊坡植被及巖石清理強度，減少爬行動物適宜棲息地，從而減小道路致死率。4、對道路少且未成片斷化的爬行動物棲息區(qū)域進(jìn)行保護(hù)。5、道路修護(hù)之前，要先對該區(qū)域的爬行動物種群數(shù)量進(jìn)行評定，并對可能造成的影響進(jìn)行評價。

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Road Mortality Characteristic Analysis of Reptiles in Changbai Mountain National Nature Reserve

WANG Chao1, WANG Zhuocong1, LUO Yumei1, HUANG Naiwei2, HUANG Liya1, ZHANG Rui1,ZOU Changsheng3, PIAO Zhengji1*, NIU Lijun1*

(1. Changbai Mountain Academy of Science, Yanbian, Jilin Province 133613, China;2. Forestry Bureau of Changbai Mountain Protection and Development Zone, Yanbian, Jilin Province 133613, China;3. Construction Group of Changbai Mountain, Yanbian, Jilin Province 133613, China)

The road mortality characteristic of reptiles were studied on the Ring Changbai Mountain Scenic Road, Toudao Road and Baishan Road in Changbai Mountain National Nature Reserve from 2007 to 2014. Road mortality of reptiles were recorded by direct counting method and the total length of sampling road was 1568 km. The results showed that, a total of 391 road killed reptiles, belonging to 5 species were recorded, and the average mortality was 2.5/10 km. The most vulnerable reptile wasElaphedione, accounting for 49.9% of the total mortality. The mortality of reptiles in Ring Changbai Mountain Scenic Road was significantly differed with Baishan Road (Mann-Whitney TestZ=-3.333,P=0.001) and Toudao Road (Mann-Whitney Test:Z=-2.473,P=0.013). The highest mortality was observed in Toudao Road with the smallest roadbed width. The mortality ofGloydiussaxatilisin different months was significantly different (Kruskal Wallis Test:2=13.404,df=5,P=0.020). The monthly total mortality of reptiles was not significantly correlated with the monthly traffic volume by Pearson test (R=0.423,P=0.407). Accordingly, some protective measures of reptiles were provided.

reptile; road; traffic volume; road ecology

10.11984/j.issn.1000-7083.20150133

2015-04-12 接受日期：2015-11-04

吉林省科技廳應(yīng)用基礎(chǔ)項目(No.201205039); 吉林省科技廳自然科學(xué)基金項目(No.20140101019JC)

王超(1964—), 高級工程師, 研究方向為野生動物保護(hù), E-mail:158010799@qq.com

*通信作者Corresponding author, E-mail:piao_1777@sina.com; cbskxynlj@163.com

Q148

A

1000-7083(2016)01-0123-06