基于相機陷阱法調查牯牛降國家級自然保護區野豬種群密度

張丁來,方宏明,施 皓,賀 君,鄧帥濤,劉 凱,薛 輝

1.安徽牯牛降自然保護區石臺管理站，安徽池州，245000; 2.安徽師范大學生命科學學院，安徽蕪湖，241000

獲得可靠的種群密度和數量是評估目標物種種群生存現狀及其影響因素、開展種群動態監測、制定合理保護和管理措施的前提。傳統研究中，通常利用樣線法、標記重捕法等方法對目標物種種群密度進行估算，但這些方法對亞熱帶森林生態系統中活動隱秘的動物很難奏效[1]。相機陷阱技術能夠根據環境溫度的細微變化自動捕獲感應區域內的動物，具有長時性、抗干擾性、客觀性、勞動成本低、無損傷、監測范圍廣等優點[2-3]，適合活動隱蔽或夜行性動物的野外調查，已被廣泛應用于動物分布和種群動態等研究[4-7]。研究表明，紅外相機捕獲率(trapping rate)與目標物種種群密度具有顯著的相關性[8]。根據這種相關性，Rowcliffe等[9]構建了隨機遇見模型(random encounter method,REM)用以估算無明顯個體識別標志動物的種群密度。

野豬(susscrofaLinnaeus,1758)是家豬的祖先，在分類上隸屬偶蹄目、豬科。中國有7個亞種，除青藏高原和戈壁沙漠以外，其分布范圍跨越溫帶與熱帶。安徽境內有兩個亞種：即華南亞種(S.s.chirodonta)和華北亞種(S.s.moupinensis)，主要分布于皖南山地丘陵和大別山區[10]。

野豬環境適應性極強，見于茂密的灌叢、低濕草地、食物豐富的闊葉林、、以及針闊混交林等多種生境中[11]。野豬對不同生境的利用頻率與季節有關，夏季高溫，多選擇在高海拔區域陽光直射少的陰坡活動，尤其是山溝陰涼處；而冬季則偏愛低海拔的向陽坡區域，多在山間灌木叢中活動[12-14]。野豬沒有固定的巢穴，但在繁殖季節會找水源充足，隱蔽條件好的地方筑簡單巢穴[15]。

自《野生動物保護法》和《國家天然林防護工程》實施以來，全國各地山地森林植被普遍得到恢復，大部分野生動物得到有效保護，不少物種(如野豬等)種群數量增長明顯，野生動物危害農作物事件導致人與動物之間的沖突已經引起廣泛關注，而野豬對山地丘陵地區農作物的危害首當其沖[1,16]。不過，大部分地區人們只是直觀的感覺野豬數量多，危害大，亟需采取措施將其對農作物的危害限制在最低程度。合理的保護和管理措施都應該建立在掌握目標物種種群密度和數量等基本信息的基礎上。本研究于2015年8月至12月，采用相機陷阱技術對安徽牯牛降國家級自然保護區野豬種群資源進行調查，應用隨機相遇模型基于紅外相機數據估算種群密度和數量，旨在為野豬種群動態的監測和管理提供基礎資料。

1 研究方法

1.1 研究地概況

牯牛降國家級自然保護區位于安徽省石臺和祁門兩縣交界處，地處東經117°24′53″～117°34′20″，北緯30°00′23″～30°04′33″，總面積67.13 km2，主峰牯牛降海拔1 727.6 m，山體呈東西走向，北坡較平緩，南坡較陡峭，相對高差達1 694 m。牯牛降國家級自然保護區屬亞熱帶濕潤季風氣候，區內年平均氣溫約16.0 ℃，年平均降水量為1 600～1 700 mm；在植被區劃屬于東部中亞熱帶常綠闊葉林的北緣，處在中亞熱帶向北亞熱帶過渡地帶。山地植被垂直分布明顯，隨海拔的升高，依次出現常綠闊葉林、常綠闊葉與落葉闊葉混交林、落葉闊葉林、針葉與落葉闊葉混交林、黃山松林及部分山地矮林和高山草甸。

1.2 紅外相機布設

紅外相機布設遵循隨機原則，根據牯牛降國家級自然保護區面積和地形地貌特點，先將自然保護區劃分為1 km×1 km的公里網格，根據海拔高度對公里網格進行分層，在不同海拔層級中的相機位點兼顧不同生境類型，每兩臺相機之間間隔不少于300 m。共計布設紅外相機25臺(表1，圖1)，相機安裝在距離地面30～50 cm的樹干上，調節相機使鏡頭基本與地面平行，相機感應區域視野開闊，避開陽光直射。相機監測時間4個月，2個月換一次電池。相機安裝完畢后，對現場進行清理，還原自然生境。同時，記錄安裝時間、小地點、相機編號以及GPS位點等信息。

圖1 紅外相機位點分布圖

本研究所用紅外數碼相機(Ltl-6210MC)像素500萬，相機SD存儲卡8 G， AA電池12節。相機工作模式為24 h不間斷連續工作，相機拍照模式為：相鄰兩次拍照的時間間隔為0.8 s；一經觸發，拍攝照片3張，接著錄制1段30 s的視頻。

1.3 數據處理與分析

首先，根據相機編號分別建立獨立的文件夾,每臺相機的照片和視頻分別存入保存，刪除空白照片和視頻。參照劉凱等[1]的方法定義獨立照片，即對于同一相機拍攝的同一物種連續照片，以時間間隔不少于30 min作為1次獨立拍照,記錄為1張獨立照片。依據蔣志剛等《中國哺乳動物多樣性及地理分布》[17]對監測到的物種進行分類，參照王岐山《安徽獸類志》[10]對相關物種的食性進行界定。根據公式RA=Ai/N計算各物種的相對豐度(relative abundance,RA),其中,Ai為第i種獸類的獨立照片數;N為所拍攝獸類總的獨立照片數。

根據 Rowcliffe等[9]中的方程估算野豬密度

其中，y為本次調查所獲得的野豬總的獨立有效照片數；t為所有相機連續工作的相機日之總和；v為野豬移動速度；r為紅外相機監測區域的半徑(10 m)；θ為紅外相機監測的扇形弧度(θ=0.785)；g為野豬群體系數。

v值估算：分別選取30個代表不同時間段野豬活動的視頻進行觀察和分析，確定野豬的運動速度v，據此確定野豬的移動速度為2.90～4.30 km/d。

g值估算：根據野豬總有效獨立照片所統計的個體數量，除以相應的獨立照片數，作為目標物種的群體系數為2.87。

2 結 果

2.1 紅外相機拍攝概況

本研究中，25臺紅外相機累計相機工作日為1 498天，經篩查共獲得哺乳動物總有效獨立照片數257張，能夠準確鑒定的哺乳動物12種(表2)。其中，20個相機位點捕獲到野豬活動的照片或視頻(表1)，野豬獨立有效照片63張，30 s視頻51個。在所鑒定出的12種動物中，野豬的相對豐度最高，達24.51%，赤腹松鼠和小麂的相對豐度也很高，均在20%左右(表2)。絕大部分物種都是草食性動物或雜食性動物，食肉動物較少。

表1 牯牛降國家級自然保護區紅外相機位點及野豬拍攝信息

(續表)

表2 牯牛降國家級自然保護區哺乳動物紅外相機獨立照片數和相對豐度

2.2 野豬種群密度和數量

利用Rowcliffe等[9]的隨機相遇模型基于紅外相機數據對野豬種群密度進行估算，結果顯示，牯牛降國家級自然保護區野豬種群密度為5.9±1.15頭/km2。牯牛降國家級自然保護區面積約67.13 km2，據此推算，牯牛降國家級自然保護區野豬野生種群數量約396±77頭。

3 討 論

紅外相機陷阱技術被廣泛應用于野生動物資源調查，利用紅外相機數據估算種群密度多以標記重捕法為基礎，目標物種一般具有可識別個體身份的特征，如貓科動物顯著的條紋。但是，大部分動物體表沒有明顯的可供個體識別的特征，因此，紅外相機數據在種群密度估算方面的應用受到限制。Rowcliffe等[9]根據隨機相遇模型構建了能夠估算不具有個體識別標記動物的種群密度，為基于紅外相機數據估算這類動物種群密度提供了潛在的機會。利用這種方式估算動物種群密度的關鍵是對目標物種運動速度(v)和群體系數(g)進行估算。本研究首次應用隨機相遇模型基于紅外相機數據對安徽牯牛降國家級自然保護區野豬種群密度進行估算，結果顯示該保護種群密度5.9±1.15頭/km2。根據本文估算的種群密度結合保護區面積推算該保護區野豬數量約為396±77頭。這是該保護區第一個關于野豬種群密度的數據，可作為野豬種群動態監測的基礎數據。也可為后續研究利用基于動物痕跡信息的樣線法調查野豬種群密度提供參考，評估不同方法調查野豬相對密度的有效性。

紅外相機調查結果顯示，在該保護區所監控的所有哺乳動物中，野豬的相對豐度最高(24.51%)。同域分布的其他物種也多是草食性動物或雜食性動物，主要原因概括起來有：(1)在過去幾十年的封山育林政策驅使下，山地森林生態系統自然環境明顯好轉，為野生動物的生存和繁衍創造了有利條件；(2)《野生動物保護法》頒布以來，來自狩獵的威脅大幅度減小；(3)野豬的天敵是大型貓科動物，目前，皖南山區大中型食肉動物極度減少，致使野豬種群數量失去了自然天敵的有效控制[1]。

野豬食量大，破壞性強，當其種群數量增長到一定程度時，其活動區范圍必然會擴張到附近的農田，對農作物產生危害。因此，對該保護區野豬種群密度進行長期監測，調查野豬對保護區內部和周邊區域農作物的損害信息，通過野豬種群密度與農作物受損程度之間進行關聯分析，可為合理控制野豬種群密度提供極為重要的信息。對保護區內野豬野生種群密度和數量進行科學評估，可為其保護和管理提供理論依據。