浙江清涼峰國家級自然保護區華南梅花鹿棲息地適宜性評價

袁智文,徐愛春,俞平新,郭 瑞,李春林

1 安徽大學資源與環境工程學院, 合肥 230601 2 中國計量大學生命科學學院, 杭州 310018 3 浙江清涼峰國家級自然保護區, 杭州 311321

人類活動導致眾多野生動植物棲息地的退化和喪失,造成全球范圍內的生物多樣性喪失[1-2]。對野生動物進行棲息地質量評價,并預測潛在分布區,對瀕危野生動物的管理和保護具有重要意義[3-5]。

傳統的棲息地適宜性評價采用回歸模型[6]、機理模型[7]和生態位模型[8]等,然而,數據獲取的難度及評價的主觀性等因素限制了適宜性評價的準確性。近年來,“3S”技術在生態學領域的應用越來越成熟,極大地促進了大尺度上野生動物棲息地適宜性的評價工作[9-10]。結合“3S”技術,利用最大熵模型(MaxEnt)評價野生動物棲息地的適宜性時只需物種的“出現點”數據,且在數據不多的情況下,精度也比較高,因此MaxEnt模型得到了廣泛應用[11-15]。

華南梅花鹿Cervuspseudaxis是東洋界特有鹿類,1998年《中國瀕危動物紅皮書》中被列為“瀕危級”,是我國國家一級重點保護野生動物[16]。在20世紀20年代以前,華南梅花鹿曾在我國東部廣泛分布。近60年來,由于人類的捕殺、人為干擾強度的增加和適宜棲息地的喪失,種群數量驟減[17],現僅分布于安徽、浙江和江西等狹小片區內,彼此間相互隔離[18]。華南梅花鹿是浙江清涼峰自然保護區的主要保護對象之一,僅分布于千頃塘區域。自20世紀90年代以來,為更好的保護華南梅花鹿,研究人員開展了一系列的研究工作,包括種群動態[19-20]、種群遺傳[21-22]、棲息地選擇[23-24]和食性[25-26]等。研究表明,華南梅花鹿傾向于選擇海拔為1000 m左右、人為干擾較小的灌草叢為棲息地[23-24]。

盡管華南梅花鹿面臨嚴峻的棲息地喪失、退化和破碎化等問題,但目前仍未有研究對其棲息地質量現狀進行客觀評價,也缺乏對其潛在適宜棲息地的預測。本研究利用MaxEnt模型對以浙江清涼峰自然保護區千頃塘為中心50 km×50 km的區域進行華南梅花鹿棲息地適宜性評價,探討影響華南梅花鹿空間分布的主要環境因子,以及了解研究區域內棲息地的破碎化現狀,以期為保護區內棲息地的保護與管理以及圈養種群的野外放歸提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區域

本研究選取以浙江清涼峰國家級自然保護區千頃塘野生梅花鹿保護區域為中心的50 km×50 km范圍為研究區域(東經118°51′—119°22′,北緯30°04′—30°31′),整個分析區域為平均海拔為(442 ±285)m的中低山區。浙江清涼峰自然保護區地處浙江省西北部,總面積11252 hm2,由龍塘山森林生態系統保護區域、千頃塘野生梅花鹿保護區域和順溪塢珍稀瀕危植物保護區域三部分組成。地帶性植被主要是以青岡櫟(Cyclobalanopsisglauca)、木荷(Schimasuperba)、甜櫧(Castanopsiseyrei)為優勢種構成的常綠闊葉林。保護區內華南梅花鹿僅分布于千頃塘區域,該區域面積為5690 hm2,位于浙皖兩省交界處,其西面與安徽省績溪縣、歙縣相鄰,北面與安徽省寧國市毗鄰(圖1)。

圖1 浙江清涼峰自然保護區千頃塘及周邊區域圖

1.2 數據獲取

2014年12月—2016年12月,采用紅外相機(LTL 5210MC)網格布設法對千頃塘區域內華南梅花鹿開展種群監測,以獲取其分布點數據[27]。將千頃塘區域劃分為1 km×1 km的網格,在每個網格中心位置20 m范圍內選擇合適地點作為相機布設點,相機距地面60—80 cm。整個區域內共布設58臺紅外相機(圖2)。

圖2 浙江清涼峰自然保護區紅外相機安放位點

根據付義強[23]和馬繼飛[24]分別在浙江清涼峰自然保護區和江西桃紅嶺自然保護區對梅花鹿秋季和春季棲息地利用的研究,選取地形、植被、水源及人為干擾等4類環境因子用于華南梅花鹿棲息地適宜性模型的構建。地形因子包括海拔、坡度和坡向,由中國科學院科學數據庫(http：//www.gscloud.cn/)下載30 m分辨率的數字高程模型(DEM)計算提取得到。植被因子包括植被類型和歸一化植被指數：利用ENVI 5.3,采用監督分類的最大似然法對2018年4月19日研究區域內Landsat 8影像進行判讀,將其分為水體、建筑用地、灌草叢、農田、竹林、針葉林、針闊葉混交林和闊葉林等8類,并計算歸一化植被指數。由于山谷可截留雨水或形成溪流,可以為華南梅花鹿提供臨時性或永久性水源,因此,我們通過提取研究區域的山谷線獲得包括小尺度的水源因子。人為干擾因子主要包括距人口聚居區和道路的距離,其中人口聚居區定義為面積大于10 hm2的居住點片區；道路為硬化道路,如省道、縣道、鄉道、村村通水泥路。

1.3 模型構建

利用ArcGIS 10.4將所有環境因子圖層的坐標統一為WGS1984 UTM Zone 50N,像元大小統一為30 m×30 m,并轉化為MaxEnt 3.4.1軟件要求的ASCII格式。將華南梅花鹿25%的分布點數據作為測試數據,利用Jackknife刀切法分析環境因子對其分布的影響,其他參數均為默認。將模型輸出的ASCII格式文件導入至ArcGIS 10.4中,根據棲息地適宜性值,將其劃分為4個等級：0—0.25為不適宜；0.25—0.5為次適宜；0.5—0.75為適宜；0.75—1為最適宜,從而得到清涼峰華南梅花鹿的棲息地適宜性圖。

2 結果

2.1 模型的準確性

ROC曲線結果顯示訓練數據和驗證數據的AUC值分別為0.975和0.965,表明MaxEnt模型的預測結果處于優秀水平(圖3)。

圖3 浙江清涼峰華南梅花鹿棲息地適宜性評價結果的ROC曲線檢驗

2.2 華南梅花鹿棲息地選擇與環境因子的關系

Jackknife檢驗結果表明,海拔、坡度、距道路和人口聚居區的距離是影響華南梅花鹿分布的關鍵因子,對MaxEnt模型的貢獻率分別為76%、11%、5.7%和3.2%。華南梅花鹿基本不選擇海拔600 m以下的區域,在600—1100 m區間,其出現的可能性逐漸增加,而在1200 m以上區域逐漸降低。華南梅花鹿傾向于選擇坡度小于40°的區域,其偏好隨坡度的減小而增加。對距道路100—200 m的區域選擇性較高,隨著距離的增加反而降低。其選擇性隨距人口聚居區的距離增加而提高,在2000—4000 m區域達到最高,之后反而降低。

2.3 華南梅花鹿棲息地適宜性

研究區域內華南梅花鹿的適宜棲息地主要分布在千頃塘區域及其西南部約10 km的龍崗鎮(圖4),最適宜和適宜棲息地的面積計為5477 hm2,占研究區域面積的2.2%。千頃塘區域最適宜棲息地的面積為762 hm2,適宜棲息地的面積為1462 hm2,共占該區域面積的39.1%。西南部山區最適宜棲息地的面積為215 hm2,適宜棲息地的面積為1479 hm2,共占西南部山區面積的16.7%(表1)。

3 討論

MaxEnt模型分析結果表明,環境因子中對華南梅花鹿棲息地選擇貢獻率最高的是海拔和坡度,華南梅花鹿傾向于選擇海拔1050—1240 m范圍內的平緩地帶,這與前人的研究結果基本相符[24]。人為干擾對華南梅花鹿棲息地選擇的貢獻率較低,距道路和人口聚居區距離的貢獻率分別為5.7%和3.2%。距人口聚居區越遠,人類活動對華南梅花鹿的影響越小,華南梅花鹿的適宜棲息地多位于距人口聚居區3200—3800 m范圍內。盡管道路交通可能對華南梅花鹿產生干擾,但道路兩側一定范圍內(100—900 m)的林地較為開闊,為華南梅花鹿提供了較為適宜的棲息地。

模型結果表明,華南梅花鹿的適宜棲息地主要分布于千頃塘及其西南部約10 km的山區。千頃塘隸屬于浙江清涼峰自然保護區,主要保護對象是華南梅花鹿。自保護區成立以來,采取了一系列的保護措施,有效地保護了華南梅花鹿的野生種群及其棲息地,并且建立了約50只的圈養種群[17],且總適宜面積占千頃塘區域面積的39.1%,建議將千頃塘區域作為其棲息地重點保護區域,保護華南梅花鹿的繁殖發育場所。西南山區海拔較高,植被保存較好,總適宜面積占西南山區面積的16.7%,在華南梅花鹿適宜棲息地面積銳減的條件下,建議待華南梅花鹿圈養種群發展到一定規模,可優先考慮此區域作為野外放歸地。

千頃塘與西南山區之間的省高速S18、省道S209和浙西大峽谷對華南梅花鹿現有及潛在棲息地造成了隔離,阻礙了華南梅花鹿的遷徙,有必要對其棲息地連通性進行分析,以便在現有棲息地和潛在棲息地之間建立遷徙廊道。

4 保護管理建議

首先,加強浙江清涼峰自然保護區千頃塘區域的規劃和管理,降低該區域內人為干擾,適當采取棲息地改良措施,使保護區華南梅花鹿種群得到更好的保護。其次,在千頃塘西南部山區開展全面深入的棲息地評價,為在適當時機圈養種群的野外放歸提供科學依據。此外,改善千頃塘區域與西南部山區的景觀連接度,為華南梅花鹿野生種群的自然擴散提供可能。

致謝：感謝中國計量大學生命科學學院范朋來和浙江清涼峰國家級自然保護區對本研究的幫助。