天津盤山風景名勝區哺乳動物和鳥類多樣性

張宇碩 盧憲旺 關洪武 張衛兵 孫寶軍 冀賀蓮 田雅慧 李佳琦 趙大鵬*

(1.天津師范大學生命科學學院，天津，300387；2.中國天津盤山風景名勝區管理局，天津，301900；3.生態環境部南京環境科學研究所，南京，210042)

中國自然保護地類型多樣，按生態價值和保護強度高低依次分為國家公園、自然保護區和自然公園三大類[1]。建立以國家公園為主體、自然保護區為基礎、各類自然公園為補充的自然保護地分類系統，是貫徹習近平生態文明思想的重大舉措。野生動植物本底資源監測調查和物種編目評估是自然保護地體系建立與完善過程中的重要工作內容之一[2]。

紅外相機技術是紅外觸發相機陷阱技術的簡稱，是一種無人操作的紅外感應設備[3-4]。紅外相機技術以拍攝照片或者視頻的方式來記錄野生動物的種類、數量、行為等基礎信息[5]，具有非損傷、低干擾、持續24 h工作等特點，較少受到環境條件和研究人員等限制[6]，特別是對活動隱秘物種能夠進行有效監測[7]。紅外相機技術在自然保護地野生動物資源調查監測中發揮著重要作用[3，8-9]，可提供野生動物的多樣性和動態變化的資料[10]，還可以與不同的數據分析方法、模型結合，解決各種生態學問題[11]。

風景名勝區屬于自然保護地的自然公園類別，在自然保護地體系中的作用不容忽視[12]。天津盤山風景名勝區是國家5A級風景名勝區，2015年被環境保護部列入中國生物多樣性保護優先區域范圍之一。天津盤山風景名勝區迄今尚未系統開展過野生動物資源專項監測調查。本研究首次應用紅外相機技術對天津盤山風景名勝區開展野生哺乳動物和鳥類資源監測，為今后野生動物資源保護與科學管理提供參考依據。

1 研究區域概況

盤山舊名無終山、徐無山、盤龍山等。據《盤山志》記載，自魏武帝曹操開始，歷代多位帝王都曾游覽盤山，其中乾隆皇帝曾先后32次親臨盤山，并感嘆道“早知有盤山，何必下江南！”1984年12月，經天津市政府批準，建立盤山風景名勝古跡保護區。1994年1月，經國務院批準，盤山成為國家級風景名勝區，規劃總面積110.9 km2。天津盤山風景名勝區位于燕山山脈南緣、天津市薊州區城西12 km處，地理位置40°4′45″—40°6′25″N，117°14′40″—117°17′20″E，地勢北高南低，最高峰掛月峰864.4 m；其氣候屬于暖溫帶季風型氣候，四季分明，年降水量800 mm左右；其主要植被類型包括針葉林、闊葉林、針闊混交林等。

2 研究方法

2.1 相機布設和數據收集

借助地理信息系統，在天津盤山風景名勝區范圍內按照1 km×1 km公里網格布設法布設紅外相機，共選擇40個網格區域，網格之間盡量保持連續形態，在每個網格中選擇合適位置布設1臺紅外相機(相機型號：BG526)，一共布設40臺(圖1)。紅外相機的布設位點通常選擇在有野生動物出沒痕跡的地點，如獸道、水源地附近。紅外相機選擇安裝固定于合適的樹干或巖石上，距離地面高度約0.5 m。紅外相機的基礎參數設置包括1 s的拍攝間隔、3張連拍、中度敏感度、全天24 h工作等。紅外相機監測起止時間為2019年7月—2020年5月，監測期間平均每3—4個月更換1次相機電池和存儲卡。

2.2 數據分析

依據《中國鳥類圖鑒》[13]、《中國獸類野外手冊》[14]、《中國哺乳動物多樣性與地理分布》[15]及《中國鳥類分類與分布名錄》(第3版)[16]來完成紅外照片中哺乳動物(Mammalia)與鳥類(Aves)物種的鑒定并對其居留類型以及區系組成歸類。由于嚙齒動物(Rodentia)個體較小且主要在夜間活動，其個體特征較難識別，故統一歸類為小型嚙齒動物，不列入物種名錄中。

根據研究區域暖溫帶季風性氣候的特點，將3—5月劃分為春季，6—8月劃分為夏季，9—11月劃分為秋季，12月—翌年2月劃分為冬季。依據紅外監測區域海拔范圍(148—779 m)劃分了4個海拔梯度類型，分別為0—200、201—400、401—600、601—800 m。采用相對多度指數(RAI，量符號為IRA)、物種相機位點出現率(TO，量符號為OT)、Shannon-Wiener多樣性指數(H)來對鳥類與哺乳動物的多樣性與豐富度進行分析。

相對多度指數體現研究區域內鳥類和哺乳動物的相對種群數量，計算公式[17-18]如下：

IRA=Ai/T×100

式中：Ai代表第i種(i=1，2，…，50)物種的獨立有效照片數；T代表相機總的有效工作日。獨立有效照片定義為同一相機位點含相同個體的相鄰有效照片，且間隔時間至少為30 min。

物種相機位點出現率的計算方式[19]如下：

OT=Ci/S×100

式中：Ci表示某i類物種出現的相機位點數；S表示正常工作的相機位點總數。

用Shannon-Wiener多樣性指數分析比較不同區域的物種多樣性特征[20]，計算公式如下：

式中：S為物種數目；H為Shannon-Wiener多樣性指數；Pi為第i種獸類或鳥類的獨立有效照片數占獨立有效照片總數的比例。

以每臺相機位點作為一個獨立樣本，通過計算其各自物種多樣性指數的平均值來代表不同季節時段、不同海拔區段的物種分布特點[21]。應用SPSS 20.0軟件中Kruskall-Wallis 檢驗、Friedman檢驗和Wilcoxon檢驗分析Shannon-Wiener多樣性指數的季節與海拔差異，顯著差異水平α=0.05。

3 結果與分析

3.1 物種種類

有效監測日為11 886 d，可確定野生動物的獨立有效照片有2 936張，共鑒定出哺乳動物5目8科13屬13種和鳥類6目16科30屬37種(表1)。基于紅外監測下物種數量累計曲線(圖2)可以發現，在最初60個工作日內，哺乳動物的物種數增長快于鳥類，哺乳動物在約65個工作日后保持平整，鳥類物種數在之后繼續緩慢增長，直至約200個工作日后保持平穩。

由表1可見，關于哺乳動物物種，在物種組成方面以食肉目(Carnivora)為主(46.15%)，在區系組成方面以古北界物種為主(53.85%)；在物種保護級別方面，以國家“三有”動物為主(84.62%)，國家二級重點保護野生物種2種(15.38%)，列入世界自然保護聯盟(IUCN)紅色名錄“LC”等級的物種12種(92.31%)，列入IUCN紅色名錄“VU”等級的物種1種(7.69%)，列入《瀕危野生動植物種國際貿易公約》(CITES)附錄Ⅱ、附錄Ⅲ的分別為1、2種，各占7.69%和15.38%)；在物種豐富度方面，位居前3位的是松鼠(Sciurusvulgaris，IRA=3.47)、蒙古兔(Lepustolai，IRA=3.28)和巖松鼠(Sciurotamiasdavidianus，IRA=3.23)。

關于鳥類物種(表1)，在物種組成方面以雀形目(Passeriformes)為主(81.08%)；在區系組成方面以廣布種為主(51.35%)，在居留類型方面，以留鳥物種為主(45.95%)；在物種保護級別方面，以國家“三有”動物為主(89.19%)，國家二級重點保護物種3種(8.10%)，全部被列入IUCN紅色名錄“LC”等級，列入CITES中附錄Ⅱ和附錄Ⅲ的物種各1種(2.70%)；在物種豐富度方面，位居前3位的是紅嘴藍鵲(Urocissaerythroryncha，IRA=1.98)、山噪鹛(Garrulaxdavidi，IRA=1.51)和環頸雉(Phasianuscolchicus，IRA=1.14)。

表1 天津盤山風景名勝區哺乳動物和鳥類多樣性與豐富度

續表1

續表1

3.2 海拔和季節差異

應用Kruskal-Wallis檢驗分析哺乳動物和鳥類全年及各季節不同海拔區段間的物種多樣性指數(表2)發現，哺乳動物不存在顯著差異；鳥類夏季和全年存在顯著差異。Friedman檢驗分析發現哺乳動物和鳥類的物種多樣性指數均存在顯著季節差異(哺乳動物：χ2=25.487，df=3，P<0.000 1；鳥類：χ2=31.811，df=3，P<0.000 1)。基于Wilcoxon檢驗對哺乳動物兩兩季節間的比較分析發現，秋季物種多樣性指數極顯著高于其他3季，夏季物種多樣性指數顯著高于春季；對鳥類兩兩季節間的比較分析發現，秋、冬季物種多樣性指數極顯著高于春、夏季。

表2 天津盤山風景名勝區全年及不同季節各海拔區段物種多樣性指數

4 結論與討論

天津盤山風景名勝區自建立以來，一直缺少野生動物多樣性方面的專業基礎資源信息，本次的紅外監測初步反映了盤山風景名勝區內哺乳動物與地棲性鳥類物種多樣性的本底水平，其物種多樣性與天津八仙山、北京霧靈山等相鄰地區部分自然保護地[22-23]基本一致。本研究監測發現的哺乳動物主要是嚙齒目和食肉目物種，主要為中小型哺乳動物，相對多度指數位居前3位的是松鼠(IRA=3.47)、蒙古兔(IRA=3.28)和巖松鼠(IRA=3.23)，未監測到大型食肉動物。天津薊州區歷史上有大型哺乳動物華北豹(Pantherapardusjaponensis)的活動記錄，本次監測在天津盤山風景名勝區內沒有拍攝到其活動軌跡，一方面很可能與人為干擾活動有關，另一方面也可能與監測范圍有關，未能完全覆蓋物種活動的核心范圍[24]。大型食肉動物的缺失會對生態系統造成一定的影響[25-26]。目前天津盤山風景名勝區內沒有大型哺乳動物活動，其生態系統穩定性相對較弱，這種情況下豹貓(Prionailurusbengalensis)等中型食肉動物成為生態系統中的關鍵物種，因此建議今后在紅外相機技術的基礎上綜合多種傳統調查方法(例如：樣線法)，進一步加強監測區域內中小型哺乳動物物種多樣性及其生態活動規律，以便對生態資源保護提供及時的、科學的參考依據[27-29]。

本研究監測共發現37種鳥類，包括1種天津鳥類物種新記錄——畫眉(Garrulaxcanorus)。但考慮到景區范圍附近有人工飼養畫眉，因此紅外監測拍攝到的畫眉物種不能完全排除逃逸種的可能性，有待今后持續監測以待進一步確定。本研究中鳥類物種相對多度指數方面，位居前3位的是紅嘴藍鵲(IRA=1.98)、山噪鹛(IRA=1.51)、環頸雉(IRA=1.14)，基本都為地面活動為主或體型相對較大的物種，而對于個體小、飛行速度快且活動區域不在地面的鳥類監測相對較少。建議在今后的監測研究中進一步調整相機靈敏度，結合樣線調查等多種方法，同時兼顧地面活動、林冠層活動各類鳥類的不同生活習性[30]。此外，在使用公里網格法基礎上，增加公頃網格法，在常有鳥類出沒的區域使用公頃網格法，提高紅外相機布設的密度[11]，從而獲取更為全面的鳥類多樣性資源數據信息[31]。

綜上所述，本研究首次應用紅外相機技術對天津盤山風景名勝區開展野生哺乳動物和鳥類資源監測，該監測成果可為今后天津盤山風景名勝區的野生動物資源保護以及天津自然保護地體系的綜合管理提供科學依據；與此同時，監測結果也可以在天津盤山風景名勝區的生態旅游和科普宣教方面發揮積極作用。

致謝：天津盤山風景名勝區管理局工作人員在野外監測過程中給予了大力支持，天津師范大學野生動物資源保護研究團隊多位同學協助鑒定紅外相機影像資料，在此一并感謝。