陕西观音山国家级自然保护区东凉公路动物通道有效性监测

成鸿飞，朱 云，蔡 琼，杨 钊，封 托，张洪峰＊

（1.陕西观音山国家级自然保护区管理局，陕西 杨凌712100；2.陕西省动物研究所，西安710032）

野生动物通道是指位于道路上方或下方，用来协助野生动物迁移的通道［1］，从20世纪50年代起，国外一些生态学家和民间组织开始关注公路对野生动物栖息地的影响。欧洲一些国家开始设计和使用野生动物通道，保护有限的生物多样性资源［2］。20世纪70年代，美国和加拿大等国开始关注公路对环境的影响，把环境影响评价和野生动物通道的设计纳入高速公路规划中，并制订了相关的政策和法规［3－4］。野生动物通道不只是设计让动物穿过的通道，还要切实做到建成后野生动物能够有效利用，通道建成后要进行长期监测，并采取相应的措施对通道进行维护和改造［6］。野生动物通道监测是一项长期的、持续性的、系统性的工作，不仅有助于对评价野生动物通道的作用和效果，而且可为其他类似公路建设中野生动物通道的设计、施工、评价、优化、管理等提供科学完整的数据资料［17］。

国内研究有关公路建设及其所产生的生态影响的相对较少，野生动物通道设置的研究主要集中于河南驻马店－信阳高速公路［5］、云南思茅－小勐养高速公路［6］、青藏铁路［7－9］、户县－洋县高速公路［10］、韶赣高速公路［11－12］、哈密至罗布泊铁路［13］与即将建设的北京至新疆高速公路。

结合国家级自然保护区公路建设实际，我们于2012年7月至2013年9月，调查了东凉公路两侧野生动物种类分布、车流量、人为干扰等因素，在全长14.1 km的东凉公路上设置9处动物通道，其中桥梁形式通道7处，缓坡形式通道2处。2013年11月至2014年9月，对所设置动物通道利用进行了系统的监测。本研究通过对东凉公路动物通道的有效性分析，研究将林区公路小桥涵洞改造为动物通道的可行性与相关技术标准，以期为国家自然保护区类似公路动物通道设计提供理论依据。

1 研究区域概况

试验区域位于陕西观音山国家级自然保护区西北部（图1），该保护区地处于秦岭大熊猫保护区群的中心位置，西临佛坪国家级自然保护区、北靠周至国家级自然保护区、东接天华山国家级自然保护区。以保护区内东河台至凉风垭公路两侧2 km为监测研究区域，地理坐标为东经107°51′～107°57′，北纬 33°41′～33°44′，海拔1 370～2 117 m，年平均气温11.5℃，年降水量922.8 mm。植被类型主要以落叶阔叶林、针阔混交林和针叶林为主［18］。

图1 研究区域位置示意图

2 研究方法

2.1 红外相机布设

2014年1月至6月，使用型号Ltl－6210红外相机对东凉公路动物通道利用情况进行监测，在7处桥梁形式通道下方布设7台红外相机，相机布设方式为悬挂式，拍摄模式为高清晰24 h连续拍摄，拍摄间隔时间为1 min，拍摄模式为“照片＋视频”。相机灵敏度设置为“高”，每季度进行一次监测，收取照片并更换电池。

2.2 样带监测

2013年11月至2014年9月，在7处桥梁通道下方和2处缓坡通道上设置样带，样带大小为10 m长，1 m宽，铺撒沙土，沙土厚度为3～5 cm，定期观察和记录野生动物的足迹。样带监测每季度进行一次，每次监测进行3次数据记录。监测开始时记录沙障上动物足迹，并拍照存档，之后对沙障进行清理，10 d后进行第二次观察记录，之后再次对沙障进行清理，间隔10 d后在进行第三次监测记录。

2.3 动物活动痕迹新等级划分

根据动物足迹链或粪便的多少与新鲜程度，将动物活动痕迹等级分为以下三级：

Ⅰ级：利用的动物种类为1～2种，痕迹非常少，足迹或粪便陈旧。

Ⅱ级：利用的动物种类为3～4种，痕迹较少，足迹或粪便较为新鲜。

Ⅲ级：利用的动物种类大于4种，痕迹较多，足迹或粪便新鲜。

2.4 数据处理与分析

照片回收后，将同一台相机照片未拍摄到动物个体的“空拍”照片全部去除，并去除同一时间段内同一动物个体连续拍摄的照片，对有效动物照片进行物种鉴别与统计分析，计算通道相对利用率（Relative effectivene index）、月通道相对利用率 （Monthly Relative effectivene index）等指标。

通道相对利用率计算公式为：

其中，REI代表通道相对利用率（%）；Ai代表第i类动物利用通道的频次；N代表动物利用通道的频次总和。

月通道相对利用率计算公式为：

其中，MREI代表通道月相对利用率（%）；Mi代表第i类动物在第i个月份利用通道的频次；N代表该动物利用通道的频次总和。

3 研究结果

3.1 不同野生动物通道动物活动痕迹等级

根据图2可以看出，2013年11月至2014年9月东凉公路9处动物通道均有野生动物活动痕迹，即有野生动物活动，冬季与春季野生动物活动痕迹较多，夏季后野生动物活动痕迹较少。

图2 东凉公路动物通道野生动物活动痕迹等级

3.2 通道利用率

2014年1－6月，共拍摄到7种兽类利用动物通道进行迁移，分别是羚牛 （Budorcas taxicolor）、鬣羚（Naemorhedus goral）、豹猫（Prionailurus bengalensis）、果子狸（Paguma larvata）、黄鼬（Mustela sibirica）、青鼬（Martes flavigula）、家犬（Canis familiaris）。不同动物种类对通道相对利用率表现出一定差异，其中羚牛对通道的相对利用率最高，为36.07%；家犬对通道的相对利用率最低，为1.64%；其他种类对通道的相对利用率介于二者之间（表1），不同动物种类对通道的相对利用率间显呈差异极显著（χ2＝55.043，df＝6，p＜0.01）。从通道利用位置来看，东凉公路动物通道利用频繁区域主要集中在寸沟至凉风垭之间，该区域远离居民点，人为干扰小，海拔在1 500 m以上，是保护区南北两个核心区野生动物迁移的廊道。

表1 不同动物种类对东凉公路动物通道利用频次统计

3.3 不同形式通道利用差异

从通道有效性来看，桥梁形式通道的利用率要高于缓坡形式通道（图3），不同动物种类对通道的相对利用率之间呈差异显著（χ2＝52.018，df ＝1，p＜0.01）。

图3 东凉公路不同类型动物通道利用次数统计图

3.4 不同月份通道利用规律

从动物利用通道的时间来看，1月份通道相对利用率最高，为41.67%；6月最低不足5.00%；随着时间的变化，呈现出波动性周期变化，即从1月份开始通道相对利用率开始降低，3月份开始回升；到4月回升至最高后开始下降，呈现出降低－升高－再降低的变化趋势（见图4），不同月份动物种通道的相对利用率之间差异显著（χ2＝52.018，df ＝1，p＜0.01）。

图4 不同月份对东凉公路动物通道利用频次统计图

4 讨论

目前，我国动物通道设计和监测主要侧重于高等级的新建或改扩建公（铁）路［19－24］。李玉强［6］（2013）认为动物通道也适用于对野生动物重要生境和迁移扩散路线上已经建好的公路、铁路改造工程中。赵山海［25］（2009）提出小桥涵在林区公路中的作用及将小桥涵作为动物通道的设计原则。余为干［26］（2010）总结并提出乡村道路下穿高速公路通道设计要求。张洪峰［27］（2009）、封托［28］（2013）通过对青藏铁路小桥涵的监测发现藏原羚、狼、沙狐等野生动物利用青藏铁路小桥涵作为其迁移的通道。东涼公路是陕西观音山国家级自然保护区内具有代表性的一条林区公路，且具有数量较多的小桥涵（小桥涵是林区公路上最常见的小型排水构造物）公路两侧野生动物资源十分丰富，作者对小桥涵进行改造，将其作为野生动物通行的通道，采用红外相机监测通道的利用情况，发现东涼公路动物通道已被羚牛、豹猫等野生动物有效利用，这说明将林区公路小桥涵通过改造作为动物通行的通道是可行的。

Clevenger等［29］和 Norris 等［30］认 为 通 道 的结构、周围环境特征以及人类活动都会影响到野生动物对通道的利用程度，本研究发现动物利用通道频率夜间明显高于白天，这与周边的环境因素及野生动物的习性密切相关，东涼公路两侧分布有一个行政村，47户212人，白天公路上车流量和人为干扰较大，而夜间则较小，这是引起差异的原因之一。在季节方面冬春季利用频率较高，而夏秋季利用率相对较低，这与动物的迁移习性息息相关，春季动物要进行迁移，一般是从低海拔区域向高海拔区域活动；冬季时恰好相反，是由高海拔区域向低海拔区域活动，动物通道恰好处在其迁移路径上活，因此，通道的利用频次会表现出季节性差异。

对通道的利用率分析发现羚牛对通道的相对利用率最高，这是因为羚牛是秦岭中体型较大的有蹄类动物，具有迁移习性，而东涼公路恰好处于迁移通道上。另外，曾治高［31］认为羚牛具有舔盐习性，监测6中发现部分羚牛个体有舔舐通道侧壁的行为，此为其获取盐分的一种方式，羚牛这一特有的行为促使其对通道较高的利用频率。监测中发现公路桥涵附近经常有啮齿类动物活动，啮齿类动物是许多食肉动物的主要食物来源，而东涼公路动物通道俨然成为一个潜在的“捕食陷阱”为一些小型食肉类动物提供了一个很好的觅食场所，这也是果子狸、豹猫的对通道的相对利用率也较高的因素之一。鬣羚、青鼬、黄鼬对通道的利用率很低，究其原因还有待于进一步研究。

尽管东凉公路是一条普通的乡村公路，且周边动物资源丰富，但因公路车辆和人为干扰，对野生动物迁移造成阻隔影响较大。通过对桥梁（涵洞）的改造、建立路基缓坡、设置标识牌等多种方式，有效的促进了公路两侧野生动物的迁移，从而降低和减缓该公路对野生动物的阻隔影响。

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