基于红外相机技术对广东平远龙文—黄田省级自然保护区林下鸟兽生物多样性监测*

陈远忠 姜尧柱 林石狮 韩志坚 何东仪 李远航

（1.广东平远龙文—黄田省级自然保护区，广东 梅州 514600；2.广州盛恒林业有限公司，广东 广州 510665；3.广东环境保护工程职业学院，广东 佛山 528216）

野生动物资源监测是自然保护区生物多样性保护工作的重要内容，也是评估生物多样性保护成效的重要方式[1]。目前，红外相机监测技术已成为野生动物资源监测的重要方法。与传统方法相比，红外相机监测技术具有全天候无间断﹑隐蔽性强﹑非损伤性﹑较少受到环境条件和研究人员的限制等特点，尤其对夜行性﹑活动隐秘及数量稀少的动物，具有明显的优势[2-4]。红外相机监测不仅有助于积累珍贵的物种影像资料，补充和厘定区域生物编目，也有助于进一步开展物种多样性监测﹑动物种群密度估算﹑栖息地选择以及动物行为模式的研究，进而为保护区制定保护计划与开展实践提供科学依据[2,5-8]。

近年来对广东平远龙文—黄田省级自然保护区的研究共报道了鸟类150 种[9]，但缺乏对兽类资源的调查研究，且很多物种的种群数量及其分布均不清楚。为了补充完善保护区鸟兽物种编目，掌握保护区内野生动物种群数量及分布，于2021年7 月至2022 年1 月使用红外相机技术及公里网格布设法，对保护区开展全域的监测工作，以期为保护区的管理和规划提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

广东平远龙文—黄田省级自然保护区位于广东省东北部的梅州市平远县境内，靠近赣闽粤三省交界处，处南岭山脉和武夷山脉的交界地带，韩江的上游，面积为8 528.05 hm2。保护区地带性植被为亚热带常绿阔叶林，分布着台湾苏铁Cycas taiwaniana自然群落﹑半枫荷Semiliquidambar cathayensis自然群落﹑罗浮锥Castanopsis faberi及其与红锥Castanopsis hystrix的混交群落，均具有较高的保护价值[10]。

1.2 红外相机布设与数据采集

利用ArcGIS 10.8 将保护区划分为1 km×1 km的网格，共设置84 个网格，并对所有网格进行编号。采用系统抽样方法，在每个网格布设1 个相机位点。结合地形地貌﹑生境等特点，实际布设涉及80 个公里网格，共80 台红外相机（图1）。

图1 广东平远龙文—黄田省级自然保护区红外相机监测公里网格与相机位点Fig.1 Camera-trapping survey grids and sites in the Pingyuan Longwen-Huangtian Provincial Nature Reserve, Guangdong

图2 广东平远龙文—黄田省级自然保护区红外相机拍摄部分珍稀濒危物种Fig.2 Some of Rare and endangered species photographed by infrared camera in Pingyuan Longwen-Huangtian Provincial Nature Reserve, Guangdong

本次监测采用型号为东方红鹰E3H 的红外相机进行24 h 全天候监测，每次触发连拍2 张照片和摄像1 段10 s 视频，触发间隔时间5 s，灵敏度设置为高。相机布设在动物痕迹较多的区域，如山脊﹑兽径﹑水源地和动物夜宿地等小生境，相机安放高度距离地面40～60 cm，相机镜头朝向尽量避开阳光直射。同时，记录每台相机的拍摄日期，所处位置的经纬度﹑植被类型﹑优势种﹑海拔﹑坡度﹑坡向﹑生境特点及人为干扰等信息。本次监测时间为2021 年7 月至2022 年1 月，共计166 个监测日（Monitoring day）。

1.3 数据处理

红外相机影像资料回收后，分别对每台红外相机数据建立Excel 表提取照片和视频基础信息，整理相机编号﹑拍摄时间﹑动物种类﹑数量﹑性别等信息。物种鉴定参考《中国兽类图鉴》[11]和《中国鸟类观察手册》[12]。兽类分类参照《中国兽类名录（2021 版）》[13]，鸟类分类参照《中国鸟类分类与分布名录（第三版）》[14]。保护级别参照《国家重点保护野生动物名录》（http://www.forestry.gov.cn/main/5461/20210205/122418860831 352.html）﹑《广东省重点保护陆生野生动物名录》（http://www.gd.gov.cn/zwgk/gongbao/2021/20/content/post_3368515.html）﹑CITES 附录（http://www.cites.org.cn/） 和IUCN 红 色 名 录（https://www.iucnredlist.org/）。单台红外相机野外工作24 h 为1个有效相机日（Camera days）。红外相机触发时所拍动物能根据照片或视频进行准确物种鉴定，则该照片或视频为物种的1 次有效照片。将同一台相机30 min 内拍摄的同一物种的照片作为一个独立有效记录。

使用相对多度指数（relative abundance index，RAI）作为评估保护区内物种相对数量的指标[15]，计算公式为：

式中，Ni为第i类物种在所有相机位点拍摄的独立有效照片数，T为所有相机位点的有效相机日总和。

网格占有率（grid occupancy，GO）指保护区内某物种被拍到的网格单元数（或相机位点数）占所有正常工作的网格单元数（或相机位点数）的百分率[16]，作为评估物种分布现状的指标。

其中，ni为物种i被记录到的网格单元数或相机位点数，N为所有正常工作的网格单元数或相机位点数。

本研究通过绘制物种累积曲线（species accumulative curve）描述兽类和留鸟物种数随相机监测日增长的趋势与规律，绘制核密度曲线（Kernel density estimation）描述相对多度指数（RAI）排前3 位的兽类和鸟类日活动节律[17-18]。制图分析分别在R version 4.2.3 软件的Vegan 包和overlap包中进行。

2 结果与分析

2.1 物种多样性分析

本次80 台红外相机监测累计工作11 486 个有效相机日，共获取有效照片和视频11 187 份，其中独立有效照片8 182 张（表1），包括兽类4 257张（52.0%），鸟类3 351 张（41.0%），家畜和其他人员574 张（7.0%）。由于翼手目蝙蝠科﹑啮齿目鼠科（除白腹巨鼠）﹑劳亚食虫目鼩鼱科﹑部分鸟类（鸮形目﹑仙鹟属﹑柳莺属）难以通过照片特征辨识到物种水平，本次监测可鉴定到物种水平的鸟兽共计58 种，包括兽类4 目10 科15 种，鸟类10 目18 科43 种（表1）。

表1 广东平远龙文—黄田省级自然保护区红外相机所记录的物种相对多度指数和网格占有率Table 1 Relative abundance index and grid occupancy for species based on camera trapping data in Pingyuan Longwen-Huangtian Provincial Nature Reserve，Guangdong

在记录到的鸟兽中，有国家一级重点保护动物1 种，为小灵猫Viverricula indica；国家二级重点保护动物11 种，为豹猫Prionailurus bengalensis﹑白眉山鹧鸪Arborophila gingica﹑白鹇Lophura nycthemera﹑小鸦鹃Centropus bengalensis﹑凤头鹰Accipiter trivirgatus﹑黄嘴角鸮Otus spilocephalus﹑灰林鸮Strix aluco﹑班头鸺鹠Glaucidium cuculoides﹑红头咬鹃Harpactes erythrocephalus﹑画眉Garrulax canorus﹑红嘴相思鸟Leiothrix lutea。列入广东省重点保护动物名录有8 种，为小麂Muntiacus reevesi﹑ 赤 麂Muntiacus vaginalis﹑ 中国豪猪Hystrix hodgsoni﹑黄嘴栗啄木鸟Blythipicus pyrrhotis﹑夜 鹭Nycticorax nycticorax﹑白 鹭Egretta garzetta﹑灰头绿啄木鸟Picus canus﹑白眉鹀Emberiza tristrami。列入CITES 公约附录II 的物种有7 种：豹猫﹑凤头鹰﹑黄嘴角鸮﹑灰林鸮﹑班头鸺鹠﹑画眉﹑红嘴相思鸟。列入IUCN 红色名录评价等级NT（近危）物种有1 种：白眉山鹧鸪。

2.2 物种累积曲线

物种累积曲线分析结果显示，兽类物种数在15 个监测日内快速上升，在30 个监测日之后逐渐趋于平缓，证明本次兽类监测时间充分，编目信息较全面；而鸟类物种数随时间增加持续上升，至150 个监测日之后增长速度稍缓，但仍有一定增长（图3）。

图3 广东平远龙文—黄田省级自然保护区红外相机监测物种累积曲线Fig.3 Accumulation curve of captured species by camera-trapping in Pingyuan Longwen-Huangtian Provincial Nature Reserve, Guangdong

2.3 物种丰富度

本次监测记录到的鸟兽中，相对多度指数（RAI）最高的前3 种兽类为小麂（7.31）﹑倭花鼠（4.07）﹑野猪（2.72），鸟类则是白鹇（18.28）﹑紫啸鸫（2.84）﹑白眉山鹧鸪（1.73），说明这些物种的种群数量相对较高。从网格占有率（GO）来看，兽类最高的前3 种为小麂（86.3%）﹑野猪（63.8%）﹑倭花鼠（52.5%），鸟类则是白鹇（85.0%）﹑白眉山鹧鸪（43.8%）﹑紫啸鸫（40.0%），说明这些物种在保护区范围内分布较广。

2.4 日活动节律

对相对多度指数（RAI）排前3 位的兽类和鸟类进行日活动节律分析，结果表明（图4）：倭花鼠为典型的昼行性动物，为单峰型活动节律，活动高峰在10:00—11:00 时之间。小麂﹑野猪则以日间活动为主，小麂在7:00—8:00 时和17:00—18:00 时有明显活动高峰，期间稍有波动，但该时段活动仍较大于其他时段。野猪的活动从凌晨开始逐渐活跃，8:00 时达到高峰后开始降低，至20:00 时后活动处于较低水平。白鹇﹑紫啸鸫﹑白眉山鹧鸪为典型的昼行性鸟类，日活动节律呈明显的双峰型，在7:00—8:00 时和17:00—18:00 时有2 个活动高峰，期间也有波动现象。

图4 广东平远龙文—黄田省级自然保护区林下6 种优势物种的日活动节律Fig.4 Daily activity pattern of six dominant species under forest in Pingyuan Longwen-Huangtian Provincial Nature Reserve，Guangdong

3 结论与讨论

3.1 本次红外相机监测共记录鸟类10 目18 科43种，有效地补充林下鸟类和多种珍稀濒危物种数据。对比陈远忠等[9]关于保护区的鸟类记录，本次监测为保护区增加了绿翅金鸠Chalcophaps indica﹑乌灰鸫Turdus cardis﹑黄嘴角鸮﹑凤头鹰﹑灰林鸮等11 种鸟类新记录，其中的黄嘴角鸮﹑凤头鹰﹑灰林鸮等为国家二级重点保护物种，为保护区野生动物资源保护与管理提供了重要的数据支撑。

物种累积曲线显示留鸟类物种数随着监测时间持续在递增，未出现平缓的趋势。一方面，可能是鸟类的活动空间较广，可在地表和林层之间活动，拍摄到这些非地栖性鸟类具有较大的偶然性[5,19]。相关研究也表明，红外相机调查适用于体型相对较大的地栖性鸟类，并不适合进行非地栖性鸟类物种编目研究，仅可作为补充调查手段[20-21]。另外，由于鸟类记录具有较大的偶然性，监测时长也可能是制约鸟类记录种数的重要因素。因此，建议持续进行红外相机监测，同时结合样线法﹑样点法﹑录音法等调查方法，以获得更加全面的野生动物本底数据。

数据也显示，保护区林下鸟类的优势类群为白鹇﹑紫啸鸫﹑白眉山鹧鸪，相对多度指数和网格占有率均占据前三位，为典型的昼行性鸟类，具有明显的晨昏活动节律，与其他研究的结果基本一致[22-24]。这些主要活动于林下的鸟类在维持森林生态系统种子传播﹑林木更新等方面起着重要的作用[25]，值得进一步探究。

3.2 保护区内记录的15 种兽类中，小麂﹑倭花鼠﹑野猪为林下兽类的优势物种，又以小麂和野猪等有蹄类动物的分布范围最广（GO 分别为86.3%和63.8%）。日活动节律方面，小麂和野猪主要为日间活动，与其他研究结果基本一致，如杨婵等[26]﹑谢波等[27]对小麂的研究，郭继芳等[28]对野猪的研究等；倭花鼠为典型的昼行性单峰型活动模式。

本次监测仅记录到5 种中小型食肉动物，未发现大型食肉动物，与广东乃至华南地区的整体兽类资源的现状相符[29]。大型食肉动物的存续作为生态系统完整性和健康程度的快速评价指标[30-31]，在其缺失的情况下，可能会导致食草动物种群过度增长，进而对生态系统结构及功能产生不利的影响[32]。因此，对小麂﹑野猪等种群数量的监测显得至关重要。特别是在广东省防控野猪危害形势下，摸清保护区野猪种群数量及分布可以为野猪防控政策的制定提供数据支撑。

3.3 监测中拍摄到574 张家畜和其他人员活动的照片，说明保护区仍然受到人类活动干扰的压力。该类活动人员可能是保护区周边社区的居民，家畜则为居民家养的牛﹑羊﹑猪﹑猫﹑犬。家养的牛﹑羊﹑猪等动物主要为植食，与小麂﹑赤麂﹑野猪等偶蹄类在生存空间及食物资源上产生直接竞争，可能会影响野生有蹄类的种群发展[33]；家犬和家猫可能对保护区的啮齿目﹑劳亚食虫目和鸟类等动物带来威胁。因此，建议进一步加强社区科普宣教与资源保护管理。

致谢：本次红外相机布设和野外数据采集工作得到了广东平远龙文—黄田省级自然保护区管理站所有护林员的积极支持与帮助，在此一并致谢！