基于红外相机技术调查广东始兴南山省级自然保护区鸟兽多样性

肖家亮，李荣生，钟慧聪，魏懿鑫，庄礼凤

(1.广东始兴南山省级自然保护区管理处，广东 韶关512521；2.广州林芳生态科技有限公司，广东 广州510520)

始兴南山省级自然保护区拥有丰富的动植物资源，植被类型多样，以针叶的马尾松、江南油杉和耐荫的甜锥、苦槠等共同构成该植被类型的主要优势种。其中江南油杉是中国特有物种，材质优良、种子富含油脂，具有适应性广、生长快、抗逆性强等优良特性，对土壤肥力要求不严，抗风力强，早期生长慢，适宜混交造林。由于生物学和生态学特性独特，以及受人为采伐破坏的影响，目前该树种处于渐危状态，被列入国家林业局发布的《中国主要栽培珍贵树种参考名录（2017年版）》中。此前，始兴南山关于野生动物多样性调查与监测有限, 且历史记录数据不能完全反映该区域当前动物资源的现状，随着生态保护力度进一步加大，野生动物保护工作不断完善, 重新调查评估保护区内的野生动物资源非常必要, 可以为之后的野生动物保护及科研积累宝贵资料。

红外相机技术是一种针对大中型兽类和地面活动鸟类等陆生脊椎动物进行物种调查和科学研究的地面遥感监测技术，即通过红外相机来获取野生动物图像数据，并根据这些野生动物图像来分析野生动物的物种分布、种群数量、行为和生境利用等重要数据。

本研究采用红外相机技术，主要是通过被动式的红外触发相机对相关动物进行调查，可每天24 小时连续工作，适应于环境较为恶劣、偏远的区域，特别是对隐秘、稀有物种的调查特别有效，并可提供清晰的动物照片或视频等重要凭证依据，故技术客观、真实，也被国内外广泛用于大中型动物的监测调查。

1 研究方法

1.1 红外相机布设

依据《自然保护地野外动物及栖息地的调查与评估研究--广东车八岭国家级自然保护区案例分析》中的“陆生大中型动物红外相机调查与评估规范研究”，对于面积小于200 km2的保护区一般建议对全部网格单元进行抽样调查（即全境调查）系统抽样方案进行监测[3]，根据保护区面积按1 km2布设1 台相机，以确保90%以上的保护区目标物种被记录到。本项目利用ArcGIS 将保护区范围进行网格化划分，将保护区全域划分成78 个1000 m×1000 m的公里网格，并对每个公里网格进行编号（图1）去除8 个覆盖面积小于保护区面积1/2 的网格和5 个不适位点，共计需调查65 个公里网格，每个网格布设1 台红外相机。

图1 南山保护区红外相机分布图

红外相机布设包括红外相机编号建档，红外相机参数设置，相机位点选择，相机安装，相机测试等内容。

红外相机编号建档：提前制作Excel 表格建档记录每台红外相机的出厂编号，布设结束后记录相机的布设编号及内存卡编号，相机编号与对应内存卡的编号要一致。

红外相机参数设置： 调查使用UVL4 和UML4 型号红外相机，拍照物理像素为1200 万，视频尺寸为1080P，设置为拍照+视频模式，初次设置为拍照（3 张）+摄像（1 段10s）连续2 次拍摄最短时间间隔1 min，采用24 h 全天候监测，灵敏度根据现场地形阳光直射程度调整，出发前确保电池和内存卡的完整性。

在传统的小学数学教学中，都是教师先教，然后学生根据教师提供的方法和结论模仿例题做一些类似的题目。在这种情况下学生只有模仿，照搬，谈不上什么创新。学生只有发现问题，才能产生求知欲望，才能质疑，才能有创新。

相机位点选择：选择动物活动痕迹较多的地点(如：兽径、水源点、取食痕迹较多处等)作为相机监测位点。对相机前方的杂草进行清理。核对相机参数，确保相机设置的参数按要求完成。尽可能选择地势平坦，开阔的位置布设相机，地面灌草较少，相机前不要有叶片大的植物，尽可能避开阳光直射的地方；可设置一些障碍，但注意预留动物的通道，保证动物通过相机前的时间最长。相机固定于离地面30～50 cm 的树干上，相机镜头与地面平行或与地面呈＜5°的俯视角。

固定：相机应牢固固定在树干等自然物体上，确保相机不会以非人为方式脱落，不会轻易被非工作人员取走。

相机安装完毕，应反复对相机进行测试，确保相机能正常工作；保证相机实际拍摄区域为预设区域，并拍摄“白板照片”；白板照片是由工作人员手持1.5 m 左右的比例尺和该位点生境记录表进行拍照，比例尺用于参考计算红外相机所拍摄到的物种的大小（图2）。记录每一台相机在每个位点上放置的日期、经纬度、植被类型、优势种、海拔、坡度、坡向、动物痕迹及人为干扰等信息，并以相机为中心记录10 m×10 m 样方内的植被情况，规范填写红外相机布设位点样方调查表相机安装完毕后，应对现场进行清理，力求还原当地自然环境。

图2 红外相机拍摄的“白板照片”

1.2 数据采集

取出相机SD 卡，装入专用卡盒，同时在卡盒上写上相机编号；将提前格式化的SD 卡放入相机，进行调试；在计算机上建立专用文件夹，使用专用软件将SD 卡上的数据（照片）拷贝到计算机专用文件夹内。及时检查和更换电池，确保相机可正常工作。废旧电池需带回居民点处理。

1.3 数据分析

红外相机拍摄照片下载到计算机后，按照生境表编号建立文件夹，分别将每台相机每个地点上所拍摄的照片和视频存入对应的文件夹，以使照片与生境表相对应。将照片按兽类、鸟类、其他有效照片和无效照片等进行归类，动物分类参考《中国兽类野外手册》（Andrew T.Smith）、《中国兽类图鉴》（刘少英等）、《中国鸟类观察手册》（刘阳等）。对于同一相机位点同期触发拍摄的、时间连续的（1min 内），含同一物种的一组照片或视频算作1 张有效照片，作为1 次探测。而独立有效照片是指30 min 内某物种在同一位点出现所拍摄到的一组有效照片为一份独立有效照片。

（1）物种种群评估方法

采用动物的拍摄率作为其相对多度指标，是指某一调查区域内，每100 个单位相机日所获取某一物种在所有相机位点的独立有效照片数。

式中：RAI 拍摄率代表物种相对多度指标；Ai 代表第i 类(i=1……21)动物出现的相片数；N 代表相机日。

（2）网格占有率也称为物种相机位点出现率

指某一调查区域内，某物种被拍到的相机位点数占所有相机位点数的百分率。

式中： GOi代表网格占有率；n 代表物种i 被记录到的相机点数或者网格单元数；N 代表正常工作的网格单元数或者相机位点数。

2 结果与分析

本次调查红外相机累计有效工作时长11960 个工作日，回收照片视频51961 份，进行筛选处理以后，有效照片共计7843 张，其中拍摄兽类和鸟类的有效照片共6185 张,占78.86%，其中，兽类照片3986 张，占50.82%；鸟类照片2199 张，占28.04%；其它动物、工作人员及其它人员占21.14%。此次调查可鉴定到具体物种的野生动物33 种，隶属于9 目17 科，包括野生兽类有3 目9 科14 种，鸟类有6 目8 科19 种。其中属于国家二级保护动物7 种，占物种比例的21.2%。分别为：中华鬣羚（Capricornis milneedwardsii）、斑林狸（Prionodon pardicolor）、白眉山鹧鸪（Arborophila gingica）、豹猫（Prionailurus bengalensis）、白鹇（Lophura nycthemera）、蛇雕（Spilornis cheela）和红角鸮（Otus sunia）；属于广东省重点保护陆生野生动物名录物种3 种，分别为：白眉山鹧鸪（Arborophila gingica）、豹猫（Prionailurus bengalensis）和食蟹獴（Herpestes urva）；属于中国特有种的有2 种，白眉山鹧鸪（Arborophila gingica）和灰胸竹鸡（Bambusicola thoracicus）。

在世界自然保护联盟濒危物种红色名录 （IUCN 红色名录） 中属于易危 （VU） 物种有红腿长吻松鼠（Dremomys pyrrhomerus）、赤麂（Muntiacus vaginalis）、中华鬣羚（Capricornis milneedwardsii）；属于近危（NT）物种有鼬獾（Melogale moschata）、猪獾（Arctonyx collaris）、黄腹鼬（Mustela kathiah）、果子狸（Paguma larvata）、食蟹獴（Herpestes urva）和蛇雕（Spilornis cheela）；其他物种都是无危（LC）物种。

表1 南山保护区红外相机监测物种的网格数、有效照片、相对多度指数(RAI)

续表1

基于红外相机对南山保护区野生动物监测的结果，对南山保护区兽类和鸟类进行了种类分析，并对有效照片大于80 次的物种进行了相对多度指数（RAI）、网格占有率的分析。结果显示，此次调查白鹇、小麂、野猪、红腿长吻松鼠、白眉山鹧鸪、豹猫和鼬獾为南山保护区出现概率较大物种，相对多度指数均大于1。

本次调查兽类共3 目9 科14 种，其中食肉目CARVIDAE 种类最多（7 种），占兽类总物种数的50%；其次是啮齿目RODENTIA（4 种），占兽类总物种数的28.6%；最少的是偶蹄目CETARIODACTYLA（3 种），占兽类总物种数的21.4%（表2）。从相对多度指数来看，前6 的物种分别是赤麂、野猪、红腿长吻松鼠、豹猫、鼬獾和果子狸。赤麂RAI 指数为10.64，在40 个位点被拍摄到，网格占有率为0.61。野猪RAI 指数为10.43，在52个位点被拍摄到，网格占有率为0.79。红腿长吻松鼠RAI 指数为7.65，在55 个位点被拍摄到，网格占有率为0.83。豹猫RAI 指数为1.45，在39 个位点被拍摄到，网格占有率为0.59。鼬獾RAI 指数为1.05，在35 个位点被拍摄到，网格占有率为0.53。果子狸，RAI 指数为0.92，在20 个位点被拍摄到，网格占有率为0.30。

表2 兽类组成

本次调查鸟类共6 目8 科19 种，其中雀形目PASSERIFORMES 种类最多（10 种），占鸟类总物种数的52.6%；其次是鸡形目GALLIFORMES（4 种），占鸟类总物种数的21.1%；隼形目FALCONIFORMES 和鸽形目COLUNBIFORMES 都为2 种，各占鸟类总物种数的10.5%。最少的是形目PICIFORMES（1 种），占鸟类总物种数的5.3%。从相对多度指数来看，前3 的物种分别是白鹇、白眉山鹧鸪和黑领噪鹛（详见表3）。白鹇是本次调查中相对多度指数最高的野生动物，RAI 指数为14.54，在59 个位点被拍摄到，网格占有率为0.89。白眉山鹧鸪RAI 指数为1.45，在24 个位点被拍摄到，网格占有率为0.36。黑领噪鹛RAI 指数为0.69，在23 个位点被拍摄到，网格占有率为0.35。

表3 鸟类组成

3 讨论

本次调查红外相机累计有效工作时长11960 个工作日，回收照片视频51961 份，进行筛选处理以后，有效照片共计7843 张，其中拍摄兽类和鸟类的有效照片共6185 张,鉴定33 种野生动物，其中属于国家二级保护野生动物7 种，占保护区总数的21.2%，且国家二级保护野生动物主要分布在保护区核心区，说明保护区核心区是重点保护野生动物的重要栖息地。白鹇、小麂、野猪、红腿长吻松鼠、白眉山鹧鸪、豹猫和鼬獾是出现概率高的物种，相对多度指数均大于1；调查中从兽类的种类上看，食肉目种类最多（7 种），占兽类总物种数的50%；调查中从鸟类的种类上看，雀形目种类最多（10 种），占鸟类总物种数的52.6%；本次红外相机监测记录以地面活动的中大型兽类和地面活动的鸟类为主, 说明这和红外相机布设的特点有关，更多营洞穴生活、飞翔活动及体型较小的兽类或者鸟类未能被红外相机拍摄记录；保护区小型食肉目种类占比高，它们多以小型啮齿类喂食，因此可以看出南山保护区小型啮齿类数量也相对较多。

此次，本次调查意外记录到了国家二级保护动物中华鬣羚和蛇雕。其中，记录到了中华鬣羚的觅食影像，从相关资料了解鬣羚采食植物主要以蔷薇科、忍冬科、禾本科的植物种类为主,杨柳科、荨麻科、毛茛科的植物种类次之，说明南山保护区分布着中华鬣羚主要的采食植物。此外，我们根据以往资料分析，蛇雕地面活动时，通常该地面啮齿类及小型兽类资源量丰富，否则很少会在地面活动，此次调查中有2 台红外相机均拍摄到蛇雕踪迹，可见南山保护区地面小型动物较多。

本次调查中，红外相机拍摄到了1 种家养动物：狗(2 个位点)，说明保护区内虽然保护较为严格，但仍存在着少许放牧，人为活动较多，建议加强对进山人员的管理与监测，加强对周边社区保护野生动物法律法规的宣传。

从物种总数来看，物种数增长还没有稳定，还有很多种兽类和鸟类未被红外相机记录到，其原因可能有：红外相机放置时间较短，仅有6 个月；这些物种在保护区内的种群数量可能较少，不容易被相机拍摄到。因此，为更全面科学了解保护区的野生动物资源，建议做到如下几个方面：

（1）延长监测时间，实现对不同生境的分层取样监测； （2）增加核心区监测位点，实现对保护区不同功能区的分层取样；（3）建设红外感应监测数据管理系统，对部署的红外相机、红外相机拍摄的清晰照片、保护区基础地理信息、动物监测档案等数据资料进行系统管理；（4）完善监测方案，根据不同生境区域，对鸟类、两栖类、爬行类和兽类动物进行样线调查和访问调查，获取更为全面的的物种信息；并对对保护区后续可持续研究提供科学依据，从而为保护区的保护行动提供更加科学的保护建议和依据。