紅外相機(jī)技術(shù)監(jiān)測(cè)效率分析
——以陜西佛坪北部山區(qū)鳥獸監(jiān)測(cè)為例

王程亮,王曉衛(wèi),李煒,蔡瓊,趙海濤,任軼,付衛(wèi)偉,王焱,賀征兵,李保國,4*

(1.陜西省秦嶺珍稀瀕危動(dòng)物保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西省動(dòng)物研究所，西安710032；2.西北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，西安710069；3.陜西觀音山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，陜西佛坪723400；4.中國科學(xué)院動(dòng)物進(jìn)化與遺傳前沿交叉卓越中心，昆明650223)

為回答野生動(dòng)物資源的三大根本問題：已記錄的物種在記錄地是否依然存在？除了記錄地，哪里還有分布?總數(shù)量有多少?(肖治術(shù)等，2014，2017)，科研工作者長久以來采用樣線法和樣方法開展野生動(dòng)物資源調(diào)查和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)(Boitani &Fuller，2000)，即設(shè)定樣線或樣方范圍為調(diào)查或監(jiān)測(cè)區(qū)域的抽樣單位，以抽樣單位中實(shí)際所見動(dòng)物實(shí)體、足跡、糞便或其他活動(dòng)痕跡對(duì)調(diào)查或監(jiān)測(cè)區(qū)域野生動(dòng)物資源整體進(jìn)行推測(cè)，以實(shí)現(xiàn)調(diào)查和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的任務(wù)目標(biāo)(劉芳等，2014；潘丹等，2019；周鴨仙等，2019)。然而在實(shí)際野外工作中，野生動(dòng)物實(shí)體活動(dòng)隱秘、動(dòng)物的活動(dòng)痕跡辨識(shí)技術(shù)要求高等因素(Lietal.，2010；劉雪華等，2018)，導(dǎo)致野生動(dòng)物資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況存在一定的偏差(肖治術(shù)，2019)。雖然樣線法和樣方法依然是野生動(dòng)物調(diào)查和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的核心方法，但是隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，調(diào)查和監(jiān)測(cè)方法的更新與創(chuàng)新已大勢(shì)所趨，而且勢(shì)在必行。

隨著紅外相機(jī)(或稱紅外線自動(dòng)相機(jī))硬件和軟件的不斷更新?lián)Q代，自20世紀(jì)90年代開始，紅外相機(jī)及其應(yīng)用技術(shù)開始被應(yīng)用于野生動(dòng)物研究(李晟等，2014，2016；肖治術(shù)等，2017)。紅外相機(jī)技術(shù)是指通過紅外相機(jī)系統(tǒng)，依靠相機(jī)野外安裝，主動(dòng)或被動(dòng)條件觸發(fā)相機(jī)，從而獲得野生動(dòng)物影像數(shù)據(jù)(照片和視頻)，通過對(duì)這些影像數(shù)據(jù)判讀和分析，來回答野生動(dòng)物資源根本問題的方法和技術(shù)(肖治術(shù)等，2014)。與傳統(tǒng)方法相比，紅外相機(jī)技術(shù)具有工作時(shí)間長、抗外界干擾性強(qiáng)、監(jiān)測(cè)成本低、對(duì)目標(biāo)動(dòng)物無損傷、使用范圍廣、可獲取行為隱蔽物種以及彌補(bǔ)夜間數(shù)據(jù)缺乏等優(yōu)點(diǎn)，迅速成為野生動(dòng)物資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)的得力工具(肖治術(shù)等，2014；劉雪華等，2018；田成等，2018)。截止2018年底，全國累計(jì)布設(shè)紅外相機(jī)已經(jīng)超過30 000臺(tái)，全國約80%的國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)均有涉及，且依舊保持上升的趨勢(shì)(肖治術(shù)，2019)。另一方面，利用紅外相機(jī)技術(shù)進(jìn)行野生動(dòng)物資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)，已經(jīng)成為國家級(jí)動(dòng)物資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的重要內(nèi)容和手段，如國家林業(yè)和草原局《全國第二次陸生野生動(dòng)物資源調(diào)查》、生態(tài)環(huán)境部《生物多樣性調(diào)查、觀測(cè)與評(píng)估》等。紅外相機(jī)技術(shù)在野生動(dòng)物資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅成為傳統(tǒng)調(diào)查和監(jiān)測(cè)方法的重要補(bǔ)充，而且其直觀的影像數(shù)據(jù)，更能針對(duì)具體物種有的放矢地制定保護(hù)政策和實(shí)施保護(hù)措施，對(duì)野生動(dòng)物資源保護(hù)意義重大。

利用紅外相機(jī)進(jìn)行動(dòng)物資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)的第一步，是野外相機(jī)布設(shè)。目前，較常見的布設(shè)方法是利用地理信息系統(tǒng)將調(diào)查或監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分成規(guī)格相同的網(wǎng)格(網(wǎng)格邊長依據(jù)調(diào)查或監(jiān)測(cè)目的設(shè)定)，根據(jù)調(diào)查或監(jiān)測(cè)目標(biāo)、研究人員工作經(jīng)驗(yàn)和野外實(shí)地情況，選取若干網(wǎng)格，進(jìn)行紅外相機(jī)布設(shè)。布設(shè)位置常以林下為主，相機(jī)高度依據(jù)地形和棲息地的特征，控制在40～100 cm內(nèi)，施行定點(diǎn)長期監(jiān)測(cè)(李晟等，2016；和雪蓮等，2018；王巧燕等，2018；于桂清等，2018；胡茜茜等，2019)。

在實(shí)際工作中，紅外相機(jī)利用此方法布設(shè)，進(jìn)行野生動(dòng)物資源調(diào)查或監(jiān)測(cè)的效率如何？為得到某一地區(qū)野生動(dòng)物數(shù)量和活動(dòng)規(guī)律，綜合紅外相機(jī)工作效率和成本，布設(shè)多少臺(tái)紅外相機(jī)或者放置多長時(shí)間能夠反映本地區(qū)物種的真實(shí)情況？不同季節(jié)，不同動(dòng)物的活動(dòng)軌跡是否可以利用紅外相機(jī)已有的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行合理推測(cè)？為回答以上問題，利用紅外相機(jī)技術(shù)在陜西省漢中市佛坪縣北部山區(qū)對(duì)本地區(qū)大型獸類和地棲鳥類多樣性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，期望通過監(jiān)測(cè)結(jié)果回答上述問題，也為提升本地區(qū)野生動(dòng)物的保護(hù)與管理、改進(jìn)紅外相機(jī)技術(shù)的應(yīng)用效率提供基礎(chǔ)資料。

1 研究方法

1.1 研究地點(diǎn)概況

陜西省漢中市佛坪縣地處秦嶺山脈中段南麓，周邊與寧陜縣、石泉縣、洋縣、周至縣和太白縣交界，地理坐標(biāo)107°41′～108°10′E，33°16′～33°45′N。本研究區(qū)域位于佛坪縣北部，該地區(qū)屬亞熱帶北緣山地暖溫帶氣候，為典型的山地森林小氣候，低溫多雨；年極端高溫37 ℃，極端低溫-12.9 ℃，年均氣溫11.5 ℃；年均降水量924 mm。植被組成類型為針葉林(2 300 m以上)、針闊混交林(1 500～2 300 m)和落葉闊葉林(1 500 m以下)。

1.2 研究方法

1.2.1 相機(jī)布設(shè)利用ArcGIS 10.2將研究區(qū)域劃分為若干1 km×1 km的網(wǎng)格，作為放置紅外相機(jī)的地理參考。根據(jù)地形、溝系走向及野外可通過性，選擇涼風(fēng)埡-黑龍?zhí)?陜西佛坪國家級(jí)自然保護(hù)區(qū))、龍草坪西溝-色草坪-樺木橋(陜西觀音山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū))和紙坊坪-藥子梁(陜西龍草坪林業(yè)局)3個(gè)監(jiān)測(cè)樣地，在每個(gè)樣地內(nèi)，依據(jù)實(shí)際情況各選取連續(xù)的20個(gè)公里網(wǎng)格，作為紅外相機(jī)的放置網(wǎng)格(圖1)。

本研究在3個(gè)監(jiān)測(cè)樣地中共布設(shè)LTL-6210mc紅外相機(jī)60臺(tái)，每個(gè)監(jiān)測(cè)樣地20臺(tái)。在每個(gè)監(jiān)測(cè)樣地所選連續(xù)的網(wǎng)格內(nèi)，各放置1臺(tái)紅外相機(jī)，相鄰2臺(tái)紅外相機(jī)至少間隔500 m，以避免短時(shí)間內(nèi)重復(fù)拍攝相同的動(dòng)物。每臺(tái)紅外相機(jī)依據(jù)獸道或水源放置，同時(shí)兼顧每個(gè)樣地內(nèi)海拔梯度和不同的生境。紅外相機(jī)固定于離地面40～50 cm的樹干上，相機(jī)鏡頭避免向南。對(duì)60臺(tái)紅外相機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的拍攝模式設(shè)置：視頻(10 s)+拍照(3張)、中靈敏度、2次拍攝間隔3 s，系統(tǒng)時(shí)間為北京時(shí)間。首次安裝結(jié)束后，記錄相機(jī)編號(hào)、布設(shè)時(shí)間、經(jīng)緯度、海拔、生境類型等信息，用于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析。不同海拔范圍內(nèi)紅外相機(jī)布設(shè)數(shù)量詳見表1。

表1 不同海拔的紅外相機(jī)數(shù)量Table 1 Number of infrared cameras at different elevations

1.2.2 紅外相機(jī)維護(hù)與數(shù)據(jù)收集2017年11月20日60臺(tái)紅外相機(jī)布設(shè)完成后，于2018年4月和2018年11月進(jìn)行2次維護(hù)，包括更換電池和存儲(chǔ)卡，補(bǔ)充丟失相機(jī)、檢查相機(jī)工作狀態(tài)等。在維護(hù)過程中，2018年4月丟失3臺(tái)，損壞5臺(tái)，2018年11月丟失1臺(tái)，損壞7臺(tái)。最終獲得59個(gè)位點(diǎn)的紅外相機(jī)數(shù)據(jù)用于后續(xù)分析。

1.3 數(shù)據(jù)分析

選取2017年11月20日—2018年11月20日的紅外相機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，鑒定依據(jù)為《中國野生哺乳動(dòng)物》(盛和林等，1998)、《中國哺乳動(dòng)物彩色圖鑒》(潘清華等，2007)、《中國獸類野外手冊(cè)》(Smith，解炎，2009)和《中國鳥類圖鑒》(曲利明，2014)。物種分類依據(jù)為《中國哺乳動(dòng)物多樣性及地理分布》(蔣志剛，2015)和《中國鳥類分類與分布名錄(第三版)》(鄭光美，2017)。如果照片不清晰或無法辨認(rèn)時(shí)，則借助視頻輔助鑒定。

1.3.1 物種相對(duì)豐富度指數(shù)使用物種相對(duì)豐富度指數(shù)(relative abundance index，RAI)作為評(píng)估物種相對(duì)數(shù)量的指標(biāo)：RAI=(Ai/T)×100(武鵬峰等，2012；李晟等，2014)。

其中，Ai代表物種i出現(xiàn)的獨(dú)立有效照片數(shù)，T代表所有相機(jī)的工作日。獨(dú)立有效照片定義為：同一相機(jī)內(nèi)拍攝到的相同物種照片，依據(jù)照片的拍攝時(shí)間進(jìn)行排序，如果相鄰2張時(shí)間間隔小于30 min，則定義為同一獨(dú)立有效照片，大于30 min則定義為2張獨(dú)立有效照片。相機(jī)工作日定義為：?jiǎn)闻_(tái)紅外相機(jī)持續(xù)工作24 h記為1個(gè)相機(jī)日，總相機(jī)工作日為所有相機(jī)工作日之和。RAI值越高，表明物種的種群數(shù)量越大。

1.3.2 物種數(shù)量與相機(jī)數(shù)量和工作日累積關(guān)系采用物種累積曲線分別分析監(jiān)測(cè)期內(nèi)，獸類物種數(shù)、鳥類物種數(shù)以及兩者之和與相機(jī)數(shù)量、工作日的關(guān)系，從而對(duì)紅外相機(jī)最小相機(jī)數(shù)量及最短工作日進(jìn)行模擬，探討紅外相機(jī)數(shù)量和工作日與物種之間的關(guān)系。

1.3.3 物種相對(duì)拍攝率為了探討某種動(dòng)物的最佳拍攝時(shí)間和拍攝地點(diǎn)，將全年的12個(gè)月分為春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)和冬季(12月至次年2月)，將相機(jī)監(jiān)測(cè)范圍的海拔分為1 400～1 600 m、1 600～1 800 m、1 800～2 000 m、2 000～2 200 m以及2 200 m以上5組，統(tǒng)計(jì)某種動(dòng)物不同海拔和不同時(shí)間內(nèi)的相對(duì)拍攝率，篩選出每種動(dòng)物拍攝率最高的地點(diǎn)進(jìn)行后續(xù)分析。

相對(duì)拍攝率(relative photographic rate，RPR)：RPR=(Aijk/Ni)×100(Mohd-Azlan &Engkamat，2013)。

其中，Aijk為物種i在j海拔范圍內(nèi)和k時(shí)間段內(nèi)的有效照片數(shù)，Ni為動(dòng)物i在12個(gè)月所有相機(jī)拍攝的有效照片總和。有效照片為某一紅外相機(jī)內(nèi)含有物種i的照片。

2 結(jié)果

2.1 物種種類及數(shù)量

研究期間紅外相機(jī)累積工作9 245 d，共獲得獸類和鳥類有效照片22 089張，其中獸類21 307張，鳥類782張。獸類獨(dú)立有效照片4 460張，隸屬于4目11科20種，其中食肉目4科9種，鯨偶蹄目Cetartiodactyla 4科7種，嚙齒目Rodentia 2科3種，靈長目Primates 1科1種；鳥類獨(dú)立有效照片194張，隸屬于4目11科20種，其中雀形目Passeriformes 8科 14種，雞形目Galliformes 1科3種，形目Piciformes 1科2種，鸮形目Strigiformes 1科1種(附錄)。在這些獨(dú)立有效照片中，國家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物5種：大熊貓Ailuropoda melanoleuca、川金絲猴Rhinopithecus roxellana、林麝Moschus berezovskii、金錢豹Panthera pardus和秦嶺羚牛Budorcas bedfordi；國家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物9種，即喜馬拉雅斑羚Naemorhedus goral、中華鬣羚Capricornis milneedwardsii、黑熊Ursus thibetanus、金貓Catopuma temminckii、黃喉貂Martes flavigula、紅腹角雉Tragopan temminckii、紅腹錦雞Chrysolophus pictus、血雉Ithaginis cruentus和1種貓頭鷹(未鑒定到種)。

2.2 物種相對(duì)豐富指數(shù)

本次監(jiān)測(cè)的59臺(tái)相機(jī)中，56臺(tái)相機(jī)監(jiān)測(cè)到了野豬Sus scrofa，獨(dú)立有效照片1 530張，有47臺(tái)相機(jī)監(jiān)測(cè)到了秦嶺羚牛，獨(dú)立有效照片2 024張，是本次監(jiān)測(cè)中數(shù)量最多和分布最廣的物種。除了這2個(gè)物種之外，毛冠鹿Elaphodus cephalophus被32臺(tái)相機(jī)監(jiān)測(cè)到，獨(dú)立有效照片178張，小麂Muntiacus reevesi被21臺(tái)相機(jī)監(jiān)測(cè)到，獨(dú)立有效照片203張。中國豪豬Hystrix hodgsoni、川金絲猴、黃喉貂和豹貓Prionailurus bengalensis分別被17臺(tái)、15臺(tái)、14臺(tái)和13臺(tái)相機(jī)監(jiān)測(cè)到，獨(dú)立有效照片分別為76張、158張、143張和49張。其余物種均小于10臺(tái)相機(jī)，獨(dú)立有效照片由幾張到幾十張不等。因此，物種相對(duì)豐富度指數(shù)中，排前6位的獸類是秦嶺羚牛(21.90)、野豬(16.55)、小麂(2.21)、毛冠鹿(1.92)、金絲猴(1.71)和黃喉貂(1.55)。

對(duì)于鳥類相對(duì)豐富度指數(shù)，紅腹角雉和紅腹錦雞被7臺(tái)相機(jī)監(jiān)測(cè)到，獨(dú)立有效照片分別為42張和26張；星鴉Nucifraga caryocatactes、血雉和紫嘯鶇Myophonus caeruleus被6臺(tái)相機(jī)監(jiān)測(cè)到，獨(dú)立有效照片分別為16張、16張和23張；紅嘴藍(lán)鵲Urocissa erythrorhyncha被5臺(tái)相機(jī)監(jiān)測(cè)到，獨(dú)立有效照片 6張，橙翅噪鹛Garrulax elliotii、灰頭鶇Turdus rubrocanus、烏鶇Turdus merula和棕眉山巖鷚Prunella montanella被3臺(tái)相機(jī)監(jiān)測(cè)到，獨(dú)立有效照片分別為33張、5張、3張和7張；大斑啄木鳥Dendrocopos major被2臺(tái)相機(jī)監(jiān)測(cè)到，獨(dú)立有效照片3張；其余鳥種被1臺(tái)相機(jī)監(jiān)測(cè)到，獨(dú)立有效照片均小于5張。對(duì)于鳥類的相對(duì)豐富度指數(shù)，排前6位的是紅腹角雉(0.45)、橙翅噪鹛(0.35)、紅腹錦雞(0.28)、紫嘯鶇(0.25)、星鴉(0.17)和血雉(0.17)。其余均在0.1以下(附表)。

2.3 紅外相機(jī)數(shù)量和工作日與物種數(shù)量累積關(guān)系

2.3.1 物種數(shù)與紅外相機(jī)數(shù)量的累積關(guān)系鳥類在紅外相機(jī)增加到第22臺(tái)時(shí)監(jiān)測(cè)到全部 20個(gè)物種，獸類在紅外相機(jī)增加到第47臺(tái)時(shí)監(jiān)測(cè)到全部20個(gè)物種，增加到54臺(tái)時(shí)，監(jiān)測(cè)到全部鳥獸物種。紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)到的獸類物種數(shù)、鳥類物種數(shù)和總物種數(shù)，在監(jiān)測(cè)初期均隨著紅外相機(jī)數(shù)量的增加而增加，增加到一定程度后，獸類物種累積曲線趨于平穩(wěn)，鳥類和總物種數(shù)曲線依然保持上升的趨勢(shì)(圖2)。

2.3.2 物種數(shù)與紅外相機(jī)工作日的累積關(guān)系獸類物種數(shù)、鳥類物種數(shù)和總物種數(shù)在監(jiān)測(cè)初期均隨著紅外相機(jī)工作日的增加而增加，且監(jiān)測(cè)前期物種數(shù)增速較快，監(jiān)測(cè)中期和后期物種數(shù)增加較慢，當(dāng)物種數(shù)增加到一定數(shù)量后，獸類累積曲線趨于平穩(wěn)，但鳥類累積曲線保持上升的趨勢(shì)(圖3)。獸類物種數(shù)從拍攝到第1張動(dòng)物照片開始，紅外相機(jī)在最初的30 d時(shí)，監(jiān)測(cè)到17個(gè)物種，在第110天時(shí)，監(jiān)測(cè)到全部的20個(gè)物種。鳥類物種數(shù)，從拍攝到第1張鳥類照片開始，最初30 d監(jiān)測(cè)到8種鳥類，在第86天時(shí)，監(jiān)測(cè)到全部的20種鳥類。對(duì)于鳥類和獸類物種數(shù)之和，在最初的30 d，能夠監(jiān)測(cè)到24種，當(dāng)工作日增加到140 d后，能夠監(jiān)測(cè)到全部物種。

2.4 物種相機(jī)捕獲率隨海拔和時(shí)間變化關(guān)系

依據(jù)季節(jié)和海拔，獸類物種的拍攝率呈現(xiàn)出波動(dòng)：秋、冬季(9月至次年2月)最佳拍攝地點(diǎn)在低海拔地區(qū)；春、夏季(3—8月)最佳拍攝地點(diǎn)在高海拔地區(qū)(圖4)。

鳥類物種的拍攝率隨時(shí)間和海拔不同，春、夏、秋季(3—11月)高海拔地區(qū)是雞形目和雀形目鳥類最佳的拍攝地點(diǎn)(圖4)。

3 討論

紅外相機(jī)技術(shù)在野生動(dòng)物資源領(lǐng)域的應(yīng)用，現(xiàn)階段主要任務(wù)是進(jìn)行物種清查和編目，并且為國家自然保護(hù)地體系建設(shè)提供可靠的技術(shù)和關(guān)鍵科學(xué)數(shù)據(jù)(肖治術(shù)，2019)。陜西省漢中市佛坪縣地處秦嶺山脈中段南麓，是動(dòng)物地理古北界與東洋界的過渡地帶，因此生物資源非常豐富，縣內(nèi)分布著約103種獸類和239種鳥類(劉詩峰，張堅(jiān)，2003)。通過本次為期1年的監(jiān)測(cè)，59臺(tái)紅外相機(jī)共記錄到20種獸類和20種鳥類，分別占本地獸類和鳥類物種總數(shù)的19.42%和8.37%。在本研究區(qū)域，武鵬峰等(2012)開展了18臺(tái)紅外相機(jī)為期2年的獸類紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)。綜合相同區(qū)域2次監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測(cè)到的獸類物種數(shù)和物種相對(duì)豐富度均存在差異。2012年共監(jiān)測(cè)到 22種，本次監(jiān)測(cè)到20種，本次監(jiān)測(cè)未拍攝到狗獾Meles meles、豺Cuon alpinus和田鼠Microtus arvalis，而新拍攝到金貓；對(duì)于物種相對(duì)豐富度，2次監(jiān)測(cè)前6位排名中，本次監(jiān)測(cè)并沒有喜馬拉雅斑羚和中華鬣羚，而被川金絲猴和黃喉貂代替。主要原因是2016—2018年，秦嶺山脈爆發(fā)大規(guī)模斑羚疥螨Sarcoptes scabiei傳染病，導(dǎo)致喜馬拉雅斑羚和部分中華鬣羚的死亡(吳橋興等，2019)。對(duì)于獸類拍攝率，2次監(jiān)測(cè)結(jié)果相同：鯨偶蹄目、靈長目、嚙齒目豪豬科Hystricidae和食肉目熊科Ursidae體型較大的獸類，拍攝效果均比較理想；而對(duì)于本地區(qū)分布的其他獸類，如翼手目Chiroptera、兔形目Lagomrpha以及除去豪豬科和松鼠科Sciuridae的其他嚙齒目的小型獸類，拍攝效果均不理想。因此在物種清查和編目的過程中，運(yùn)用現(xiàn)有的紅外相機(jī)布設(shè)方法，應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)體型較大的獸類。對(duì)于體型較小的獸類，建議應(yīng)該針對(duì)小型獸類的活動(dòng)規(guī)律，對(duì)紅外相機(jī)布設(shè)和監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行改進(jìn)，從而提高小型獸類的監(jiān)測(cè)效率。

紅外相機(jī)布設(shè)能夠間接反映調(diào)查和監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的抽樣強(qiáng)度，紅外相機(jī)數(shù)量累積對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)面積的大小，紅外相機(jī)工作日積累數(shù)對(duì)應(yīng)取樣時(shí)長(張明霞等，2014；田成等，2018)。本次監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，59臺(tái)紅外相機(jī)連續(xù)1年的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)到的物種約占本地區(qū)獸類和鳥類物種總數(shù)的20%和10%。但是物種累積曲線分析發(fā)現(xiàn)，獸類物種數(shù)的紅外相機(jī)數(shù)量累積曲線和紅外相機(jī)工作日累積曲線在監(jiān)測(cè)一段時(shí)間后趨于平穩(wěn)，不再有上升趨勢(shì)。結(jié)果說明，雖然監(jiān)測(cè)到的獸類僅占本地區(qū)獸類的20%，但是本次監(jiān)測(cè)能夠代表本區(qū)域的獸類特征，取樣比較充分。

對(duì)于本次鳥類監(jiān)測(cè)，紅外相機(jī)數(shù)量累積曲線和紅外相機(jī)工作日累積曲線在曲線末端也是趨于平穩(wěn)，說明對(duì)于本次鳥類的紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)，雖然取樣充分，但是結(jié)合本地區(qū)實(shí)際分布的鳥類物種(馬亦生等，2020)，并不能代表本地區(qū)鳥類整體的特征。本次監(jiān)測(cè)的20種鳥類中，只有雉科Phasianidae、鴉科Corvidae和鶇科Turdidae的鳥類被超過5臺(tái)以上的紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)到，而其他鳥種只是偶然飛過紅外相機(jī)或者在相機(jī)鏡頭附近的樹枝休憩時(shí)被記錄到，存在一定的隨機(jī)性。鑒于此，利用紅外相機(jī)進(jìn)行鳥類監(jiān)測(cè)時(shí)，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)獸類的紅外相機(jī)安裝和設(shè)置方法并不適用于林棲鳥類，只能作為地棲鳥類的監(jiān)測(cè)方法。因此我們建議，對(duì)于森林鳥類的監(jiān)測(cè)，應(yīng)該將鳥類的生活習(xí)性進(jìn)行分類，對(duì)于地棲鳥類，紅外相機(jī)法能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測(cè)的目的；而對(duì)于林棲鳥類，還是應(yīng)當(dāng)以傳統(tǒng)的樣線法和樣點(diǎn)法為基礎(chǔ)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，紅外相機(jī)法只能作為補(bǔ)充。應(yīng)改進(jìn)紅外相機(jī)的布設(shè)方法，以提高監(jiān)測(cè)效率。

通過本次監(jiān)測(cè)，紅外相機(jī)技術(shù)表現(xiàn)出工作時(shí)間長、抗干擾性強(qiáng)、能連續(xù)工作等優(yōu)越性。但是在實(shí)際使用中，還應(yīng)考慮監(jiān)測(cè)成本與監(jiān)測(cè)效率的平衡。在本次監(jiān)測(cè)中，隨著相機(jī)數(shù)量和工作日的上升，監(jiān)測(cè)到的物種也在上升，但是對(duì)于大型獸類而言，當(dāng)紅外相機(jī)連續(xù)工作110 d或增加到47臺(tái)時(shí)，在監(jiān)測(cè)地所監(jiān)測(cè)到的物種趨于飽和；在鳥類監(jiān)測(cè)中，當(dāng)紅外相機(jī)連續(xù)工作86 d或增加到 22臺(tái)時(shí)，曲線趨于平緩，說明在當(dāng)?shù)乇O(jiān)測(cè)到的鳥類物種趨于飽和。如果繼續(xù)增加紅外相機(jī)連續(xù)工作時(shí)間或紅外相機(jī)數(shù)量，雖然也能提升監(jiān)測(cè)物種的數(shù)量，但是上升速率會(huì)很緩慢。因此我們建議，在今后的野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)中，需要根據(jù)監(jiān)測(cè)地區(qū)的面積、動(dòng)物主要活動(dòng)區(qū)域面積、監(jiān)測(cè)的目標(biāo)物種，物種的生活習(xí)性等特征來選擇紅外相機(jī)的布設(shè)數(shù)量和工作時(shí)長。同時(shí)，在不增加相機(jī)數(shù)量的條件下，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)紅外相機(jī)連續(xù)工作時(shí)間不能少于5個(gè)月，并且在紅外相機(jī)連續(xù)工作5個(gè)月之后，應(yīng)及時(shí)更換監(jiān)測(cè)位點(diǎn)，以擴(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍，更有利于掌握本地區(qū)的野生動(dòng)物資源的實(shí)際情況，并且使監(jiān)測(cè)投入的成本最低和監(jiān)測(cè)效率達(dá)到最高。

現(xiàn)階段對(duì)紅外相機(jī)的使用，其主要任務(wù)是進(jìn)行監(jiān)測(cè)區(qū)域物種清查和編目，其目的是回答生物資源根本問題中“已記錄的物種在記錄地是否依然存在”的問題。隨著紅外相機(jī)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中不斷改進(jìn)和在野生動(dòng)物研究領(lǐng)域應(yīng)用的擴(kuò)大，紅外相機(jī)必將成為野生動(dòng)物資源調(diào)查、監(jiān)測(cè)的強(qiáng)大工具(李晟等，2016;肖治術(shù)，2019)。隨著紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)范圍逐漸擴(kuò)大和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的不斷積累，紅外相機(jī)應(yīng)用的主要任務(wù)也將由“已記錄的物種在記錄地是否依然存在”向“除了記錄地，哪里還有分布、總共的數(shù)量有多少?”過渡。回顧紅外相機(jī)技術(shù)應(yīng)用的歷史，我國學(xué)者早在20世紀(jì)90年代，就已經(jīng)開始利用紅外相機(jī)技術(shù)對(duì)具體物種開展研究，并且越來越多的學(xué)者加入其中，如對(duì)白鷴Lophura nycthemera的研究(高育仁，余德群，1995)，對(duì)鼬獾Melogale moschata的研究(毛俊杰，2008)，對(duì)帚尾豪豬Atherurus macrourus活動(dòng)節(jié)律的研究(溫立嘉等，2016)以及對(duì)豹貓的研究(章書聲等，2017)等。為了提高某一具體物種的野外監(jiān)測(cè)和研究效率，就需要掌握某一地區(qū)這一目標(biāo)物種的最佳監(jiān)測(cè)地點(diǎn)，實(shí)施精確監(jiān)測(cè)。本研究發(fā)現(xiàn)，利用紅外相機(jī)技術(shù)和已有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料，能夠?qū)唧w物種的最佳拍攝時(shí)間和拍攝地點(diǎn)進(jìn)行合理推斷。一方面，具體物種的最佳拍攝地點(diǎn)受到海拔和季節(jié)的雙重影響，呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。例如，雖然牛科Bovidae和豬科Suidae動(dòng)物在監(jiān)測(cè)樣地中廣泛分布，但牛科動(dòng)物在夏季的 1 800～2 000 m內(nèi)拍攝率最高；而豬科動(dòng)物在秋季的1 600～1 800 m內(nèi)拍攝率最高；再如黑熊在夏季的1 600～1 800 m內(nèi)拍攝率最高，而在冬季這一海拔范圍大熊貓的拍攝率最高。另一方面，野生動(dòng)物最佳拍攝地點(diǎn)，又與野生動(dòng)物本身的生活節(jié)律息息相關(guān)。通過對(duì)不同物種，特別是對(duì)旗艦物種最佳拍攝地點(diǎn)與拍攝季節(jié)數(shù)據(jù)的積累和分析，能夠在一定程度上量化其生活節(jié)律，為深入研究該物種奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

本研究利用紅外相機(jī)技術(shù)針對(duì)佛坪北部山區(qū)獸類和地棲鳥類進(jìn)行了為期1年的連續(xù)監(jiān)測(cè)，初步掌握了本地區(qū)大型獸類和地棲鳥類的活動(dòng)規(guī)律，為今后的長期監(jiān)測(cè)提供了重要的基礎(chǔ)資料。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了紅外相機(jī)技術(shù)依據(jù)現(xiàn)有的布設(shè)條件的監(jiān)測(cè)效率。結(jié)果表明紅外相機(jī)技術(shù)在一定程度上克服了樣線法和樣方法存在的難以解決的不足，例如避免調(diào)查視線被森林植被、不易獲得動(dòng)物相對(duì)準(zhǔn)確的數(shù)量信息、難以收集動(dòng)物夜晚活動(dòng)數(shù)據(jù)等，成為野生動(dòng)物調(diào)查與監(jiān)測(cè)強(qiáng)有力的補(bǔ)充；目前常用的紅外相機(jī)布設(shè)和監(jiān)測(cè)方法，對(duì)于棲息地內(nèi)大型獸類和地棲鳥類監(jiān)測(cè)效果顯著，對(duì)于小型獸類和林棲鳥類監(jiān)測(cè)效果不理想；對(duì)于紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)紅外相機(jī)連續(xù)工作時(shí)間不能少于 5個(gè)月，并且在紅外相機(jī)連續(xù)工作5個(gè)月之后，應(yīng)及時(shí)更換監(jiān)測(cè)位點(diǎn)，以擴(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍，更有利于掌握本地區(qū)的野生動(dòng)物資源的實(shí)際情況，并且使監(jiān)測(cè)投入的成本最低和監(jiān)測(cè)效率達(dá)到最高；通過紅外相機(jī)技術(shù)和已有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，不僅能夠?qū)唧w物種的最佳拍攝時(shí)間和拍攝地點(diǎn)進(jìn)行判斷，而且對(duì)于掌握本地重點(diǎn)野生動(dòng)物資源，特別是量化本地旗艦動(dòng)物的活動(dòng)規(guī)律，意義重大。

致謝：感謝陜西佛坪國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局、陜西觀音山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局、陜西龍草坪林業(yè)局為本研究的開展提供許可支持和后勤幫助；感謝佛坪縣文物旅游文化廣電局和佛坪熊貓谷旅游公司在本項(xiàng)目實(shí)施過程中從人員到后勤提供的全面支持。