甘肅安南壩野駱駝國家級自然保護區野駱駝利用人工水源點(diǎn)特征分析

周永祥劉建泉周多良吳昊楊曉梅王天暉薛亞?wèn)|

（1甘肅安南壩野駱駝國家級自然保護區管護中心，阿克塞 736400）（2中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與自然保護研究所，生物多樣性保護國家林業(yè)和草原局重點(diǎn)實(shí)驗室，北京 100091）

水源被認為是干旱荒漠地區影響野生動(dòng)物分布和活動(dòng)的主要因素(Richet al.,2019)。因此修建人工水源點(diǎn)成為荒漠地區野生動(dòng)物管理和保護的一個(gè)主要手段(Grant and Saito,2013)。在水源稀缺的荒漠或半荒漠地區，修建人工水源點(diǎn)或維持人工水源點(diǎn)水量終年不斷可能帶來(lái)的水資源浪費，一直存在爭議(Krausmanet al.,2006)，如果這些措施對野生動(dòng)物不能起到有效的作用，代價(jià)將是極其昂貴的。因此荒漠地區珍稀瀕危有蹄類(lèi)人工水源點(diǎn)的修建，應先進(jìn)行其利用水源點(diǎn)分布、水源利用頻率和季節性利用差異以及相關(guān)因素的研究(Aldermanet al.,1989;Cain IIIet al.,2006,2008)，具體水源管理措施的制定應依據動(dòng)物對水源利用情況的評估來(lái)進(jìn)行設計和實(shí)施(Huntsingeret al.,2017)。在水源稀缺的荒漠或半荒漠地區，水源點(diǎn)是野生動(dòng)物活動(dòng)的熱點(diǎn)區域，在水源點(diǎn)使用紅外相機或視頻監控，為研究干旱荒漠地區不同物種水源利用規律(Xueet al.,2015)，以及探索荒漠地區動(dòng)物的競爭和共存機制提供了可能(Xueet al.,2018;Connollyet al.,2021)。

野駱駝(Camelus ferus)被世界自然保護聯(lián)盟(IUCN)列為極度瀕危物種(Hare,2008)，我國也將野駱駝列入國家一級重點(diǎn)保護野生動(dòng)物名錄。目前世界上野駱駝的野外種群約1 000峰(Hare,2008)。為應對自然環(huán)境和氣候變化，保障野駱駝等野生動(dòng)物的飲水，野駱駝保護區重點(diǎn)開(kāi)展了人工水源點(diǎn)建設和管理工作。為揭示人工水源點(diǎn)的野生動(dòng)物利用特征，本研究利用視頻監控數據，統計了人工水源點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)物種的組成及其頻率，重點(diǎn)分析了主要保護對象野駱駝在人工水源點(diǎn)的活動(dòng)規律和季節差異。本研究為進(jìn)一步揭示野駱駝行為生態(tài)習性、保護區人工水源管理和監測方法應用提供了科學(xué)依據和建議。

1.1 研究區概況

甘肅安南壩野駱駝國家級自然保護區(以下簡(jiǎn)稱(chēng)：安南壩保護區)位于甘肅省酒泉市阿克塞哈薩克族自治縣境內西部，地處阿爾金山北麓、庫姆塔格沙漠南緣，地理位置介于北緯39°02′~39°47′，東經(jīng)92°20′~93°19′，總面積3 960 km2。保護區位于“庫姆塔格生物多樣性保護優(yōu)先區域”，屬于典型的荒漠生態(tài)系統類(lèi)型，年降水量?jì)H67.9~83.4 mm，年蒸發(fā)量則達到2 914.9 mm。降雨主要集中在6—9月，空間分布極不均衡，主要分布在保護區南部的阿爾金山北麓區域，保護區北部的戈壁沙漠區域極端干旱。保護區共有脊椎動(dòng)物22目55科216種，其中國家一級和二級重點(diǎn)保護野生動(dòng)物分別有8種和31種，保護區的主要保護對象是野駱駝及其棲息地，保護區域內荒漠植被較好，是庫姆塔格沙漠地區野駱駝棲息地和繁殖地的重要組成部分(劉建泉等，2019)。

受地形和降水影響，安南壩保護區內自然水源多分布在阿爾金山北麓區域，是野駱駝、巖羊(Pseudois nayaur)、鵝 喉 羚(Gazella subgutturosa)、雪豹(Panthera uncia）、狼(Canis lupus)等物種水分補充的重要來(lái)源。保護區北部自然水源極為稀缺。黃羊溝人工水源點(diǎn)位于保護區西北部，是野駱駝出現較頻繁的區域，該人工水源點(diǎn)建于2018年，從46 km以外的安南壩河引水修建，飲水池為邊長(cháng)20 m的正方形碟狀式澇池，容積500 m3，距東面最近的大紅山雙岔溝季節性泉眼直線(xiàn)距離為22 km，距西面最近的胡楊泉季節性泉眼直線(xiàn)距離為30 km(圖1）。受降水量的影響，季節性泉眼年出水量十分有限，胡楊泉在降水量大的情況下，一年中約8個(gè)月有水出露，大紅山雙岔溝最多3~5個(gè)月，而黃羊溝人工水源點(diǎn)保持一年不斷流。

圖1 甘肅安南壩野駱駝國家級自然保護區水源點(diǎn)分布Fig.1 The distribution of water sources in Gansu Annanba Wild Camel National Nature Reserve

1.2 視頻監控

2020年8月，安南壩保護區在黃羊溝人工水源點(diǎn)旁邊安裝了一套雷達自動(dòng)追蹤監測設備，對野駱駝及其他野生動(dòng)物在人工水源點(diǎn)的活動(dòng)進(jìn)行監測。在300 m監測范圍內，只要有物體出現或移動(dòng)，雷達追蹤器便利用紅外熱成像原理自動(dòng)鎖定目標，通過(guò)云臺自動(dòng)調整攝像焦距，以獲得最佳成像，并進(jìn)行有效的跟蹤錄像和信息保存，拍攝視頻的截圖(圖2)。前端監測設備包括自動(dòng)追蹤系統、監測系統和供電系統三部分。其中自動(dòng)跟蹤系統和監測系統安裝在飲水池以南30 m、高10 m的小山頭上，可避免攝像逆光，且滿(mǎn)足以飲水池為中心左右各45°的雷達自動(dòng)追蹤范圍。

圖2 視頻監控設備記錄到的物種照片Fig.2 Species photos recorded by video surveillance

1.3 數據處理與分析

選取2020年8月12日至2021年8月11日共計533條視頻記錄進(jìn)行處理分析。人工鑒定每段視頻的出現物種、出現日期、出現時(shí)間、離開(kāi)時(shí)間和物種數量。物種的鑒定主要參考《中國獸類(lèi)野外手冊》(Smith和解焱，2009)和《中國鳥(niǎo)類(lèi)野外手冊》(約翰·馬敬能等，2000)，物種保護等級參考《國家重點(diǎn)保護野生動(dòng)物名錄》(中國野生動(dòng)植物保護司，2021)。在處理連續記錄時(shí)，為降低同一物種的自相關(guān)，按30 min的間隔，做獨立記錄統計(Yasuda,2004;Michalski and Peres,2007)。

為了解野駱駝在人工水源點(diǎn)停留時(shí)長(cháng)和群體大小的關(guān)系，首先采用單樣本K-S檢驗方法(One-sample Kolmogorov-Smirnov test)對野駱駝在人工水源點(diǎn)停留時(shí)長(cháng)和群體大小數據進(jìn)行正態(tài)性檢驗，對符合正態(tài)分布的樣本利用皮爾遜(Pearson)相關(guān)系數進(jìn)行相關(guān)性分析，如不符合正態(tài)分布，則利用斯皮爾曼(Spearman)相關(guān)系數進(jìn)行相關(guān)性分析。將研究期劃分為4個(gè)季節：春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)、冬季(12月至次年2月)，利用單因素方差分析(ANOVA)或Kruskal-Wallis檢驗比較各個(gè)季節野駱駝在人工水源點(diǎn)停留時(shí)長(cháng)、群體大小的差異。同時(shí)也選取野駱駝群體在人工水源點(diǎn)停留時(shí)長(cháng)的平均值、最大值和最小值，以及野駱駝群體大小平均值、最大群和最小群為參考指標。

為分析野駱駝訪(fǎng)問(wèn)人工水源點(diǎn)的年活動(dòng)規律，統計了各個(gè)月份野駱駝出現在人工水源點(diǎn)的視頻數和出現天數，考慮到各月的總天數并不一致，使用各月野駱駝出現天數占一年出現總天數的百分比，作為野駱駝各月人工水源利用強度的指標。為分析野駱駝訪(fǎng)問(wèn)人工水源點(diǎn)的日活動(dòng)規律，參照陳爾駿等(2022)和謝培根等(2022)的研究，利用核密度估計法(Ridout and Linkie,2009;Meredith and Ridout,2016)對野駱駝不同季節和全年的日活動(dòng)規律構建模型，相關(guān)做圖和分析利用R軟件的“overlap”程序包(Meredith and Ridout,2016)。野駱駝訪(fǎng)問(wèn)人工水源點(diǎn)的年活動(dòng)規律和日活動(dòng)規律均基于獨立記錄進(jìn)行分析。

2.1 人工水源點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)物種的組成

數據經(jīng)處理，共獲得獨立視頻299條，其中，野駱駝的記錄最多，達到205條，鵝喉羚的記錄次之，其他物種均為個(gè)位數記錄。記錄到14個(gè)物種，其中獸類(lèi)7種，鳥(niǎo)類(lèi)7種；
國家重點(diǎn)保護野生動(dòng)物11種(一級5種，二級6種)。獸類(lèi)主要包括野駱駝、鵝喉羚、狼、赤狐(Vulpes vulpes)、雪豹、猞猁(Lynx lynx)等；
鳥(niǎo)類(lèi)主要包括金雕(Aquila chrysaetos)、禿鷲(Aegypius monachus)、棕尾鵟(Buteo rufinus)、游 隼(Falco peregrinus)、獵 隼(Falco cherrug)、赤麻鴨(Tadorna ferruginea)、綠頭鴨(Anas platyrhynchos)等(表1)。記錄到的獸類(lèi)中，除鵝喉羚只在白天出現外，其他獸類(lèi)白天和夜間均有活動(dòng)，所有鳥(niǎo)類(lèi)均為白天的記錄。

表1 甘肅安南壩野駱駝國家級自然保護區人工水源點(diǎn)視頻記錄的獸類(lèi)和鳥(niǎo)類(lèi)Table 1 Mammal and bird species recorded at artificial water source in the Gansu Annanba Wild Camel National Nature Reserve

2.2 野駱駝在人工水源點(diǎn)停留時(shí)長(cháng)和群體大小

野駱駝個(gè)體或群體在人工水源點(diǎn)的平均停留時(shí)長(cháng)為(15.66±15.35)min，群體大小為6.82±7.01。一年中，野駱駝在人工水源點(diǎn)停留時(shí)間最長(cháng)的一次記錄在8月，在飲水池停留了190 min，該群野駱駝數量為17峰。記錄到的最大一群野駱駝?dòng)?7峰，出現在7月25日和28日，在人工水源點(diǎn)分別停留了34 min和21 min(表2)。相關(guān)性分析表明，野駱駝群體大小與在人工水源點(diǎn)停留時(shí)長(cháng)有顯著(zhù)的相關(guān)性(r=0.444,n=205,P＜0.001)，兩者之間存在正向的中等相關(guān)關(guān)系(圖3)。

圖3 野駱駝在人工水源點(diǎn)停留時(shí)長(cháng)與群體大小的相關(guān)性Fig.3 Correlation scatter plot of wild camel residence time at artificial water source and population size

表2 不同月份野駱駝在人工水源點(diǎn)停留時(shí)長(cháng)和群體大小(表中平均值均為mean±SD)Table 2 Residence time and population size of wild camel at artificial water source in different months

不同季節野駱駝在人工水源點(diǎn)的平均停留時(shí)長(cháng)無(wú)顯著(zhù)差異(F=7.24,df=3,P＞0.005)，分別為春季17.00 min、夏季15.01 min、秋季15.19 min、冬季18.80 min；
不同季節野駱駝在人工水源點(diǎn)活動(dòng)的群體大小平均值有顯著(zhù)差異(F=13.58,df=3,P＜0.005)，從大到小依次為：秋季8.50峰、夏季6.68峰、冬季6.06峰、春季3.48峰。

2.3 野駱駝訪(fǎng)問(wèn)人工水源點(diǎn)的年活動(dòng)規律

從整年的利用強度來(lái)看，8月是野駱駝利用人工水源的高峰期(圖4)，幾乎每天都有野駱駝來(lái)飲水，而且8月獲取的視頻數也最多。按季節，春季野駱駝人工水源點(diǎn)平均利用強度為17.35%，夏季為57.31%，秋季為51.79%，冬季為19.32%。野駱駝人工水源點(diǎn)利用強度由強到弱依次是夏季＞秋季＞冬季＞春季。

圖4 不同月份野駱駝利用人工水源點(diǎn)的年活動(dòng)規律Fig.4 Monthly variation of annual activity patterns of wild camel at artificial water source

2.4 野駱駝訪(fǎng)問(wèn)人工水源點(diǎn)的日活動(dòng)規律

基于野駱駝的205次獨立記錄，分析野駱駝利用人工水源的日活動(dòng)規律，結果表明，野駱駝利用人工水源點(diǎn)的日活動(dòng)規律呈明顯的單峰型，活動(dòng)最高峰出現在12:00。其利用強度從日出開(kāi)始逐漸增強，12:00后逐漸降低。除秋季野駱駝?dòng)袃蓚€(gè)活動(dòng)高峰外，其他3個(gè)季節的日活動(dòng)規律均表現出明顯的單峰型，但是冬季和春季的活動(dòng)高峰稍晚于12:00(圖5)。

圖5 不同季節野駱駝利用人工水源點(diǎn)的日活動(dòng)規律Fig.5 Seasonal variations of daily activity patterns of wild camel at artificial water source

荒漠地區的水源十分寶貴，人工水源的修建和管理需要開(kāi)展科學(xué)的評估。此次對安南壩保護區人工水源的監測表明，共計有14個(gè)物種出現在人工水源點(diǎn)，該處人工水源已成為野生動(dòng)物活動(dòng)的熱點(diǎn)地區。保護區的主要保護對象野駱駝對人工水源的利用程度最高，一年中有133 d到訪(fǎng)。獨立視頻數表明，野駱駝是人工水源點(diǎn)的優(yōu)勢物種，這與自然水源點(diǎn)的監測結果一致(薛亞?wèn)|等，2014)；
鵝喉羚是人工水源點(diǎn)獨立視頻數僅次于野駱駝的有蹄類(lèi)；
雪豹、猞猁等較為罕見(jiàn)的食肉動(dòng)物均在該人工水源點(diǎn)出現，但獨立視頻數較少，一定程度反映了這些物種在保護區內的種群現狀。盡管夏季蒸發(fā)量大，但維持水源的水量終年不斷，尤其是夏季維持該處人工水源的存在至關(guān)重要。保護區人工水源點(diǎn)的建設，對于野駱駝在內的珍稀瀕危有蹄類(lèi)的保護起到了積極的作用。

與羅布泊野駱駝保護區基于自然水源的監測結果相比，野駱駝在自然水源與人工水源處的日活動(dòng)規律均呈明顯的單峰型，而野駱駝在人工水源處表現出與自然水源不同的年活動(dòng)規律。在自然水源，野駱駝夏季利用強度最低，活動(dòng)高峰出現在4月和10月(Xueet al.,2015)，而人工水源處，野駱駝夏季利用強度最高，且一年中的高峰出現在8月，這是由于夏季的高溫是野駱駝水分需求最高的季節，該處人工水源點(diǎn)提供了穩定和大量的水，且易于到達，因此該區域的野駱駝傾向于在夏季較多利用該處人工水源。自然條件下，野駱駝夏季優(yōu)先利用高含水量的植物、降雨過(guò)后戈壁灘上的殘留水等易于獲取的水分(Naidooet al.,2020)，因此，對山地的自然水源點(diǎn)依賴(lài)程度較低。由于人工水源出水量的穩定性，野駱駝在人工水源點(diǎn)的停留時(shí)長(cháng)為15.01~18.82 min，并不因季節變化而變化。與薛亞?wèn)|(2014)基于自然水源點(diǎn)的紅外相機視頻數據進(jìn)行對比，野駱駝在人工水源點(diǎn)的月平均群體大小顯著(zhù)高于自然水源點(diǎn)?；谝曨l監控記錄到的最大種群(37峰)，也高于基于紅外相機視頻記錄的最大種群(30峰)，這主要是監測設備不同造成的。相對于本研究的視頻監控設備，紅外相機探測距離短，角度小，對于大群體野生動(dòng)物和長(cháng)時(shí)間活動(dòng)行為記錄不夠準確或者不能勝任；
視頻監控探測距離遠、觀(guān)測角度大，能較為全面地記錄和觀(guān)測目標物種群體大小和活動(dòng)行為等特定信息。兩種監測設備結合使用，有助于更為全面地開(kāi)展野生動(dòng)物生物學(xué)及生態(tài)學(xué)研究。

該研究摸清了野駱駝對人工水源的利用規律，為科學(xué)制定保護區水源管理計劃提供了數據支撐和解決方案。但不容忽視的是，人工水源點(diǎn)建設，尤其是開(kāi)闊水面的存在，也增加了動(dòng)物(包括同種動(dòng)物間和不同物種間)的直接與間接接觸。本研究記錄到的赤麻鴨和綠頭鴨在自然水源點(diǎn)并未監測到(薛亞?wèn)|等，2014)，這些鳥(niǎo)類(lèi)有可能會(huì )帶來(lái)一定的疫病傳播風(fēng)險，應作為保護區疫源疫病監測工作著(zhù)重考慮的問(wèn)題。同時(shí)，應從減少蒸發(fā)量的角度進(jìn)一步優(yōu)化人工水源點(diǎn)設計，在自然水源點(diǎn)和人工水源點(diǎn)統籌構建長(cháng)期、有效的紅外相機監測體系，將使保護區野生動(dòng)物水源點(diǎn)建設和管理更為科學(xué)。致謝：感謝中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與自然保護研究所叢微博士協(xié)助制圖。