基于MaxEnt模型的仙霞...保护区藏酋猴生境适宜性评价_余著成.pdf
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1、2023 年 4 月第 2 期林业资源管理FOEST ESOUCES MANAGEMENTApril 2023No.2基于 MaxEnt 模型的仙霞岭省级自然保护区藏酋猴生境适宜性评价余著成1,徐林莉1,罗水根1,王梅芳1,周晓2,陈丹娜3,金伟2(1.江山仙霞岭省级自然保护区管理中心,浙江 江山 324100;2.浙江省森林资源监测中心,杭州 310020;3.浙江农林大学 环境与资源学院,杭州 311300)摘要:藏酋猴是中国特有的物种,开展藏酋猴生境适宜性评价对合理科学保护该物种具有重要意义。基于红外相机监测技术获取的位点数据,结合植被、地形和人为干扰等 3 类环境因子,采用 MaxEn
2、t 模型对江山市仙霞岭自然保护区中藏酋猴的生境适宜性进行评价分析。结果表明:MaxEnt 模型可以较准确地预测藏酋猴生境适宜性空间分布。通过分析可知:藏酋猴中和高适宜生境主要分布在保护区东南、东北和西北部海拔较高的阔叶林内,面积为 3 041.10 hm2,占保护区总面积的 43.96%;因子变量贡献分析表明,海拔、离林道距离和坡向是影响生境质量的主要因子,贡献率分别为 33.30%,29.40%和 12.40%。结合保护区植被、地形等栖息地条件及藏酋猴生境适宜性,需要进一步合理规划保护区的功能区,防止毛竹林面积扩张引起阔叶林的退化,提高西北部与西南部适生区的连通性,为藏酋猴种群的迁移提供安全
3、畅通的廊道。关键词:藏酋猴;生境;适宜性;MaxEnt 模型中图分类号:Q959.848;Q958.1文献标识码:A文章编号:1002 6622(2023)02 0111 07DOI:10 13466/j cnki lyzygl 2023 02 015收稿日期:2023 04 06;修回日期:2023 04 24基金项目:地方与高校合作项目(H20220226)作者简介:余著成(1988 ),男,浙江江山人,工程师,硕士,主要从事野生动植物保护方面的研究工作。Email:241304258 通讯作者:金伟(1983 ),男,浙江江山人,高级工程师,硕士,主要从事野生动植物监测方面的研究工作。E
4、mail:229677148 Assessment on Habitat Suitability of Macaca thibetana inXianxialing Provincial Nature eserve Using MaxEnt ModelingYU Zhucheng1,XU Linli1,LUO Shuigen1,WANG Meifang1,ZHOU Xiao2,CHEN Danna3,JIN Wei2(1 Xianxialing Provincial Nature eserve Management Center,Jiangshan,Zhejiang 324100,China;
5、2 Forest esources Monitoring Center ofZhejiang Province,Hangzhou 311300,China;3 College of Environment and esource,Zhejiang AF University,Hangzhou 311300,China)Abstract:The Macaca thibetana is an endemic species to China Assessment on habitat suitability Macacathibetana is very important for the con
6、servation,which plays an important role in the rational and scientificprotection of this species To improve the conservational strategy,by using the MaxEnt model,this studyevaluated and analyzed the habitat suitability based on site data obtained by infrared camera monitoringtechnology and three env
7、ironmental factors such as vegetation,terrain,and human interference for the林业资源管理第 2 期Macaca thibetana in Xianxialing provincial nature reserve in Jiangshan city The results showed:theMaxEnt model could accurately predict the spatial distribution of habitat suitability for Macaca thibetanaThe moder
8、ate and high suitable habitats for Macaca thibetana were mainly distributed in the southeast,northeast,and northwest of the eserve with high altitude and broad-leaved forests The area of moderateand high suitable habitats was 3 041 10 hm2,accounting for 43 96%of the total area of the eserveFactor va
9、riable contribution analysis showed that altitude,distance from road,and slope aspect were themain factors affecting habitat quality,with contribution rates of 33 30%,29 40%,and 12 40%,respectively Based on the results of the distribution of habitat suitability,we suggested that managementdepartment
10、 should further rationally plan the functional areas of the reserve through preventing theexpansion of the bamboo forest area from causing the degradation of the broad-leaved forest,improving theconnectivity between the northwest and southwest suitable habitats,and providing a safe and smoothcorrido
11、r for the migration of the Macaca thibetana populationKey words:Macaca thibetana,habitat,suitability,MaxEnt model0引言藏酋猴(Macaca thibetana)是一种中国特有的灵长类动物,属于灵长目(Primates)猴科(Cerco-pithecidae)猕猴属(Macaca)动物1。其主要分布在四川、陕西、甘肃、贵州、云南、浙江、广西等省(区),能够适应各种生境2 3,但不同生境中的藏酋猴种群的觅食策略、生境选择等有地点特异性。藏酋猴被列为国家二级重点保护野生物种,在世界自然保
12、护联盟物种红色名录中被列为近危物种4。尽管藏酋猴的系统发育5、遗传多样性6 7、生理生化8、种群生态9、群落结构10和行为习性11 等方面已有深入的研究,但某一地域的特定种群的保护方案及策略依然依赖于对其生境适宜性的评估。目前情况下,藏酋猴生境评价方面的研究仍然较为缺乏,特别是对亚热带地区藏酋猴生境质量控制因子还了解不够充分4,12。生境是动物进行生存活动的空间,决定了动物的食物资源、隐蔽关系、水源、种间和种内关系,并最终影响到动物的生存和繁衍活动13。评价生境适宜性有助于深入了解较大空间范围内野生动物生境的质量,进而起到合理管理物种栖息地和有效保护种群的作用14。生境适宜性评价是在较大空间尺
13、度的基础上对野生动物生境质量状况进行科学分析15。目前,生境适宜性评价方法有生态位模型16、基于核密度估计方法17、层次分析法和模糊数学模型18。最大熵(MaxEnt)模型是一种典型的生态位模型,该模型基于最大熵原理和生态位理论方法,适用于在大空间尺度上预测物种地理分布状况及评价生境质量16。MaxEnt 模型在预测精度、空间转移性和样本需求量等方面具有独特的优势12,是评估珍稀濒危野生动物生境质量的有效工具,已被广泛应用于评价藏酋猴4、大熊猫19、麋鹿16、丹顶鹤20 等野生动物的生境适宜性。本文以仙霞岭自然保护区藏酋猴为研究对象,利用自然保护区红外相机监测网络获取的位点数据,选取地形因子、
14、植被因子和人为干扰因子等 3类环境变量因子,结合 MaxEnt 与地理信息系统空间分析方法,开展生境适宜性评价和适宜性等级空间分布的研究,以揭示影响藏酋猴生境的主要变量因子,为明确仙霞岭自然保护区藏酋猴的最佳生境分布区域和更高效科学地保护藏酋猴提供参考资料。1研究区概况仙霞岭省级自然保护区位于浙江省江山市廿八都镇和张村乡境内,坐落于仙霞岭山脉西南起点、钱塘江水系源头,南与福建省浦城县接壤,地理坐 标 为 东 经 118 33 41.73 118 41 5.01,北纬 281525.66 282111.46。根据遥感影像测量得到的保护区土地面积为 6 918.10 hm2,其范围为东至双溪口村社
15、屋坑山岗,南至省界周村平水黄,西至周村大岗尖,北至周村横坑。保护区内山211第 2 期余著成等:基于 MaxEnt 模型的仙霞岭省级自然保护区藏酋猴生境适宜性评价脉地势高峻,平均海拔1 000 m。保护区地处中亚热带北缘,属亚热带湿润季风气候区,四季分明,光温适宜。年均气温 15.0 左右,年均降水量 1 650 2 200 mm,无霜期 237 d 左右。区内植被覆盖率达98%,地带性群落为典型的中亚热带常绿阔叶林,以木荷(Schima superba)、甜槠(Castanopsis eyrei)为主要建群种。区内有国家一级保护野生动物金钱豹(Campanumoea javanica)、云豹
16、(Neofelis nebulosa)、黑麂(Muntiacus crinifrons)、白颈长尾雉(Syrmaticusellioti)、黄腹角雉(Tragopan caboti),国家二级保护野生动物 19 种;有国家一级保护植物伯 乐 树(Bretschneidera sinensis)、南方红豆杉(Taxus chinen-sis var.mairei),国家二级保护植物 10 种。保护区内野生动植物资源丰富,珍稀物种众多,是浙江省生物多样性最富集的区域之一,也是武夷山生物多样性保护优先区域的重要组成部分。2数据来源与分析方法2.1藏酋猴分布点数据本研究采用红外相机技术获取藏酋猴分布点
17、数据。以自然保护区地形图为基础,随机布设 130台相机对自然保护区进行监测(图 1)。相机固定于距地面 30 40 cm 的树干上,镜头与地面尽量保持平行、避开阳光直射,并为防止视野遮挡,合理清除周围倒木枯枝。相机拍摄参数设置为触发连拍 3 张照片后拍摄一段 10 s 视频,24 h 连续监测。同时记录监测位点的经纬度坐标、植被类型和海拔高度。自 2019 年 3 月至 2022 年 1 月期间,共有 58 个位点拍摄到藏酋猴个体。图 1研究区及藏酋猴位点分布示意图Fig.1 Study area and distribution of Macaca thibetana2.2模型变量获取及处理
18、参考钟雪等4 对藏酋猴的生境评价研究,选择植被、地形和人为干扰等 3 类共 6 个环境变量作为模型变量(图 2)。植被类型图层取自森林资源连续清查小班区划图,将矢量图转为栅格数据;地类包括针阔混交林、阔叶林、针叶林、竹林、灌木、草本和非植被等 7 类;地形图层包括海拔、坡度和坡向等 3个因子,根据数字高程模型计算得到;人为干扰因素包括离道路和河流的距离,使用 ArcGIS 10.3 软件中的空间分析插件,计算各栅格与林道和河流图层的欧氏距离,从而分别反映各栅格距离其最近林道和河流的距离。采用 ArcGIS 10.3 将所有环境变量图层栅格大小重采样为 30 m 30 m,并用保护区边界矢量裁剪
19、图层,最后将图层保存为 MaxEnt 软件导入需要的 ASCII 格式文件。311林业资源管理第 2 期图 2环境变量空间分布示意图Fig.2 Spatial distribution of environmental variables2.3最大熵模型构建将藏酋猴位点数据和筛选得到的植被类型、离林道距离、离河流距离、海拔、坡度和坡向等 6 个环境变量数据导入 MaxEnt3.3.4 中。从所有藏酋猴位点数据中,随机选取 75%数据作为训练集,用于构建模型;剩余 25%的位点数据作为检验集,用于验证模型。采用自举法重复运算20 次来提高模型计算结果的稳定性;以软件内置的刀切法(Jackknif
20、e)评价模型中各环境变量对藏酋猴分布的相对重要性及贡献值 21;采用受试者工作特征曲线 OC(receiver operating cha-racteristic curve)下的面积(area under curve,AUC)大小作为模型预测效果的衡量指标 22。AUC 值越大,代表模型预测效果越好,其评判准则:0.6,表示失败;0.6 0.7,表示较差;0.7 0.8,表示一般;0.8 0.9,表示好;0.9 1,表示非常好22 23。2.4适宜性等级划分根据 20 次重复后 MaxEnt 模型输出的结果得到平均生境适宜度指数(habitat suitability index,HSI)。
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