甘肃白水江自然保护区大熊猫栖息地生境特征初步分析

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1、收稿日期 :2009-11-24 接受日期 :2010-01-14 作者简介 :滕继荣 (1974 , 林业工程师 , 从事自然保护工作*通讯作者 Corresponding author ,E-mail :wjh-lxsohu com 致谢 :本研究数据的收集得到了白水江自然保护区各保护站技术人员的大力支持 , 论文英文部分得到了中国可再生能源学会风能专业委员会 牟迈工程师的大力帮助 , 在此深表感谢 !甘肃白水江自然保护区大熊猫栖息地生境特征初步分析滕继荣 , 黄华梨 , 王建宏 *, 李宏飞 , 韩波(甘肃白水江国家级自然保护区管理局, 甘肃文县 746400摘要 :采集了甘肃省白水江自

2、然保护区 2007 2009年监测数据的 149 个大熊猫活动痕迹点 , 利用 SPSS软件对 坡向 、 坡度 、 竹种盖度 、 竹子生长类型 、 竹子生长状况 、 海拔和水源 7 个生境特征变量进行主成分分析 , 结果显示诸变 量的重要性由高到低依次为坡度 、坡向 、 竹子生长状况 、 海拔 、 竹种盖度 、 竹子生长类型和水源, X 2适合度检验各生 境变量内部不同组分之间均存在极显著差异 (P 001 , 表明影响该区大熊猫活动的主要环境因素首先是以坡向 和坡度为代表的地形因素 , 其次为以竹子生长状况 、 海拔 、 竹种盖度 、 竹子生长类型为代表的食物和隐蔽因素 , 水源 对大熊猫活

3、动的影响不显著 。关键词 :白水江 ; 大熊猫 ; 生境特征变量 ; 主成分分析 中图分类号 :Q959 8文献标识码 :A文章编号 :1000 7083(2010 04065304Preliminary Analysis on the Habitat Characteristics of the Giant Panda in Baishuijiang Nature Reserve , Gansu ProvinceTENG Ji-rong , HUANG Hua-li , WANG Jian-hong *, LI Hong-fei , HAN Bo(Baishuijiang National

4、Nature Reserve of Gansu , Wenxian , Gansu Province 746400, ChinaAbstract :149active trace points of the giant panda were collected from monitoring data in Baishuijiang National Nature Reserve , Gansu province , during 2007to2009Seven habitat characteristic variables (aspect , gradient , the cover de

5、gree of bamboo species , type of bamboo growth , the condition of bamboo growth , altitude , and water source ,were analyzed by the principal component analysis using SPSS softwareThe results showed that the importance of various variables from high to low were gradient , aspect , the condition of b

6、amboo growth , altitude , the cover degree of bamboo species , type of bamboo growth , and water source Through the X2fitness test , we found there are extremely significant differences (P 0. 01 a-mong the different components within the habitat variablesThe results indicated that the main environme

7、ntal factor , which has influence on the activities of the giant panda in the area , firstly was the topographic factor represented by aspect and gra-dient , second was the food and hidden factor represented by the condition of bamboo growth , altitude , the cover degree of bamboo species , and type

8、 of bamboo growthThe water source had no significant impact on the activity of the giant pandaKey words :Baishuijiang ; the giant panda ; habitat characteristic variable ; principal component analysis了解动物的生境利用特征是进行资源管理、 生物多样性保护的基础之一。 因此生境研究在野生动物生态学研究中占有非常重要性的地位 (Boitani Fuller , 2000 。 目前 , 野生动物生境研究

9、方法众多, 各种数据分析软件也应运而生 , 主成分分析是将原 来众多具有一定相关性的指标重新组合成一组新的 互相无关的综合指标来代替原来的指标 (张文霖 , 2005 。大熊猫 Ailuropoda melanoleuca 是我国特有的珍稀动物 , 分布在秦岭 、 岷山 、 大相岭 、 小相岭以及凉山 等几个隔离的山系中, 种群数量稀少 , 生境破碎化程度较为严重 (胡锦矗 ,2001; 严旬 , 2005 。 早期大熊 猫栖息地生境选择研究主要是基于野外生态观察的基础上直接描述 (张泽钧 , 胡锦矗 , 2000 。 数理统计 手段的引入促进了大熊猫研究工作的定量和深入 。 首先对卧龙保护区

10、大熊猫的生境选择进行了研究(魏辅文等 , 1996 ; 杨中兴等 (1998 通过设立 20m ? 20m的随机样方 , 对佛坪自然保护区大熊猫在冬 居地与夏居地内的生境也进行了比较 ; 对于岷山北 坡大熊猫生境选择的研究至今仍然不多 。 本研究应 用主成分分析 , 旨在为该区域大熊猫及栖息地保护 研究提供参考 。四川动物 2010 年 第 29 卷 第 4 期 Sichuan Journal of Zoology Vol . 29No . 420101 研究地区概况研究地区位于甘肃省白水江自然保护区内除岷 堡沟保护站和红土河保护站外的部分区域 , 北纬 32? 37 32?56 , 东经 1

11、04?36 105?6 , 地处岷山北坡 , 属于陇南山地 。 最高海拔 4072m , 最低海拔 595m , 境内海拔高差悬殊 , 从上到下依次形成高山灌丛 、 针 叶林 、 针阔混交林 、 落叶阔叶林 、 常绿落叶阔叶混交 林和常绿阔叶林六个明显的植被垂直带 。 水平位置 处于我国亚热带与暖温带的交汇地带 。一年四季温 热多雨 , 年均温 156? , 年降水 650mm 。 动植物种 类极为丰富 , 已查明的高等植物有 197 科 2600 多 种 ; 脊椎动物 485 种 , 隶属 32 目 98 科 273 属 (黄华梨 , 2005。2 研究方法21 取样方法和数据收集以可变宽样

12、带法进行系统取样 。 依据各保护站 管辖区域界线 , 将研究区域划分为 5 个研究单元 , 在 1? 50000地形图上 , 按照 25km 2 一条线的密度 , 以各 研究单元的实际条件 (沟谷 、 梁 , 从低海拔向高海 拔 , 尽量穿越较多的大熊猫活动生境 , 预设研究样线 46 条 。 根据预设样线进行实地踏验 , 设定固定调查 线路 。 样线总长度约 500km 。从 2007 年第 2 季度至 2009 年第 2 季度 , 每个 季度进行一次调查 , 共调查了 9 次 。 在每条线路上 开展调查 , 发现大熊猫活动痕迹 , 用 GPS 定位 , 记录 样线 7 个生境变量的所有数据

13、 。 破坏该次发现的活 动痕迹 , 以免下次调查重复记录 。 将所有调查采集 数据录入甘肃省大熊猫监测数据库。 为方便量化分 析 , 对 7 个生境变量分别进行等级划分和赋值,具体如下 :坡度 :参考 甘肃省大熊猫栖息地生物多样性监测技术规程 (以下简称 技术规程 划分为 0? 5? 、 6? 20? 、 21? 30? 、 31? 40? 和 41?5 个等级 , 分别赋值 1、 2、 3、 4、 5。坡向 :根据发现大熊猫活动痕迹所在的坡面朝 向 , 按照张洪海等 (1999 的标准划分为 3 类 , 阳坡 、 半阴半阳坡和阴坡 , 将没有坡向的归为第 4 类 , 并依 次赋值1、 2、

14、3、 4。水源距离:指大熊猫活动痕迹点到河流的垂直距离,根据技术规程将水源距离划分为100m 以 内 300m 3 1、 2、 3。竹种盖度 :参考 技术规程 的划分标准 , 分为 0% 24%、 25% 49%、 50%74%、 75% 100%4 个级别 , 分别赋值 1、 2、 3、 4。竹子生长状况 :参考 技术规程 的划分标准 , 划分为好 、 中 、 差 , 分别赋值为 1、 2、 3。海拔 :依据白水江自然保护区植被垂直带的划分 , 分为 2100m 以下 、 21012899m 、 2900m 以上 3 个级别 , 并分别赋值 1、 2、 3。22 数据处理方法利用主成分分析方

15、法对大熊猫活动生境特征进 行分析 , 数据处理采用SPSS170 软件完成 。 主成分 分析过程中 , 主成分的取舍标准为 :(1 考察前面的几个主成分的贡献率是否已经超过 60%, 如已经达 到 , 则不再选用更多的主成分(Legendre Legendre , 1998 ; (2这些主成分的特征根是否大于或等于 1. 0(Liang Thomson , 1994 , 保 留 特 征 根 不 小 于 1. 0 的主成分 。 对各主成分分析的结果辅以 X 2 适 合度检验 , 并与数据内部各生境变量的频次分布相 比较 , 以了解这些变量在大熊猫生境和总的栖息地环境中分布情况的区别。3 结果采集

16、了白水江自然保护区 2007 2009年监测 数据的 149 个大熊猫活动痕迹点 , 利用 SPSS软件对 坡向 、 坡度 、 竹种盖度 、 竹子生长类型 、 竹子生长状 况 、海拔和水源 7 个生境特征变量进行主成分分析 , 前 3 个主成分的最大方差因子旋转后的特征根均大于 10, 其特征根的累计贡献率超过60%, 不再考虑 其余主成分(表 1 。 各主成分特征向量见表2。 从表 2 来看 , 第一主成分中坡度、 坡向的载荷量 的绝对值均超过08, 成为第一主成分的主要得分变量 , 定义为地形因子; 第二主成分得分变量主要为竹子生长状况 、 海拔和竹种盖度, 定义为食物和隐蔽因子 ;第三主

17、成分得分变量分别为竹种盖度、 竹种生 长类型 , 仍然为隐蔽 、 食物因子 。 从主成分分析的结果得到大熊猫活动痕迹点各生境变量的重要性由高到低依次为 :坡度 、 坡向 、 竹子生长状况 、 海拔 、 竹种 盖度 、 竹子生长类型和水源 。大熊猫活动痕迹点各生境变量在各组分中的分布情况 (表3经X2适合度检验 , 各生境变量内部不同组分之间均存在极显著差异(P 0 01 , 其中在 ,456表 1 方差分解主成分提取分析表Table 1Variance Decomposition the extraction and analysis table of the principal compon

18、ents成份初始特征值 initial eigenvalue特征根latent root贡献率 %contribution累积贡献率 %cumulative contribution ratio提取平方和载入extraction of square and load特征根latent root贡献率 %contribution累积贡献率 % cumulative contribution ratio11 8422631426 3141 84226314263142152421 77548089152421 775480893113616 22764316113616 22764316 4199

19、014 1377845351 6419 1578760961 5788 2539586271 2904 138100 000表 2 大熊猫活动痕迹点生境因子载荷矩阵Table 2The loading matrix for the habitat factors of the activetrace points of the giant panda生境因子 Habitat factors 成分载荷量 Component quantity 123坡度 087100350140 坡向 081601200271 竹种盖度 01430612 0561 竹种生长类型 04320 2070 549 竹种

20、生长状况 014707130268 水源 0 3580 3640 363 海拔 0 2470 6710 472坡和阴坡大熊猫活动频次相对较低 ; 在坡度变量中 显示大熊猫喜欢在平缓坡中活动 , 在陡坡中活动坡 频次低 ; 在水源距离中 , 100m 和 100 300m 近水 源的活动差异不明显 , 频次也相对较低 , 水源距离适 中的组分 , 大熊猫活动痕迹频次较高 ; 竹种盖度变量 中 , 过密和过疏的竹林中 , 大熊猫活动痕迹相对较 少 ; 大熊猫对竹子长势好的竹林显示出最大的嗜好 ; 在海拔变量中 , 对 2100 2900m 的中高海拔选择性较强。根据上述分析 , 可以认为白水江自然

21、保护区大 熊猫喜欢活动的生境特点是 :坡度平缓 、 半阴半阳 、 水源距离适中 、 竹林盖度适中 、 竹子长势良好的中高 海拔区域 。4 讨论从表 2 的主成分分析的结果得到大熊猫活动痕 迹点各生境变量的重要性由高到低依次为 :坡度 、 坡 向 、 竹子生长状况 、 海拔 、 竹种盖度 、 竹子生长类型和 水源 。 在整个主成分分析过程中 , 发现大熊猫生境 痕迹点各变量中最重要的是地形因子 , 其次为食物 和隐蔽因子 , 而水源变量在分析中未能做出有效判 断 358表 3 大熊猫活动痕迹点各生境变量在各分组中的分布情况 Table 3The distribution of the habit

22、at variables in each group of the active trace points of the giant panda生境变量habitatvariables分组grouping出现频次frequency百分比percentageX 2 适合度检验 X 2fitness test X 2P坡向阳坡 2315 4半阴半阳坡 6241 6阴坡 2214 8无坡向 4228228 7450 000 坡度 (?0 5453026 204530221 303020 131 402114 1 4185434 0540 000 水源 (m10035250100 30037264 3

23、006848614 6710 001竹种盖度(%0 24107025 494934 550 746243 775 1002114849 1550 000 竹子状况好 110809中 21154差 5371295630000 竹种生长类型簇生 6545 8混生 3826 8散生 3927 499010007 海拔 (m 21004429 52100 290096644 290096177 1680 0000364 之间 , 差异不显著 , 成为最不重要的生境变量 因子 。 由于主成分分析模型的判断完全建立在研究 样本所提供的数据之上 , 完全不考虑环境梯度 、 端点选择和人为干扰等外部因素 ,

24、因此该分析结果只能 。 另外出现这种结果还可能与白水江自然保护区大熊猫食 源充足 (平均每只大熊猫有 600 多 hm 2 竹林面积 、 水源丰沛 , 从而导致大熊猫对地理因子的选择更为 关注有关 。 水源成为最不重要的环境变量 , 这种现 象的原因有两点 :其一 , 可能与我们研究划分的水源 距离级别梯度过小有关 , 大熊猫属于大型兽类 , 有较 强的活动性 , 以水源 100m 以内 、 100 300m 和 300 m 以上的短距离来划分有欠科学性 ; 其二 , 白水江自 然保护区内水资源极为充沛 , 在大熊猫正常栖息 、 活 动中 , 饮水花费的时间和能量较少 。 该分析结果产 生的具

25、体原因还有待于进一步深入研究 。在坡度的选择上 , 大熊猫明显喜欢选择在坡度 平缓的区域活动 。 从表 3 可以看出 , 在坡度小于 20? 的缓坡上 , 其活动频次达到 60%以上 。 各个山系大 熊猫所处的环境不同 , 对坡度的选择略有差异 , 但都 具有一个共同点 , 即很少选择 40? 以上的陡坡 , 如凉 山马边大风顶自然保护区大熊猫喜欢坡度小于 10? 的缓坡 (魏辅文等 , 1996 , 相岭山系冶勒自然保护区 大熊猫喜欢 20? 以下的坡 (魏辅文等 , 1999 , 邛崃山系的大熊猫喜欢选择 15?36?的坡 (张泽均等 ,2002,佛坪的大熊猫喜欢选择 36? 以下的坡 (

26、杨兴中 等 , 1998 , 这有利于大熊猫采食 。 当动物在陡坡上 采食呈均匀分布的食物资源时 , 尽量减少上下垂直 运动并尽可能增加水平运动来获得最大的净能收 (Robbins , 1993 。大熊猫对竹林具有较强的选择性 , 竹子过密 , 不 利于穿行 , 过稀则不足以取食或为取食而频繁移动 , 从而耗费较多的体能 , 因此它们常选择在密度适中 的竹林中觅食 (王建宏等 , 2006 。 从表 3 发现大熊 猫喜欢在盖度为 50% 75%的簇生竹林活动 , 这样 的竹林 , 能够满足大熊猫取食 , 同时在簇生竹林中簇 与簇之间有类似通道的空隙 , 大熊猫可以自如地穿 梭于竹林中 , 能够

27、花费较少的时间和能量获得较大 的净收益 。5 参考文献胡锦矗 2001大熊猫研究 M 上海 :上海科技教育出版社黄华梨 2005甘肃白水江大熊猫M 兰州 :甘肃科学技术出版社: 1 6王建宏 , 黄华梨 , 滕继荣 , 等 2006甘肃白水江保护区西段大熊猫对 生境的选择 J 四川动物 , 25(4 :771 775魏辅文 , 冯祚建 , 王祖望 1999相岭山系大熊猫和小熊猫对生境的选择J 动物学报 , 45(1 :57 63魏辅文 , 周昂 , 胡锦矗 , 等 1996马边大风顶自然保护区大熊猫对生境的选择 J 兽类学报 , 16(4 :241 245严旬 2005野生大熊猫现状、 面临的

28、挑战及展望J 兽类学报 , 25(4 :402 406杨兴中 , 蒙世杰 , 雍严格 , 等 1998佛坪大熊猫环境生态的研究 ( 夏季栖息地的选择 J 西北大学学报 (自然科学版 , 28(4 : 348 353杨兴中 , 蒙世杰 , 张银仓 , 等 1998佛坪自然保护区大熊猫的冬居地 选择 A 见 :胡锦矗 , 吴毅主编 脊椎动物资源及保护 M 成 都 :四川科学技术出版社 :20 32张洪海 , 张明海 , 王秀辉 , 等 1999内蒙古东部草原地区赤狐繁殖期 对洞穴的选择 J 兽类学报 , 19(3 :176 182张文霖 2005主成分分析在SPSS中的操作应用 J 市场研究 ,

29、(12 :3134张泽钧 , 胡锦矗 , 吴华 2002邛崃山系大熊猫和小熊猫生境选择的比较J 兽类学报 , 22(3 :161 168张泽钧 , 胡锦矗 2000大熊猫生境选择研究 J 四川师范学院学报 (自然科学版 , 21(1 :18 21Boitani L , Fuller TK 2000Research Techniques in Animal Ecology M New York :Columbia University PressLegendre P , Legendre L1998Numerical Ecology , 2nd edn M ElsevierScience BV AmsterdamLiang Q , Thomson AJ1994Habitat abundance relationships of the earthworm Eisenia rosea (Savigny (Lnmbricidae , using principal com-ponent regression analysis J Canadian Journal of Zoology , 72:1354 1361Robbins CT 1993 Wildlife feeding and nutrition (2nd edition M NewYork :Academic Press656