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2019年 第39卷 第4期    刊出日期：2019-07-30

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论文

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基于N%理念的三江源国家公园区域功能优化实践

李奇 胡林勇 陈懂懂 贺福全 陈昕 曹伊凡 徐世晓 赵亮 赵新全

2019, 39(4):  347-359.  DOI: 10.16829/j.slxb.150342

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三江源国家公园是我国第一个体制试点的国家公园，要求实行最严格的生态保护，同时要处理好当地牧民生计与资源环境承载能力的关系，形成人与自然和谐发展新模式。本文就该国家公园所在地区区域尺度上生物多样保护最小面积与民生需求最大面积相协调的自然比例进行了探索，寻求可持续管理的途径与模式。通过国家公园区域内家畜（家牦牛Bos grunniens和藏系绵羊Ovis aries）和主要野生有蹄类草食动物（藏羚Pantholops hodgsonii、藏原羚Procapra picticaudata、野牦牛B. mutus和西藏野驴Equus kiang）的营养生态位体积和重叠，现有家畜和主要野生有蹄类草食动物的数量（分别为116.70 × 10⁴和31.40 ×  10⁴羊单位），保障当地牧民（6.43 × 10⁴人）基本生活需求的家畜存栏量（123.07 × 10⁴羊单位）等核算出该国家公园需要保护的自然区域面积最低比例，即自然比例（Nature Proportion, N%），其理论值、现实值和预期值分别为90%、30%和74%。通过区域资源空间配置优化，将外围支撑区发展草产业生产的饲草资源用于“返青期休牧”和“暖牧冷饲两段式养殖”模式（可供饲养190d所需饲草，即增加保护草地4.47 × 104 km²），或用于满足当地牧民基本生活需求的家畜（可饲养60.25 × 10⁴羊单位，即增加保护草地1.55 ×10⁴ km²）等优化了该国家公园N%的现实值和预期值，分别为67%和87%。不同的核算条件、方法和目的得到的N%存在较大差异。多重目标下的三江源国家公园N%的核算，应考虑：生物多样性保护优先区域识别、生态安全屏障重点区域识别、应对未来气候变化影响保护区域识别及重要性区分、重要生态系统服务（如水资源）受益区域识别、当地牧民群众发展适宜区域识别及优先性区分、生态系统服务评估和生态系统服务商品供给量核算，合理核算三江源国家公园所在区域的N%，从而实现社会—生态系统可持续管理。

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三江源区生态承载力与生态安全评价及限制因素分析

张雅娴 樊江文 王穗子 张海燕 官惠玲

2019, 39(4):  360-372.  DOI: 10.16829/j.slxb.150344

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三江源区作为国家生态安全“两屏三带”战略格局的重要组成，其生态安全状况对全国乃至东南亚地区都有重要影响。本文以遥感参数反演和模型计算数据，结合实地调查和社会经济统计等数据，采用层次分析法和指标体系法，对三江源区生态承载力和生态安全状况进行了评价，并根据短板效应分析了限制三江源区生态承载力和生态安全的因素。结果表明：（1）三江源区生态承载力处于中等水平，空间上呈现出由东南向西北逐渐减少的格局；（2）限制三江源区生态承载力的因素主要是水源涵养量、初级生产力、地表水水质、植被覆盖度以及受威胁动物数量等；（3）三江源区生态安全状况基本处于濒危到较安全之间；（4）三江源区西部欠发达地区生态承载力水平较低，相对落后的经济水平限制了环境保护的力度和水平；而东部较发达地区，人口增长快但文化素质不足，难以满足社会经济快

速发展与生态安全保护的双重需求。

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东北虎豹国家公园东部有蹄类栖息地的灌草层食物资源的量与质

王乐 杨丽萌 赛九玛 魏京京 黄春明 李栋 朱新亮 王天明 冯利民 葛剑平 牟溥

2019, 39(4):  373-385.  DOI: 10.16829/j.slxb.150302

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东北虎和东北豹主要捕食马鹿、梅花鹿、狍  及野猪等大中型有蹄类动物，而这些有蹄类的生存依赖森林灌草层的植食性食物资源，形成了东北亚温带森林生态系统完整的啃食食物链 (grazing food chain) 主体。本研究通过对建设中的东北虎豹国家公园东部地区有蹄类栖息地的灌草层植物进行本底调查，获得有蹄类动物的食物资源基线数据。2015年及2016年生长季，在东北虎豹国家公园东部，随机选择141个样地嵌套496条样线，1948个样方，对不同森林结构 (郁闭林及开阔生境，开阔生境包括林窗、林缘和河岸带) 的灌草层植物生物量、食物类别组成 (嫩枝叶、禾莎草、杂类草和蕨类) 及碳、氮含量进行调查分析。研究结果显示：灌草层生物量在开阔生境显著高于郁闭林下 (94.91 g/m² vs. 30.15 g/m²)，达到3.15倍。三种开阔生境下的灌草层食物资源类别组成差异显著，在林窗内以嫩枝叶优势，在林缘以杂类草占优势，在河岸带以蕨类占优势。灌草层中杂类草和嫩枝叶平均氮含量高，杂类草碳含量低、C/N低；四类植物热值均超17kJ/g，其中嫩枝叶最高。嫩枝叶、杂类草占优势的高生物量 (生物量大于40 g/m²) 斑块占郁闭林下的16 %、占开阔生境的50 %左右，可能是精食者 (browser) 的取食热点区域。建议在未来国家公园建设中，在合适的地段保留一定的开阔生境，为梅花鹿等食草动物补充高质量的灌草层食物资源斑块，促进有蹄类动物种群发展，并以此为基础恢复虎豹种群。

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森林放牧对东北虎豹国家公园东部有蹄类动物灌草层食物资源的影响

王乐 冯佳伟 Amarsaikhan Tseveen 杨丽萌 黄春明 李栋 朱新亮 冯利民 王天明 葛剑平 牟溥

2019, 39(4):  386-396.  DOI: 10.16829/j.slxb.150303

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森林放牧是中国东北虎豹国家公园内影响最广泛且强度最大的人类干扰之一。研究放牧对有蹄类动物食物资源的影响，是估算当前状态下东北虎和东北豹主要猎物承载力的关键，可以为国家公园的管理提供有效的科学依据。本研究于2016年在中国东北虎豹国家公园东部的牧场和非牧场区域分层抽取50个林下样地设置围栏对照实验，于2017年生长季进行灌草层植被调查 (每个样地的围栏与对照各随机调查3个1m×1m的样方，共调查300个植物样方) ，并应用红外相机技术获取对照样地内有蹄类动物丰富度和活动情况，研究放牧对研究区灌草层植物及动物的影响。研究结果显示：在生长季内，森林放牧显著降低林下灌草层植物生物量 (减少约24%)，牧场样地的嫩枝叶显著降低。除禾草外，牧场样地中其他类别植物的氮含量均显著高于非牧场样地 (平均超出非牧场样地25 %)。非牧场样地梅花鹿的相

对丰富度指数 (RAI) 显著高于牧场样地，而狍与野猪的相对丰富度指数 (RAI) 在这两类样地之间没有显著差别。研究结果表明，东北虎豹国家公园东部森林放牧，减少了有蹄类动物灌草层食物资源，降低了有蹄类动物的多度。建议停止森林放牧，恢复有蹄类动物栖息地。

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三江源国家公园雪豹和岩羊生境适宜性分析

迟翔文 江峰 高红梅 覃雯 吴彤 张婧捷 蔡振媛 张同作

2019, 39(4):  397-409.  DOI: 10.16829/j.slxb.150300

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雪豹是青藏高原生物多样性保护的旗舰物种，主要以岩羊为食，研究两者在三江源国家公园的生境适宜性可为其种群保护提供科学依据。基于在国家公园区域内广泛调查获得的岩羊和雪豹分布位点数据，利用最大熵生态位（MaxEnt）模型，评价三江源国家公园内岩羊和雪豹的生境适宜性及其食物链空间分布模式，探讨生境与主要环境变量之间的相关性。结果显示，海拔、最干月降水量和温度年较差是影响岩羊和雪豹空间分布的主要环境变量；海拔最适区间在4660 ~4730 m重叠，最适最干月降水量在2 ~4 mm重叠，温度年较差在33.7℃ ~37.0℃重叠。雪豹和岩羊在国家公园内的适宜栖息地面积分别为19246 km2和39977 km2，分别占公园总面积的15.63%和32.47%；两者重叠的适宜栖息地面积为16621 km2，占公园总面积的13.50%，主要位于澜沧江源园区东北部、中部和东部区域以及长江源园区的东南区域。本研究可为制定三江源国家公园内岩羊和雪豹的协同保护管理措施提供理论依据。

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三江源国家公园兽类物种多样性及区系分析

蔡振媛 覃雯 高红梅 吴彤 迟翔文 杨俊东 苗紫燕 张婧捷 宋鹏飞 连新明 苏建平 张同作

2019, 39(4):  410-420.  DOI: 10.16829/j.slxb.150215

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为了解三江源国家公园野生兽类的分布现状，2015—2017年对园区进行了实地调查。根据调查结果并参考相关文献资料，三江源国家公园内野生兽类共62种，分别隶属8目19科44属。园区内兽类呈现出物种多样性高，珍稀濒危物种多，特有种多的特点：三江源国家公园内的兽类物种多样性G-F指数为0.77，表明该区域物种多样性处于很高水平。根据中国物种红色名录，20个物种受威胁（极危、濒危和易危），比例为32.26%，远高于国家整体水平；中国或青藏高原特有种29种，占46.77%。三江源国家公园在动物地理区划上属于古北界青藏区，在地理分布型上，以古北界成分为主，东洋界成分为辅，以古北界高山型成分最多，有25种，且资源量大，表明三江源国家公园的兽类以适应高寒气候的特殊种类为主。3个园区的平均动物区系相似性比较结果表明，长江源园区与澜沧江源园区为共同关系，黄河源园区与长江源园区和澜沧江源园区为密切关系。近些年，三江源地区的兽类保护工作取得了很好的效果，并得到国内外认可，本研究结合园区生物多样性和区系特点，根据保护现状，提出了今后的监测保护建议。

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繁殖—育幼期雌性大熊猫的空间利用与活动模式特征

张晋东 黄金燕 周世强 Vanessa HULL 张和民 欧阳志云

2019, 39(4):  421-430.  DOI: 10.16829/j.slxb.150325

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繁殖期间的空间利用与活动模式特征是野生动物长期适应环境的具体表现，研究野生动物繁殖期间行为特征与策略是动物生态学研究中最重要的基础问题之一。2010年3月至2012年3月，我们利用内置记录活动水平传感器的GPS项圈记录了1只受孕、产仔并育幼的野生大熊猫（Ailuropoda melanoleuca）的活动位点和活动水平。研究了该大熊猫各繁殖阶段（交配后期、产仔期和育幼期）的空间利用与活动模式特征。结果表明：在交配后期（2010年春季，即4—6月），雌性大熊猫活动空间范围较大为3.49 km²，其日平均活动距离较大，活动水平也相对较强；在产仔期前后（2010年夏秋季，即7—10月），雌性大熊猫的活动范围明显缩小为0.42 km²，日平均活动距离和活动水平都明显减低；自2010年冬季（2010年11月至2011年3月）开始雌性大熊猫带仔生活，其家域面积逐渐增大，且趋向稳定

（0.84~1.19 km²），日平均活动距离和活动水平都开始逐渐增大。雌性大熊猫在求偶交配、受孕、产仔和育幼过程中的空间利用与活动模式特征反映了大熊猫在繁殖期间的行为策略。本研究结果可为繁殖期间大熊猫及栖息地的保护管理政策制定提供科学依据。

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东北虎豹国家公园东部的野猪生境利用和活动节律初步研究

赵国静 宫一男 杨海涛 谢冰 王天明 葛剑平 冯利民

2019, 39(4):  431-441.  DOI: 10.16829/j.slxb.150332

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野猪是世界上分布最广的大型哺乳动物之一，也是东北虎豹国家公园内主要的有蹄类动物，东北虎主要的猎物之一。本文采集了中国虎豹观测网络架设在东北虎豹国家公园东部区域的红外相机完整一年的拍摄数据（2015年5月至2016年4月），通过占域模型和核密度分析，获得不同季节的野猪生境利用情况和日活动节律，探究人为因素、环境因素和生物因素对野猪生境利用的影响。结果显示，野猪偏好于针叶林和针阔混交林，在靠近居民点的区域活动增加。不同物种间的相互作用对野猪的生境利用产生不同影响，受捕食者压力野猪会倾向于躲避东北虎，但东北豹对野猪占域显示为正向影响。梅花鹿和狍对野猪的影响在不同季节呈现相反，梅花鹿对野猪的占域在冬季呈负向影响，而狍对野猪的占域则在夏季呈负向影响。本研究区域内的野猪夏季有2个活动高峰，冬季有1个活动高峰，在不同季节都倾向于白天和晨昏活动，在日落前达到活动最高峰。本研究揭示东北虎豹国家公园东部区域的野猪生境利用和活动节律是受到植被生境、大型食肉动物和人类因素等多种因素相互作用，长期相适应的结果。

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三江源和祁连山国家公园雪豹种群的遗传结构分析

张于光 Charlotte Hacker 张宇 薛亚东 乌力吉 代云川 罗平 谢然尼玛 Jan E Janecka 李迪强

2019, 39(4):  442-449.  DOI: 10.16829/j.slxb.150304

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掌握遗传信息对濒危物种的保护和管理具有重要意义。本研究在我国雪豹重要分布区祁连山和三江源国家公园分别采集粪便样品，利用mtDNA的cyt b基因、微卫星多态性位点进行了雪豹的物种鉴定、个体识别和种群遗传结构评估。在采集286份疑似雪豹粪便样品中，成功的对86份雪豹样品进行了扩增鉴定，利用微卫星位点进行个体识别获得41只雪豹个体，其中祁连山国家公园26只，三江源国家公园15只。通过等位基因数、有效等位基因数、观测杂合度、期望杂合度、多态信息含量等指标进行种群遗传多样性评估，认为雪豹种群遗传多样性相对较低，但祁连山国家公园雪豹种群遗传多样性相对较高。STRUCTURE进行群体遗传结构分析表明，4个种群可以划分为3个遗传类群，祁连山国家公园的种群（YCW和QLS）与三江源国家种群(DC和SJ)的遗传差异，可能与种群间的地理隔离存在明显的相似性。

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三江源大型食草动物数量无人机自动监测方法

吴方明 朱伟伟 吴炳方 赵新全

2019, 39(4):  450-457.  DOI: 10.16829/j.slxb.150329

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应用无人机进行动物调查的研究越来越多，但是缺乏有效的自动处理图像方法，使得目视解释的工作量较大。为研究快速与准确估算三江源区域大型食草动物数量的方法，本文使用两种无人机进行7个站点的遥感影像采集。首先对无人机影像进行灰度化，使矩阵维数下降并且梯度信息仍然保留，运算速度大幅度提高；其次对影像开展高斯滤波，高斯滤波将数据进行能量转化，排除掉属于低能量部分的噪声；第三开展阈值处理得到二值化图像；采用样本中动物形态学特征开展形态运算，先用开运算消除小物体尽可能排除干扰，同时不误删牲畜，再用闭运算排除小型黑洞将同一对象连通不重复计数；最后从二值图像中检索轮廓，并返回检测到的轮廓的个数；从而自动获得主要大型食草动物物种数量与空间分布。精度检验方法为手工计数与自动计数结果比较，相对误差3.1%~6.5%，大多数情况均可达

到此水平。采用计算机自动处理图像后，每张图像处理和计数的平均时间小于3 s。无人机影像的自动处理方法可为今后大规模进行藏羊、牦牛、藏野驴和藏原羚等动物调查提供了一种有效、可靠的技术途径。

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基于深度学习的红外相机动物影像人工智能识别：以东北虎豹国家公园为例

宫一男 谭孟雨 王震 赵国静 蒋沛林 蒋仕铭 张鼎基 葛剑平 冯利民

2019, 39(4):  458-465.  DOI: 10.16829/j.slxb.150333

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为解决大量红外相机监测影像数据量庞大、亟待快速和自动识别的问题，本研究以东北虎豹国家公园为例，应用卷积神经网络，通过深度学习算法对红外相机影像实现物种自动识别。本研究选择8个物种的红外相机视频影像，以50帧率均匀采集成图片格式，每个物种筛选不同角度、不同环境条件的图片，建立图片数据集，训练集2 074张，测试集519张。对图片进行目标打框、信息标注，选用darknet框架下的YOLO v3模型进行训练，首先不区分昼（RGB）夜（灰度）图像进行训练，再区分昼夜进行训练，最后分别对昼夜图像利用微调（fine-tune）进行训练。研究初步结果显示，基于YOLO v3模型对自然条件下拍摄的红外相机图像进行物种自动识别能够一定程度减轻人力负担，但其效果还需通过完善数据集进行提升。fine-tune在小数据集时或可作为辅助。模型对8个物种识别的平均精确率达到

84.9%~96.0%，且模型收敛。

 

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利用红外相机调查祁连山国家公园（青海片区）兽类和鸟类多样性

薛亚东 李佳 胡杨 马莉 钱卫强 严频发 杨明伟 陈大祥 吴波 李迪强

2019, 39(4):  466-475.  DOI: 10.16829/j.slxb.150307

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2017年5—9月，采用红外相机调查祁连山国家公园（青海片区）兽类和鸟类多样性。共布设154个相机位点，累计12 096个相机日，共获得9 675张有效独立照片，鉴定为23种野生兽类和50种野生鸟类物种，分别隶属5目10科和9目19科，另记录到家畜5种。相对多度指数最高的前5种野生动物依次为岩羊（Pseudois nayaur）（18.23）、喜马拉雅旱獭（Marmota himalayana）（15.98）、灰尾兔（Lepus oiostolus）（5.06）、红嘴山鸦（Pyrrhocorax pyrrhocorax）（3.39）、高原鼠兔（Ochotona curzoniae）（2.49）。中国特有物种有荒漠猫（Felis bieti）、白唇鹿（Gervus albirostris）、西藏马鹿（Cervus wallichii）、藏原羚（Procapra picticaudata）、红耳鼠兔（Ochotana erythrotis）、蓝马鸡（Crossoptilon auritum）和地山雀（Pseudopodoces humilis）7种。国家Ⅰ级重点保护野生动物有4种，国家Ⅱ级重点保护野生动物有20种；被中国脊椎动物红色名录评估为极危、濒危、易危、近危的物种分别有1种、6种、3种、14种。红外相机调查结果反映出祁连山国家公园（青海片区）兽类和鸟类现状，为祁连山国家公园体制试点生物多样性保护和管理提供基础数据。

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三江源区人兽冲突现状分析

闫京艳 张毓 蔡振媛 陈家瑞 覃雯 张婧捷 连新明 张同作

2019, 39(4):  476-484.  DOI: 10.16829/j.slxb.150216

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本研究整理了2015—2016年三江源区曲麻莱县、治多县和囊谦县的人兽冲突记录，并对主要肇事物种和人兽冲突的时间分布、地点分布以及受损类型的分布进行了统计分析。结果显示：（1）主要肇事野生动物依次为狼（978起，64.13%）、棕熊（117起，7.67%）、雪豹（5起，0.33%）和野牦牛（3起，0.20%），而其余422起冲突（27.67%）未记录肇事野生动物；（2）人兽冲突时间分布不稳定，其高发期不同年份不同地区都会有所不同，总体来看，每年的1月、2月和12月棕熊和狼引起冲突较少，高峰期通常为6—9月；（3）从地区分布看，人兽冲突热点区域是曲麻莱县和治多县，特别是曲麻莱县的秋智乡和麻多乡，治多县的治渠乡、多彩乡、立新乡和扎河乡，曲麻莱县和治多县交接区域是人兽冲突高发区，囊谦县人兽冲突整体情况相对较轻；（4）从受损类型看，对牛的攻击和伤害是最主要的受损类型（749次，79.94%），此类冲突明显多于对羊（56次，5.98%）和马（24次，2.56%）造成伤害的冲突，以及对房屋和家具等其它财产造成破坏的冲突（108起，11.53%）。本研究结果为三江源生态保护和国家公园建设制定更有效的预防和缓解人兽冲突的措施等提供了可靠依据。