基于最大熵模型的佛坪国家级自然保护区豹生境适宜性评价研究.pdf

安徽林业科技,2023,49(2)：3236Anh ui Fo rest ry Science a nd Tech no lo g y基于最大爛模型的佛坪国家级自然保护区 豹生境适宜性评价研究丁海华1,高洁2(1.陕西佛坪国家级自然保护区管理局，陕西 汉中723400;2.陕西汉中朱鹑国家级自然保护区 管理局，陕西 汉中723300)摘 要：陕西佛坪国家级自然保护区是秦岭地区豹的主要分布区之一，近年来多次在野外观测到豹的活动痕迹。明 确物种栖息地的分布与状况对于濒危物种的有效保护与科学管理具有重要意义。本研究基于陕西佛坪国家级自然 保护区20172019年红外相机监测而获得的25个豹的分布点，结合地形、植被、干扰等7个环境变量，利用大嫡 模型(Ma xEnt)分析影响豹栖息地适宜性的主要环境因子，并对豹的适宜栖息地进行了评估。结果表明，Ma xEnt模 型的评价效果达到优秀水平(训练集AUC=0.926、测试集AUC=0.912);海拔(51.7%)、坡度(16.1%)、猎物丰富度(11%)、距居民点距离(10.3%)是影响豹栖息地适宜性的主要环境特征变量;豹适宜栖息地面积为11 312 h n?,主 要分布在核心区的高海拔区域，占保护区总面积的38.69%o 关键词：豹;栖息地适宜性；自然保护区；最大爛模型中图分类号:S863 文献标识码:A 文章编号:2095-0152(2023)02-0032-05Evaluation on the Habitat Suitability for Panthera pardusPanthera pardus in Foping National Nature Reserve Basedon the Maximum Entropy ModelDING Ha ih ua1,GAO Jie2(1.Sh a a nxi Fo ping Na t io na l Na t ure Reserve Administ ra t io n,Ha nzho ng 723000,Sha a nxi,China;2.Sh a a nxi Crest ed Ibis Na t io na l Na t ure Reserve Administ ra t io n,Ha nzho ng 723000,Sha a nxi,Ch ina)Abst ra ct:Sh a a nxi Fo ping Na t io na l Na t ure Reserve is a mo ng t he ma in dist ribut io n a rea s in Qinling Mo unt a ins fo r Pant hera pardus,who se a ct ivit y t ra ces ha ve been spo t t ed in field o bserva t io ns ma ny t imes in recent yea rs.Clea r underst a nding o f t he ha bit a t dist ribut io ns a nd co ndit io ns is o f g rea t sig nifica nce fo r effect ive co nserva t io n a nd scient ific ma na g ement o f enda ng ered species.In t his pa per,ba sed o n t he 25 dist ribut io n spo t s fo r Pant hera pardus reco rded wit h infra red ca mera mo nit o ring bet ween 2017 a nd 2019 a nd 7 enviro nment a l va ria bles including la ndfo rm,veg et a t io n a nd dist urba nces,a n a na lysis wa s ma de o n t he ma in enviro nment a l 也ct o rs a ffect ing t he ha bit a t suit a bilit y fo r t he species using t he ma ximum ent ro py mo del(Ma xEnt)wit h a n eva lua t io n o n t he suit a ble ha bit a t.The result s sho wed t ha t t he eva lua t io n effect o f Ma xEnt wa s excellent(t ra ining AUC=0.926,t est AUC=0.912).Alt it ude(51.7%),slo pe(16.1%),prey a bunda nce(11%),a nd dist a nce fro m resident ia l a rea s(10.3%)a re t he ma in enviro nment a l cha ra ct erist ic va ria bles a ffect ing t he ha bit a t suit a bilit y fo r t he species,who se suit a ble ha bit a t a rea is 11 312 hm2,a cco unt ing fo r 38.69%o f t he t o t a l a rea o f t he reserve a nd ma inly a t hig h a lt it udes in t he co re a rea.Keywords:Pant hera pardus;ha bit a t suit a bilit y;Na t ure reserve;Ma ximum ent ro py mo del(Ma xEnt)豹(Pant hera pa rdus)又称金钱豹、花豹，属猫科 豹属的大型食肉动物，是国家I级重点保护野生动 物叫陕西秦岭是我国豹的主要分布区之一現豹作 为食物链顶层的捕食者，对保持秦岭山地生态系统平衡发WW关键调控作用。作为与秦岭大熊猫同域分 布的大型捕食者，豹曾一度在秦岭地区销声匿迹冈。随 着数十年的生态保护与恢复,近年来,豹在秦岭地区 频频出现，说明其野生种群有了一定程度的恢复，分 收稿 3 期:2022-12-06 修回日期：2023-03-01第一作者简介:丁海华(1964-),男，高级工程卯，主要从事野生动物保护与自然保护区管理方面研究。E-ma il:45787380qq.co m49卷2期 丁海华等:基于最大爛模型的佛坪国家级自然保护区豹生境适宜性评价研究33布范围逐渐扩大叫栖息地是物种生存栖息的空间。保护物种的最 好方法之一就是保护它们的栖息地叫陕西佛坪国 家级自然保护区(以下简称“保护区”)位于秦岭南 坡腹地，是豹的核心分布区之一问。自建立保护区以 来，尚未开展过豹的种群资源调查,也未开展过豹 的栖息地适宜性分析与评价，对区内豹的资源、栖 息地状况知之甚少叫近年来，在保护区内开展的红 外相机监测中多次拍摄到豹的实体影像同，及时开 展豹的种群资源和适宜生境评价可为保护区制定 合理的野生动物保护对策提供依据。Ma xEnt软件是基于最大爛值模型(Ma xinrnm Ent ro py Mo deling)的机器学习技术,可对物种的生 态位和分布概率进行建模分析和预测，并衡量各种 环境因素对分布概率的影响A%Ma xEnt模型具有 自检测功能,具有较好的分辨变量相互作用能力及 抽样偏差处理能力EM,对样本量要求较低，只需要 提供出现点数据，而不需要较难获得的不出现点数 据，适合对物种分布区域的适宜性进行分析gz。由于保护区内豹的数量较为稀少，栖息地环境条件 复杂，野外调查难度高，已有的野外分布点数据较 少冈。因此，本研究选用Ma xEnt模型对保护区豹的 适宜栖息地进行评估。1研究区域保护区位于秦岭中段南麓陕西省佛坪县境内,地理坐标为 107。4107。551,33。3333。46氓，总 面积29 240 h n?,周边与陕西观音山、长青、周至、老 县城、黄柏嫄5个国家级自然保护区相连,处于秦 岭自然保护区群中心位置。保护区建于1978年，是 以保护大熊猫为主的国家级自然保护区，区内生物 多样性丰富，有野生脊椎动物32目101科262属 452 种。2研究方法2.1豹的分布点豹的分布点数据来源于保护区20172019年 间开展的野生动物资源红外相机监测项目数据库冈。该项目在保护区的核心区和缓冲区共布设了 102 台红外相机(型号为Lt l-6210MC),其中有25个红 外相机位点拍摄到豹的实体影像。因此,选取这25 个确定有豹分布的红外相机位点用于构建佛坪保 护区豹栖息地模型(见图l)o 2.2环境变量选择地形、植被覆盖度、食物丰富度和人类干N=OEE 寸。EE N=oo 寸。EE N=09JEE N=oErEE107390E 1074430E 107500E 1075530EN-OEE 寸。g E N=o、o 寸。EE N=09g。N=ocnE。/线豹红监管调107390E 1074430E 107500E 1075530E图1保护区拍摄到豹的红外相机位点扰因子等环境因子作为豹栖息地适宜性模型的预测 变量。地形因子包括海拔、坡度和坡向，由中国科学 院科学数据库30 m分辨率的DEM提取得到。植被 覆盖度基于归一化植被指数(NDVI)计算而得。食物 丰富度则以近10年野生动物监测中的有蹄类动物 分布点计算核密度(kernel densit y)而得。人类干扰 因子包括距居民点距离和距道路距离，通过高分二 号卫星影像再结合1：50 000矢量化地图获取，利用 ArcGIS软件对道路和居民点矢量图进行缓冲区分 析得到。所有环境变量均在ArcGIS 10.5平台进行处理,图层边界统一，坐标系设置为WGS-1984-UTM-Zo ne-48N,栅格大小统一为30 mx30 m,并转化为 Ma xent软件需要的ACSII格式。通过变量相关性检 验发现所有环境变量间的Pea rso n相关系数均小于 0.7,说明变量间空间共线性不会影响模型准确性问。2.3 Ma xEnt模型构建使用 Ma xEnt 3.3.3k 软件(h t t p:/www.es.princet o n.edu/sch a pire/Ma xEnt/)进行豹的栖息地 适宜性评价。将豹的分布点坐标和环境变量数据导 入Ma xEnt软件进行栖息地建模，随机选取75%的 豹的分布点作为训练数据集用于建立模型，剩余 25%的分布点作为检验数据集用于模型验证，其余 设置为默认，采用20次自举法重复,以保证模型结 果的稳定性呵。通过软件内置的变量贡献、响应曲线 和Ja ckknife(刀切法)检验分析模型中各环境变量的 相对重要性及其对豹的栖息地适宜性影响以受 试者工 作特征(Receiver o pera t ing ch a ra ct erist ic,ROC)、曲线下面积(Area under curve,AUC)Ma xEnt模型结果进行精度评价。AUC值越大,表示 环境变量与预测物种分布之间相关性越大，模型的34安徽林业科技2023 年预测效果也就越好。评判标准为:AUC值在0.500-0.599 为失败；0.600-0.699 为较差；0.700-0.799 为 一般；0.800-0.899为良好;0.9001.000为优秀叫 2.4生境评价Ma xEnt模型的预测结果采用01的连续值表 Z5生境适宜性指数(Ha bit a t suit a bilit y index,HSI)0 根据20次重复后Ma xEn t模型预测的平均HSI对