曾文水庫地區山麻雀調查

一、計畫緣由

經濟部水利署南區水資源局(以下稱南水局)於民國102年3月31開始進行曾文水庫防淤隧道工程，其象鼻鋼管組裝廠預定設置於大埔鄉湖濱公園旁之草地，極鄰近山麻雀非繁殖季節所利用的棲地。南水局於民國102年9月17日召開專家會議，希望能夠使生態環境維護與工程作業均能順利進行。爾後103年2月社團法人台灣濕地保護聯盟(以下稱濕盟)以及觀察家生態顧問公司確實於大埔附近發現約40-50隻次的山麻雀；同年9月濕盟又在曾文水庫茶山子集水區發現250隻結群的山麻雀，顯然曾文水庫地區的山麻雀族群極為珍貴。因此目前當務之急除了落實生態檢核機制外，藉由全盤且系統性的調查，試圖了解山麻雀的分布與其他生態習性為首要工作，以至於有此系列計畫產生。

二、計畫範圍

曾文水庫位於嘉義縣大埔鄉曾文溪主流上，為台灣最大的水庫與湖泊，其集水區由12個子集水區構成，包含曾文水庫在內的大埔子集水區，以及長谷川、中坑、伊斯基安那、達邦、樂也、里佳、新美、塔庫布央、茶山、草蘭、草山等區域。嘉義大學團隊先對曾文水庫全區範圍進行現勘，分別於每一子集水區進行2-5條(共39條)各1公里的山麻雀沿線調查，並勘查現場棲地環境。結果顯示塔庫布央、里佳、樂野、達邦、伊斯基安那、中坑及長谷川等離曾文水庫庫區較遠的子集水區，並無發現山麻雀之合適棲地，亦無發現山麻雀 (蔡若詩，未發表資料)。因此範圍選定曾文水庫集水區山麻雀繁殖族群較多的大埔、草山、草蘭、茶山及新美子集水區。

圖一、山麻雀場勘樣區

圖二、山麻雀調查範圍

三、調查

調查時間為2014-2017年的山麻雀繁殖季，選定山麻雀繁殖行為較為明顯的4月及6月各進行3回合調查。於曾文水庫集水區沿公路設置64個樣區，每個樣區各有兩條250公尺樣線。調查時間上，廖晟宏(2016)針對不同時段進行山麻雀調查所獲得的偵測率進行比較，發現上午時間(日出後5小時)的偵測率明顯較下午時段(日落前5小時)高。因此本計畫集中於日出後5小時之內進行繁殖季調查，調查時以錄放反應法(response to playback)播放山麻雀雄鳥叫聲，增加調查偵測機率。調查方法如下:

a.        調查時行進速度約為每小時1km，完成一個樣區(2條樣線)所需時間大約為30分鐘。

b.        調查時沿道路進行沿線調查，並於每條樣線約1/2處進行回播。

c.         進行回播時，以統一的山麻雀聲音檔加擴音器進行播放，共4分鐘(30秒山麻雀鳴叫聲加30秒無聲共四回)，結束時會有提示音提示結束。

d.        記錄時以第一次看到山麻雀時的狀態為記錄點，重複觀察則不予記錄。分別記錄鳥種、隻數、距離段、性別、成幼、是否為回播時記錄，以及對回播是否有反應等。如果未觀察到山麻雀，則標記0。記錄距離段時，距離估計準則為「鳥與樣線的垂直距離」。

e.        於調查時間內發現樣線外的山麻雀會納入紀錄，但若在非調查時段觀察到山麻雀，則將記錄在備註欄並標示“X”。

圖三、山麻雀調查64個樣區分布位置

四、分析

占據模型(Occupancy modeling)(Mackenzie et al. 2002, 2006)目前被廣泛應用於族群生態學以及野生動物研究，藉以估算野生動物之分布狀態與族群數量，占據模型能夠解決兩大類型的問題：a 物種的分布與範圍，並了解影響物種存在與否之棲地環境因子(Scott et al. 2002)；b 族群年間動態，了解物種於研究範圍內之長期動態(Hanski 1992)。占據模型的設計概念須在短時間內針對同一樣區進行多次調查，記錄目標物種的出現與否(出現記為1，未出現記為0)。藉此資料估算占據率(ψ)與偵測率(p)，占據率為該目標物種出現於樣區的機率；偵測率則為當目標物種確實存在於樣區中時，被發現的機率。進行野外調查時，偵測率經常受到棲地環境或是天氣狀況影響，發現目標物種的機率通常不為1(意即偵測率非100%)。然而未發現並不代表該物種不存在，因此調查結果經常低估目標物種實際的分布狀態，占據模型能藉由偵測率修正占據率，獲得較為正確的結果(Mackenzie et al. 2002, 2003, 2004)。

占據模型有五項基本假設(Mackenzie et al. 2006)：a 占據狀態在調查期間假設為封閉的，目標物種並不會移入或移出該樣區；b 各樣區之間視為各自獨立，各次調查之間也視為獨立，彼此之間沒有關聯；c 占據率於每一個樣區均視為常數，或是由共變數組成的一組函數；d 偵測率於每一個樣區和每一次調查均視為常數，或是由共變數組成的一組函數；e 當目標物種不存在於調查樣區中時並未錯誤判斷為存在。

占據模型相當類似於捕捉標記法，由多次重複調查樣區，獲得占據率與偵測率(Mackenzie et al. 2002)。舉例來說，假設某次於30樣區的調查結果如下表所示：

樣區1的調查紀錄為(101)，此樣區確實被占據(ψ)，且於第一次和第三次的調查中發現(p₁ 和p₃)，因此發生此事件的機率以數學方程式表示即為：

Pr(H_i = 101) = ψ × p₁(1- p₂) p₁

樣區2未發現目標物種，調查紀錄為(000)，可能是目標物種不在此樣區內，記為(1 - ψ)，或是在樣區中只是未能發現，記為ψ(1 - p₁)(1 - p₂)(1 - p₃)或是ψ ，綜合以上兩種可能，若是調查紀錄為(000)的樣區，其機率為：

Pr(H _i = 000) = ψ  + (1 - ψ)

綜合以上，統整假設的30個樣區調查紀錄的最大概似估計(Maximum likelihood)之方程式可表示為：

L(ψ, p∣H₁, H₂, …, H₃₀) =

藉由最大概似估計，以每一樣區現有調查資料可估算占據率(ψ)與偵測率(p)之最適值。

因此本計畫使用占據模型為野外調查設計理論，調查結果透過Program PRESENCE進行分析，利用單物種多季節占據模型，探討各季之占據率、偵測率、拓殖率及滅絕率的動態變化。

五、結果

調查結果顯示，2014-2017年間，4月的占據率通常高於6月，另外也發現山麻雀占據率也是呈現逐年下降趨勢。根據四年間不同季節間的拓殖率和滅絕率可看出，2014年的滅絕率極高，顯示4月至6月兩個季節間山麻雀的樣區分布差異甚大。

                         圖四、曾文水庫附近2014-2017年山麻雀占據率各季變化圖

表一、2014-2017年曾文水庫地區山麻雀在各季節的占據率、偵測率、拓殖率及滅絕率

                                                                                                                     撰文者:呂佳家

六、參考文獻

温唯佳、呂佳家、蔡若詩（2019）。山麻雀。載於林大利 & 呂翊維（主編）， 2020臺灣國家鳥類報告。社團法人中華民國野鳥學會、行政院農業委員會特有生物研究保育中心，台灣。

廖晟宏。2016。使用占據模型探討棲地對山麻雀(Passer rutilans)分布的影響。國立嘉義大學碩士論文。87頁。

蔡若詩。2016。105年度曾文水庫及臨近地區山麻雀調查及保育對策評估。經濟部水利署南區水資源局。139頁。

Hanski, I. 1992. Inferences from ecological incidence functions. American Naturalist 139: 657-662.

MacKenzie, D. I., and J. D. Nichols. 2004. Occupancy as a surrogate for abundance estimation. Animal Biodiversity and Conservation 27:461-467. 

MacKenzie, D. I., J. D. Nichols, G. B. Lachman, S. Droege, J. A. Royle, and C. A. Langtimm. 2002. Estimating site occupancy rates when detection probabilities are less than one. Ecology 83:2248–2255.

MacKenzie, D. I., J. D. Nichols, J. A. Royle, K. H. Pollock, L. L. Bailey, and J. E.  Hines. 2006. Occupancy estimation and modeling: inferring patterns and dynamics of species occurrence. Academic Press, San Diego, California, USA.

MacKenzie, D. I., J. D. Nichols, J. E. Hines, M. G. Knutson and A. B. Franklin. 2003. Estimating site occupancy, colonization and local extinction probabilities when a species is detected imperfectly. Ecology 84: 2200-2207.

Scott, J. M., P. J. Heglund, M. L. Morrison, J. B. Haufler, M. G. Raphael, W. A. Wall and F. B. Samson (eds). 2002. Predicting species occurrence: issues of accuracy and scale. Island Press, Washington, D.C.