楊紅，丁駿，王春峰，陳錦輝，吳建輝，陳健，劉成秀

（1.上海海洋大學(xué) 海洋科學(xué)學(xué)院，上海 201306；2.上海市長江口中華鱘自然保護(hù)區(qū)管理處，上海 200092）

中華鱘（acipenser sinensis）是典型的江海洄游性珍稀魚類，棲息于我國沿海和長江主干河流（張濤等，2010），是我國長江特有的3種鱘魚（中華鱘、達(dá)氏鱘、白鱘）之一，被列為國家一級(jí)水生野生保護(hù)動(dòng)物。長江河口是中華鱘性成熟親魚進(jìn)行溯河生殖洄游和幼魚降河洄游入海的必經(jīng)唯一通道，是中華鱘生命周期中特別是幼魚階段唯一的、棲息時(shí)間最長、數(shù)量最集中、同時(shí)最易受到侵害的天然棲息地（莊平等，2009），對(duì)中華鱘物種生存具有重要意義。近30多年來，因?yàn)殚L江口區(qū)域?yàn)┩繃鷫?、環(huán)境污染、大型涉水工程、誤捕等，加上長江干流重大水利工程阻斷了中華鱘生殖洄游通道，使其生境喪失、退化與破碎化日趨嚴(yán)重，為了更好的保護(hù)物種，有必要進(jìn)行長江口中華鱘棲息地適宜性評(píng)價(jià)。目前，就中華鱘棲息地評(píng)價(jià)研究方面，僅開展了葛洲壩中華鱘產(chǎn)卵場適宜性模型（易雨君，2007）和葛洲壩下游中華鱘棲息地適宜度標(biāo)準(zhǔn)（班璇等，2009）的研究，以及對(duì)長江口中華鱘保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境初步評(píng)價(jià)（王春峰等，2010）。本文在地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用棲息地適宜性指數(shù)法進(jìn)行長江口中華鱘幼鱘棲息地評(píng)價(jià)，為中華鱘物種保護(hù)和保護(hù)區(qū)建設(shè)提供科學(xué)參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 區(qū)域范圍與數(shù)據(jù)來源

中華鱘8～10齡性成熟個(gè)體在7-8月陸續(xù)由近海進(jìn)入長江，溯河而上于翌年秋季10-11月到達(dá)長江上游產(chǎn)卵繁殖，產(chǎn)卵后親魚即順流而下入海育肥，孵出的仔魚降河于翌年5月中下旬到達(dá)長江口（楊德國等，2005），逐漸適應(yīng)海水環(huán)境。在長江口，中華鱘幼魚的集群時(shí)間為每年5-9月，以1齡個(gè)體為主（何緒剛，2008）。本研究區(qū)域范圍為121°00′E-122°30′E，30°50′N-31°53′N，總面積6 446 km2。見圖 1。

圖1 中華鱘幼魚棲息地評(píng)價(jià)范圍

采用2006年上海市908專項(xiàng)水體調(diào)查（ST1、ST2和ST4）夏季航次的20個(gè)站點(diǎn)水質(zhì)、生物數(shù)據(jù)，包括浮游動(dòng)物生物量（濕重）、底棲生物生物量（濕重）、溫度和鹽度指標(biāo)，以及上海市中華鱘保護(hù)區(qū)管理處提供的數(shù)據(jù)，包括2004-2010年長江口崇明東灘插網(wǎng)點(diǎn)團(tuán)結(jié)沙 （31°28′N，121°58′E）、東旺沙 （31°30′N，122°00′E）附近水質(zhì)、生物實(shí)測數(shù)據(jù)和相應(yīng)年月插網(wǎng)監(jiān)測的中華鱘幼鱘單位捕獲努力漁獲量（CPUE；單位：尾/網(wǎng)次）數(shù)據(jù)。

1.2 模型描述

中華鱘幼鱘棲息地適宜性評(píng)價(jià)指標(biāo)是棲息地評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，指標(biāo)是否具有較好的代表性、客觀性，將會(huì)影響評(píng)價(jià)的整個(gè)過程及最終結(jié)果。在現(xiàn)有調(diào)查數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過長江口崇明東灘插網(wǎng)點(diǎn)附近水質(zhì)、生物實(shí)測數(shù)據(jù)和相應(yīng)年月中華鱘幼魚的CPUE相關(guān)性分析、專家評(píng)分分析整理出其棲息選擇的浮游動(dòng)物生物量（濕重）、底棲生物生物量（濕重）、溫度和鹽度4個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。并確定了中華鱘生長階段為幼鱘（1齡鱘為主），其棲息范圍為河口。

1.3 單指標(biāo)適宜度標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)應(yīng)幼鱘棲息地選擇的4個(gè)指標(biāo)，S1-S4分別為中華鱘棲息選擇浮游動(dòng)物、底棲生物、溫度和鹽度的適宜度指數(shù)（SI），是用來評(píng)價(jià)研究區(qū)域該因素對(duì)所研究生物生存的好壞程度（易雨君，2007；班璇 等，2009；方宇 等，2010；David et al，1985）。適宜度以0，1為界，0為完全不適宜，1為最適宜狀態(tài)，中間值表示物種對(duì)特定因素的適宜程度（Thomas，1983；英曉明等，2007）。本文通過對(duì)文獻(xiàn)資料的分析，得出了幼鱘對(duì)典型環(huán)境因素的適宜度的臨界范圍（表1）。

根據(jù)梯形模糊隸屬函數(shù)（宋新山等，2008；肖辭源，2004）關(guān)系和棲息地指標(biāo)研究結(jié)果，得出影響中華鱘幼鱘棲息地的主要生態(tài)指標(biāo)適宜度曲線（圖 2）。

1.4 棲息地適宜度方程

Thomas（1983）在對(duì)鮭魚的棲息地適宜性指數(shù)模型中采用了最受限制性的棲息地參數(shù)，即SI最低值，定義棲息地適宜度方程。Crance（1986）提出了美國短鼻鱘的棲息地適宜度方程。易雨君等（2007）采用了最小值法方程對(duì)葛洲壩下游中華鱘產(chǎn)卵場進(jìn)行評(píng)價(jià)。方宇等（2010）采用了算術(shù)平均、幾何平均、最大值、最小值法對(duì)東南太平洋智利竹筴魚棲息地指數(shù)進(jìn)行了比較研究。結(jié)合幼鱘特點(diǎn)，本文采用的棲息地適宜度方程為：

其中SI為幼魚生存的單指標(biāo)適宜度。

圖2 中華鱘幼鱘棲息地主要指標(biāo)適宜度曲線

1.5 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)

將棲息地適宜度HSI[0，1]區(qū)間，按照等范圍法（李東旭等，2010）劃分為4個(gè)等級(jí)（表2）。

表2 棲息地評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)

2 結(jié)果與分析

2.1 模型驗(yàn)證結(jié)果

將2004-2010年8組長江口崇明東灘插網(wǎng)點(diǎn)團(tuán)結(jié)沙 （31°28′N，121°58′E）和東旺沙 （31°30′N，122°00′E）附近水質(zhì)、生物實(shí)測數(shù)據(jù)。根據(jù)圖2中的關(guān)系計(jì)算得到各指標(biāo)的適宜度SI值，最后將各組SI值代入棲息地適宜度方程計(jì)算HSI值，見表3。

表3 實(shí)測指標(biāo)適宜度

通過以上8組HSI值和相應(yīng)年月中華鱘幼魚的CPUE數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。圖3顯示了HSI值與幼鱘CPUE關(guān)系，為高度相關(guān)（Pearson Correlation=0.830，Sig.（2-tailed）=0.011，N=8）。

回歸方程：y=29.34x-5.73

顯著性：R2=0.69

結(jié)果說明，插網(wǎng)點(diǎn)幼鱘CPUE隨著其棲息地適合度指數(shù)增大而增大，驗(yàn)證了該方法可以用于長江口中華鱘幼魚的棲息地評(píng)價(jià)。

2.2 棲息地適宜性指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果

將2006年8月上海市908專項(xiàng)水體調(diào)查數(shù)據(jù)，即浮游動(dòng)物生物量、底棲生物生物量、溫度和鹽度20個(gè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)在arcgis9.3中進(jìn)行kriging差值后，根據(jù)圖2中的關(guān)系，進(jìn)行柵格計(jì)算得到各指標(biāo)的適合度SI圖層，將4個(gè)圖層進(jìn)行疊加統(tǒng)計(jì)最小值，即HSI值，最后生成評(píng)價(jià)結(jié)果圖，并按照評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（見表2）進(jìn)行了分級(jí)，見圖4，在GIS中計(jì)算棲息面積。最適宜棲息地面積為142 km2，占評(píng)價(jià)范圍的2.2%；適宜面積為1 322 km2，占20.5%；一般適宜面積為2 098 km2，占32.54%，不適宜面積為2 884 km2，占44.8%。

2.3 結(jié)果分析

由棲息地適宜性指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果可知，在崇明東灘中華鱘棲息地表現(xiàn)為適宜（0.5≤HSI＜0.75），棲息地功能較為完善，受到干擾后一般可以恢復(fù)，說明中華鱘保護(hù)區(qū)的建設(shè)對(duì)中華鱘物種保護(hù)發(fā)揮了重要作用；在九段沙下沙HSI≥0.25，為中適宜度以上級(jí)別，表明棲息地受到一定破壞，但尚可維持基本功能，主要因?yàn)榻⒕哦紊碀竦刈匀槐Ｗo(hù)區(qū)使得中華鱘的棲息地得到了一定的保護(hù)；另外，在長江口上游處由于受到的污染和人為干擾較少，棲息地表現(xiàn)為適宜（HSI≥0.5）。但在長江口南支南港北槽段，由于深水航道工程施工及橫沙東灘圍墾工程對(duì)中華鱘棲息地造成了嚴(yán)重的破壞，表現(xiàn)為不適宜（HSI＜0.25），棲息地功能退化；長江口南岸的大規(guī)模灘涂圍墾、興建海塘、保灘護(hù)岸和碼頭等建設(shè)使得原來復(fù)雜曲折的岸線變得單調(diào)平直，潮溝環(huán)境大量喪失，導(dǎo)致中華鱘棲息地受到威脅，在長江口南岸表現(xiàn)為不適宜狀態(tài)（HSI＜0.25）；在長興島上游段和下游段的北港段棲息地表現(xiàn)為適宜（0.5≤HSI＜0.75），而在下游段的南港部分和橫沙島周邊顯示為不適宜，主要因?yàn)?004年開工的上海長江隧橋工程的影響，使得南港部分的不適宜棲息地有向北港入侵的趨勢。

3 討論

棲息地適宜性指數(shù)法（HSI）評(píng)價(jià)的缺點(diǎn)在于它的復(fù)雜性、狹窄的物種定位，適用于單個(gè)物種的評(píng)價(jià)；其運(yùn)用到的許多數(shù)學(xué)公式很容易被理解，但在實(shí)際應(yīng)用上要嚴(yán)格得多（倫納德·奧托蘭諾等，2004）。例如，如圖2，適宜度曲線經(jīng)常表現(xiàn)的是魚類和野生動(dòng)植物專家的專業(yè)判斷或模擬實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果；另外，HSI評(píng)價(jià)和驗(yàn)證需要的數(shù)據(jù)需要出海調(diào)查獲取，不但消耗時(shí)間且花費(fèi)較大。例如，表3，2004-2010年調(diào)查的時(shí)間上很難一致。盡管存在這些限制，HSI還是提供了與棲息地適宜性有關(guān)的組織和分析科學(xué)信息有關(guān)的方法。

基于GIS的棲息地適宜性評(píng)價(jià)可以綜合考慮空間信息和屬性信息的關(guān)系，使得評(píng)價(jià)結(jié)果更科學(xué)、合理和規(guī)范，管理層可以通過直觀的評(píng)價(jià)分級(jí)圖為以后的物種保護(hù)管理作出決策，但最終評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性主要取決于數(shù)據(jù)質(zhì)量。以GIS的空間插值、圖形和屬性的疊加、分級(jí)生成適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果應(yīng)用表明，GIS技術(shù)和評(píng)價(jià)模型的有效集成既節(jié)約了時(shí)間提高了效率，又提高了精度，使結(jié)果更為客觀、更符合實(shí)際。

另外，從評(píng)價(jià)結(jié)果來看，中華鱘棲息地不適宜面積已占44.8%，除了建立保護(hù)區(qū)加強(qiáng)保護(hù)，還應(yīng)包括保護(hù)空缺 （conservation gaps）（Burley，1988）的保護(hù)，對(duì)航運(yùn)、岸線利用、灘涂圍墾等長江口的開發(fā)與中華鱘棲息地保護(hù)關(guān)系的協(xié)調(diào)上，也應(yīng)加強(qiáng)統(tǒng)一管理，推進(jìn)立法，構(gòu)建數(shù)據(jù)共享利用平臺(tái)和有效的協(xié)商合作機(jī)制。

4 結(jié)論

本文通過對(duì)影響長江口中華鱘幼鱘的各種生態(tài)因子的統(tǒng)計(jì)研究，分析整理出其棲息選擇的4個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，并確定了指標(biāo)的臨界范圍和最適范圍，采用適宜性指數(shù)法結(jié)合GIS技術(shù)進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)。確定了長江口中華鱘幼鱘棲息地最適宜棲息地斑塊面積為142 km2，適宜面積為1 322 km2，一般適宜面積為2 098 km2，不適宜面積為2 884 km2。研究表明，在對(duì)中華鱘進(jìn)行管理保護(hù)的績效、速度和花費(fèi)上，適宜性指數(shù)評(píng)價(jià)效果不僅能客觀、科學(xué)的解釋棲息地的適宜性狀況，而且能快速找到不適宜地區(qū)斑塊，進(jìn)而可以根據(jù)長江口中華鱘幼鱘的棲息地現(xiàn)狀，開展針對(duì)性的保護(hù)，即除了建立保護(hù)區(qū)保護(hù)外，還應(yīng)包括保護(hù)空缺的保護(hù)；對(duì)長江口的開發(fā)與中華鱘棲息地保護(hù)關(guān)系的協(xié)調(diào)上，應(yīng)加強(qiáng)統(tǒng)一管理，建立有效的協(xié)商合作機(jī)制。

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