白若梅，孟仁丹，傅曉雪，胡宇軒，蒲璜羽，劉 昊*，石紅艷*

(1.綿陽師范學院生命科學與技術(shù)學院，四川綿陽 621006；2.西南財經(jīng)大學天府學院會計學院，四川綿陽 621000； 3.綿陽師范學院資源環(huán)境工程學院，四川綿陽 621006；4.綿陽市水務(wù)集團，四川綿陽 621000)

0 引言

水鳥是濕地生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，被認為是濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的最佳指示生物[1].濕地作為水鳥賴以生存的棲息地，在水鳥遷徙過程中承擔著主要的能量補給[2].濕地生境的變化對遷徙過程中的水鳥數(shù)量會產(chǎn)生強烈的影響[2-3].隨著人類活動加強和影響范圍的不斷擴大，濕地已經(jīng)成為世界上受威脅最大的棲息地之一[4-5].適合水鳥生存的生境日趨退化和破碎化，最適宜生境面積逐漸減少，殘留生境斑塊面積不斷縮小，各生境斑塊之間的距離逐漸增大，生境質(zhì)量不斷降低[6].水鳥生境變化是水鳥多樣性降低最直接的威脅之一[7],也是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)發(fā)生變化的最重要的直接驅(qū)動力[8].因此，對現(xiàn)有的水鳥生境進行綜合評價，探究水鳥生境適宜度及其與景觀的關(guān)系，能夠更好地開展水鳥及其棲息地的保護.

傳統(tǒng)野生動物生境研究的野外調(diào)查周期長、勞動強度大.無論是相關(guān)時間和空間屬性特征的收集，還是分析、解釋和表達的方式上都存在很大的局限性[9-10].生境適宜度指數(shù) (HSI) 模型最初由美國漁業(yè)與野生動物局開發(fā)[11]，主要立足于生境選擇、生態(tài)位分化和限制性因子等生態(tài)學理論.近些年來，在定量評估管理活動對野生動物生境影響方面，HSI模型逐漸成為廣泛使用的一種生境適宜性評價方法[11-16].隨著計算機和3S 技術(shù)的快速發(fā)展，人們對鳥類棲息地的研究已由定性描述提升到定量分析階段[17].其中，地理信息系統(tǒng)(GIS)具有強大的數(shù)據(jù)綜合、模擬與分析評價功能，將GIS與HSI模型相結(jié)合，進行可視化水鳥生境適宜度計算，結(jié)果更加清晰[18-19].

四川盆地位于東亞—澳大利亞鳥類遷徙路線上，占據(jù)我國三大候鳥遷徙路線中的中部和西部兩條遷徙路線，是水鳥遷徙的重要驛站[20].涪江作為長江的二級河流，南北跨度大、流域范圍廣.在四川盆地的水鳥遷徙中發(fā)揮著重要的作用，尤其是綿陽城區(qū)的涪江濕地.在以往的水鳥調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，大量水鳥選擇在綿陽城區(qū)的涪江停歇或棲息[21-26].

本文基于2018年9月—2019年4月的水鳥監(jiān)測數(shù)據(jù)及綿陽市2018年冬季影像圖，對綿陽城區(qū)涪江的水鳥生境適宜度進行評價并驗證，探索水鳥多樣性與景觀格局及生境適宜度之間的關(guān)系.

1 研究區(qū)概況

涪江起源于四川省松潘縣與平武縣之間的岷山主峰雪寶頂，南流經(jīng)四川省平武縣、江油市、綿陽市、三臺縣、射洪市、遂寧市等區(qū)域，最終在重慶市合川區(qū)匯入嘉陵江.綿陽市城區(qū)位于涪江中上游，屬典型的亞熱帶濕潤季風氣候，年平均降水量826 ～1 417 mm，平均氣溫14.7 ～17.3 ℃[27-29].涪江橫穿綿陽市的游仙區(qū)、涪城區(qū)，在中脊島與安昌江、芙蓉溪匯合，形成開闊的湖面.本研究選擇綿陽市涪江二橋至塘汛橋下游木龍河匯合處(31°21′45″N～31°29′14″N，104°43′29″E～104°49′12″E)(圖1).東原大橋上游兩岸水生植被茂盛，水域較淺，灘涂豐富；東原大橋水堤至三江大壩多為深水區(qū)域，人流量多，兩邊堤岸線為統(tǒng)一的水泥材質(zhì)，偶見小面積的灌叢覆蓋；三江大壩下游區(qū)的水面開闊，水域深淺不一，兩岸植被豐富，灘涂較多，人流量較少.

2 研究方法

2.1 景觀格局分析

2.1.1 衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)獲取 研究區(qū)的衛(wèi)星圖像下載于Bigemap下載器，具體為2019年1月的高清衛(wèi)圖 (0.6 m × 0.6 m )，同時在Bigemap下載器上下載綿陽市行政區(qū)域規(guī)劃范圍.

2.1.2 景觀分類 參照《濕地公約》中的濕地分類系統(tǒng)和《中華人民共和國國家標準：濕地分類》及《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T 21010-2017)的分類標準[30-32]，將研究區(qū)的景觀類型情況劃分成2大類9小類.兩大類分別是濕地景觀和非濕地景觀.其中，濕地景觀包括河流水域、灘涂、沼澤和庫塘；非濕地景觀包括建筑用地、道路、林地、草地和灌叢.

2.1.3 景觀格局指數(shù)選取 在斑塊(Class)層面選取斑塊個數(shù)(NP)、斑塊面積(CA)、斑塊面積百分比(PLAND)；在景觀(Land)層面上選取香農(nóng)多樣性指標(SHDI)、蔓延度指標(CONTAG)、分離度指數(shù)(SPLIT)、形狀指數(shù)(LSI)共7個景觀指數(shù)展開研究[33]，通過Fragstats 3.0軟件統(tǒng)計分析.

2.2 水鳥生境適宜度指數(shù)計算與評價

在影響水鳥生境的多個因子中選取食物條件、隱蔽條件、人為干擾程度和水文條件這4個因子，對研究區(qū)內(nèi)水鳥生境進行權(quán)重賦值[6,13](表1)，疊加4種生境因子類型圖，利用柵格計算器獲得水鳥生境適宜度指數(shù)，并將結(jié)果進行分類.其中，HSI值為0時為不適宜生境；HSI值為 (0，1] 時為微適宜生境；HSI值為 (1，3] 時為次適宜生境；HSI值為 (3，5] 時為適宜生境[7].最后利用Arcgis 10.4制作水鳥生境適宜度評價圖.

表1 水鳥生境影響因子分級及權(quán)重Tab.1 Classification and Weight of Influencing Factors of Waterfowl Habitat

2.3 水鳥調(diào)查及數(shù)據(jù)分析

2.3.1 水鳥調(diào)查方法 2018年9月—2019年4月，采用樣線法對研究區(qū)水鳥種類、數(shù)量及分布進行調(diào)查，根據(jù)景觀特征的不同及觀察統(tǒng)計是否方便，將研究區(qū)分為8個區(qū)段，每個區(qū)段設(shè)置1條樣線(圖1)，分別為：樣線1：涪江二橋—東原大橋，約0.7 km；樣線2：東原大橋—東方紅大橋，約1.2 km；樣線3：東方紅大橋—富樂大橋，約1.3 km；樣線4：富樂大橋—桃花島，約1.5 km；樣線5：桃花島—一號大橋，約1.5 km；樣線6：一號大橋—三江大壩，約5 km；樣線7：三江大壩—塘汛大橋，約3 km；樣線8：塘汛大橋—木龍河口，約1.5 km，全長共計約15.7 km.調(diào)查小組由3～4人組成，選擇能見度高的日期，在9：00-17：30時間段內(nèi)徒步沿河岸樣線進行調(diào)查(圖1)，使用KOWA單筒望遠鏡 (×60) 和勝途雙筒望遠鏡 (8×32ED)進行觀察，觀察過程中用相機、手機等設(shè)備拍照獲取影像資料.記錄觀察到的水鳥種類、數(shù)量，同時記下是否有漁船等干擾因素.每月進行2～4次調(diào)查.調(diào)查過程中，若遇空中飛行的水鳥，僅記錄由前方向后方飛行的個體以避免重復(fù)計數(shù)[25].

2.3.2 水鳥數(shù)據(jù)處理方法 為避免重復(fù)計數(shù)，采用最大值保留法統(tǒng)計數(shù)量[25]；水鳥相對數(shù)量等級依據(jù)個體數(shù)占調(diào)查區(qū)域水鳥個體總數(shù)的比例來劃分，比例大于10% 的水鳥為優(yōu)勢種；比例在1%～10% 之間的為常見種；比例小于1% 的為少見種[24].鳥種分類系統(tǒng)、地理區(qū)系和居留型的確定依據(jù)《中國鳥類分類與分布名錄(第三版)》[34]，鳥種瀕危程度參考《中國觀鳥年報-中國鳥類名錄 7.0》[35].

采用點密度[36-37]的方式模擬各區(qū)段水鳥的分布情況.點密度是基于各區(qū)段面積上實測水鳥數(shù)量和種類與該區(qū)段面積之比，得出每個區(qū)段水鳥的分布情況.采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)，分析水鳥群落多樣性[38].

3 結(jié)果與分析

圖1 研究區(qū)域生境適宜性 分布疊置圖Fig.1 Overlapping map of distribution of waterfowl and habitat suitability of waterfowl in the study area

3.1 生境適宜度評價

根據(jù)疊加水鳥生境多因子得到水鳥生境適宜生境綜合評價圖(圖1)，研究區(qū)水鳥最適宜面積182.96 hm2，占總面積的16.73%；次適宜面積713.39 hm2，占總面積的65.23%；微適宜和不適宜面積分別為2.73 hm2和194.61 hm2，各占總面積的0.25% 和17.79%.整個研究區(qū)適宜水鳥生存的區(qū)域總面積達82.21%.研究區(qū)的水域部分基本屬于適宜生境，東原大橋—涪江二橋和三江大壩—木龍河口段的濕地區(qū)域為最適宜生境；非水域區(qū)域，桃花島、小枧濕地公園和三江湖濕地公園的游客休憩區(qū)都屬于不適宜范圍(圖1).

3.2 景觀格局特點

研究區(qū)生境可劃分為9類景觀(表2)，濕地景觀主要是以河流水域為主，各濕地景觀類型的面積大小順序為：河流水域>灘涂>庫塘>沼澤.其中灘涂在三江大壩—塘汛大橋段的面積最大(21.69 hm2)，但塘汛大橋—木龍河口段的斑塊數(shù)量最多(39)；塘汛大橋—木龍河口段的沼澤面積最大(4.54 hm2)，沼澤斑塊的數(shù)量也最多(10個)；東原大橋—三江大壩段的灘涂和沼澤分布較少.

涪江二橋—東原大橋段的景觀多樣性指數(shù)最高，景觀構(gòu)成最豐富，河流多被灘涂隔開，形成沼澤、淺灘等濕地景觀；其次是三江大壩下游區(qū)，多樣性指數(shù)僅次于涪江二橋—東原大橋段，其中灘涂和沼澤數(shù)量最多，面積最大，分離度中等，多樣性指數(shù)較高，濕地景觀較為豐富且分布較均勻.桃花島—一號大橋區(qū)段河流水域占該段總面積比例最大(81.80%)，蔓延度最大(81.76)，水域連通性好；相反，該區(qū)段的分離度最小，為1.47，多樣性指數(shù)最小，為0.69，各景觀之間的分散性小，較集中分布.東原大橋—東方紅大橋段景觀類型較豐富，多樣性指數(shù)為1.23，但各類景觀主要是分散分布，且濕地景觀僅有河流水域一種.一號大橋—三江大壩段濕地景觀類型最多，但河流水域主要為深水區(qū)，灘涂、沼澤和庫塘分布在河堤外的濕地公園內(nèi).

表2 研究區(qū)各區(qū)段濕地景觀類型及景觀特征指數(shù)Tab.2 Wetland Landscape Types and Index in Each Section of The Study Area

3.3 水鳥多樣性、群落分布及其與生境的關(guān)系

本次調(diào)查共記錄到水鳥49種(表3)，隸屬6目10科，其中優(yōu)勢種5種：普通鸕鶿(Phalacrocoraxcarbo)、紅嘴鷗(Chroicocephalusridibundus)、綠頭鴨(Anasplatyrhynchos)、紅頭潛鴨(Aythyaferina)和鳳頭潛鴨(Aythyafuligula)；常見種有蒼鷺(Ardeacinerea)、赤麻鴨(Tadornaferrugine)、翹鼻麻鴨(Tadornataorna)等11種；其余為少見種，共33種(表3).從瀕危程度上看，有極危水鳥1種，即青頭潛鴨(Aythya baeri)；易危水鳥2種，為紅頭潛鴨(Aythyaferina)和長尾鴨(Clangulahyemalis)；近危水鳥3種，分別為羅紋鴨(Marecafalcata)、白眼潛鴨(Aythyanyroca)和鳳頭麥雞(Vanellusvanellus)；其余為瀕危程度較低的物種.水鳥個體數(shù)量共計14 036只.水鳥組成以冬候鳥為主，共37種，占記錄到的種類數(shù)量的75.51%；其次為旅鳥7種和留鳥5種，分別占14.29%和10.20%.

從表3可知，無論從數(shù)量還是種類上，水鳥主要分布在富樂大橋—桃花島段及三江大壩以下區(qū)域.其中，塘汛大橋—木龍河口段的水鳥最多，有4 644只(37種)占整個研究區(qū)水鳥總數(shù)量的33.09%；其次是三江大壩—塘汛大橋段，有3 961只(40種)占研究區(qū)水鳥總數(shù)量的28.22%； 再就是富樂大橋-桃花島段，共1 712只(12.20%).

普通鸕鶿和紅嘴鷗主要分布在涪江二橋—桃花島段，均為該區(qū)域的優(yōu)勢種.鷗科中除紅嘴鷗外的其他都屬于少見種；鴨科中的綠頭鴨、紅頭潛鴨、鳳頭潛鴨三種優(yōu)勢種主要分布在一號大橋—塘汛大橋下游，其他非優(yōu)勢種的鴨科在該區(qū)段的分布也普遍多于其他區(qū)段；鷺科中除白鷺和蒼鷺多見于富樂大橋—桃花島段外，其余區(qū)段中均屬于少見種；鸻形目是所有區(qū)段的少見種；常見種中的白骨頂主要見于富樂大橋—桃花島段.

調(diào)查區(qū)域水鳥Shannon-Wiener指數(shù)為2.62，Pielou均勻度指數(shù)為0.67.其中三江大壩—塘汛大橋的水鳥群落多樣性最高，為2.78；其次是塘汛大橋—木龍河口段，為2.68；而該區(qū)域絕大部分是水鳥生境最適宜區(qū)(圖1)，且景觀多樣性也較豐富(表2，圖2).涪江二橋—東方紅大橋和一號大橋—三江大壩段的水鳥群落多樣性指數(shù)均在2以上，東方紅大橋—富樂大橋段最低，為1.41.一號大橋—三江大壩段的水鳥均勻度指數(shù)最高，為0.79；東方紅大橋-桃花島的均勻度分別最低，分別為0.59和0.54，其余各段均在0.7以上.

表3 涪江綿陽城區(qū)段水鳥名錄Tab.3 List of Water Birds in Mianyang Urban Section of Fujiang River

注釋：居留型：留—留鳥，冬—冬候鳥，夏—夏候鳥，旅—旅鳥；保護級別：Ⅱ—國家二級保護鳥類；省—四川省重點保護鳥類；三有中“√”—列入《國家保護的有益的或者有重要經(jīng)濟價值、科學研究價值的陸生野生動物名錄》的動物?！铩獌?yōu)勢種，◆—常見種，○—少見種；瀕危程度：CR—極危，VU—易危，NT—近危.

圖2 研究區(qū)各段水鳥多樣性指數(shù)、 均勻度指數(shù)及景觀多樣性指數(shù)Fig.2 The Waterbird Diversity Index,Pielou Index and Landscape Diversity Index of Each Section in the Study Area

對各區(qū)段水鳥種類和數(shù)量采用點密度模擬的方式得到研究區(qū)水鳥分布情況圖，將水鳥情況分布圖與適宜生境分布圖疊置分析，得到的水鳥分布情況與計算分析得出的適宜生境區(qū)域基本一致(圖1).

4 討論

4.1 生境適宜度與景觀的關(guān)系

景觀中涵蓋了許多環(huán)境因子變量，影響著各生物物種的繁衍、物質(zhì)和能量活動，進而對生物多樣性有影響，越來越多的研究把景觀格局引入到生境評價中來，以景觀生態(tài)學原理為導(dǎo)向，從景觀異質(zhì)性和破碎化角度對各生物物種的棲息地生境進行適宜性評價[39].在本文中，通過對研究區(qū)內(nèi)9種不同景觀類型選取10種景觀指數(shù)計算發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)內(nèi)河流水域占有絕對的面積優(yōu)勢，可為水鳥提供足夠的覓食及棲息場所；水鳥生境最適宜區(qū)主要分布在塘汛橋上下游，跟該處的景觀多樣性豐富有關(guān)，該處主要的景觀類型為河流、淺水濕地、灌叢和草地.淺水濕地中的灘涂數(shù)量多，面積較小，對水域之間起到了良好的連接作用；而沼澤數(shù)量少、單體面積較大，可為水鳥提供安全的隱蔽場所和覓食需求.桃花島-三江大壩段的不適宜生境面積最大，主要是受該處的人為景觀所致：桃花島的開發(fā)利用導(dǎo)致該區(qū)域的建設(shè)用地占比較大，以及江兩岸的整齊劃一的水泥堤壩均使得水鳥棲息點減少，同時增加了人為干擾程度.

4.2 水鳥分布與適宜度評價

本研究在前人對同一研究區(qū)域上的水鳥多樣性及分布狀況的研究上[25-26]，結(jié)合地理信息系統(tǒng)和高清影像地圖手段，著重分析不同景觀下的水鳥生境的適宜度.發(fā)現(xiàn)整個研究區(qū)適宜水鳥生存的區(qū)域總面積達82.21%，不適宜生境面積僅占17.79%.結(jié)合水鳥分布密度模擬圖驗證，發(fā)現(xiàn)水鳥模擬分布情況與計算分析得出的適宜生境區(qū)域基本一致.說明研究得出的適應(yīng)性生境分布的結(jié)果可靠，具有一定的準確度.研究區(qū)水鳥生境適應(yīng)性狀況良好，大部分面積是適合水鳥棲息的.

結(jié)合水鳥Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)對生境適宜度進行分析時，發(fā)現(xiàn)在中脊島區(qū)域和一號大橋—三江大壩區(qū)域仍然有部分差異.中脊島區(qū)域水鳥種類和數(shù)量均高，但各類水鳥數(shù)量差距過大，因此水鳥兩種指數(shù)均不高.同時，該區(qū)域分布著大量的普通鸕鶿和紅嘴鷗，中脊島的大片喬木為普通鸕鶿提供了良好的棲息環(huán)境；來往游客的投喂鳥食行為使得紅嘴鷗聚集明顯.但對于大部分水鳥而言，喬木林地和人工投喂并不是最適宜的生存環(huán)境，故該區(qū)段的生境級別為次適宜生境.一號大橋—三江大壩區(qū)域的水鳥數(shù)量和種類均不是較高值，但各類水鳥占比均勻.當某一區(qū)段的水鳥總數(shù)和種類均偏低時，若均勻度較高，則多樣性指數(shù)也會較高.故一號大橋—三江大壩的水鳥多樣性指數(shù)及均勻度指數(shù)均較高，但生境級別并不屬于最高級別.故，推測水鳥Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)與生境適宜度不能完全匹配的原因有以下三點：①從水鳥分布上看，主要是分布不均勻所致；②從景觀格局上看，居民點、道路等人為建設(shè)用地較多的區(qū)域?qū)λB分布影響較大，例如：水泥化堤壩的修建減少了鸻鷸類等涉禽的生存環(huán)境；大壩的修建使得深水區(qū)域面積擴大，增加了潛鴨類水鳥的活動范圍；人類活動休憩等公共區(qū)域面積增加導(dǎo)致紅嘴鷗依賴人工投喂現(xiàn)象更加明顯；③從水鳥生境適宜度級別上看，差異主要來自于未考慮到人類偶然行為(如打魚、驚飛等行為)將導(dǎo)致人為干擾程度增加，從而生境適宜度指數(shù)降低.

與其他研究動物生境適宜度的文獻相比[1,40-42]，更多的是以單個或同種動物的生境適宜度作為研究對象，這樣獲得的生境準確度會較為精準.但同一個生境并不只是為單個或同種動物提供生存空間，而是同時為多種動物共同使用.本文所計算的生境適宜度主要用于評價多種水鳥共同生存的棲息地的適宜性.

5 結(jié)論及建議

結(jié)論：(1)涪江綿陽城區(qū)段水鳥生境適宜性良好，82.21%的區(qū)域均適合鳥類生存.(2)水鳥Shannon-Wiener指數(shù)為2.62，水鳥多樣性較豐富；(3)水鳥分布情況與水鳥生境適宜度分析能較好擬合；(4)水鳥生境適宜度與景觀多樣性豐富度有關(guān)，景觀多樣性指數(shù)高的區(qū)域水鳥生境適宜度相對較高.

建議：減少對塘汛橋上下游水鳥生境適宜區(qū)的干擾，禁止電魚等非法活動，避免對河岸的建設(shè)和改造；對已改造的河段增加灘涂，植被等景觀，提高景觀多樣性，從而給水鳥提供更適宜的生存環(huán)境；針對不適宜生境中的東原大橋—東方紅大橋區(qū)域可以適當增加人為濕地面積，例如：種植水生植物，以保護現(xiàn)有的水鳥資源和吸引更多的水鳥.科學管理游船和游樂活動，在水鳥越冬期，嚴禁游船駛?cè)耄瑖澜诮呴_展對水鳥干擾大的游樂活動.