黃河中游濕地大天鵝生境評價與保護管理對策研究
——以山西省平陸縣黃河濕地為例

李玉杰

(國家林業(yè)局林產工業(yè)規(guī)劃設計院，北京100010)

黃河中游濕地大天鵝生境評價與保護管理對策研究
——以山西省平陸縣黃河濕地為例

李玉杰

(國家林業(yè)局林產工業(yè)規(guī)劃設計院，北京100010)

探討了黃河中游濕地大天鵝生境評價準則與方法，并以山西平陸縣為例，分析了大天鵝的生境分布特點，并基于GIS綜合評價了該地區(qū)大天鵝的生境分布、空間格局和生境質量，并對該地區(qū)黃河濕地的大天鵝保護管理對策提出了建議。

黃河中游濕地;大天鵝;GIS;生境評價;保護對策

黃河中游濕地是指從山西省禹門口到河南省和山東省交界處的東壩頭這一段呈“L”形的黃河及其流域內的全部濕地［1］，其河床寬、面積大、河道游蕩不定、濕地類型多樣、生物多樣性豐富，是濕地鳥類重要的覓食和棲息地［2］。黃河中游濕地現(xiàn)有鳥類17目45科258種，以鸛形目(鷺科)、雁形目(鴨科)、鸻形目(鷸科)和鷗形目等濕地鳥類為優(yōu)勢類群［3］。大天鵝(Cygnus cygnus)，雁形目鴨科天鵝屬，國家Ⅱ級重點保護動物，《中國瀕危動物紅皮書》瀕危種［4］，在我國主要繁殖地有黑龍江扎龍、興凱湖、三江平原，新疆巴音布魯克等地［5］，黃河中下游濕地是其主要越冬地之一［6－7］。

生境，又稱棲息地，指生物的個體、種群或群落生活地域的環(huán)境，包括生態(tài)因子和非生態(tài)因子之間的相互關系和相互影響［8］。生境因子包括地形、土壤、水源供給、植被覆蓋特征、人類活動影響等因素［9］。研究野生動物生境的傳統(tǒng)方法主要是利用野外抽樣調查、室內試驗等方法獲得數(shù)據(jù)［10］，數(shù)據(jù)的實時性、準確性和可靠性都受到了限制，難以滿足實際研究的需要。而GIS技術具有強大的采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力，運用GIS技術能夠準確、及時、動態(tài)地獲取野生動物棲息地的現(xiàn)狀信息和變化信息，并對導致其變化的因素做出分析與評價［11］，對野生動物保護具有重要意義。本研究選取具有典型黃河中游濕地特征的山西省平陸縣三門峽庫區(qū)段黃河濕地(以下簡稱“山西平陸黃河濕地”)為研究區(qū)域，運用GIS技術綜合評價大天鵝的生境分布、空間格局和生境質量，以期為黃河中游濕地大天鵝的保護與管理提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

山西平陸黃河濕地屬于黃河三門峽庫區(qū)，位于山西省南端，南與河南省三門峽市隔黃河相望，屬山西省運城濕地自然保護區(qū)中段［12］，地理坐標為34°42'12″～34°50'44″N，110°20'29″～110°57'48″E，全長51km，面積5 063.99hm2，地貌主要為灘地和階地。屬暖溫帶大陸性氣候，氣候溫和，四季分明，春季干旱多風，夏季炎熱多雨，秋季涼爽晴朗，冬季嚴寒少雪［13］。平陸縣2015年平均氣溫為13.8℃，11月至次年3月間日平均最高氣溫15℃，日平均最低氣溫－6℃［14］。

山西平陸黃河濕地背風向陽，河床平緩，河道寬闊［15］，在三門峽水庫節(jié)律性蓄水的影響下，形成了適宜鳥類棲息的大面積季節(jié)性灘涂，根據(jù)水利部水規(guī)計［2008］374號文件的要求，從2002年11月至今，三門峽庫區(qū)非汛期按照最高運行水位不超過海拔318m。研究區(qū)域內濕地面積共計3 141.68hm2，其中河流水庫面積 2 223.79 hm2，灘涂 面 積 903.77hm2，坑 塘 水 面 面 積14.12hm2(表1)。

表1 山西省平陸黃河濕地土地利用現(xiàn)狀統(tǒng)計表Tab.1 Present situation of land use in Pinglu wetland of Yellow River

山西平陸黃河濕地水生植物豐富，季節(jié)性灘涂土壤肥沃。當?shù)卮迕穸嘣诩竟?jié)性灘涂上種植玉米、花生、大豆、紅薯等農作物，采收后剩余的冬小麥、玉米、大豆等為越冬大天鵝提供了充足的食源［16］。因此該區(qū)域已成為大天鵝在我國黃河中游的最重要越冬區(qū)域之一。據(jù)統(tǒng)計，每年在中國越冬的大天鵝種群數(shù)量有15 000只左右［17］，在黃河中游濕地的越冬種群數(shù)量大約 4 000只左右［18］。根據(jù)2011—2013年的越冬種群數(shù)量調查，在山西平陸黃河濕地越冬的大天鵝數(shù)量達2 000只左右，占黃河中游濕地越冬種群數(shù)量的一半以上［19］。

2 研究方法

2.1 生境因子選擇

生境分析評價的主要目標是通過分析生物的生境要求及其與當?shù)刈匀画h(huán)境的匹配關系，明確其生境分布范圍與特征［20］。因此，本研究中生境評價的過程包括:分析大天鵝的生境要求，確定影響其種群及行為的限制因素和主導因素，建立各項因素相應的評價準則，并進行單項因素的適宜性評價;根據(jù)評價準則進行綜合生境分析與評價，明確研究區(qū)域內各空間單元對大天鵝的適宜性特征(圖1)。

研究表明，水深、水域面積、植被高度、食物豐富度、距干擾源距離和安全等級等生境因子對大天鵝的種群數(shù)量有著較高程度的影響［19］。運用過去長期積累的大天鵝生物學生態(tài)學研究成果，分析各生態(tài)因子在環(huán)境梯度中的位置，并結合當?shù)氐木唧w情況，找出影響其生存和種群越冬的主要因素，作為評價其生境質量的指標。綜合分析表明，影響大天鵝生境質量的因素可以劃分為物理環(huán)境因素、生物環(huán)境因素和人類活動因素三大類［21］。

圖1 平陸黃河濕地大天鵝生境評價程序Fig.1 Evaluation procedure of whooper swan habitat in Pinglu wetland of Yellow River

物理環(huán)境因素有坡度、坡向、水域深度和水源距離等。水域深度通過海拔高度和觀測期水庫實際運行水位的差值確定。據(jù)調查研究，大天鵝通常在地形平緩的淺水水域棲息游弋。在大天鵝越冬期內，三門峽庫區(qū)正常運行水位是318m左右，因此本研究中水域邊界線設為沿海拔318m等高線。研究區(qū)域內適宜大天鵝分布的海拔高度在315～320m之間的水域或灘涂。

生物環(huán)境因素有植被類型、食物、天敵和競爭物種的分布等方面。大天鵝警惕性極高，不喜植被遮蔽度高的區(qū)域［22］，其嘴掘食能力很強，能將70cm的長頸探入泥水中覓食，取食到水下約0.8～ 1.0m左右的食物［23］。其越冬食物來源主要有水生植物的葉、莖、種子和根莖、耕地上采收后遺留的農作物、少量的蠕蟲、軟體動物和雜草種子等［24］。因此，最適宜大天鵝分布的遮蔽高度條件為水域、灘涂、裸地、已采收的耕地等無植被的視野開闊區(qū)域。

山西平陸黃河濕地人口稠密，瀕臨道路，農耕頻繁。耕作既為大天鵝提供了充足食源，也不可避免帶來對大天鵝的生境干擾。實地調查發(fā)現(xiàn)，大天鵝生性膽小，一般在遠離公路和村莊的區(qū)域活動。由于沿黃公路位于研究區(qū)北側，故本研究中僅評價公路南側不同距離內大天鵝生境的受影響程度。

2.2 評價準則建立

潛在生境是沒有人類活動影響的野生生物生境，通常由影響野生生物生存繁衍的物理因素和生物因素所確定［20］。根據(jù)已經取得的大天鵝相關的生物學、生態(tài)學研究結論以及大天鵝與平陸黃河濕地的自然環(huán)境、人類活動的相互關系，結合對當?shù)匮沧o人員走訪及實地調查，建立物理環(huán)境因子、生物環(huán)境因子的適宜性評價準則矩陣(表2)，人類活動對大天鵝生境影響的評價準則(表3)，以及人類活動對潛在生境影響的評價準則(表4)。

表2 物理環(huán)境生物環(huán)境影響因子評價準則Tab.2 Criteria for abiotic and biotic suitability assessment

表3 人為活動因子評價準則Tab.3 Criteria for human impacts assessment

表4 人類活動對潛在生境影響的評價準則Tab.4 Criteria for combination of potential habitat and human impact assessment

2.3 空間模擬與分析方法

在大天鵝生境評價過程中(圖2)，以大天鵝的生物學特性為指導，以評價準則為基礎，采用GIS空間分析技術，將山西省平陸縣第二次全國土地調查數(shù)據(jù)、1∶5萬地形圖、三門峽庫區(qū)范圍圖、公路、村莊矢量數(shù)據(jù)進行疊加，對影響大天鵝生境的物理環(huán)境和生物環(huán)境因子進行空間分析，得到山西平陸黃河濕地大天鵝潛在棲息地的區(qū)域及分布特征。在空間模擬的過程中，應用生態(tài)位適宜性模型，首先分析單一因素的適宜性特征，然后根據(jù)影響因素的性質，綜合分析物理環(huán)境、生物環(huán)境因素的適宜性分布特征，得到山西平陸黃河濕地大天鵝潛在生境分布特征，以及人類活動影響強度的空間分布特征。最后綜合物理環(huán)境、生物環(huán)境因素以及人類活動的影響，得到平陸黃河濕地大天鵝生境適宜性的空間分布特征。

圖2 山西平陸黃河濕地大天鵝棲息地生境評價流程圖Fig.2 The spatial analysis of whooper swan habitat in Pinglu wetland of Yellow River

3 結果與分析

3.1 大天鵝潛在生境分析

研究區(qū)域內不考慮人為活動影響的適宜大天鵝潛在生境面積共計4 216.48hm2，占研究區(qū)域總面積的 83.26%，其中最適宜生境面積為895.42hm2，占研究區(qū)域總面積的17.68%(表5)。潛在最適宜棲息地在空間上主要分布在海拔315～320m，靠近水源且有充足的食源的遮蔽度低的地段，主要有后灣、西灣、關家窩、張裕、薛家灘、車村、前溝、茅津、西延、席家坪等10處灘涂(圖3)。

圖3 山西平陸黃河濕地大天鵝潛在生境空間分布特征Fig.3 The distribution of potential whooper swan habitat in Pinglu wetland of Yellow River

3.2 人類活動對大天鵝潛在生境的影響

根據(jù)表3分析，山西平陸黃河濕地內因公路、居民點等人為活動對大天鵝生境產生了不同程度影響的面積有2 256.77 hm2，占研究區(qū)域的44.57%。在人類活動的影響下，大天鵝潛在生境面積喪失了1 352.42hm2，其中最適宜生境減少了258.16hm2，適宜生境減少了553.20hm2，次適宜生境減少了541.06hm2，大天鵝的適宜生境總面積百分比從83.26%減少至56.56%，減少了26.70%(表5)。公路是最為強烈影響因素，且被影響的區(qū)域不可能恢復成為大天鵝的適宜棲息地。

3.3 大天鵝實際生境空間分布特征

運用表4的評價準則，將潛在生境適宜性分布圖與人類活動的影響范圍進行疊加分析，從而可以得到山西平陸黃河濕地人類活動影響下的大天鵝實際生境的區(qū)域及適宜性特征。大天鵝的實際生境面積為 2 864.06hm2，占研究區(qū)域總面積的56.56%，其中最適宜的生境面積為637.26hm2，占研究區(qū)域總面積的12.58%。

大天鵝的實際最適生境為海拔315～318m的近水水域和灘涂，主要分布在后灣、西灣、關家窩、車村和前溝5處。這些區(qū)域多無植被，或為耕地、草地等遮蔽度低、視野開闊的地段。人類活動是大天鵝生境破壞和生境質量下降的主要原因，因為村莊、道路等不斷擴展，受人為活動影響的大天鵝生境占總面積的44.57%，最適生境面積僅為整個山西平陸黃河濕地面積的12.58%，大天鵝的最適宜生境由895.42hm2銳減至637.26hm2，生存空間被嚴重擠占(圖4)。

表5 山西平陸黃河濕地大天鵝潛在生境與實際生境評價對照Tab.5 The contrast of potential and actual habitat of whooper swan in Pinglu wetland of Yellow River

圖4 山西平陸黃河濕地大天鵝實際生境空間分布特征Fig.4 The distribution of actual whooper swan habitat in Pinglu wetland of Yellow River

3.4 生境異質性分析

根據(jù)景觀生態(tài)學的斑塊形狀原理，一個能滿足多種生態(tài)功能需要的適宜性斑塊應由大的核心斑塊和小的邊緣性斑塊組成，便于產生多元化的景觀生態(tài)功能［25］。受到人類活動的影響，山西平陸黃河濕地大天鵝不適宜生境的總面積從847.51hm2激增至2 199.93hm2，增加了1 352.42hm2，面積比例從16.74%上升至43.44%。

將潛在和實際不適宜生境的平均斑塊面積與斑塊密度進行對比發(fā)現(xiàn):斑塊平均面積由2.76hm2增加至36.67hm2，而斑塊密度數(shù)值出現(xiàn)下降，由0.061降低至0.012(表6)。

表6 山西平陸黃河濕地大天鵝不適宜生境異質性分析Tab.6 The analysis of unsuitable habitat heterogeneity of whooper swan in Pinglu wetland of Yellow River

可見由于人為活動的影響，原有的部分適宜生境的小斑塊大量消失，不適宜生境板塊連接在一起，呈現(xiàn)出形狀簡單、面積大的不適宜生境斑塊，斑塊形狀趨于規(guī)則、連片化和簡單化。道路和居民點除其自身對大天鵝的生境造成影響外，還導致大天鵝的生境分隔。隨著生境的分隔，適宜大天鵝的生境面積減少，斑塊邊緣效應的增強，都在很大程度上降低了棲息地保護的生態(tài)功能。

4 結論與討論

4.1 結論

1)人為活動造成山西平陸黃河濕地大天鵝適宜生境面積大幅度縮減。大天鵝潛在最適宜棲息地在空間上主要分布在海拔315～320m，坡度平緩、背風向陽、靠近水源且有充足的食源的遮蔽度低的地塊。由于受到村莊和公路等人為活動的影響，大天鵝的實際適宜生境由 4 216.48hm2減少至2 864.06 hm2，減少了1 352.42 hm2。主要分布范圍從后灣、西灣、關家窩、張裕、薛家灘、車村、前溝、茅津、西延、席家坪等10處灘涂縮減至后灣、西灣、關家窩、車村和前溝等5處。

2)人類活動造成山西平陸黃河濕地大天鵝不適宜生境斑塊整化，不適宜的功能性增強。不適宜斑塊總面積從847.51hm2激增至2 199.93hm2，增加了1 352.42hm2，斑塊數(shù)量從307塊減至60塊。不適宜生境的斑塊形狀趨于規(guī)則、連片化和簡單化，負面功能得到進一步強化。

4.2 討論

1)人為活動是造成山西平陸黃河濕地大天鵝適宜生境面積減少的主因。研究區(qū)北側的S337省道是連接芮城縣風陵渡至平陸縣的主要交通干線，該公路距大天鵝潛在適宜棲息地的平均距離為220m，最近處垂直距離僅為50m。大天鵝生性膽小，對交通噪聲極為敏感，易受到驚擾。研究區(qū)內海拔318m以上的土地為鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體所有，部分村民為經濟收益在灘涂上種植楊樹速生豐產林。實地調查發(fā)現(xiàn)，后灣東南側新造速生豐產林，面積約50hm2，樹高達3m以上，超過了大天鵝的安全生境等級。這些行為使得大天鵝的適宜生境大幅度縮小。

2)加強管理減少人為活動的負面影響迫在眉睫。研究區(qū)周邊有行政村57個，常駐居民5萬多人，每年來此旅游人數(shù)達2萬人次。相關研究表明，對周邊社區(qū)居民和外來參觀者加強管理，規(guī)范他們的生產生活行為，可以最大程度地降低人為活動的負面影響。

5 建議

山西省運城濕地自然保護區(qū)的建立使大天鵝得到了一定保護，但由于黃河濕地人口稠密、人為活動頻繁，加之保護區(qū)的區(qū)域特點、土地權屬復雜、可及度高等原因，生境條件距離大天鵝種群得到全面有效的保護還有較大差距。為充分發(fā)揮保護區(qū)效力，構建科學的保護體系，保護大天鵝等珍稀水禽種群及生境，提出建議如下:

1)政府推動完善濕地保護治理體系

建議有關部門進一步完善濕地保護治制度法規(guī)，將濕地保護納入經濟社會發(fā)展評價體系，推動建立濕地保護的考核獎懲制度。加強區(qū)域生產生活等活動的統(tǒng)籌協(xié)調和管理，控制合理的生態(tài)水位，進行區(qū)域環(huán)境綜合整治，維持濕地特有生境，為大天鵝越冬創(chuàng)造適宜條件。

2)提升保護區(qū)等級加強基礎設施建設與管理

山西運城濕地自然保護區(qū)為省級建制，設施落后，管理粗放，與對岸河南黃河國家級濕地保護區(qū)的保護地位和保護力度不對等，建議盡快開展國家級自然保護區(qū)的晉級申報工作，加強基礎設施建設，完善管理制度，加強對人為干擾活動的監(jiān)管和治理。

3)構建生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)體系，加強濕地生境的監(jiān)測與評價

構建以遙感解譯和地面觀測相結合，野外核查與室內糾正相補充的生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)體系，對濕地進行動態(tài)監(jiān)測，掌握黃河中游濕地及大天鵝生境的現(xiàn)狀和變化趨勢。在此基礎上利用生境適宜性模型等方法進行生境綜合評價，明確黃河中游濕地及大天鵝生境空間分布特征，為規(guī)劃和管理提供科學依據(jù)。

4)探索保護區(qū)動態(tài)功能區(qū)劃機制與模式

黃河流域人口密集，沿岸寬闊的灘地多為農田。建議根據(jù)監(jiān)測和評價結果，利用農事活動與保護工作季節(jié)性的時間差實施動態(tài)功能區(qū)劃。即春、夏、秋三季將大天鵝分布區(qū)域的灘涂參照實驗區(qū)管理，允許村民種植玉米、小麥等農作物;秋季農作物收割后的11月至次年3月間為大天鵝越冬期間，設為絕對保護期，執(zhí)行季節(jié)性核心區(qū)管護制度，嚴禁人為活動干擾。

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Evaluation of Whooper Swan Wetland Habitats in the Middle Reaches of the Yellow River and Conservation Strategies

LI Yujie
(Planning and Design Institute of Forestry Products Industry State Forestry Administration，Beijing，100010，China)

This paper discusses the habitat evaluation procedures and criterion of whooper swan in the middle reaches of the Yellow River．Taking Pinglu of Shanxi Province as an example，it analyses the main factors affecting the habitat quality of whooper swan and comprehensively evaluates the distribution and habitat quality of whooper swan in this region.And on this basis the strategies on conservation are proposed.

Wetlands in the middle reaches of the Yellow River，whooper swan，GIS，habitat evaluation， conservation strategies

S718.63

A

1002－6622(2017)01－0098－07

10．13466/j．cnki．lyzygl．2017．01．017

2016－11－12;

2016－12－01

國家林業(yè)局林業(yè)軟科學項目“中國濕地保護管理體制與運行機制研究”(2008－R02.)

李玉杰(1984－)，河北廊坊人，工程師，碩士，主要從事自然保護區(qū)、濕地公園規(guī)劃設計研究。Email:liyujie816@163.com