年內(nèi)水熱條件變化對冬候鳥數(shù)量時空分布特征的影響機(jī)制

趙紅梅,陳曉玲,徐 冰,馮 煉

1 江西師范大學(xué)鄱陽湖濕地與流域研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 南昌 330022 2 武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 武漢 430079 3 清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院,北京 100084 4 北京師范大學(xué)全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院,北京 100875

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年內(nèi)水熱條件變化對冬候鳥數(shù)量時空分布特征的影響機(jī)制

趙紅梅1,*,陳曉玲2,徐 冰3,4,馮 煉2

1 江西師范大學(xué)鄱陽湖濕地與流域研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 南昌 330022 2 武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 武漢 430079 3 清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院,北京 100084 4 北京師范大學(xué)全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院,北京 100875

環(huán)鄱陽湖濕地是東亞重要的冬候鳥棲息地,由于濕地內(nèi)部分區(qū)接納水源的不同,人為活動及地表類型的差異,使得該區(qū)冬候鳥數(shù)量的時空分布特征相對復(fù)雜。綜合利用遙感數(shù)據(jù)、冬候鳥航空調(diào)查數(shù)據(jù)及氣象觀測數(shù)據(jù),借助分區(qū)相關(guān)性統(tǒng)計分析方法,研究不同尺度環(huán)鄱陽湖濕地年內(nèi)水熱要素對冬候鳥數(shù)量時空分布特征的影響；通過水文要素之間的相關(guān)性分析以及地表溫度的時空分布格局研究,探索水熱要素之間的耦合關(guān)系,進(jìn)而揭示鄱陽湖區(qū)年內(nèi)水熱條件變化對冬候鳥數(shù)量時空分布特征的影響機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)：12月份氣溫是影響鄱陽湖濕地冬候鳥數(shù)量時空分布特征的驅(qū)動因素；受分區(qū)農(nóng)業(yè)及生態(tài)特征的影響,水文條件的年內(nèi)變異成為影響鄱陽湖冬候鳥數(shù)量時空分布特征的決定因素。研究結(jié)果為環(huán)鄱陽湖濕地冬候鳥棲息地的保護(hù)提供決策依據(jù)。

鄱陽湖濕地;冬候鳥;相關(guān)性分析;時空分布特征

鄱陽湖作為我國最大的內(nèi)陸淡水湖,其較大的水位動態(tài)性,孕育了我國最大的內(nèi)陸湖泊濕地,是許多珍稀候鳥物種的遷徙、繁育及棲息的重要基地。為了掌握鄱陽湖越冬候鳥的數(shù)量及分布特征,相關(guān)部門開展了大量的航空候鳥分布調(diào)查及其生境特征分析[1- 4]。鄱陽湖濕地作為冬候鳥的主要棲息地,其生態(tài)條件依賴水位變化,2010年鄱陽湖水利樞紐工程建設(shè)設(shè)想的提出,使得鄱陽湖水位變化對冬候鳥棲息面積的影響研究成為業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)[5-6],并探討了影響冬候鳥棲息地的臨界水位[6]。眾多研究表明：候鳥遷徙時間、數(shù)量及棲息地的變化受多種棲息環(huán)境限制因素(如,溫度、降雨、高程、水深等)的影響[7- 9]。冬候鳥對溫度的響應(yīng)相對敏感,因此氣候變化(如,氣溫、降水等)會導(dǎo)致某些瀕危候鳥的滅絕[10],候鳥對氣候變化的脆弱性研究,已引起廣泛關(guān)注[10- 13]。候鳥對氣候變化的響應(yīng)主要表現(xiàn)在候鳥群落組成的時間格局變化[14]和候鳥數(shù)量的改變[15]。氣候和水文格局的綜合變化將改變候鳥的時空分布特征[16],同時改變遷徙物種的數(shù)量動態(tài)特征[17]。

湖面面積與濕地景觀特征密切相關(guān)[18],而鄱陽湖水面面積受多種因素的影響,如長江來水及泄水、支流徑流量、本地降水等。因此簡單的氣候變化因子對冬候鳥數(shù)量時空分布特征的影響分析,不足以滿足研究區(qū)的需求。因此本研究綜合利用多源遙感數(shù)據(jù)獲取水面面積動態(tài)變化數(shù)據(jù)；利用地表溫度遙感反演數(shù)據(jù),彌補(bǔ)氣象數(shù)據(jù)點(diǎn)狀分布的不足。結(jié)合鄱陽湖冬候鳥環(huán)湖調(diào)查數(shù)據(jù),借助分區(qū)統(tǒng)計及多尺度相關(guān)性統(tǒng)計分析方法,探索水熱條件與冬候鳥數(shù)量時空分布特征的相關(guān)性；通過水文要素之間的相關(guān)性分析以及地表溫度時空分布特征分析,探索水熱要素之間的耦合關(guān)系,揭示鄱陽湖區(qū)年內(nèi)水熱條件變化對冬候鳥數(shù)量時空分布特征的影響機(jī)制。從而為環(huán)鄱陽湖濕地冬候鳥棲息地的保護(hù)提供決策依據(jù)。

1 鄱陽湖濕地分區(qū)與數(shù)據(jù)獲取方法

1.1 濕地分區(qū)

鄱陽湖是我國最大的內(nèi)陸淡水湖泊,主要由修水、贛江、撫河、信江和饒河等5條支流匯聚而成；同時受長江水量的影響：洪水期鄱陽湖承納長江來水,枯水期則泄水以補(bǔ)給長江水量。本文根據(jù)影響候鳥棲息地的主要支流,結(jié)合行政區(qū)劃,將該區(qū)劃分為7個子區(qū)域：綜合作用區(qū)、修水贛江西支作用區(qū)、贛江作用區(qū)、撫河作用區(qū)、信江作用區(qū)、饒河作用區(qū)還有孤立湖泊區(qū)(圖1)。各作用區(qū)的主要水文特征如下:

?綜合作用區(qū)(InZ) 受長江來水、五支流來水和區(qū)域降水的綜合影響；從行政區(qū)劃上看主要是指九江市；

?修水、贛江西支作用區(qū)(XGZ) 位于永修縣內(nèi),受贛江西支、修水以及區(qū)域降水的影響；與其他區(qū)域不同的是該區(qū)內(nèi)大湖池、沙湖等水位受人為控制,是我國重要的冬候鳥修水、贛江西支作用區(qū)之一；

?贛江作用區(qū)(GRZ) 位于新建和南昌縣境內(nèi),受贛江北支、中支、南支以及區(qū)域降水的影響；塹秋湖是該區(qū)及信江作用區(qū)內(nèi)特有的漁業(yè)活動類型,改變了該區(qū)水文時空動態(tài)性,可能會成為影響冬候鳥時空分布特征的因素之一；

?撫河作用區(qū)(FRZ) 主要位于進(jìn)賢縣內(nèi),主要受撫河來水、區(qū)域降水的影響；

?信江作用區(qū)(XRZ) 位于余干縣內(nèi),主要受信江來水和區(qū)域降水影響；

?饒河作用區(qū)(RRZ) 位于鄱陽縣內(nèi),主要受饒河來水和區(qū)域降水影響；

?孤立湖泊區(qū)(IsZ) 位于南昌市區(qū),主要以南昌市內(nèi)城市孤立湖泊濕地為主,主要包括瑤湖、象湖、艾溪湖等。

圖1 分區(qū)候鳥數(shù)量分布圖及流域氣象站點(diǎn)分布圖Fig.1 Population Distribution of migratory birds in subzones and meteorological stations in Poyang Lake watershed

1.2 數(shù)據(jù)獲取

1999—2009年鄱陽湖冬候鳥航空調(diào)查數(shù)據(jù),調(diào)查的時間及其代表年份見表1；調(diào)查中的候鳥類別包括鶴、鸛、鷺、鵝、雁、鴨、鸻鷸、鷗、鸕鶿、秧雞、、猛禽及其它等13類100余種；調(diào)查范圍包括40余個子湖,單個子湖候鳥數(shù)量的年際變化較大,且具有一定的偶發(fā)性,為了便于分析,本研究將40多個子湖分別歸入環(huán)鄱陽湖濕地7個分區(qū)內(nèi)(圖1)；數(shù)據(jù)的具體調(diào)查方法見相關(guān)文獻(xiàn)[1,3]。

除候鳥調(diào)查數(shù)據(jù)外,研究中還使用了1998—2010年間(1999年不包括在內(nèi))鄱陽湖流域17個氣象站點(diǎn)的氣象月值數(shù)據(jù)(圖1)。遙感影像數(shù)據(jù)包括：2000—2009年間MODIS影像數(shù)據(jù)和MODIS地表溫度旬合成數(shù)據(jù)(MODLT1T)。

表1 鄱陽湖濕地冬候鳥航空調(diào)查日期及其代表年份

1.2.1 水面積月變化數(shù)據(jù)的提取

利用2000—2010年間空間分辨率為250m的 615景無云覆蓋的MODIS影像,逐景提取水面面積；根據(jù)所提取的水面積,以月為統(tǒng)計單位,計算鄱陽湖區(qū)研究時段內(nèi)月最大水面面積、月最小水面面積、月平均水面面積及月水面面積變率等。

1.2.2 地表溫度數(shù)據(jù)的獲取

由地理科學(xué)數(shù)據(jù)云(http://www.csdb.cn/)下載2000—2009年1km空間分辨率,日間和夜間地表溫度旬合成產(chǎn)品(MODLT1T)數(shù)據(jù)。將每年36景日間旬地表溫度合成數(shù)據(jù)和36景夜間旬地表溫度合成數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,利用分區(qū)矢量圖掩模計算獲取各分區(qū)2000—2009日夜旬地表溫度平均值。本研究還選用2000—2009年枯水期Landsat TM/ETM+影像提取候鳥棲息期的地表溫度。

1.2.3 支流徑流量的計算

五河來水及長江水與鄱陽湖的交互作用可能是影響研究區(qū)內(nèi)候鳥時空分布特征的主要因素。為了探索五河來水對候鳥時空分布特征的影響,本研究利用降水量、各流域平均徑流系數(shù)[19]及流域面積來計算分區(qū)徑流:

徑流=降雨量×流域面積×徑流系數(shù)

贛江平均徑流系數(shù)為0.53,流域面積為81600km2； 撫河徑流系數(shù)為0.471,流域面積為15811km2；信江徑流系數(shù)為0.612,流域面積為15941km2；饒河徑流系數(shù)為0.634流域面積為15428km2；修水徑流系數(shù)為0.593,流域面積為14784km2；；InZ是各區(qū)綜合作用的結(jié)果,故徑流系數(shù)取值為上述5支流流域徑流系數(shù)的均值,而流域面積為鄱陽湖流域總面積。

2 水熱要素與冬候鳥數(shù)量時空分布特征的相關(guān)性

2.1 降水、水面積變化與冬候鳥數(shù)量時間分布特征的相關(guān)性

本文使用1998/2000—2009年間鄱陽湖流域17個氣象站點(diǎn)月值數(shù)據(jù),結(jié)合候鳥調(diào)查數(shù)據(jù),分析了月降水變化與候鳥遷徙數(shù)量的相關(guān)性：降水與候鳥總量之間沒有顯著的相關(guān)性(表2)。水面面積變化與候鳥遷徙總量的影響分析表明：1月份的水面積變化與候鳥數(shù)量呈顯著正相關(guān)(表2)。

表2 1999—2010年月氣候異常/水面面積變化與冬候鳥數(shù)量的相關(guān)系數(shù)表(P<0.05)

TP:溫度與候鳥數(shù)量的相關(guān)系數(shù)Correlation coefficient between monthly mean temperature and population of migratory birds;PP: 降水與候鳥數(shù)量的相關(guān)系數(shù)Correlation coefficient between monthly mean precipitation and population of migratory birds;Max:月最大水面積與候鳥數(shù)量的相關(guān)系數(shù)Correlation coefficient between monthly maximum water area and population of migratory birds;Min:月最小水面積與候鳥數(shù)量的相關(guān)系數(shù)Correlation coefficient between monthly minimum water area and population of migratory birds;Mean:月平均水面積與候鳥數(shù)量的相關(guān)系數(shù)Correlation coefficient between monthly mean water area and population of migratory birds；Std:月水面積變率與候鳥數(shù)量的相關(guān)系數(shù) Correlation coefficient between monthly variation of water area and population of migratory birds

補(bǔ)充說明：鄱陽湖濕地冬候鳥越冬期為12月—次年4月,因此,冬候鳥遷移數(shù)量主要受前一年度(5—12月)氣候異常的影響(如,1999年1月9日冬候鳥數(shù)量可能受1998年5—12月降水變化的影響)。當(dāng)候鳥遷移到鄱陽湖濕地后,當(dāng)年1—4月氣候異常則成為影響冬候鳥時空分布特征的主要因素(如,1999年1月9日冬候鳥數(shù)量受1999年1—4月降水變化的影響)。表2中5—12月的相關(guān)性系數(shù)由1998/2000—2008年5—12月降水和1999—2009年冬候鳥遷徙數(shù)量計算所得；1—4月的相關(guān)性系數(shù)則由1999—2009年1—4月降水和冬候鳥遷徙數(shù)量計算。

2.2 支流來水量與冬候鳥數(shù)量時空分布特征的相關(guān)性

為了探索分區(qū)水文條件對候鳥時空分布的影響,本研究利用流域降雨量計算各支流的徑流量(2.2.3部分),并結(jié)合分區(qū)候鳥年際分布數(shù)據(jù),探索鄱陽湖支流徑流及相對徑流量對鄱陽湖濕地候鳥時空分布特征的影響(圖2和圖3)。從徑流對分區(qū)候鳥分布絕對數(shù)量的影響來看(圖2)：綜合作用區(qū)9月份徑流量和及其占流域總徑流的比例與該區(qū)候鳥數(shù)量呈顯著正相關(guān)；信江作用區(qū)6月份徑流占流域總徑流的比例與該區(qū)候鳥數(shù)量亦呈顯著正相關(guān)；饒河作用區(qū)內(nèi)10月份徑流所占比例與該區(qū)候鳥數(shù)量呈正相關(guān)；贛江作用區(qū)5月份徑流量與候鳥數(shù)量呈顯著正相關(guān)。從徑流對分區(qū)候鳥數(shù)量所占的比例來看(圖3)：綜合作用區(qū)10月份徑流比例與候鳥比例呈顯著正相關(guān)；信江作用區(qū)6月份徑流占流域總徑流的比例與該區(qū)候鳥比例亦呈顯著正相關(guān)；贛江作用區(qū)5月份徑流與候鳥比例呈顯著正相關(guān)；撫河流域1月份徑流比例與候鳥比例則呈顯著負(fù)相關(guān)。

圖2 鄱陽湖濕地分區(qū)徑流(R)、徑流比例(RR)與候鳥數(shù)量(P)的相關(guān)系數(shù)(P<0.05)Fig.2 Correlation analysis between runoff/runoff ratio and population of migratory birds in subzoneRP: 徑流與候鳥數(shù)量的相關(guān)系數(shù)；RRP:徑流占流域總徑流的比例(RR)與候鳥數(shù)量(P)的相關(guān)系數(shù)

圖3 鄱陽湖濕地分區(qū)徑流/徑流比例與候鳥數(shù)量比例的相關(guān)性 (P<0.05)Fig.3 Correlation analysis between runoff/runoff ratio and population ratio of migratory birds in subzoneRPR：徑流與分區(qū)候鳥數(shù)量所占比例(PR)的相關(guān)系數(shù)；RR-PR:徑流占流域總徑流的比例(RR)與分區(qū)候鳥數(shù)量所占比例(PR)的相關(guān)系數(shù)

2.3 溫度變化與冬候鳥數(shù)量時空分布特征的相關(guān)性

對于整個流域而言,6月份和12月份的氣溫異常均會對冬候鳥遷徙數(shù)量造成一定影響,其中6月份氣溫異常與候鳥數(shù)量呈正相關(guān)(0.65),12月份氣溫異常與候鳥數(shù)量呈顯著負(fù)相關(guān)(-0.71)(表2)；6月上旬夜均溫(第16個旬夜均溫)和7月上旬日均溫(第19個旬日均溫)與候鳥數(shù)量呈顯著負(fù)相關(guān)(圖4)。

圖4 景觀尺度和分區(qū)尺度地表溫度與候鳥數(shù)量的相關(guān)性 (P<0.05)對比圖Fig.4 Correlation analysis between land surface temperature and population of migratory birds in landscape and sub-zone levels橫坐標(biāo)為日序列,其中n×10(n=1,2,3,…) 表示1年內(nèi)第個旬日均溫; n×10+5(n=1,2,3,…)表示1年內(nèi)個旬夜均溫

針對修水、贛江西支作用區(qū)的分析發(fā)現(xiàn)：2月下旬夜均溫與區(qū)內(nèi)候鳥分布數(shù)量呈顯著負(fù)相關(guān)；而3月上旬夜均溫以及9月中旬日均溫與區(qū)內(nèi)候鳥分布數(shù)量呈顯著正相關(guān)(圖4)。饒河作用區(qū)內(nèi),7月上旬日均溫及12月上旬夜均溫與區(qū)內(nèi)候鳥分布數(shù)量呈顯著負(fù)相關(guān)(圖4)。贛江作用區(qū),1月下旬夜均溫、6月中旬夜均溫、11月中旬夜均溫與區(qū)內(nèi)候鳥分布數(shù)量呈顯著正相關(guān)；3月中旬日夜均溫與區(qū)內(nèi)候鳥分布數(shù)量則呈顯著負(fù)相關(guān)(圖4)。信江作用區(qū)內(nèi),6月下旬夜均溫、7月中旬日均溫以及12月下旬夜均溫與區(qū)內(nèi)候鳥分布數(shù)量呈顯著正相關(guān)(圖4)。撫河作用區(qū)內(nèi),11月中旬夜均溫與區(qū)內(nèi)候鳥分布數(shù)量呈顯著正相關(guān)(圖4)。綜合作用區(qū)內(nèi),7月上旬日均溫以及12月上旬日均溫與區(qū)內(nèi)候鳥分布數(shù)量呈顯著負(fù)相關(guān)(圖6)。

3 水熱要素之間耦合關(guān)系分析

根據(jù)上述相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),在環(huán)鄱陽湖濕地區(qū)域尺度和環(huán)鄱陽湖濕地分區(qū)尺度下,影響冬候鳥數(shù)量時空分布特征的水熱條件具有一定的年內(nèi)分異,且水面面積、降水及徑流等水文要素對冬候鳥的影響時間各不相同。為了分析上述分異的原因,本研究就各水文要素之間的相關(guān)性進(jìn)行深入探討。

3.1 水文要素之間耦合關(guān)系

流域降雨量與同期鄱陽湖水面面積的相關(guān)性僅為0.47,而與次月水面面積的相關(guān)性為0.5913(表3)。五支流流域降雨量與同期鄱陽湖月均水面面積的相關(guān)性亦不明顯,其相關(guān)系數(shù)為0.32—0.47；但降雨量對次月鄱陽湖月均水面面積的影響相對較大,其相關(guān)系數(shù)為0.51—0.62(表3)。贛江來水對鄱陽湖濕地次月平均水面面積的影響較大。

表3 鄱陽湖水面面積與支流流域降雨量相關(guān)性(P<0.05)

當(dāng)月，指月降水量與當(dāng)月水面面積之間的相關(guān)系數(shù)；次數(shù)，指月降水量與次月水面面積之間的相關(guān)系數(shù);InZ:綜合作用區(qū)Integrated Zone；FRZ: 撫河作用區(qū)Fu River Zone；NCZ: 修水、贛江西支作用區(qū)，即自然保護(hù)區(qū) Natural Conservation Zone；XRZ： 信江作用區(qū)Xin River Zone；RRZ：饒河作用區(qū)Rao River Zone；GRZ；GRZ：贛江作用區(qū)Gan River Zone

為了探索長江來水對鄱陽湖濕地水面面積變化的影響時間,本研究按月份分析了不同分區(qū)降雨量與鄱陽湖濕地水面面積的關(guān)系。1月份、6—9月份以及12月份流域及各子流域降水量與鄱陽湖濕地水面面積的相關(guān)性不大(圖5),說明該時間段內(nèi)鄱陽湖水面面積的變化主要受長江來水的影響。 2—3月和5月份流域降水量對當(dāng)月鄱陽湖濕地水面面積的影響高于對次月水面面積的影響；4月和10月份流域降水量對次月鄱陽湖濕地水面積的影響較大(圖5)。

鄱陽湖流域6月份降水量最大(圖6), 但6月份流域降水與水面面積相關(guān)性不高(圖5)；但受長江來水的頂托水面面積7—8月份達(dá)到最大值(圖6)； 10—12月份降水量最少,但10月份降水對11月份水面面積的影響較大,同時受鄱陽湖向長江泄水的影響,其水面面積12月份達(dá)到最小值(2005年除外)(圖6)

圖5 研究區(qū)分區(qū)月降水量與當(dāng)月/次月鄱陽湖濕地水面面積相關(guān)性(P<0.05):Fig.5 Correlation analysis between monthly precipitation and water area of current and next month+表示對應(yīng)分區(qū)降水與次月水面面積的相關(guān)性

圖6 2000—2010年間月降水量與鄱陽湖濕地月水面面積變化Fig.6 Monthly Precipitation and Water Area Change of Poyang Lake from 2000 to 2010

3.2 水熱要素之間耦合關(guān)系

為了探索水熱要素之間的相關(guān)性,本研究選用,提取候鳥棲息期地表溫度,并獲取同期土地利用/覆蓋分類專題圖,進(jìn)而計算冬候鳥棲息期不同地表類型的表面溫度,并計算了2000—2009年間冬候鳥棲息期內(nèi),不同土地利用/覆蓋類型的日間地表溫度的均值(表4)。日間,水體的表面溫度較其他地表覆蓋/類用類型的表面溫度要低,若研究區(qū)域內(nèi)水面面積較大,將會降低日間研究區(qū)域的地表均溫,同時提高夜間研究區(qū)域的地表均溫。

表4 候鳥棲息期內(nèi)不同土地利用類型日間地表溫度均值(℃)

4 水熱要素對冬候鳥數(shù)量時空分布特征的影響機(jī)制

4.1 區(qū)域尺度影響機(jī)制

針對區(qū)域尺度下的環(huán)鄱陽湖濕地而言,6月和12月氣溫、6月上旬夜均溫和7月上旬日均溫及1月份水面積變化是區(qū)域尺度冬候鳥數(shù)量時空分布特征的主要影響因素。6月份氣溫與冬候鳥數(shù)量呈正相關(guān),而6月上旬夜均溫則與冬候鳥數(shù)量呈負(fù)相關(guān):6月氣溫偏高,但6月上旬夜地表溫度偏低,說明水面積較小(表4),則濕地生物量偏高,可為冬候鳥越冬提供足量的食料；7月上旬日均地表溫度偏低,說明水面積較大,而6月上旬水面積較小,說明6月份水面積變率較大；6月份降水與候鳥數(shù)量呈負(fù)相關(guān)(表2),說明6月份較大的水面積變率來源于長江來水；綜合6、7月份水熱要素與候鳥數(shù)量的相關(guān)性,不難發(fā)現(xiàn)6月份長江來水成為影響冬候鳥時空分布的主要因素。

綜合12月和1月的水熱條件與候鳥數(shù)量的相關(guān)性,12月份氣溫及最大水面積與候鳥數(shù)量成負(fù)相關(guān),1月份水面積變率與候鳥數(shù)量呈正相關(guān)：12月最大水面積越小,說明鄱陽湖出水量大,長江下游相對干旱,則鄱陽湖流域具有一定的區(qū)域優(yōu)越性,可吸引較多地候鳥來此棲息；若而1月份水面積變率較大,說明五大支流來水相對較大,可為冬候鳥提供足量的養(yǎng)料,進(jìn)而吸引大量候鳥；氣溫作為影響冬候鳥遷徙的驅(qū)動因素,12月氣溫變率越大,候鳥遷徙數(shù)量越大。

4.2 分區(qū)尺度影響機(jī)制

綜合作用區(qū)內(nèi)和饒河作用區(qū)內(nèi)候鳥棲息地沿出入湖河道分布,其影響因素的作用時間大致相同,7月上旬日均溫越高,說明該時段內(nèi)水面面積較小,長江來水相對較少,使得該時段內(nèi)鄱陽湖水面積并未達(dá)到峰值,長江流域處于相對干旱狀態(tài)；若9、10月份徑流量或徑流比例較高,則會在此區(qū)域內(nèi)孕育出相對優(yōu)越的濕地環(huán)境,進(jìn)而吸引較多的冬候鳥到此越冬；12月上旬日夜均溫較高,說明該區(qū)此時段內(nèi)氣溫亦偏高,候鳥遷移數(shù)量偏低。

修水、贛江西支作用區(qū)內(nèi)候鳥遷徙數(shù)量所占比例最高(圖1),由于該區(qū)水位受人為控制,徑流及降水對本區(qū)的候鳥遷移數(shù)量并未造成顯著影響；候鳥遷移時段內(nèi)(2月下旬和3月上旬),夜間溫度對候鳥棲息環(huán)境的影響明顯；同時養(yǎng)料孕育期的9月中旬日均溫對候鳥遷移數(shù)量亦有明顯影響(圖6)：溫度越高,越有利于區(qū)域生物量的積累,為后期候鳥遷移提供食糧。

候鳥棲息地臨近的贛江作用區(qū)和信江作用區(qū)內(nèi),受塹秋湖這一特殊農(nóng)業(yè)類型的影響,5月份和6月份徑流量越大,湛秋湖的面積和數(shù)量越多,進(jìn)而導(dǎo)致6、7月份夜均溫偏高,漁業(yè)發(fā)展可為冬候鳥提供足夠的食料；若候鳥遷移后,溫度適宜(1月份和11月中旬、12月下旬份夜均溫),則該區(qū)候鳥數(shù)量增多。

5 結(jié)論

多云多雨地區(qū)夜間熱紅外影像可在一定程度上補(bǔ)充日間影像監(jiān)測水面積資料的不足。鄱陽湖濕地6—9月份晝夜地表溫度數(shù)據(jù)可反映同期水面積的變化。傳統(tǒng)的相關(guān)性統(tǒng)計分析方法可用于水熱要素的相關(guān)性分析,卻無法揭示水熱要素之間的耦合關(guān)系。本研究將相關(guān)性統(tǒng)計分析方法與地表溫度的空間格局分析相結(jié)合,探索研究區(qū)內(nèi)水熱要素的耦合關(guān)系,揭示了水熱要素對冬候鳥數(shù)量是時空分布特征的影響機(jī)制：(1)區(qū)域尺度上,水文條件的年內(nèi)變異是影響鄱陽湖冬候鳥數(shù)量時空分布特征的決定因素,候鳥遷徙期,尤其是12月份氣溫是影響鄱陽湖濕地冬候鳥數(shù)量時空分布特征的驅(qū)動因素；(2)分區(qū)尺度上,鄱陽湖支流徑流量對冬候鳥遷徙數(shù)量的影響,其作用時間隨區(qū)域農(nóng)業(yè)活動的變化而產(chǎn)生一定的分異。

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Impact of hydro-thermal conditions on the spatio-temporal patterns of migratory bird populations

ZHAO Hongmei1,*, CHEN Xiaoling2, XU Bing3,4, FENG Lian2

1KeyLaboratoryofWetlandandWatershedResearch,MinistryofEducation,JiangxiNormalUniversity,Nanchang330022,China2StateKeyLaboratoryofInformationEngineeringinSurveying,MappingandRemoteSensing(LIESMARS),WuhanUniversity,Wuhan430079,China3SchoolofEnvironment,TsinghaiUniversity,Beijing100084,China4CollegeofGlobalChangeandEarthSystemScience,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China

Poyang Lake wetland is a key wintering habitat for migratory birds in East Asia, where the spatio-temporal pattern of migratory bird populations (STP-MB) is complex. This study used multi-source data from MODIS (NASA) from 2000 to 2010, including 10 days/nights of MODIS composite images of land surface temperature data (MODLT1T, provided by International Scientific & Technical Data Mirror Site, Computer Network Information Center, Chinese Academy of Sciences (http://www.gscloud.cn)), annual aerial survey data of migratory birds from 2001 to 2009, and meteorological data. Inter-annual variation in hydro-thermal factors (IAV-HT) and the correlation with migratory bird populations was analyzed at multi-spatial scales to examine the influence of IAV-HT on the STP-MB. Correlation between precipitation and water area, and the spatial pattern of land surface temperature was analyzed to assess coupling correlations within hydro-thermal factors. The final impact of IAV-HT on the STP-MB was revealed by the aforementioned coupling analysis. We found that the atmospheric temperature in December was the driving factor behind bird migration; and inter-annual changes in hydrological conditions were the determining factors of STP-MB, which was influenced by agricultural activities and ecological conditions in subzones. This research contributes towards the protection of migratory birds in Poyang Lake.

Poyang Lake Wetland; migratory birds; correlation analysis; spatio-temporal pattern

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)項(xiàng)目(2012AA12A407);國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41101341,41461079)

2015- 12- 27; 網(wǎng)絡(luò)出版日期:2016- 10- 29

10.5846/stxb201512272581

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhm8012@jxnu.edu.cn; zhm8012@tom.com

趙紅梅,陳曉玲,徐冰,馮煉.年內(nèi)水熱條件變化對冬候鳥數(shù)量時空分布特征的影響機(jī)制.生態(tài)學(xué)報,2017,37(8):2828- 2837.

Zhao H M, Chen X L, Xu B, Feng L.Impact of hydro-thermal conditions on the spatio-temporal patterns of migratory bird populations.Acta Ecologica Sinica,2017,37(8):2828- 2837.