基于鳥類棲息地的江口鳥洲濕地適宜性評價

劉奕彤 齊增湘 劉慧

摘? 要：由于城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，濕地面積逐步縮小，對濕地鳥類棲息地環(huán)境造成了一定的不良影響。江口鳥洲是湖南省唯一以鳥類為主題的濕地保護(hù)區(qū)，以保護(hù)濕地鳥類棲息地為目的，基于ArcGIS和層次分析法對江口鳥洲一帶濕地適宜性作出評價。結(jié)果表明：研究區(qū)內(nèi)濕地適宜性程度隨著遠(yuǎn)離水源而降低;基于鳥類棲息地保護(hù)的基礎(chǔ)上，江口鳥洲最適宜濕地的面積為477.36hm2;最適宜濕地區(qū)域的主要用地類型是水田及林地，可以充分為濕地鳥類提供棲息地和覓食的資源。未來對江口鳥洲的濕地保育需重視用地類型，有效地完善濕地適宜性。

關(guān)鍵詞：鳥類棲息地;濕地適宜性評價;評價因子

中圖分類號 X826文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2019）04-0083-06

Abstract：Due to the rapid development of urbanization，the wetland area has been gradually reduced，which has caused certain adverse effects on the habitat of wetland birds.Jiangkou Bird Island is the only bird-themed wetland protection area in Hunan Province.The purpose of protecting wetland bird habitats is to evaluate the suitability of wetlands in Jiangkou Bird Island based on ArcGIS and analytic hierarchy process.The results show that the degree of wetland suitability in the study area decreases with distance from the water source.Based on the bird habitat protection，the most suitable wetland area in Jiangkou Bird Island is 477.36hm2;the most suitable type of land for the most suitable wetland area is paddy field and Woodland can provide habitat and foraging resources for wetland birds.In the future，the wetland conservation of Jiangkou Bird Island needs to pay attention to the type of land used，and effectively improve the suitability of wetlands.

Key words：Bird habitat;Wetland suitability evaluation;Evaluation factor

濕地被稱之為“地球之腎”[1]，其豐富的動植物資源為水鳥的繁殖、遷徙和越冬提供了良好的棲息環(huán)境和食物來源[2]，擔(dān)負(fù)著凈化水環(huán)境、提供生物棲息地及蓄洪補(bǔ)水等多種生態(tài)服務(wù)功能;在氣象、水文、動植物、生態(tài)學(xué)研究等方面也具有較高的價值，并且具有較高的觀賞價值和科普價值。

棲息地又稱生境，是生物生活或居住范圍的環(huán)境，即生物個體、種群或群落完成其生命過程的空間[3]。近年來，隨著城鎮(zhèn)化和社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、過度的魚類捕撈以及化肥農(nóng)藥的大量使用，導(dǎo)致濕地破碎化、退化和食物資源減少，對鳥類生存造成了巨大壓力。如何保護(hù)鳥類賴以生存的濕地生態(tài)系統(tǒng)，成為了當(dāng)前生態(tài)學(xué)、風(fēng)景園林學(xué)、城市規(guī)劃學(xué)、環(huán)境工程等多學(xué)科研究的熱點(diǎn)[2，4]。

世界各國為了保護(hù)濕地，于1971年簽訂了《關(guān)于特別是作為水禽棲息地的國際重要濕地公約》，也就是《Ramsar公約》[5]。英國的倫敦濕地公園[6]營建了多樣化的動植物生長、繁殖和棲息的空間;日本的釧路濕地公園[7]利用天然的石材和水生植物恢復(fù)了水體的自然凈化能力。Savard[8]等總結(jié)了在城市中不同空間尺度上增加鳥類多樣性的規(guī)劃、設(shè)計和管理方法。國內(nèi)方面，肖篤寧于20世紀(jì)90年代開始研究了遼河三角洲濕地景觀生態(tài)，探討了濕地景觀格局與水禽生境質(zhì)量[9]。隨后相關(guān)學(xué)者以保護(hù)遷徙鳥類及其棲息地為主要內(nèi)容，研究了上海崇陽東灘自然保護(hù)區(qū)[10]，探討為鳥類覓食、生存、活動提供良好的生態(tài)環(huán)境;并緊密結(jié)合周邊環(huán)境，因地制宜，形成體驗性生態(tài)景觀結(jié)構(gòu)[11];張毅川等對我國城市鳥類棲息地概況做了分析，認(rèn)為應(yīng)該設(shè)置引鳥設(shè)施，重建食物鏈，在城市中形成豐富的景觀類型來建設(shè)鳥類棲息地[12];張縱等指出建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的城市綠地系統(tǒng)，是保護(hù)與恢復(fù)城市鳥類棲息地的有效途徑[13]。相關(guān)研究主要表現(xiàn)形式為濕地公園、城市人工濕地景觀設(shè)計、煤礦采陷區(qū)濕地景觀設(shè)計和河流湖泊生態(tài)恢復(fù)設(shè)計等方面，而對于以保護(hù)鳥類棲息地為基礎(chǔ)的濕地適宜性評價研究較少。

江口鳥洲是湖南省建立最早的一批濕地自然保護(hù)區(qū)之一。為保護(hù)江口鳥洲鳥類棲息地和濕地資源環(huán)境，本研究利用層次分析法，構(gòu)建濕地適宜性評價指標(biāo)體系，對江口鳥洲濕地進(jìn)行了適宜性評價，并結(jié)合洼地分析，提出增補(bǔ)濕地保護(hù)區(qū)進(jìn)行鳥類生境保護(hù)規(guī)劃，為江口鳥洲鳥類生物多樣性保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

江口鳥洲位于衡南縣與永濟(jì)縣交界處，地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°51′，北緯26°40′。面積210hm2，主要水源是耒水河，其中核心區(qū)屬于洪泛濕地，分別是陳家洲、張家洲、龍家洲，均由河流沖擊物構(gòu)成，面積15hm2。屬于中亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候，年降水量1100～2000mm，年平均氣溫18℃。是南方鳥類生物多樣性高聚集區(qū)，據(jù)專家考察和多年定位觀察，棲息鳥類有18目38科182種。按遷徙習(xí)性可分為3類：第1類是常住的留鳥，如八哥、黃鸝等，共有50余種;第2類是從沿海諸島和西伯利亞飛來的候鳥，如象白鶴、大白鶴等，有近100種;第3類是過客似的旅鳥，如鴻雁鳥、北極柳鶯等。種群最多的是候鳥，冬候鳥中燕雀4萬～5萬只，灰椋鳥2萬～3萬只，夏候鳥中鷺3萬余只。其中，受國際鳥類法保護(hù)的珍貴鳥類有50多種，屬于國家一類保護(hù)的鳥類有20多種。特別是鷺類，全國常見12種，這里就分布有11種，數(shù)量達(dá)6萬只以上[14]。因此，江口鳥洲對湘南地區(qū)生物多樣性保護(hù)有著重要價值。

2 研究方法

2.1 鳥類棲息地適宜性評價模型 鳥類棲息地的影響因素主要包括自然因素和人為因素2個部分。選取距水源距離、坡度、植被覆蓋度、高程、食物豐富度、距道路距離等9個因子作為影響鳥類棲息地的評價指標(biāo)。因不同因子對鳥類棲息地的影響效果有差異，通過層次分析法和專家打分法，并結(jié)合江口鳥洲實(shí)際情況，確定影響鳥類棲息地適宜性各因子權(quán)重，采用多因子加權(quán)評價模型評價鳥類棲息地適宜性。其計算公式為：

式中，Suit為某評價單元濕地適宜性綜合評價值，Wi為因子i的權(quán)重值;Pi為評價單元對應(yīng)的第i個單因子分值，n為因子總數(shù)。各因子的權(quán)重如表1所示。

2.2 數(shù)據(jù)來源和處理 本研究所采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)由中國科學(xué)院地理所提供的DEM、Landsat 8影像和土地利用數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)地考察勘測數(shù)據(jù)以及江口鳥洲保護(hù)所提供的相關(guān)資料評價濕地的適宜性，相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)過投影轉(zhuǎn)換統(tǒng)一為GCS_WGS_1984_49N投影坐標(biāo)系，并做如下處理：

2.2.1 水源豐富度 水源豐富程度影響著濕地的適宜性。衡陽干濕性季節(jié)明顯，充足的降雨量為濕地提供了豐富的水源。通過ArcGIS的水文分析得到研究區(qū)河網(wǎng)，并創(chuàng)建漁網(wǎng)，計算單位面積漁網(wǎng)內(nèi)的河網(wǎng)長度，將單位漁網(wǎng)內(nèi)河網(wǎng)長度與單位漁網(wǎng)面積之比計算水源豐富度，再利用Reclassify工具根據(jù)三級因子分級標(biāo)準(zhǔn)，得到水源豐富度適宜性評價。

2.2.2 棲息地隱蔽度 躲避外界打擾是濕地鳥類生存的需求，本研究選取棲息地到城鎮(zhèn)的距離作為棲息地隱蔽程度的影響因子，通過ArcGIS的Euclidean Distance和Reclassify工具分析出研究區(qū)內(nèi)棲息地隱蔽程度適宜性的結(jié)果。

2.2.3 食物豐富度 不同類型的鳥類所青睞的取食、筑巢植物和活動空間有明顯差異[15]。大量的植物類、魚類、昆蟲、爬行動物等是濕地中鳥類生存的食物基礎(chǔ)。土地利用類型直接影響鳥類食物豐富度，總體上，各類綠地、水域、農(nóng)林用地是鳥類覓食的主要區(qū)域，而居民區(qū)及其他建設(shè)用地不適宜鳥類棲息，也不屬于符合濕地的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)盡量避免作為濕地規(guī)劃的范圍。

2.2.4 行為干擾度 濕地距離村莊越近，受到的人為干擾因素就越大。通過ArcGIS的核密度分析村莊對研究區(qū)內(nèi)鳥類濕地的影響范圍，利用Reclassify工具進(jìn)行因子分級評價，得到域內(nèi)適宜性評價，根據(jù)評價結(jié)果優(yōu)化功能分區(qū)，盡量避免鳥類棲息濕地的行為干擾。

2.2.5 距水源距離 研究范圍內(nèi)，主要水系為耒水河，同時有較小的支流和湖泊，零星分布有池塘和水洼地。濕地的保護(hù)與發(fā)展，需要距離現(xiàn)狀主要水體較近，耒水河可以保證充足的天然水源和穩(wěn)定的地下水位，根據(jù)距離水源的距離可以評價出最適宜的區(qū)域。

2.2.6 坡度 研究范圍內(nèi)，坡度分布為0～34.23°。整體呈現(xiàn)南部與東南部坡度較大，北部與西北部趨于平坦。較為平坦的地勢更有利于濕地的形成與發(fā)展，而較陡峭的地形無法形成濕地。

2.2.7 植被覆蓋度（DNVI） 植被覆蓋度是濕地適宜性參考的重要指標(biāo)，關(guān)乎濕地生物多樣性與鳥類覓食資源的充足與否，是反映地表植被生長情況的重要指數(shù)，通過Landsat 8影像4、5波段的相關(guān)運(yùn)算得出。DNVI的計算公式為：

式中：NDVI是植被覆蓋度，Band4與Band5分別是Landsat8的4、5波段。

2.2.8 DEM適宜度 高程圖（DEM）對鳥類棲息地隱蔽度、植被生長狀況、濕地生物多樣性以及濕地自身適宜性都會有或多或少的影響，作為評價因子的條件，使最終綜合評價的結(jié)果更趨嚴(yán)謹(jǐn)性。

2.2.9 道路距離 道路對鳥類棲息環(huán)境和濕地適宜性都會造成一定的影響，離道路的距離越近，對鳥類的影響越明顯。利用ArcGIS中Euclidean Distance工具生成距道路距離，再由Reclassify得到距道路距離適宜性的結(jié)果。

利用公式（1）、結(jié)合表（1）的權(quán)重值并運(yùn)用Raster Calculator工具對上述9個因子進(jìn)行加權(quán)疊加運(yùn)算，重分類后得到適合鳥類棲息的濕地適宜性評價的分析結(jié)果。

3 結(jié)果與分析

3.1 江口鳥洲鳥類棲息地濕地適宜性指標(biāo)評價 運(yùn)用ArcGIS空間分析，根據(jù)影響濕地適宜性的因素，將江口鎮(zhèn)和永濟(jì)鎮(zhèn)做多因子疊加評價，得出綜合評價值在3.3277～8.8667，評價值越高，反映出該區(qū)域越適宜鳥類棲息。綜合評價分值將研究區(qū)域分為5個等級：最適宜濕地、較適宜濕地、一般適宜濕地、較不適宜濕地、最不適宜濕地（表2）。

3.2 江口鳥洲鳥類棲息地增補(bǔ)分析 江口鳥洲原有的濕地范圍僅限于陳家洲、張家洲、龍家洲三洲，自2006、2007年暴雨襲擊后，鳥類棲息地減少且環(huán)境嚴(yán)峻。洼地是最容易水流匯集的區(qū)域，更容易形成濕地面貌。以耒水河水系為源，基于ArcGIS的Hydrology工具分析對江口鳥洲進(jìn)行水文分析，并通過水流方向來判斷哪些地方是洼地，確定每個洼地所形成的最低高程。湘江衡陽段常年水位50m左右作為參考值，設(shè)最低水位為50m的洼地為濕地增補(bǔ)對象。根據(jù)濕地適宜性綜合評價結(jié)果，利用ArcGIS空間分析Extract by mask工具，提取出洼地區(qū)域的濕地適宜性級別，其中最適宜的區(qū)域即濕地增補(bǔ)的最佳選址，也是濕地重要保護(hù)斑塊，面積為477.36hm2，占洼地總面積的24.614%。最適宜濕地區(qū)域中有9種用地類型（表3），水田、水源和各類林地的用地面積占主要比重，能夠為濕地鳥類棲息、覓食和濕地生物多樣性創(chuàng)造條件，研究結(jié)果為區(qū)域濕地保護(hù)的長遠(yuǎn)發(fā)展提供了科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)論與討論

濕地鳥類對棲息地的需求與濕地適宜性的環(huán)境要求是一致的，濕地鳥類作為重要的指示物種，已成為保護(hù)區(qū)建立和地位提升的重要標(biāo)準(zhǔn)[16-18]。濕地鳥類棲息環(huán)境復(fù)雜而多樣，包含林地、沼澤、草灘、水域等多種景觀類型[19]，受到的影響包括地形、地貌、植被類型、水源等環(huán)境因子，以及特指植物群落組成和植物空間結(jié)構(gòu)等植被因子[20，21]。城市居民點(diǎn)和道路密度對鳥類棲息地也會形成一定的干擾，牧民、漁民進(jìn)入濕地保護(hù)區(qū)會對鳥類棲息環(huán)境的質(zhì)量造成影響[22]。鄰近自然濕地保護(hù)區(qū)的養(yǎng)殖、水利灌溉、墾田開荒、農(nóng)藥殺蟲劑的濫用等行為都將對鳥類原始棲息地造成一定的沖擊。本文以保護(hù)鳥類棲息地為基礎(chǔ)選取9個影響指標(biāo)，構(gòu)建濕地適宜性評價體系，更具客觀性和真實(shí)性。通過分析江口鳥洲濕地適宜區(qū)域占研究區(qū)面積比率和濕地適宜區(qū)域地理區(qū)位，發(fā)現(xiàn)目前對江口鳥洲的保護(hù)范圍和實(shí)際需要保護(hù)的濕地范圍略有所出入，表現(xiàn)為現(xiàn)階段保護(hù)的濕地區(qū)域面積較小，對土地利用類型的聯(lián)系不夠緊密。通過增補(bǔ)濕地可以使?jié)竦刭Y源得到最大程度的開發(fā)，為未來濕地保護(hù)范圍提供合理性依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐。

4.1 自然環(huán)境條件 研究區(qū)內(nèi)東南部和南部有較大區(qū)域坡度大，西部有較小部分區(qū)域坡度大，不適宜鳥類棲息濕地。以耒水河為主要水源，其周邊區(qū)域具有較好的濕地適宜性條件，為江口鳥洲的鳥類棲息條件提供保障，隨著逐漸遠(yuǎn)離水系濕地適宜性程度明顯降低。靠近水源的高程較低，有利于濕地水域匯流和保持，隨著研究區(qū)內(nèi)高程增加，濕地適宜性程度逐漸降低。研究區(qū)內(nèi)東南部、南部以及北部少部分區(qū)域的植被覆蓋率較高，但由于東南部距水源較遠(yuǎn)，不適宜鳥類棲息，南部和北部少部分區(qū)域豐富的植被為濕地鳥類提供充足的覓食資源，也增加了濕地景觀自然性。

4.2 行為干擾性 研究區(qū)內(nèi)村莊聚集在中部區(qū)域，對鳥類棲息環(huán)境會造成影響，邊緣地和江口鳥洲周邊是行為活動較少的地帶，適宜鳥類棲息和濕地保育。道路系統(tǒng)較為繁多，這是適宜性區(qū)域較不集中的因素之一。

4.3 展望與建議 本研究選取的影響因子指標(biāo)結(jié)合了近幾年對濕地保護(hù)研究中所提到的相關(guān)方面，選取其中最具代表濕地適宜度的因子進(jìn)行模擬運(yùn)算，研究結(jié)果賦有可行性。但是三級評價因子所運(yùn)用的專家打分法具有一定的主觀性，未來對適宜性評價的劃分有待更加嚴(yán)謹(jǐn)與明確。

江口鳥洲是湖南省獨(dú)具特色的鳥類自然保護(hù)濕地，對維護(hù)生態(tài)平衡起到了重要的作用，也是自然旅游的寶貴資源。合理規(guī)劃設(shè)計江口鳥洲是相關(guān)部門需要重視的問題，通過相應(yīng)的法律法規(guī)約束人們對濕地生境的不良行為，加大對鳥類的科普文化教育，讓公眾參與進(jìn)愛鳥、護(hù)鳥、留鳥的保護(hù)濕地鳥類的行動中來。同時，加強(qiáng)江口鳥洲自然保護(hù)區(qū)的旅游資源的開發(fā)，有利于帶動當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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（責(zé)編：張宏民）