常州奔牛機場鳥類群落結(jié)構(gòu)及鳥擊防范

吳云豪 劉 威 臺德運 袁思佳 陳 婉 胡超超，4* 常 青*

(1.南京師范大學生命科學學院，南京，210046；2.生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學研究所，南京，210042；3.江蘇開放大學，南京，210036；4.南京師范大學分析測試中心，南京，210046)

鳥擊(bird strike)是指飛機在起飛、飛行或降落過程中被鳥類撞擊而導(dǎo)致的飛行受損或航空安全事故。鳥擊已成為威脅飛機等航空飛行器飛行安全的重要因素，具有多發(fā)性和突發(fā)性，對人民的生命、財產(chǎn)安全帶來極大的威脅，鳥擊對飛行安全的威脅逐年上升[1-2]。中國航空運輸?shù)难杆侔l(fā)展與生態(tài)環(huán)境的日益改善不斷加劇了鳥擊風險，鳥擊防范問題也越來越受到重視[3]。

鳥擊的發(fā)生與機場及其周邊地區(qū)的鳥類組成、數(shù)量特征、生活習性、活動狀況密切相關(guān)。引起鳥擊的原因較復(fù)雜，從鳥類分布和活動地點的角度，建立了鳥擊防范體系[4]。通過鳥類食性方面的研究，雜食性鳥類發(fā)生量與昆蟲數(shù)量呈顯著正相關(guān)[5]，提示控制機場鳥類數(shù)量可以從控制昆蟲開始。通過研究鳥類的夜間遷徙規(guī)律，為沈陽桃仙國際機場的夜間鳥擊防范措施提供了重要的參考資料[6]。各機場具有獨特的生態(tài)系統(tǒng)類型，群落結(jié)構(gòu)不盡相同，其鳥類分布和活動特征各具特點。因此，制定鳥擊防范措施前，需依據(jù)機場周邊環(huán)境與鳥類群落特征，因地制宜制定鳥擊防范策略。

目前國內(nèi)的機場鳥情生態(tài)研究，多數(shù)集中在規(guī)模較大的機場，且地理位置集中在上海、天津、合肥、沈陽等經(jīng)濟體量較大的城市，如上海虹橋機場[7-8]、天津濱海國際機場[9]、合肥新橋機場[10]、沈陽桃仙國際機場[6，11]等。而長江中下游地處中國東部鳥類重要遷徙通道上，域內(nèi)濕地資源豐富，河道縱橫、溝渠稠密、湖蕩眾多，亦有低山丘陵等眾多生態(tài)系統(tǒng)類型，扮演著候鳥停歇中轉(zhuǎn)地的角色。然而該區(qū)域機場的鳥情生態(tài)調(diào)研及鳥擊防范研究則相對匱乏。

常州奔牛國際機場(Changzhou Benniu International Airport，以下簡稱“常州機場”)，位于中國長江三角洲蘇南中部地區(qū)，為4E級民用運輸機場，是常州市加快構(gòu)建現(xiàn)代綜合交通運輸體系的重要載體。為準確掌握常州機場鳥擊防范所需的鳥類基礎(chǔ)資料，指導(dǎo)該機場開展有針對性的鳥擊控制工作以建立切合本場實際的綜合防治措施，本研究于2016年7月至2017年8月，在機場周邊8 km范圍內(nèi)對常州奔牛國際機場及周邊地區(qū)的鳥類多樣性進行調(diào)查，同時對鳥類多樣性的季節(jié)變化進行分析研究，以幫助了解常州機場及機場周圍對鳥撞造成威脅的主要鳥類的生境因素，從而更好地規(guī)劃和預(yù)防鳥撞工作，為指導(dǎo)應(yīng)對機場潛在的鳥擊事故和鳥擊防范提供科學依據(jù)。

1 研究地區(qū)及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

常州機場(119°46′38.5″E，31°55′10.1″N)位于常州市西北，屬長江三角洲沖積平原，境內(nèi)地勢平坦，河流縱橫，溝渠交錯，湖泊沼澤較多。機場地區(qū)氣候宜人，7月平均溫度最高32.2 ℃；1月平均溫度最低0.4 ℃，平均年降水量982.6 mm。機場內(nèi)有4種植被類型，分別為落葉針葉林、落葉闊葉林、草叢以及沼澤植被，其中草叢占絕對優(yōu)勢，約占總植被覆蓋面積的80%；在機場周邊地區(qū)主要有農(nóng)田、水網(wǎng)、道路和村莊4種生境，9種植被類型，其中農(nóng)田占調(diào)查區(qū)總面積80%以上，大面積的農(nóng)田造就機場外生境類型較為單一，機場外的村莊中人為活動和周邊的交通設(shè)施的干擾，迫使鳥類向機場內(nèi)遷移[12]。

1.2 研究方法

1.2.1 調(diào)查時間和調(diào)查方案

于2016年7月至2017年8月，進行1年周期的調(diào)查，每月調(diào)查1次，在鳥類的遷徙季節(jié)增加觀察1次，統(tǒng)計所見鳥類的種類、數(shù)量及活動情況等。對機場外開闊區(qū)鳥類采用樣線法進行調(diào)查，樣線長度約5 km，單側(cè)寬度定為50—100 m，調(diào)查在天氣晴朗、風力不大(一般在3級以下)的條件下進行；調(diào)查時間為清晨或傍晚。調(diào)查時對路線兩側(cè)看見或聽見的所有鳥類的種類及數(shù)量進行直接計數(shù)及記錄。結(jié)合機場鳥網(wǎng)捕獲和驅(qū)鳥記錄進行數(shù)據(jù)補充。

根據(jù)機場內(nèi)的地理狀況及植被情況，將常州機場內(nèi)飛行區(qū)及周圍8 km范圍內(nèi)的生態(tài)環(huán)境劃分為草叢、農(nóng)田、濕地、樹林、公路及建筑5個生境類型。在機場凈空障礙物限制面的錐形面，跑道中心線及其延長線、跑道兩側(cè)及機場外8 km的范圍內(nèi)設(shè)置調(diào)查樣線與樣點。機場內(nèi)共設(shè)置2條調(diào)查樣線；機場外共設(shè)置4條調(diào)查樣線，其中2條為跑道延長線調(diào)查樣線，2條為平行跑道調(diào)查樣線，在每條調(diào)查樣線附近選取1—2個樣點進行定點鳥類觀察[13](圖1)。根據(jù)江蘇省氣候特點，本文將3—5月定義為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月—翌年2月劃為冬季。

圖1 常州奔牛機場鳥類調(diào)查樣線Fig.1 Transect sampling sketch map of bird survey of the Changzhou Benniu Airport

1.2.2 野外調(diào)查方法

采用樣點法和固定距離樣線法進行鳥類調(diào)查，記錄鳥類種類、數(shù)量、行為、飛行高度等。鳥類物種鑒定、居留類型、區(qū)系劃分以及生態(tài)類群劃分查閱相關(guān)文獻資料進行確定[14-16]。對調(diào)查中生境的描述、數(shù)量統(tǒng)計方法等，參照國家林業(yè)和草原局頒發(fā)的陸生野生動物調(diào)查與監(jiān)測技術(shù)規(guī)程及生物多樣性觀測技術(shù)導(dǎo)則-鳥類(HJ 710.4-2014)。本文鳥類物種命名和分類參考《中國鳥類分類與分布名錄(第二版)》。

1.3 數(shù)據(jù)處理

(1)鳥類多樣性指數(shù)采用Shannon-Wiener 指數(shù)(H′)測算：

式中：H′為物種多樣性指數(shù)，S為總的物種數(shù)，Pi為第i物種個體數(shù)與所有物種個體總數(shù)的比值[17]。

(2)均勻度指數(shù)采用Pielou 指數(shù)計算：

J=H/Hmax

式中：Hmax為理論上最大的多樣性指數(shù)，即Hmax=lnS，S為總物種數(shù)[18]。

(3)優(yōu)勢度指數(shù)采用Simpson優(yōu)勢度指數(shù)C計算：

式中：S為總的物種數(shù)，Pi為第i物種個體數(shù)與所有物種個體總數(shù)的比值[19]。

(4)分布系數(shù)(ADC)

ADC=(n/N+m/M)×100%

式中：n為某種鳥類出現(xiàn)的樣線數(shù)；m為某種鳥類出現(xiàn)的生境數(shù)；N為調(diào)查總樣線數(shù)；M為調(diào)查區(qū)域的生境類型總數(shù)。

根據(jù)鳥類在不同生境的分布系數(shù)，將鳥類分為廣性分布(100%以上)、中性分布(50%)和狹性分布(50%以下)3種[20]。

(5)危險指數(shù)=相對重要值(IV)× 風險系數(shù)(R)

相對重要值IV=(相對數(shù)量成分+相對時間成分+相對空間成分+相對重量成分)/4；

其中，相對數(shù)量成分=某種鳥的個體數(shù)/數(shù)量最多的那種鳥的個體數(shù)×100；相對時間成分=某種鳥出現(xiàn)的調(diào)查次數(shù)/總調(diào)查次數(shù)×100；相對空間成分=某種鳥出現(xiàn)的樣線數(shù)/總樣線數(shù)×100；相對重量成分=某種鳥體重/體重最重的那種鳥的體重×100。

將調(diào)查中觀察到鳥類的飛行高度分為：0—5、5—30、30—50、50—100和100 m以上5個等級，將不同飛行高度區(qū)間鳥類的風險系數(shù)(H)賦值為0.1、0.5、1.0、0.5和0.1。

危險指數(shù)=相對重要值(IV)× 風險系數(shù)(R)

建立核磁共振成像儀管理檔案，定期進行效益分析，弄清影響效益的因素及影響程度，從而提高設(shè)備的使用率，充分挖掘設(shè)備潛力。與大型醫(yī)療機構(gòu)開展設(shè)備維修合作，由于中心大型設(shè)備較少，如引進專業(yè)技術(shù)維修人員，則大大增加設(shè)備運行成本，降低設(shè)備經(jīng)濟效益，通過維修、維護合作，可達到共享技術(shù)優(yōu)勢和人才資源的目的，這種方法既可提高中心設(shè)備維修、維護的專業(yè)化水平，又可降低設(shè)備的運行成本，提高設(shè)備的經(jīng)濟效益。提升設(shè)備操作人員的專業(yè)水平，加強職業(yè)培訓(xùn)，增加他們外出交流學習的機會，開闊專業(yè)視野，科學合理使用檢測設(shè)備，減少誤診漏診、誤治漏治情況的發(fā)生。

將危險指數(shù) ≥25定為嚴重危險，15 ≤ 危險指數(shù)<25定為很危險，5 ≤ 危險指數(shù)<15定為較危險，危險指數(shù)<5定為一般危險[21]。

(6)RB頻率指數(shù)(r)：

r=R×B=(d/D× 100)×(N/D)

式中：R為調(diào)查期間某種鳥的遇見率，R=d/D×100，B為其平均遇見數(shù)量，B=N/D，d為遇見該種鳥的天數(shù)，D為工作總天數(shù)，N為該種鳥的遇見總數(shù)量。RB頻率指數(shù) ≥500的為優(yōu)勢種，200—500為常見種，200以下的為稀有種。

(7)群落相似性系數(shù)S：

S=2c/(a+b)

式中：a為群落A中的鳥類種數(shù)，b為群落B中的鳥類種數(shù)，c為兩個群落中共有的鳥類種數(shù)。將各樣線的鳥類作為單獨的鳥類群落，比較分析空間上各樣線間的群落相似性[22]。

2 結(jié)果與分析

2.1 鳥類物種組成

經(jīng)過1年周期(2016年7至2017年8月)調(diào)查，共記錄到鳥類99種，隸屬于12目32科(表1)。其中屬于國家重點保護鳥類7種，中日候鳥保護協(xié)定38種，中澳候鳥保護協(xié)定16種。候鳥是組成該區(qū)域的主要成分，夏候鳥38種，占總數(shù)38.38%；冬候鳥21種，占總數(shù)21.21%；留鳥有31種，占總數(shù)31.31%；旅鳥9種，占總數(shù)9.09%。根據(jù)分布型，古北界鳥類45種，占總數(shù)45.45%；東洋界鳥類18種，占總數(shù)18.18%；廣布種鳥類36種，占總數(shù)36.36%。

表1 常州奔牛機場鳥類名錄Tab.1 The list of birds of Changzhou Benniu Airport

機場內(nèi)、外鳥類群落結(jié)構(gòu)差異較大，物種數(shù)差異較大。整體上看，機場外鳥類物種數(shù)明顯多于機場內(nèi)。12月機場外鳥類物種數(shù)達到峰值，而機場內(nèi)則在8月達到峰值。機場內(nèi)外鳥類個體數(shù)的變化趨勢大致相同，在8月左右鳥類個體數(shù)最少，而在2月鳥類個體數(shù)最多。在7—8月，機場外個體數(shù)的下降趨勢明顯，在11月觀測到鳥類個體較多。

續(xù)表1

續(xù)表1

續(xù)表1

2.2 鳥類危險等級

鳥類危險指數(shù)分析發(fā)現(xiàn)常州奔牛機場嚴重危險鳥類有17種，其中危險程度最高有麻雀(Passermontanus)、喜鵲(Picapica)和家鴿(Columbaliviadomestica)；很危險鳥類19種，如普通翠鳥(Alcedoatthis)、斑魚狗(Cerylerudis)、山斑鳩(Streptopeliaorientalis)等；較危險的鳥類有44種，如小鴉鵑(Centropusbengalensis)、紅腳苦惡鳥(Amaurornisakool)、中杓鷸(Numeniusphaeopus)等；一般危險鳥類有19種(19.19%)，如環(huán)頸雉(Phasianuscolchicus)、骨頂雞(Fulicaatra)、楔尾伯勞(Laniussphenocercus)等。

2.3 空間分布特征

機場外鳥類數(shù)量顯著高于機場內(nèi)，主要是因為機場內(nèi)部地區(qū)大部分為人工種植的草坪以及機場建筑，機場內(nèi)沒有樹木與灌叢，缺少鳥類棲息捕食的棲息位，再加上機場會采取一些驅(qū)逐鳥類的措施而導(dǎo)致了這種現(xiàn)象。機場外北部樣線鳥類個體數(shù)量在全年都在較高的水平，其他的3條樣線各月變化趨勢大體一致，總體略低于北樣線。就機場內(nèi)2條樣線來看，西樣線的鳥類多樣性指數(shù)較高，且變化趨勢有很大不同。機場內(nèi)西樣線1—3月鳥的多樣性急劇下降。

群落相似性指數(shù)計算結(jié)果顯示，機場周邊的4條樣線群落相似性指數(shù)范圍為：0.65—0.74，均大于機場內(nèi)。群落相似性最高的為南樣線與西樣線(0.74)，其次是南樣線與東樣線(0.73)。常州機場周邊4條樣線生境差異較小，主要為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，而機場內(nèi)主要為次生草地(表2)。

表2 常州奔牛機場不同樣線鳥類群落相似性Tab.2 The similarity coefficient of bird communities in different transects of Changzhou Benniu Airport

2.4 鳥類季節(jié)變化

常州機場不同季節(jié)的鳥類物種數(shù)由高到低為：夏>冬>春>秋。鳥類物種數(shù)在夏季出現(xiàn)峰值，高達70種，占據(jù)全年調(diào)查鳥類物種數(shù)總數(shù)的77.71%；而秋季鳥類物種數(shù)最低，僅48種，占全部種數(shù)的48.48%。鳥類個體數(shù)由高到低為：春>夏>冬>秋，在春夏季節(jié)鳥類活動較秋冬季節(jié)頻繁，鳥類個體數(shù)量較多，在進行實地調(diào)查時易于觀測到比較活躍的個體。

3 討論

常州機場的農(nóng)田生境占調(diào)查區(qū)總面積80%以上[12]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的季節(jié)性，造就了鳥類活動的季節(jié)變化，尤其在農(nóng)田果實成熟期，吸引了眾多鳥類前來覓食。常州機場周邊鳥類中候鳥成分居多，涉禽和廣布種鳥類占比例較高，而攀禽種類較少，食蟲鳥類比例大，以果實等為食的種類比較少。在春夏季節(jié)鳥類活動較秋冬季節(jié)頻繁，鳥類個體數(shù)量較多。大量鳥類在春季遷徙至常州機場周邊，造成了春夏季鳥類物種數(shù)顯著增加的現(xiàn)象。雖然秋冬季觀測到的鳥類物種數(shù)和個體數(shù)低于春夏季，但是機場外鳥類物種數(shù)在12月達到峰值，這與鳥類的秋季遷徙有直接關(guān)系。當機場處在鳥類遷徙路線上，遷徙期內(nèi)會有大量鳥類經(jīng)過、出現(xiàn)或棲息于機場周圍，加劇了鳥擊事件發(fā)生的風險[23]。不僅如此，鳥類也可能在覓食或歸巢時途經(jīng)機場飛行區(qū)，從而威脅到飛機的安全飛行。

機場外南部和北部有成片的樹林以及開闊的水域濕地，環(huán)境異質(zhì)性高，吸引了眾多鳥類來此覓食、棲息，即觀測統(tǒng)計到該區(qū)域較高的物種多樣性和較大種群數(shù)量。而機場東、西側(cè)人為干擾較高，生境構(gòu)成主要為密集的居民區(qū)，城鎮(zhèn)用地占比高，該區(qū)域的鳥類主要為麻雀、家燕(Hirundorustica)、八哥(Acridotherescristatellus)等伴人種。機場內(nèi)由于驅(qū)鳥活動較多，棲息地類型相對單一，觀測結(jié)果顯示機場內(nèi)物種多樣性較低，與國內(nèi)多數(shù)機場具有相似的特點[24-25]。但機場西側(cè)的鳥類多樣性指數(shù)較高，且變化趨勢較大，分析可能是由于西樣線生境類型豐富，不僅有居民區(qū)，而且在機場圍墻外有較多高大樹木以及開闊農(nóng)田容易吸引較多種類的鳥類在此區(qū)域覓食、繁殖。

常州機場周邊各調(diào)查樣線的鳥類多樣性隨月份的變化趨勢大致相同，共有3個峰值，這與冬候鳥和夏候鳥所占比例較高相關(guān)。5—8月各樣線多樣性指數(shù)到全年的最高水平，與夏季鳥類繁殖和撫育活動有關(guān)，說明夏候鳥的活動造成安全飛行的鳥擊隱患。國內(nèi)機場鳥擊事故在4—5月、9—10月的發(fā)生率維持在一個較高的水平。因此每年5—8月，以及候鳥遷徙活動的月份，常州機場應(yīng)加大防范力度，尤其注重南北樣線的鳥類活動，采取生態(tài)綜合防治的措施，以減少鳥類在機場地區(qū)的活動，防范鳥擊事件發(fā)生。

通過鳥類危險指數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，常州機場嚴重危險鳥類共17種，其中危險指數(shù)最高的為麻雀和喜鵲，但是實際調(diào)查中表明麻雀和喜鵲對飛機的威脅并不大。在嚴重危險鳥類中，對飛機安全飛行影響較高的有家鴿、白鷺(Egrettagarzetta)和八哥等。機場內(nèi)家鴿的活動十分頻繁，有集群活動的習性，一般十多只或數(shù)百只集群，常在機場及周邊地區(qū)上空盤旋，在場外的耕地、垃圾堆、村莊空地上覓食，或在場內(nèi)草坪、道面上覓食、停留，對機場的安全飛行是一個比較大的威脅。白鷺的種群數(shù)量為5—8只，并且有集群覓食的現(xiàn)象。奔牛機場地區(qū)是鷺科(Ardeidae)鳥類理想的棲息地，機場周邊的農(nóng)田、灌叢和水體等為鷺鳥提供了豐富的食物來源。周邊良好的覓食環(huán)境，吸引鷺鳥從機場周邊的山體穿越機場進入北部水田區(qū)域覓食，對機場內(nèi)航班的起降造成了極大的威脅。按分布型劃分，嚴重危險鳥類中廣布種有9種，東洋界鳥類7種，古北界鳥類1種；按居留型劃分，其中留鳥11種，夏候鳥4種，冬候鳥2種，由此可見，雖然在遷徙季節(jié)機場周邊候鳥較多，但是本地的留鳥依然是鳥擊防范的首要問題。嚴重危險鳥類中有鳴禽9種，涉禽5種，攀禽2種，游禽1種，其中鳴禽和涉禽占大多數(shù)，這與機場內(nèi)及周邊的樹林、草地較多、水源豐富的生境有關(guān)[26]。因此在鳥擊防范過程中也需注意這幾種鳥類的活動特點和活動區(qū)域，采取合理措施應(yīng)對。

本研究主要集中在白天對日航的鳥類調(diào)查，但在實際觀察中發(fā)現(xiàn)夜間鳥擊占比較高，夜行鳥類對機場航行產(chǎn)生嚴重的威脅。因此，對夜行鳥類的危害評估需要在將來的研究中進一步完善。防范鳥擊不僅需要根據(jù)鳥類在全年的變化規(guī)律來統(tǒng)籌安排，還需要注意機場內(nèi)外，尤其是機場外生境對鳥類的影響。

4 結(jié)論

本文從時空角度分析常州機場的鳥類群落分布格局，補充并豐富了該區(qū)域的鳥類群落研究。在常州機場范圍內(nèi)，候鳥的數(shù)量占大多數(shù)，且活動規(guī)律具有明顯的季節(jié)性，因此在鳥擊防范過程中需著重關(guān)注不同季節(jié)的鳥類活動情況。同時也需重點防范對機場有嚴重威脅的17種鳥類，本地的留鳥依然是鳥擊防范的首要問題。在防范過程中，需要同時進行機場生態(tài)環(huán)境治理與社會經(jīng)濟活動管理，以最大限度地減少鳥擊威脅。

致謝：本研究得到了常州奔牛機場保障部的大力支持，胡東方、張怡、楊瑞穎、朱雅、趙方正參加了部分野外調(diào)查工作，在此表示衷心的感謝！