菜子湖候鳥越冬期適應(yīng)性水位下濕地生境及水鳥分布

李紅清 江波 周立志 楊寅群 吳師 成波 蔡金洲

摘要：菜子湖線是引江濟淮工程雙線引江布局的主力線路，對保障工程安全運行和維護工程效益意義重大。分析菜子湖候鳥越冬期適應(yīng)性水位下重要水鳥種群數(shù)量、種群空間分布格局和群落結(jié)構(gòu)、水鳥棲息地選擇，可以為工程運行期菜子湖水位優(yōu)化調(diào)度提供科學(xué)依據(jù)。以菜子湖濕地水位、濕地生境類型、水鳥等為研究對象，綜合遙感影像數(shù)據(jù)解譯和越冬水鳥監(jiān)測等方法，初步分析了菜子湖候鳥越冬期適應(yīng)性水位下濕地生境及濕地水鳥分布。結(jié)果表明：相比于歷史情況，適應(yīng)性水位下菜子湖泥灘面積將減少447.2～627.9 hm2，減幅7.4%～10.4%;菜子湖草本沼澤面積將減少85.4～157.5 hm2，減幅1.9%～3.5%。越冬期菜子湖水鳥種群數(shù)量基本維持在20 000只以上的水平，適應(yīng)性水位下監(jiān)測到的國家重點保護水鳥和國際重要濕地1%標準水鳥均達到9種。研究結(jié)果為分析水位逐步抬升對濕地生境、重要水鳥種群數(shù)量和分布格局的影響提供了重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對菜子湖水位優(yōu)化調(diào)控具有重要意義。

關(guān) 鍵 詞：候鳥越冬期; 適應(yīng)性水位; 濕地生境; 水鳥監(jiān)測; 菜子湖濕地

中圖法分類號： Q958.12 ? 文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.014

0 引 言

水位動態(tài)變化是影響湖泊濕地生態(tài)水文過程的關(guān)鍵因素之一，也是直接或間接影響湖泊物理形態(tài)、濕地生境等的主要環(huán)境要素之一[1]。候鳥越冬期淺水水域、泥灘地和草本沼澤等適宜生境面積與水位變化密切相關(guān)[2]。 維持與湖泊生態(tài)系統(tǒng)格局和過程密切相關(guān)的湖泊生態(tài)水位過程是當今湖泊科學(xué)領(lǐng)域需要解決的重要科學(xué)問題[3-6]。近年來，中國學(xué)者針對水位變化對濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過程、功能和越冬候鳥的影響等展開了相應(yīng)研究[7-18]，為研究水位變化對候鳥越冬期水鳥生境、種群數(shù)量和分布格局的影響提供了理論思路。

引江濟淮工程是綜合性戰(zhàn)略水資源配置工程，具有供水、航運、灌溉及改善生態(tài)環(huán)境等綜合效益。菜子湖線是引江濟淮工程雙線引江布局的主力線路，對保障工程安全運行和維護工程效益意義重大[2]。在候鳥越冬期菜子湖水位變化特征與引江濟淮工程調(diào)度運行密切相關(guān)，水位變化將直接影響菜子湖越冬候鳥淺水水域、草本沼澤與泥灘地等適宜生境的出露，從而影響越冬水鳥食物資源、種群的空間分布和群落組成[8-12]。因此，開展適應(yīng)性水位下菜子湖濕地生境及水鳥分布研究，有利于揭示菜子湖濕地生境和重要水鳥種群數(shù)量及分布格局對水位變化的響應(yīng)，為引江濟淮工程菜子湖水位優(yōu)化調(diào)度提供科學(xué)依據(jù)。

本文基于菜子湖候鳥越冬期適應(yīng)性水位下濕地生境及水鳥監(jiān)測數(shù)據(jù)，初步分析了適應(yīng)性水位下菜子湖濕地生境及水鳥的分布，研究結(jié)果可為分析水位逐步抬升濕地生境、重要水鳥種群數(shù)量和分布格局的影響提供重要基礎(chǔ)，對菜子湖水位優(yōu)化調(diào)控具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

菜子湖包括嬉子湖、白兔湖和菜子湖3個子湖。由于沿湖周圍墾，菜子湖湖泊水面面積242.9 km2（相應(yīng)水位15.1 m）[2]。菜子湖原與長江天然溝通，1959年樅陽閘建成后，菜子湖豐水期水位上漲，枯水期灘涂出露的濕地變化節(jié)律受人為調(diào)控和調(diào)度過程的影響較大。湖區(qū)水位在7，8月份最高，9月至次年1月菜子湖水位逐漸下降，次年3月菜子湖水位逐漸上升[2]。

根據(jù)生活型，菜子湖濕地植物可分為濕生植物、挺水植物、根生浮葉植物、漂浮植物和沉水植物5類[19]，其中漂浮植物在菜子湖分布較少。菜子湖濕地植被分布格局受水深的空間分布格局及水位的季節(jié)性變化規(guī)律影響[19]。從湖灘到中部水位較深的區(qū)域，其空間分布格局主要表現(xiàn)為：陌上菅群叢（Asso. Carex thunbergii）、朝天委陵菜群叢（Asso. Potentius supina）、肉根毛茛群叢（Asso. Ranunculus polii）和虉草群叢（Asso. Phalaris arundinacea）是濕生植物群落的優(yōu)勢群落，主要分布在湖灘;菰群叢（Form. Zizania latifolia）、葒蓼+酸模葉蓼群叢（Asso. Polygonum orientale-Polygonum lapathifolium）等是挺水植物的優(yōu)勢群落，莕菜群叢（Asso. Nymphoides peltata）和野菱群叢（Asso. Trapa incisa）等是根生浮葉植物的優(yōu)勢群落，竹葉眼子菜群叢（Asso. Potamogeton malaianus）、黑藻群叢（Asso. Hydrilla verticillata）是沉水植物的優(yōu)勢群落，其中菰群叢、葒蓼+酸模葉蓼群叢、莕菜群叢主要分布于岸邊淺水區(qū)，竹葉眼子菜群叢、黑藻群叢、野菱群叢主要分布于中部水深較深的區(qū)域[19]。

菜子湖是白頭鶴（Grus monacha）、東方白鸛（Ciconia boyciana）、豆雁（Anser fabalis）和小天鵝（Cygnus columbianus）等候鳥在東亞遷徙路線上的重要越冬地之一。菜子湖越冬水鳥種類和數(shù)量基本維持在30～40種和20 000只以上的水平[2，19-21]。根據(jù)歷史監(jiān)測資料，菜子湖區(qū)分布有國家一級重點保護水鳥4種，國家二級重點保護水鳥7種，國際重要濕地1%標準水鳥7種。每年10～11月越冬水鳥陸續(xù)到達，12月至次年1月數(shù)量達到峰值，次年3月陸續(xù)北遷，4月中下旬全部離開[2，19-21]。水位、地形高程、水鳥適宜生境分布區(qū)域和范圍、食物資源豐富度等是影響菜子湖水鳥分布的主要環(huán)境因子。受水位的季節(jié)性變化規(guī)律及地形高程的空間分布格局影響，菜子湖濕地植物和水鳥適宜生境分布區(qū)域也呈一定的空間分布格局，因此也造就了菜子湖區(qū)不同鳥類占據(jù)不同的生態(tài)位。冬季在水較深的湖區(qū)分布有鴨類和小天鵝等游禽，淺水區(qū)域則分布有鶴類和鸛類等涉禽，植食性鳥類主要分布在湖周植被較豐富的地區(qū)[2]。

2 研究方法

以菜子湖濕地水位、濕地生境類型、水鳥等為研究對象，通過開展適應(yīng)性水位調(diào)度試驗，綜合利用遙感影像數(shù)據(jù)解譯和野外監(jiān)測等方法，分析候鳥越冬期適應(yīng)性水位下濕地生境類型、水鳥種群數(shù)量及分布。根據(jù)適應(yīng)性水位調(diào)度試驗實施時間，將本次研究中所使用的數(shù)據(jù)劃分為基礎(chǔ)背景數(shù)據(jù)（2018年以前）和濕地生態(tài)調(diào)度試驗數(shù)據(jù)（2018～2023年）。

2.1 適應(yīng)性水位調(diào)度試驗

本次研究基于安徽省水文局提供的菜子湖車富嶺水位站（30°50′0.6″N，117°6′53″E）1956～2018年共63 a逐日長系列實測水位數(shù)據(jù)（85國家高程）及引江濟淮工程運行對菜子湖的水位調(diào)度需求，在考慮低水位值、低水位發(fā)生時間、低水位歷時、水位上升速率、水位下降速度等關(guān)鍵水文指標值的情況下，初步擬定菜子湖適應(yīng)性水位調(diào)度試驗方案。擬通過控制樅陽閘2018～2023年菜子湖冬候鳥越冬期（11月1日至次年3月31日）水位，開展適應(yīng)性調(diào)度試驗研究，深入分析和揭示水位變化對濕地植被和濕地生境、重要水鳥種群數(shù)量和分布格局的影響。特殊情況下，樅陽閘可能因蓄水抗旱安全運用和閘門安全運用等需要無法實施調(diào)控。記錄適應(yīng)性水位調(diào)度試驗期間（11月1日至次年3月31日）菜子湖車富嶺水位站實測水位數(shù)據(jù)。本次研究中的適應(yīng)性水位也指實施調(diào)度后2018～2023年菜子湖冬候鳥越冬期（11月1日至次年3月31日）實測水位。

2.2 濕地生境分析

濕地生境數(shù)據(jù)主要通過遙感影像數(shù)據(jù)解譯獲取。根據(jù)菜子湖豐水期水位上漲、枯水期灘涂出露的濕地變化節(jié)律及越冬水鳥遷徙規(guī)律和種群數(shù)量變化規(guī)律，菜子湖水位一般在1月達到最低值，而且該時段也基本為越冬水鳥種群數(shù)量達到峰值的時段（12月底至次年1月初）[2]，以該時段水位對應(yīng)的濕地生境面積作為適應(yīng)性調(diào)度試驗前的濕地生境狀況，分析適應(yīng)性水位對濕地生境面積的影響。適應(yīng)性水位調(diào)度試驗前，對菜子湖區(qū)2005～2018年的遙感影像數(shù)據(jù)（Landsat 5 TM、Landsat 8 OLI/TIRS、資源三號和高分一號等不同遙感影像資源）及其對應(yīng)的水位進行梳理，同步收集候鳥越冬期適應(yīng)性水位調(diào)度試驗期間菜子湖車富嶺水位站實測水位數(shù)據(jù)。根據(jù)菜子湖車富嶺水位站1956～2018年長時間序列水位數(shù)據(jù)分析，菜子湖1月多年平均水位為6.90 m。研究區(qū)域可獲取的高分衛(wèi)星影像中，接近6.90 m水位的高分一號衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)對應(yīng)的菜子湖車富嶺水位站實測水位數(shù)據(jù)為6.97，7.05 m[2]，高分一號衛(wèi)星影像為2 m全色/8 m多光譜融合影像數(shù)據(jù)（融合后分辨率2 m）。2018年12月，菜子湖越冬水鳥種群數(shù)量達到峰值，以2018年12月平均水位7.34 m作為適應(yīng)性水位數(shù)據(jù)，篩選對應(yīng)的Landsat 7 ETM+及Landsat 8 OLI衛(wèi)星遙感影像分析適應(yīng)性水位下濕地生境面積（見表1）。由于接近7.34 m水位的遙感影像分別為7.27 m和7.41 m水位對應(yīng)的Landsat 8 OLI和Landsat 7 ETM+衛(wèi)星數(shù)據(jù)，本文分別選擇7.27 m和7.41 m水位對應(yīng)的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)進行濕地生境分析，并以此為基礎(chǔ)分析7.34 m水位的濕地生境情況。其中Landsat 8 OLI和Landsat 7 ETM+衛(wèi)星遙感影像地面精度為15 m，軌道編號為121/039。根據(jù)每種土地類型特有的光譜特征，并結(jié)合現(xiàn)場定點調(diào)查與核驗，利用ENVI 5.3.1軟件對遙感影像進行分類。對每景遙感影像的解譯結(jié)果，通過誤差矩陣（Error Matrix）的Kappa系數(shù)進行總體精度（Overall Accuracy）驗證，并去除碎點后統(tǒng)計各土地覆被類型的面積[2]。

2.3 濕地水鳥監(jiān)測與分析

濕地水鳥分布主要通過濕地水鳥監(jiān)測獲取。候鳥越冬期水鳥監(jiān)測采用定點觀察為主，路線調(diào)查為輔的方法進行，監(jiān)測時盡可能對菜子湖進行全覆蓋。采用《全國第二次陸生野生動物資源調(diào)查鳥類同步調(diào)查技術(shù)方案》的調(diào)查方法，實施分片定點水鳥計數(shù)。在各監(jiān)測點用GPS定位，用雙筒望遠鏡確定目標，用單筒望遠鏡辨識及數(shù)算觀察范圍內(nèi)所有鳥種，記錄所見的種類數(shù)量、棲息地類型、人為干擾程度等因子。計數(shù)時，需記錄各水鳥種類及數(shù)量，盡可能對每一只水鳥進行計數(shù);未識別出的水鳥亦進行計算，計數(shù)工作在16：00前結(jié)束。如群體數(shù)量極大，或群體處于飛行、取食、行走等運動狀態(tài)時，可以5，10，20，50，100等為計數(shù)單位計算群體數(shù)量。

3 結(jié)果分析

3.1 適應(yīng)性水位下濕地生境面積

根據(jù)解譯結(jié)果，6.97 m水位時（接近1月多年平均水位），菜子湖水域面積為11 497.0 hm2，泥灘地面積為6 057.6 hm2，草本沼澤面積為4 460.9 hm2，水稻田面積為1 851.2 hm2。7.27 m水位時，水域面積為12 040.9 hm2，泥灘地面積為5 610.4 hm2，草本沼澤面積為4 375.4 hm2，水稻田面積為1 843.8 hm2;7.41 m水位時，水域面積為12 296.4 hm2，泥灘地面積為5 429.7 hm2，草本沼澤面積為4 303.4 hm2，水稻田面積為1 842.3 hm2。

菜子湖水位上升將引起泥灘濕地和草本沼澤濕地出露面積減少，水域面積增加，適應(yīng)性水位下菜子湖泥灘面積將減少447.2～627.9 hm2，減幅7.4%～10.4%;菜子湖草本沼澤面積將減少85.4～157.5 hm2，減幅1.9%～3.5%（見表2）。對于引江濟淮工程而言，規(guī)劃水平年2030，2040年菜子湖水位分別按不高于7.50 m和8.10 m控制。因此，需進一步開展適應(yīng)性水位調(diào)度試驗，同時監(jiān)測水位在接近7.50 m和8.10 m時湖區(qū)水鳥生境和數(shù)量及分布等變化情況，為工程運行期菜子湖水位優(yōu)化調(diào)控和濕地生境保護提供科學(xué)建議。

3.2 適應(yīng)性水位下濕地水鳥分布

以2018年12月對應(yīng)的水位（7.34 m）分析2018～2019年適應(yīng)性水位下水鳥種群數(shù)量及其分布情況。2018年12月共記錄到水鳥35種，其中留鳥5種，冬候鳥28種，夏候鳥1種，旅鳥1種。記錄到的水鳥共7目12科35種67 203只。其中，鸊鷉目1科2種242只，鰹鳥目1科1種2 220只，鵜形目2科4種7 032只，鸛形目1科1種202只，雁形目1科13種53521只，鶴形目2科4種233只，鸻形目4科10種3 753只（見圖1）。從種類組成來看，鴨科種類最多，其次是鷸科。水鳥的種群組成中，數(shù)量較多的種群為豆雁、白琵鷺、斑嘴鴨、金眶鸻和普通鸕鶿。

本次監(jiān)測到國家重點保護水鳥9種，其中國家一級保護水鳥4種，白頭鶴、白鶴（Grus leucogeranus）、東方白鸛、青頭潛鴨（Aythya baeri）;國家二級保護水鳥5種，白琵鷺（Platalea leucorodia）、小天鵝、白額雁（Anser albifrons）、鴻雁（Anser cygnoides）、小白額雁（Anser erythropus）。其中，IUCN極危物種2種，為白鶴和青頭潛鴨;瀕危物種1種，為東方白鸛;易危物種3種，為白頭鶴、鴻雁、小白額雁。達到國際重要濕地1%標準的水鳥共有9種（見圖2），分別是白頭鶴、東方白鸛、白琵鷺、白額雁、鴻雁、豆雁、大白鷺（Egretta alba）、普通鸕鶿（Phalacrocorax carbo）、金眶鸻（Charadrius dubius）。

監(jiān)測結(jié)果顯示：在43個監(jiān)測點位中，水鳥種群數(shù)量達到500只以上的監(jiān)測點位共19個，占監(jiān)測點位總數(shù)的44.19%。43個監(jiān)測點位共監(jiān)測到水鳥67 203只，其中種群數(shù)量超過500只的監(jiān)測點位的種群數(shù)量共63 879只，占水鳥總種群數(shù)量的95.05%，雙興村、胡王莊西側(cè)、車富村西側(cè)和南側(cè)、石會村北側(cè)和南側(cè)及菜子湖國家濕地公園是候鳥越冬期菜子湖水鳥集中分布區(qū)域。其中，雙興村和菜子湖國家濕地公園也是菜子湖國家重點保護水鳥集中分布區(qū)。

在監(jiān)測發(fā)現(xiàn)國際重要濕地1%標準水鳥分布的39個監(jiān)測點位中，國際重要濕地1%標準水鳥種群數(shù)量達到500只以上的監(jiān)測點位共19個，占監(jiān)測點位總數(shù)的比例接近50%。39個監(jiān)測點位共監(jiān)測到國際重要濕地1%標準水鳥59 717只，其中種群數(shù)量超過500只的19個監(jiān)測點位的種群數(shù)量共57 718只，占國際重要濕地1%標準水鳥總種群數(shù)量的96.65%。其中，雙興村、胡王莊西側(cè)、車富村西側(cè)和南側(cè)、石會村北側(cè)和南側(cè)及菜子湖國家濕地公園是菜子湖國際重要濕地1%標準水鳥的集中分布區(qū)域（見圖2）。

候鳥越冬期水鳥的覓食區(qū)域與歷史監(jiān)測資料基本一致，其中雁鴨類和鶴類等水鳥主要分布在水草和塊莖分布較多的區(qū)域，部分雁鴨類（豆雁、鴻雁等）以及鶴類（白頭鶴等）也在周邊的農(nóng)田生境中覓食。適應(yīng)性水位下，菜子湖水鳥在淺水水域、草本沼澤、泥灘地和水稻田等濕地生境均有分布，但越冬水鳥及國際重要濕地1%標準水鳥分布最多的區(qū)域為雙興村、胡王莊西側(cè)、車富村西側(cè)和南側(cè)、石會村北側(cè)和南側(cè)及菜子湖國家濕地公園，其中雙興村和菜子湖國家濕地公園也是菜子湖國家重點保護水鳥分布最多的區(qū)域。根據(jù)水鳥集中分布區(qū)域濕地生境類型分析，越冬水鳥集中分布區(qū)濕地生境以淺水水域、草本沼澤和泥灘地為主，表明越冬水鳥集中分布區(qū)與淺水水域、泥灘地、草本沼澤生境分布區(qū)存在較大的關(guān)聯(lián)性，食物資源可利用性可能是影響水鳥集中分布區(qū)的另一重要因素。

原安徽省林業(yè)廳組織的相關(guān)科研機構(gòu)于2004，2005年、2007年12月至2008年9月、2009年11月至2010年5月、2011，2014年及2015年等年份對菜子湖濕地鳥類進行了監(jiān)測，監(jiān)測調(diào)查覆蓋范圍平均為菜子湖面積的50%，調(diào)查時間主要為冬季[22]。歷史監(jiān)測資料為分析候鳥越冬期水鳥遷徙規(guī)律、水鳥種群現(xiàn)狀、水鳥食性、重要水鳥及其集中分布區(qū)等提供了重要基礎(chǔ)。但歷史監(jiān)測基本為水鳥同步調(diào)查，其調(diào)查目標、覆蓋范圍、調(diào)查時間均與本研究存在一定差異，因此很難對本研究的監(jiān)測數(shù)據(jù)與歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比分析，也很難利用一次適應(yīng)性水位下的監(jiān)測數(shù)據(jù)揭示水位變化對越冬水鳥種群數(shù)量及空間分布格局的影響。因此，需進一步加強適應(yīng)性水位下水鳥種群數(shù)量及空間分布、食物資源調(diào)查等，構(gòu)建菜子湖濕地生境數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為深入分析水位抬升對候鳥越冬期水鳥種群數(shù)量及空間分布格局的影響及開展?jié)竦厣尺m應(yīng)性評價提供重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為菜子湖濕地管理決策的信息化、科學(xué)化提供有力支持[23]。

4 結(jié)論與討論

本次研究以2018年12月平均水位（7.34 m）作為適應(yīng)性水位數(shù)據(jù)，分析了候鳥越冬期適應(yīng)性水位下濕地生境和水鳥種群數(shù)量及分布情況。適應(yīng)性水位下，水域面積為12 040.9～12 296.4 hm2，泥灘地面積為5 429.7～5 610.4 hm2，草本沼澤面積為4 303.4～4 375.4 hm2，水稻田面積為1 842.3～1 843.8 hm2。相比于1月多年平均水位6.90 m，菜子湖水位上升將引起泥灘濕地和草本沼澤濕地出露面積減少，水域面積增加，適應(yīng)性水位下菜子湖泥灘面積將減少447.2～627.9 hm2，減幅7.4%～10.4%;菜子湖草本沼澤面積將減少85.4～157.5 hm2，減幅1.9%～3.5%。

2018年12月，菜子湖記錄到的水鳥共7目12科35種67 203只，其中冬候鳥共7目11科28種63 613只。監(jiān)測到國家一級保護水鳥4種，國家二級保護水鳥5種，達到國際重要濕地1%標準的水鳥共有9種。根據(jù)2018年12月水鳥監(jiān)測數(shù)據(jù)，菜子湖水鳥分布最多的區(qū)域為雙興村、胡王莊西側(cè)、車富村西側(cè)和南側(cè)、石會村北側(cè)和南側(cè)及菜子湖國家濕地公園，種群數(shù)量超過500只的19個監(jiān)測點位占水鳥總種群數(shù)量的95.05%，其中雙興村和菜子湖國家濕地公園也是菜子湖國家重點保護越冬水鳥分布最多的區(qū)域。

考慮本研究的監(jiān)測數(shù)據(jù)與歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)難以進行對比分析，本研究僅對適應(yīng)性水位下濕地生境類型的變化進行了識別和分析，而對于不同適應(yīng)性水位下水鳥的變化趨勢還缺少深入分析。本文為第一個研究年（2018～2019年）的研究成果，即開展了1次枯水期適應(yīng)性水位調(diào)度試驗的研究結(jié)果。因此，后續(xù)將進一步開展適應(yīng)性水位下水鳥種群數(shù)量及空間分布、食物資源等調(diào)查與分析，揭示不同適應(yīng)性水位對菜子湖水鳥種群數(shù)量及空間分布格局的影響，為菜子湖水位優(yōu)化調(diào)控提供重要數(shù)據(jù)支撐和科學(xué)依據(jù)。

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（編輯：黃文晉）