基于AHP和GIS方法的滇池湖濱水鳥棲息地適宜性評價

趙文飛 楊子誠* 楊昆山 魯 斌 宗路平 李 楊

（1 國家林業(yè)和草原局西南調(diào)查規(guī)劃院，云南 昆明 650031；2 昆明市滇池高原湖泊研究院，云南 昆明 650028）

滇池位于云南省昆明市西南部，是云南省面積最大的高原淡水湖，滇池及湖濱濕地組成了獨特的河湖濕地復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，是水鳥重要的越冬地或遷徙中途停歇地（滇池流域生物多樣性綠皮書,2021）。水鳥是濕地生態(tài)系統(tǒng)健康的指示物種，開展滇池湖濱水鳥棲息地的適宜性分析對于科學(xué)制定水鳥保護(hù)管理對策，鞏固滇池湖濱濕地保護(hù)地位具有重要意義（白若梅等, 2021）。隨著3S技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于物種棲息地的研究趨向于定量化、模型化。國內(nèi)外學(xué)者廣泛利用多種預(yù)測模型開展水鳥棲息地適宜性分析，如鄒萍秀等（2022）利用遙感（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，評價了天津濕地水鳥生境適宜性動態(tài)變化，并分析了其驅(qū)動因素；劉偉等（2017）利用Maxent模型對東洞庭湖區(qū)種優(yōu)勢種鸻鷸類涉禽的棲息地適宜性進(jìn)行分析；鄒麗麗等（2012）利用邏輯斯蒂回歸模型對香港米埔—后海灣濕地鷺科水鳥棲息地適宜性進(jìn)行了評價。上述研究多針對單一水鳥類群或未細(xì)分水鳥類群，但不同類群的水鳥對棲息地的選擇存在較大差異，有些水鳥類群需要的棲息條件甚至是沖突的（魯斌等, 2022），現(xiàn)有研究方法對指導(dǎo)局域水鳥保護(hù)管理策略上存在一定的局限性和不準(zhǔn)確性。目前針對滇池區(qū)域水鳥棲息地的研究多限于定性研究，而定量和空間的研究還較少。

本研究綜合利用AHP和GIS等方法，結(jié)合滇池湖濱鷗、鸻鷸、雁鴨和鶴鹮4個水鳥類群的不同棲息特點，分析各類群水鳥棲息地適宜性量化及空間分布，從強(qiáng)化水鳥棲息地分類管理、推進(jìn)湖濱帶建設(shè)、減少人為干擾等方面提出相關(guān)建議。本研究可為其他濕地的水鳥棲息地適宜性定量分析和空間分布研究提供思路參考，可為開展滇池湖濱濕地修復(fù)及水鳥棲息地保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

滇池位于云南省昆明市，南北長約40 km，東西寬約12.5 km，湖泊面積約309 km2，平均海拔1 900 m。天然形成的海埂把它分為內(nèi)海和外海，位于南部的外海是滇池的主體，面積約298.2 km2；位于北部的內(nèi)海也稱“草?！保娣e約10.8 km2（張卓亞等, 2023）。滇池流域共記錄鳥類311種，隸屬17目60科，其中，國家重點保護(hù)鳥類52種。自20世紀(jì)60年代以來，隨著昆明城市化進(jìn)程加快，滇池面臨環(huán)境污染、人為活動干擾、生物多樣性降低等問題（楊文軍等, 2021; 路飛等, 2022），滇池湖濱水鳥的棲息地被壓縮在距離水面約200～300 m的狹窄湖濱區(qū)域內(nèi)。昆明市政府2015年10月發(fā)布了《滇池分級保護(hù)范圍劃定方案》，其中，滇池一級保護(hù)區(qū)指滇池水域及保護(hù)界樁向外水平延伸100 m以內(nèi)的區(qū)域，面積為323.97 km2，占滇池流域的11%。由于滇池保護(hù)范圍較大，多數(shù)城市建成區(qū)不屬于水鳥活動區(qū)，水鳥棲息地多限于滇池及其周邊區(qū)域(劉俊男等, 2022)，因此，本研究僅限于滇池及其湖濱濕地范圍，即滇池一級保護(hù)區(qū)內(nèi)（圖1）。

圖1 研究區(qū)位置示意圖Fig.1 Map of study area

2 數(shù)據(jù)及方法

2.1 技術(shù)路線

結(jié)合文獻(xiàn)資料及本次滇池湖濱水鳥及其棲息地調(diào)查結(jié)果，確定本研究技術(shù)路線（圖2），包括棲息地評價因子的選擇、因子權(quán)重分級及確定、適宜性評價模型構(gòu)建等過程。首先確定影響濕地水鳥棲息地適宜性評價因子，再確定各評價因子的權(quán)重，然后對鷗、鸻鷸、雁鴨和鶴鹮4個類群水鳥的各指標(biāo)因子進(jìn)行等級劃分，再結(jié)合ArcGIS空間分析方法進(jìn)行疊加，最終得到各類群水鳥的棲息地適宜性等級結(jié)果。

圖2 滇池湖濱濕地水鳥棲息地適宜性分析技術(shù)路線圖Fig.2 The work flowchart for waterfowls habitat suitability analysis in the wetland of Dianchi lakeside

2.2 選擇評價因子及數(shù)據(jù)源

根據(jù)滇池湖濱濕地特征及4個類群水鳥生態(tài)類群棲息需求，結(jié)合相關(guān)研究成果（劉俊男等, 2022;陳慶, 2018; 金欣等, 2013），本研究選擇自然和人為干擾兩大因素共5個因子，構(gòu)建4個類群水鳥的棲息地適宜性分析模型，其中，自然因素包括水文條件、食物豐富度、隱蔽度和水源距離等因子，人為干擾因素包括道路和居民點。

1）水文條件。根據(jù)昆明市滇池高原湖泊研究院提供的滇池水下地形測繪數(shù)據(jù)，在ArcGIS中按研究區(qū)進(jìn)行Kriging插值，作為該水文條件數(shù)據(jù)。

2）食物豐富度。以2020年第三次全國國土調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，分為水域、沼澤、耕地、草甸、灌叢、林地、其他7種類型（陳麗霞等, 2019; 汪潔瓊等, 2021），作為食物豐富度數(shù)據(jù)。

3）隱蔽度。躲避天敵的侵害是水鳥存活下來的必要條件，所以將棲息地隱蔽度作為評價因子之一。植被覆蓋度（VFI）過高也不利于水鳥飛行，經(jīng)過對滇池湖濱水鳥棲息地的調(diào)查，當(dāng)植被覆蓋度超過50%，水鳥數(shù)量呈下降趨勢。本研究使用Landsat-8衛(wèi)星影像，成像時間為2021年3月25日，云量較少，經(jīng)幾何校正、融合、大氣校正等過程后提取VFI，作為隱蔽度數(shù)據(jù)。

式中：NIR為近紅外波段；R為紅波段；NDVIsoil為完裸土或無植被覆蓋區(qū)域的歸一化植被指數(shù)（NDVI），即無植被像元的NDVI值；NDVIveg代表完全被植被所覆蓋的像元的NDVI值，即純植被像元的NDVI值。

4）水源距離。利用ArcGIS距離分析工具提取水鳥活動區(qū)域距離滇池及河流的距離作為該因子的數(shù)據(jù)。

5）人為干擾。本研究首先將研究區(qū)的居民點及道路按等級設(shè)置不同距離生成人為干擾區(qū)，其次將兩類干擾強(qiáng)度進(jìn)行累計，作為人為干擾影響強(qiáng)度的數(shù)據(jù)。

2.3 棲息地適宜性模型

層次分析法（AHP）是一種將定性與定量分析相結(jié)合的多目標(biāo)決策分析方法，被廣泛用作物種棲息地質(zhì)量評價。本研究利用AHP和專家打分法計算上述評價因子的權(quán)重。首先，分別對各個類群水鳥的5個因子的影響程度兩兩比較，確定各因子間的重要性。其次，將各評價因子對棲息地影響的貢獻(xiàn)進(jìn)行量化分級賦值，即制定因子分級評價賦值表。最后，利用AHP軟件，通過構(gòu)造判斷矩陣以及數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，分別計算得到各評價因子的權(quán)重值。

根據(jù)各評價因子的分級及權(quán)重，采用模糊賦值求積法（陳薇等, 2020），構(gòu)建鷗類、鸻鷸類、雁鴨類和鶴鹮類4類水鳥類群的棲息地適宜性指數(shù)，利用ArcGIS生成水鳥棲息地適宜性等級分布圖，計算公式如下：

式中：HSI為棲息地適宜性指數(shù)；n為評價因子的數(shù)量；Si為第個評價因子的適宜性等級取值；Wi是第個評價因子的棲息地適宜性權(quán)重。

2.4 棲息地適宜性評價因子及權(quán)重

根據(jù)AHP和專家打分，使用Yaahp層次分析法軟件分別計算得到4個水鳥類群的棲息地評價因子權(quán)重結(jié)果值和分級評價準(zhǔn)則（表1）。各類群水鳥的棲息地適宜性評價因子分級結(jié)果存在顯著的空間差異，將各因子按最適宜、較適宜、一般適宜和不適宜等4個等級，分別賦值7、5、3、1。利用ArcGIS軟件將各因子按權(quán)重疊加，得到各類群水鳥棲息地適宜性分析結(jié)果，當(dāng)分析結(jié)果為(5，7］時為最適宜；為(3，5］時為較適宜；為(1，3］時為適宜；為［0，1］時為不適宜，分析過程及結(jié)果詳見圖3～圖6。

表1 評價因子權(quán)重及分級評價賦值表Table 1 The weights and gradings of each assessment criteria

圖3 滇池湖濱濕地鷗類水鳥棲息地適宜性分析因子及結(jié)果分級Fig.3 The criteria and results of suitable habitat analysis for gull birds of Dianchi lakeside

3 結(jié)果與分析

3.1 鷗類棲息地適宜性評價

對于鷗類而言，排除人為投喂影響，理論上鷗類水鳥棲息地最適宜區(qū)主要集中在滇池外海的南岸及西南片區(qū)，面積6.02 km2，占研究區(qū)的1.86%，具體位置如下：海埂大壩至船房河段、淤泥河至大嘴頭段、南滇池濕地（鴿子窩灣）、南滇池濕地（太史灣）、大河尾濕地至石碑濕地段等區(qū)域。較適宜區(qū)面積最大，達(dá)到271.82 km2，面積占比83.9%。北部的草海片區(qū)大部分屬于一般適宜區(qū)與不適宜區(qū)，分別占比10.21%和4.03%（圖3）（圖3中a-e為適宜性評價因子分級圖，其中，最適宜取值7，較適宜取值5，適宜取值3，不適宜取值1；圖f為鷗類適宜性分級結(jié)果，同圖4～圖6）。

圖4 滇池湖濱濕地鸻鷸類水鳥棲息地適宜性分析因子及結(jié)果分級Fig.4 The criteria and results of suitable habitat analysis for waders birds of Dianchi lakeside

3.2 鸻鷸類棲息地適宜性評價

鸻鷸類水鳥棲息地適宜性分析結(jié)果見圖4，最適宜區(qū)面積15.85 km2，占研究區(qū)面積的4.89%，具體位置如下：福保灣、淤泥河至大嘴頭濕地段、南滇池濕地（太史灣和鴿子窩灣）、大河尾至石碑段等區(qū)域。較適宜區(qū)和一般適宜區(qū)分別占比30.05%和61.32%。鸻鷸類棲息地適宜性分析結(jié)果與水鳥的調(diào)查分區(qū)較為一致，顯示草海及外海中部有一塊棲息地適宜區(qū)，與鸻鷸類的適宜棲息地相悖，鸻鷸類水鳥無法在水位較深的區(qū)域棲息覓食。分析原因是人為干擾影響因子權(quán)重占比最高，綜合疊加各評價因子后，導(dǎo)致外海中部區(qū)域存在理論上的較適宜區(qū)。不適宜區(qū)面積最小，占比3.74%，集中在草海北部靠近昆明城區(qū)，且人為活動較為頻繁的大觀公園及河尾濕地等區(qū)域。

3.3 雁鴨類棲息地適宜性評價

雁鴨類水鳥偏好相對開闊的自由水面、較少人為干擾的生境區(qū)域(魯斌等, 2022)，其棲息地適宜分析結(jié)果見圖5，最適宜區(qū)面積1.61 km2，占研究區(qū)的0.50%，集中在外海西南部的大河尾至石碑段濕地。較適宜區(qū)較大，占比73.19%，集中在滇池外海的西南片區(qū)，具體位置如下：南滇池濕地（太史灣和鴿子窩灣）、淤泥河至大嘴頭段、西華濕地南部等區(qū)域。滇池以北東部及北部多為一般適宜及不適宜區(qū)，分別占比20.71%和5.60%。

圖5 滇池湖濱濕地雁鴨類棲息地適宜性分析因子及結(jié)果分級Fig.5 The criteria and results of suitable habitat analysis for Anatidae birds of Dianchi lakeside

3.4 鶴鹮類棲息地適宜性評價

鶴鹮類水鳥棲息地適宜分析結(jié)果見圖6，除了人為活動較為頻繁的草海、海埂大壩、古滇王國濕地等區(qū)域為不適宜區(qū)，面積3.89 km2，占比1.20%。滇池外海大部分的湖濱濕地多為鶴鹮類水鳥棲息地的適宜分布區(qū)，其中最適宜區(qū)面積13.4 km2，占比4.14%，具體位置如下：盤龍江入湖口南部以南、福保灣、福保灣至海東濕地段、斗南濕地、烏龍灣、淤泥河至大嘴頭段、南滇池濕地（太史灣和鴿子窩灣）、大河尾至石碑段、西華濕地南部等區(qū)域；較適宜區(qū)面積最大，占比88.69%。一般適宜區(qū)多分布在草海內(nèi)部的淺水區(qū)，面積占比5.97%。

圖6 滇池湖濱濕地鶴鹮類棲息地適宜性分析因子及結(jié)果Fig.6 The criteria and results of suitable habitat analysis for crane and ibises birds of Dianchi lakeside

4 討論

4.1 水鳥適宜棲息地因子差異

在影響滇池水鳥棲息地的各個評價因子中，食物豐富度在各因子中權(quán)重值最高，均高于0.4，其次是人為干擾因子，水文條件、距水源地距離和隱蔽度等其他因子的權(quán)重值較低。本文權(quán)重分析結(jié)果與涂文姬等（2017）、劉偉等（2017）、魯斌等（2022）的研究結(jié)果基本一致。本研究認(rèn)為棲息地的食物豐富度是影響滇池湖濱水鳥選擇棲息生境的決定性因素。其次，人類活動及生境變化對水鳥選擇棲息地具有導(dǎo)向性作用，即水鳥傾向于選擇具有一定安全警戒距離的湖濱濕地。相關(guān)研究也發(fā)現(xiàn)，如果水鳥的棲息地受到持續(xù)干擾，即使該地區(qū)具有適合的食物源，部分類群水鳥也會選擇放棄該棲息地。

4.2 不同類群水鳥最適宜棲息地空間差異

本研究得到滇池湖濱水鳥適宜棲息地的定量及空間分布結(jié)果，其中，滇池北部的草海片區(qū)因距離城市較近，周邊開發(fā)活動較多，人為活動干擾程度較高，僅在河尾濕地和東風(fēng)壩區(qū)域存在部分鸻鷸和鶴鹮類水鳥的適宜區(qū)；受到人為投喂的影響，草海是目前鷗類水鳥分布最為集中的棲息地（涂文姬等,2017）。滇池外海南岸及東岸的淤泥河至大嘴頭段集中連片的濕地，水域與滇池自然聯(lián)通，人類活動干擾程度低，是多個類群水鳥理想的棲息區(qū)域，外海南岸的南滇池國家濕地公園是此次調(diào)查發(fā)現(xiàn)的水鳥種類最多的區(qū)域（楊文軍等, 2021）；外海北岸的盤龍江入口區(qū)經(jīng)福保灣至海東濕地的區(qū)域，食物豐富、距水源近，是鸻鷸和鶴鹮類水鳥的棲息地適宜區(qū)；外海西岸片區(qū)雖人口密度相對較低，但周邊無入滇河流，受地形限制，西岸湖濱濕地的深水區(qū)較多，且呈點狀分布，僅大河尾至石碑段部分零星區(qū)域?qū)儆谒B適宜的覓食和棲息地。

4.3 水鳥棲息地保護(hù)與恢復(fù)建議

滇池湖濱濕地的4個類群水鳥適宜棲息地多為孤立的帶狀或零星斑塊，應(yīng)注重滇池湖濱水鳥生物多樣性保護(hù)及濕地恢復(fù)重建并舉，減少人為過度干擾和利用的影響（Dong et al., 2013），提出以下水鳥適宜棲息地保護(hù)與修復(fù)建議：1）強(qiáng)化水鳥棲息地分類管理。滇池湖濱濕地生境異質(zhì)性較高，不同水鳥類群對棲息地的選擇策略也不盡相同。由于鸻鷸類、雁鴨類和鶴鹮類水鳥對人為干擾較為敏感，建議將其棲息地最適宜區(qū)設(shè)為生態(tài)保育區(qū)；鷗類適應(yīng)能力較強(qiáng)，能與游客近距離接觸，建議規(guī)范管理保護(hù)該類群水鳥。2）推進(jìn)環(huán)滇池湖濱帶生態(tài)建設(shè)。構(gòu)建從點狀保護(hù)逐步擴(kuò)展至帶狀或面狀的水鳥棲息廊道，降低水鳥棲息地的孤島化和破碎化現(xiàn)象（Sun et al., 2023）。加強(qiáng)滇池湖泊自然岸線的保護(hù)，逐步將人工防浪堤改造為生態(tài)駁岸，逐步實現(xiàn)水、陸生態(tài)系統(tǒng)之間的良性循環(huán)（楊文軍等, 2021）。在滇池外海南岸及東岸等滿足多個類群水鳥棲息的區(qū)域營建“水生—濕地—陸生”的復(fù)合景觀，提升濕地水環(huán)境質(zhì)量，為擴(kuò)大水鳥棲息地創(chuàng)造條件。3）減少人為活動對水鳥棲息地的干擾。加強(qiáng)國土空間用途管制，加強(qiáng)滇池湖濱及其周邊的土地集約利用，在確保不影響水鳥正常飛行的基礎(chǔ)上，可在撈魚河、海東、斗南等人流量大的濕地周邊適當(dāng)種植本土的高大喬木類植物，為水鳥棲息營造天然屏障（蘆汀,2023）。

5 結(jié)論

本研究綜合使用AHP和GIS等方法，實現(xiàn)了滇池湖濱4個類群水鳥棲息地適宜性的定量評價。結(jié)果表明：1）在影響滇池湖濱水鳥棲息地的各個評價因子中，食物豐富度在各因子中影響程度最高，其次是人為干擾因子，水文條件、距水源地距離和隱蔽度等其他因子。這說明食物是滇池湖濱水鳥選擇棲息地的重要因素，而人為干擾對水鳥影響也較為顯著。2）4個類群水鳥的適宜棲息地（最適宜和較適宜區(qū)）中，鷗類和鶴鹮類水鳥的適宜區(qū)最大，雁鴨和鸻鷸類相對較小。3）滇池湖濱水鳥最適宜的棲息地分布在滇池草海西岸及外海南岸、東岸的帶狀或斑塊狀區(qū)域，其食物相對豐富、人類干擾程度較低，是開展生物多樣性保護(hù)及濕地恢復(fù)重建的優(yōu)先區(qū)。