機(jī)場(chǎng)冬季鳥類活動(dòng)規(guī)律及雪被對(duì)鳥類群落的影響

張侃，林慶乾，劉琪琪，王晨，侯建華

(河北大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，河北 保定 071002)

鳥擊或稱鳥撞指飛行的鳥類與飛行中的飛機(jī)、高速運(yùn)行的火車、汽車等發(fā)生碰撞，造成意外的事件[1].鳥撞已成為世界航空業(yè)的三大災(zāi)害之一，對(duì)于航空業(yè)來講，安全是永恒的主題，飛機(jī)的失事概率較小，但災(zāi)難一旦發(fā)生則死亡率極高、損失巨大[2].

機(jī)場(chǎng)因適宜的棲息環(huán)境和較豐富的食物條件而成為人工管理?xiàng)l件下鳥類重要的棲息地，是鳥擊發(fā)生的主要區(qū)域.目前，有關(guān)機(jī)場(chǎng)的鳥類國(guó)內(nèi)外已開展了較廣泛的研究，內(nèi)容涉及鳥類群落多樣性、鳥類危險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估[3-7]、鳥類分布規(guī)律[1、8-11、27]、季節(jié)變化[12-15]和鳥類群落與植被、草叢動(dòng)物、土壤動(dòng)物等環(huán)境因子的關(guān)系[16-22]等.受鳥類遷徙和繁殖的影響，春秋季節(jié)和夏季往往成為中國(guó)機(jī)場(chǎng)鳥擊防范和鳥類研究的重點(diǎn)季節(jié)，而冬季則因鳥種單一和數(shù)量相對(duì)較少而受到較少的關(guān)注.但是，由于冬季鳥類有集群活動(dòng)的習(xí)性，特別是中國(guó)北方冬季漫長(zhǎng)，冬季機(jī)場(chǎng)亦存在較大的鳥擊威脅.因此，本文對(duì)山西北部機(jī)場(chǎng)冬季鳥類活動(dòng)規(guī)律及雪被對(duì)鳥類群落的影響進(jìn)行了研究，以期為機(jī)場(chǎng)冬季鳥擊防范提供科學(xué)依據(jù).

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究機(jī)場(chǎng)位于山西省北部，屬于大陸性季風(fēng)氣候：四季分明，春季天氣多變，多大風(fēng)、風(fēng)沙和浮塵；夏季全季多云雨；秋季天氣多晴朗，后期溫度劇降；冬季氣候干燥，寒冷多晴天，時(shí)有西北大風(fēng).年平均氣溫7.3 ℃，年平均日照2 800 h，年均降水量380 mm，無霜期150 d左右.在中國(guó)動(dòng)物地理區(qū)劃中，屬于古北界華北區(qū)黃土高原亞區(qū).機(jī)場(chǎng)生境主要包括草地、跑道、公路、房屋建筑4 種類型.其中，草地面積最大、分布在跑道兩側(cè)和房屋建筑之間，是場(chǎng)區(qū)鳥類活動(dòng)主要區(qū)域；跑道和公路均為水泥澆筑而成；房屋建筑主要為低層樓房和平房，建筑間種植有柳樹、榆樹、小葉楊樹等行道樹.

1.2 研究方法

1.2.1 調(diào)查區(qū)域劃分

根據(jù)機(jī)場(chǎng)跑道、滑行道和聯(lián)絡(luò)道的位置，將機(jī)場(chǎng)劃分為5 個(gè)調(diào)查區(qū)域(圖1)，分別為區(qū)域一、區(qū)域二、區(qū)域三、區(qū)域四和區(qū)域五，其中，

區(qū)域一：位于機(jī)場(chǎng)北側(cè)，北側(cè)緊鄰農(nóng)田，主體為草地，邊緣生有部分灌叢；細(xì)分為A1區(qū)、A2區(qū)和A3區(qū)；

區(qū)域二：位于機(jī)場(chǎng)跑道東側(cè)，主體為草地，分布有少量水塘和農(nóng)田；細(xì)分為B1區(qū)、C1區(qū)、D1區(qū)、E1區(qū)和F1區(qū)；

區(qū)域三：位于機(jī)場(chǎng)跑道與滑行道之間，均為草地；細(xì)分為B2區(qū)、C2區(qū)、D2區(qū)、E2區(qū)和F2區(qū);

圖1 機(jī)場(chǎng)內(nèi)區(qū)域分布示意Fig.1 Regional distribution within the airport

區(qū)域四：位于機(jī)場(chǎng)滑行道西側(cè)，西側(cè)緊鄰村莊，主體為草地，分布有小片林地和1污水池；細(xì)分為B3區(qū)、C3區(qū)、D3區(qū)、E3區(qū)和F3區(qū)；

區(qū)域五：位于機(jī)場(chǎng)南側(cè)，南側(cè)緊鄰農(nóng)田，主體為草地，分布有小片楊樹；細(xì)分為G1區(qū)和G2區(qū).

1.2.2 雪被類型劃分

降雪后，經(jīng)過強(qiáng)吹車吹掃跑道、滑行道、平行公路和聯(lián)絡(luò)道的雪，將機(jī)場(chǎng)劃分為3種雪被類型.裸露區(qū)：吹雪后，草叢完全裸露的區(qū)域；過渡區(qū)：草叢未被雪全部覆蓋的區(qū)域；覆雪區(qū)：草叢已被雪全部覆蓋的區(qū)域.

1.2.3 調(diào)查方法

將各個(gè)調(diào)查區(qū)域的中央線設(shè)置為調(diào)查樣線，利用樣線法調(diào)查，即在日出至日落的每個(gè)時(shí)段分別沿著調(diào)查樣線進(jìn)行鳥類調(diào)查，行進(jìn)速度為1～2 km/h，記錄行進(jìn)過程中觀測(cè)到鳥類的種類和數(shù)量，為避免重復(fù)計(jì)數(shù)，對(duì)于與行進(jìn)方向同向飛過的鳥類不予記錄.調(diào)查工具包括雙筒望遠(yuǎn)鏡(Zeiss10×、SICONG8×)、照相機(jī)(7D，100～400 mm)、計(jì)數(shù)器.鳥類鑒定參考文獻(xiàn)[23]進(jìn)行.鳥類的種類、居留型分類參考文獻(xiàn)[24]進(jìn)行.

1.2.4 統(tǒng)計(jì)方法

鳥類密度(M): 計(jì)算公式為

M=N/(2LW)，

式中，N為樣線內(nèi)記錄的鳥類數(shù)量，L為樣線長(zhǎng)度，W為樣線單邊寬度[25].

鳥類活動(dòng)頻率：采用數(shù)量百分比計(jì)算，即

Beta多樣性分解：采用Beta多樣性分解方法，將Beta多樣性分解為周轉(zhuǎn)分組βsim及嵌套分組βsne，其中，物種周轉(zhuǎn)表示不同群落間的物種替換，物種嵌套指當(dāng)物種豐富度差異沿著某一梯度呈現(xiàn)出有序排列時(shí)，擁有較少物種的群落將是擁有較多物種的群落的子集.

式中，a為共有物種數(shù)，b和c分別是2個(gè)群落各自特有的物種數(shù)[27].

數(shù)據(jù)分析：采用SPSS 22.0及Excel軟件.

1.2.5 鳥類數(shù)量等級(jí)劃分

按照鳥類不同種群數(shù)量占鳥類統(tǒng)計(jì)總數(shù)的百分比(P)來確定優(yōu)勢(shì)種和數(shù)量級(jí)，將P≥10%定為優(yōu)勢(shì)種；1%≤P<10%定為常見種；0.1%≤P<1%定為稀有種；P<0.1%定為罕見種[28].

1.2.6 鳥類取食集團(tuán)劃分

按照冬季植被狀況以及鳥類食性的不同，將冬季機(jī)場(chǎng)鳥類劃分為4 種取食集團(tuán).

食谷鳥：主要取食植物種子或農(nóng)作物種子，如玉米、小麥等；

食蟲鳥：主要以昆蟲的成蟲、幼蟲，蠕蟲等為食的鳥類；

食肉鳥：主要取食鼠類、小型鳥類等小型脊椎動(dòng)物；

雜食性鳥類：食性較雜，食物來源取決于周邊環(huán)境.

2 結(jié)果與分析

2.1 鳥類組成

機(jī)場(chǎng)冬季鳥類調(diào)查共記錄到鳥類19 種，隸屬7 目11 科.其中，雀形目(PASSERIFORMES)鳥類有5 科11 種，占鳥種總數(shù)的57.89%，其鳥類多樣性最豐富；非雀形目鳥類有6 科8 種.從居留型看，留鳥9 種，占鳥種總數(shù)的47.37%；冬候鳥5 種，占26.32%；旅鳥3 種，占15.79%；夏候鳥2 種，占10.53%.由此可見，冬季機(jī)場(chǎng)鳥類群落主要以留鳥和冬候鳥為主，其中留鳥以雀形目、鴿形目居多，冬候鳥主要為雀形目鳥類.

優(yōu)勢(shì)種為麻雀(Passermontanus)、鐵爪鹀(Calcariuslongspur)、云雀(Alaudaarvensis)和短趾百靈(Alaudalacheleensis)，優(yōu)勢(shì)種個(gè)體數(shù)量占鳥類個(gè)體總數(shù)量的83.38%；常見種為達(dá)烏里寒鴉(Corvusdauuricus)、喜鵲(Picapica)、葦鹀(Emberizapallasi)等5 種，占鳥類個(gè)體總數(shù)量的15.06%；稀有種為毛腿沙雞(Syrrhaptesparadoxus)、環(huán)頸雉(Phasianuscolchicus)、戴勝(Upupaepops)等7 種，占鳥類個(gè)體總數(shù)量的1.45%；罕見種為鳳頭百靈(Galeridacristata)、長(zhǎng)耳鸮(Asiootus)、短耳鸮(Asioflammeus)等3 種，占鳥類個(gè)體總數(shù)量的0.11%.

從取食集團(tuán)看，雜食性鳥類10 種，占鳥種總數(shù)的52.63%；食谷鳥5 種，占鳥種總數(shù)的26.32%；食肉鳥3 種，占鳥種總數(shù)的15.79%；食蟲鳥1 種，占鳥種總數(shù)的5.26%.此外，本次記錄到國(guó)家Ⅱ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生鳥類共計(jì)3 種：長(zhǎng)耳鸮、短耳鸮和紅隼(Falco tinnunculus)，占鳥種總數(shù)的15.79%(表1).

表1 機(jī)場(chǎng)內(nèi)鳥類組成

續(xù)表1Continued Tab.1

2.2 鳥類活動(dòng)規(guī)律

2.2.1 日活動(dòng)規(guī)律

2.2.1.1 日節(jié)律

機(jī)場(chǎng)冬季全天不同時(shí)段鳥類活動(dòng)存在差異，上午9:00—10:00鳥類物種豐富度最大，達(dá)到峰值，為16 種，占機(jī)場(chǎng)內(nèi)鳥類物種總數(shù)的84.21%；其次為上午10:00—11:00，鳥類物種數(shù)為14 種，占73.68%；下午鳥類物種最豐富的時(shí)段為13:00—14:00，達(dá)到12 種，占63.16%.此外，機(jī)場(chǎng)鳥類密度變化呈現(xiàn)雙峰型曲線，上午9:00—10:00達(dá)到第1個(gè)峰值(最大值)，為2.22只/hm2；下午13:00—14:00鳥類密度達(dá)到第2個(gè)小高峰，為1.68只/hm2(圖2).

圖2 機(jī)場(chǎng)內(nèi)各時(shí)段鳥類豐富度與密度Fig .2 Bird richness and density at different time periods in the airport

2.2.1.2 峰值時(shí)段鳥類活動(dòng)情況

9:00—10:00共記錄鳥類16 種，其中優(yōu)勢(shì)種為達(dá)烏里寒鴉、麻雀、鐵爪鹀和云雀，該時(shí)段優(yōu)勢(shì)種個(gè)體數(shù)量占該時(shí)段鳥類個(gè)體總數(shù)量的80.03%；常見種為短趾百靈、小嘴烏鴉(Corvuscorone)、葦鹀和喜鵲，占該時(shí)段鳥類個(gè)體總數(shù)量的16.88%；稀有種為大嘴烏鴉(Corvusmacrorhynahos)、毛腿沙雞、鳳頭百靈(Galeridacristata)、環(huán)頸雉等7 種，占該時(shí)段鳥類個(gè)體總數(shù)量的3.00%；罕見種為紅隼1 種，占該時(shí)段鳥類個(gè)體總數(shù)量的0.09%.此外，雜食性鳥類10 種，占該時(shí)段鳥種總數(shù)的62.5%；食谷鳥4 種，占該時(shí)段鳥種總數(shù)的25%；食肉鳥1 種，占該時(shí)段鳥種總數(shù)的6.25%；食蟲鳥1 種，占該時(shí)段鳥種總數(shù)的6.25%.

13:00—14:00共記錄鳥類12 種，其中優(yōu)勢(shì)種為麻雀、鐵爪鹀、短趾百靈和云雀，該時(shí)段優(yōu)勢(shì)種個(gè)體數(shù)量占該時(shí)段鳥類個(gè)體總數(shù)量的83.41%；常見種為達(dá)烏里寒鴉、小嘴烏鴉、喜鵲等6 種，占該時(shí)段鳥類個(gè)體總數(shù)量的16.37%；稀有種為紅隼和環(huán)頸雉2 種，占該時(shí)段鳥類個(gè)體總數(shù)量的0.23%.此外，雜食性鳥類7 種，占該時(shí)段鳥種總數(shù)的58.33%；食谷鳥4 種，占該時(shí)段鳥種總數(shù)的33.33%；食肉鳥1 種，占該時(shí)段鳥種總數(shù)的8.33%.

2.2.2 分布規(guī)律

2.2.2.1 區(qū)域分布

冬季機(jī)場(chǎng)內(nèi)各區(qū)域鳥類分布明顯不同，E1區(qū)和E3區(qū)鳥類物種最多，為11 種，占機(jī)場(chǎng)內(nèi)鳥類物種總數(shù)的57.89%；其次為F3區(qū)，鳥類物種數(shù)為9 種，占47.37%.F3區(qū)鳥類個(gè)體密度最大，為50.60只/hm2；其次為E3區(qū)，密度為34.15只/hm2(圖3).

圖3 機(jī)場(chǎng)內(nèi)不同區(qū)域鳥類豐富度與密度Fig.3 Bird richness and density in different areas of the airport

2.2.2.2 高密區(qū)域鳥類活動(dòng)情況

E3區(qū)：共記錄鳥類11 種，優(yōu)勢(shì)種為麻雀，該區(qū)域優(yōu)勢(shì)種個(gè)體數(shù)量占該區(qū)域鳥類個(gè)體總數(shù)量的77.03%；常見種為喜鵲、家鴿(Columbalivia)、鐵爪鹀等4 種，占該區(qū)域鳥類個(gè)體總數(shù)量的21.06%；稀有種為鳳頭百靈、灰斑鳩(Streptopeliadecaocto)、云雀等6 種，占該區(qū)域鳥類個(gè)體總數(shù)量的1.91%.此外，雜食性鳥類7種，占該區(qū)域鳥種總數(shù)的63.64%；食谷鳥3 種，占該區(qū)域鳥種總數(shù)的27.27%；食肉鳥1 種，占該區(qū)域鳥種總數(shù)的9.09%.

F3區(qū)：共記錄鳥類9 種，優(yōu)勢(shì)種為麻雀和達(dá)烏里寒鴉，該區(qū)域優(yōu)勢(shì)種個(gè)體數(shù)量占該區(qū)域鳥類個(gè)體總數(shù)量的79.50%；常見種為小嘴烏鴉、云雀、短趾百靈等4 種，占該區(qū)域鳥類個(gè)體總數(shù)量的18.77%；稀有種為大嘴烏鴉、環(huán)頸雉和灰斑鳩，占該區(qū)域鳥類個(gè)體總數(shù)量的1.73%.此外，雜食性鳥類7 種，占該區(qū)域鳥種總數(shù)的77.78%；食谷鳥2 種，占該區(qū)域鳥種總數(shù)的22.22%.

2.3 雪被對(duì)機(jī)場(chǎng)鳥類的影響

2.3.1 雪被有無對(duì)鳥類密度的差異性影響

有雪被時(shí)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)區(qū)內(nèi)的鳥類個(gè)體密度平均值、物種密度平均值與無雪被時(shí)存在顯著差異(P<0.05)(表2).

表2 雪被有無對(duì)鳥類密度的差異性影響

數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差.同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)，相同字母表示差異不顯著(P>0.05).

2.3.2 雪被類型對(duì)鳥類密度的差異性影響

不同雪被類型間鳥類個(gè)體密度存在顯著性差異(P<0.05)，其中，裸露區(qū)具有最高的鳥類個(gè)體密度，不同雪被類型間鳥類個(gè)體密度變化趨勢(shì)表現(xiàn)為裸露區(qū)>過渡區(qū)>覆雪區(qū)(表3).

不同雪被類型間鳥類物種密度存在極顯著性差異(P<0.01)，其中，裸露區(qū)具有最高的鳥類物種密度，不同雪被類型間鳥類物種密度變化趨勢(shì)為裸露區(qū)>過渡區(qū)>覆雪區(qū)(表3).

表3 不同雪被類型間鳥類密度的差異性分析

數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差.不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05) ，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01) .

2.3.3 雪被類型間的Bate多樣性分解

Bate多樣性分解表明：裸露區(qū)與過渡區(qū)的周轉(zhuǎn)分組(0.09±0.05)高于嵌套分組(0.07±0.04)，過渡區(qū)與覆雪區(qū)、裸露區(qū)與覆雪區(qū)的周轉(zhuǎn)分組均低于嵌套分組，表明鳥類有從裸露區(qū)向過渡區(qū)擴(kuò)散的能力，且裸露區(qū)是吸引鳥類分布的直接生境(表4).

表4 群落Bate多樣性周轉(zhuǎn)分組βsim和嵌套分組βsne

3 討論

機(jī)場(chǎng)冬季鳥類調(diào)查共記錄鳥類19 種，隸屬7 目11 科，其中雀形目鳥類最多，是構(gòu)成冬季機(jī)場(chǎng)鳥類群落的主體.從鳥類居留型來看，冬季機(jī)場(chǎng)主要以留鳥和冬候鳥為主：優(yōu)勢(shì)種類為麻雀、鐵爪鹀、云雀和短趾百靈；從取食集團(tuán)看，雜食性鳥類和食谷鳥類居多，且均為雀形目鳥類，因此冬季機(jī)場(chǎng)鳥擊防治的重點(diǎn)應(yīng)主要針對(duì)雀形目鳥類.在鳥類物種組成上，冬季機(jī)場(chǎng)鳥類物種組成較為單一，這與機(jī)場(chǎng)所處的地理位置有密切關(guān)系：本次研究機(jī)場(chǎng)位于山西北部，屬于中國(guó)中部地區(qū)，研究結(jié)果與地處中國(guó)南部的南寧吳圩國(guó)際機(jī)場(chǎng)冬季鳥類組成存在明顯差異[13]，這與南寧的亞熱帶季風(fēng)氣候(冬季氣溫高、植被茂密)有關(guān)，在冬季仍能為鳥類提供充足的食物和棲息場(chǎng)所；但本研究結(jié)果與地處中國(guó)北部的哈爾濱機(jī)場(chǎng)冬季鳥類居留組成具有較高的相似性，即均以留鳥和冬候鳥為主[29]，這與二者均屬于大陸性季風(fēng)氣候、冬季漫長(zhǎng)和寒冷有關(guān).

本研究表明，機(jī)場(chǎng)冬季全天不同時(shí)段鳥類活動(dòng)存在差異，全天鳥類活動(dòng)最頻繁的時(shí)段為9:00—10:00和13:00—14:00，該時(shí)段鳥類物種豐富度和鳥類個(gè)體密度均為全天最大值，雜食性鳥類和食谷鳥類是該時(shí)段的主體.就區(qū)域分布而言，各區(qū)域分布明顯不同.其中，E3區(qū)和F3區(qū)為冬季機(jī)場(chǎng)的高密區(qū)域，即鳥類豐富度、個(gè)體密度最大，其中E3區(qū)優(yōu)勢(shì)種為麻雀，同時(shí)該區(qū)域大部分鳥類為雜食性鳥類和食谷鳥類：由于E3區(qū)位于區(qū)域4的南側(cè)，周邊生境相對(duì)復(fù)雜，除大部分草地外，在E3區(qū)與滑行道之間生長(zhǎng)1小片茂密的楊樹林，而E3區(qū)西側(cè)多由灌叢組成，周邊還有一些生活垃圾和建筑垃圾，空間異質(zhì)性學(xué)說認(rèn)為，空間環(huán)境越復(fù)雜，物種多樣性就越高[30]，因此E3區(qū)的鳥類豐富度最高與該區(qū)域環(huán)境復(fù)雜密切相關(guān).F3區(qū)位于區(qū)域四的建筑區(qū)域，部分建筑區(qū)域已荒廢，無人居住，建筑內(nèi)有茂密的柳樹林和槐樹，人為干擾較輕，且南側(cè)緊鄰E3區(qū)，所以F3區(qū)更適合鳥類棲息，因此鳥類個(gè)體密度最大.由此可見，9:00—10:00和13:00—14:00、E3區(qū)和F3區(qū)應(yīng)作為冬季重點(diǎn)關(guān)注和整治的時(shí)段和區(qū)域.

冬季機(jī)場(chǎng)雪被條件下鳥類個(gè)體密度顯著增加(P<0.05)，但鳥類物種密度顯著下降(P<0.05)，此現(xiàn)象與雪被條件下機(jī)場(chǎng)及周邊地區(qū)鳥類覓食地減少，而機(jī)場(chǎng)內(nèi)跑道、滑行道和聯(lián)絡(luò)道的雪會(huì)被及時(shí)清理，緊鄰的草叢也被吹開，出現(xiàn)裸露區(qū)，從而吸引機(jī)場(chǎng)及周邊地區(qū)大量食谷鳥類在機(jī)場(chǎng)裸露區(qū)集群覓食有關(guān).機(jī)場(chǎng)不同雪被類型間鳥類密度存在顯著差異或極顯著差異(P<0.05或P<0.01)，其中裸露區(qū)鳥類的個(gè)體密度和物種密度顯著大于過渡區(qū)和覆雪區(qū)，表明裸露區(qū)是吸引鳥類進(jìn)入機(jī)場(chǎng)活動(dòng)的主要環(huán)境因素.Bate多樣性分解表明，鳥類有從裸露區(qū)向過渡區(qū)擴(kuò)散的趨勢(shì)：隨著時(shí)間遷移，裸露區(qū)的食物極大消耗，導(dǎo)致鳥類覓食受限，為尋求更多的食物來源，鳥類會(huì)逐漸轉(zhuǎn)向過渡區(qū)進(jìn)行覓食[31].因此，裸露區(qū)應(yīng)是雪后鳥擊防范的重點(diǎn)區(qū)域.