夏季東部海濱機(jī)場(chǎng)鳥類群落結(jié)構(gòu)分析與鳥擊防范對(duì)策

劉振江，范麗紅，閆 拯

(中國(guó)人民解放軍海軍勤務(wù)學(xué)院海防工程系，天津 300450)

機(jī)場(chǎng)生態(tài)環(huán)境良好，地形平坦開闊，植被繁茂，除飛機(jī)外的人為干擾少，成為城市生境中鳥類的避難所，對(duì)多數(shù)鳥類具有很強(qiáng)的吸引力[1]。飛機(jī)在起飛和降落階段容易與鳥類發(fā)生撞擊，破壞機(jī)身機(jī)構(gòu)，引發(fā)飛行安全事件[2]。據(jù)保守估計(jì)，鳥擊事故每年造成全球航空業(yè)12億～15億美元的損失[3]。如今世界航空業(yè)迅猛發(fā)展，鳥擊事故頻發(fā)，嚴(yán)重威脅飛行安全[4-6]。夏季雨水充沛，植被豐茂，滋生大量昆蟲，吸引鳥類捕食。同時(shí)，夏季也是鳥類育雛和幼鳥初飛時(shí)期，成鳥捕食頻率加大，幼鳥飛行經(jīng)驗(yàn)不足，難以躲避飛機(jī)。此外，夏季夜間鳥類活動(dòng)頻繁，引起鳥擊事故頻率上升。這些因素給機(jī)場(chǎng)鳥擊防范工作帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[7-8]。充分調(diào)查夜間鳥類信息和活動(dòng)規(guī)律，并分析制定有針對(duì)性的驅(qū)鳥預(yù)案是機(jī)場(chǎng)進(jìn)行鳥擊防范工作的主要措施[9]。為有效應(yīng)對(duì)夏季鳥類活動(dòng)產(chǎn)生的影響，對(duì)我國(guó)東部某海濱機(jī)場(chǎng)鳥類夏季群落生態(tài)狀況進(jìn)行調(diào)查研究，探討鳥類與飛行安全的關(guān)系。在掌握鳥類活動(dòng)的基礎(chǔ)上，從科學(xué)治理鳥類生境、精準(zhǔn)防控危險(xiǎn)鳥類、綜合防控夜行鳥類等方面為鳥擊防范提供理論參考。

1 研究區(qū)概況

東部某海濱機(jī)場(chǎng)屬北溫帶季風(fēng)性氣候區(qū)，四季分明，年均溫度為8.7 ℃，年均降水量約600 mm。機(jī)場(chǎng)東部瀕臨渤海；南部為大面積海灘；西部分布有大片低山丘陵，植被類型主要為松林灌叢、闊葉灌叢、禾草(Gramineae)草叢和芒萁(Dicranopterisdichotoma)草叢；北部為工業(yè)區(qū)。此外，機(jī)場(chǎng)附近分布有農(nóng)田、村莊和濕地。農(nóng)田主要種植玉米、花生和水稻，內(nèi)有水渠。濕地由水溝、河流和池塘構(gòu)成，池塘中植物主要為蘆葦(Phragmitesaustralis)。機(jī)場(chǎng)周邊地區(qū)復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境為鳥類提供了適宜的棲息地和豐富的食物來(lái)源，研究區(qū)鳥類種群數(shù)量大，活動(dòng)頻繁。

2 材料與方法

2.1 生境劃分及樣帶設(shè)置

根據(jù)地貌特征和植物類型，將研究區(qū)海濱機(jī)場(chǎng)及其周圍的生態(tài)環(huán)境類型劃分為草地、海灘、林灌、濕地、農(nóng)田和村落6種生境。不同區(qū)域鳥類群落結(jié)構(gòu)具有一定差別，其對(duì)飛行安全的威脅也不同。由于機(jī)場(chǎng)不同生境之間互相交錯(cuò)，且呈塊狀分布，將機(jī)場(chǎng)劃分為4個(gè)調(diào)查區(qū)域，設(shè)8條樣帶。1號(hào)調(diào)查區(qū)域包括機(jī)場(chǎng)內(nèi)場(chǎng)工作生活區(qū)和外場(chǎng)飛行區(qū)，主要生境為草地和林灌；2號(hào)調(diào)查區(qū)域位于機(jī)場(chǎng)南部和東部，主要生境為海灘；3號(hào)調(diào)查區(qū)域位于機(jī)場(chǎng)西部，主要生境為濕地、林灌、農(nóng)田和村落；4號(hào)調(diào)查區(qū)域位于機(jī)場(chǎng)北部，主要生境為海灘、林灌和村落。每個(gè)調(diào)查區(qū)域各設(shè)置2條樣帶，樣帶范圍為4 000 m×200 m，涵蓋了機(jī)場(chǎng)區(qū)域所有生境類型。

2.2 調(diào)查方法

于2019年6至8月，采取樣帶法調(diào)查機(jī)場(chǎng)及其周邊生境分布狀況和鳥類活動(dòng)情況，掌握各區(qū)域鳥類種類和數(shù)量。沿設(shè)定的固定樣帶，在5：30—8：30和16：00—19：30這2個(gè)鳥類活動(dòng)高峰時(shí)段，以1.5 km·h-1行走速度，采用10倍手持雙筒望遠(yuǎn)鏡觀察樣帶兩側(cè)100 m范圍內(nèi)鳥類活動(dòng)情況，每月上、中、下旬各調(diào)查1次。根據(jù)鳥類在空中的飛行姿態(tài)和鳴叫聲等綜合特征判斷鳥類具體種類，并記錄數(shù)量、飛行高度、活動(dòng)區(qū)域等信息[10]。對(duì)夜間活動(dòng)的鳥類，采用微光夜視儀觀測(cè)鳥類主要活動(dòng)區(qū)域，于日落時(shí)在鳥類飛往機(jī)場(chǎng)的合適地點(diǎn)設(shè)立25 m×6 m規(guī)格的霧網(wǎng)，及時(shí)摘取并記錄霧網(wǎng)捕獲鳥類的種類、數(shù)量等信息[11]。

2.3 計(jì)算方法

2.3.1鳥類密度

鳥類密度(D)是劃分機(jī)場(chǎng)鳥類數(shù)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的基本依據(jù)[12]，計(jì)算公式為D=N/2LW，其中D為鳥類密度，只·hm-2；N為樣帶內(nèi)鳥類數(shù)量，只；L為樣帶長(zhǎng)度，m；W為樣帶單邊寬度，m。D≥0.1時(shí)，為優(yōu)勢(shì)種；0.01≤D<0.1時(shí)，為普通種；D<0.01時(shí)，為偶見(jiàn)種。

2.3.2鳥類重要值

鳥類重要值(VI)是一種綜合數(shù)量指標(biāo)，表示某種鳥類在群落中所處的地位和作用，可用來(lái)劃分各種鳥類鳥擊風(fēng)險(xiǎn)，重要值越高，鳥擊風(fēng)險(xiǎn)越大[13]。VI為相對(duì)數(shù)量成分、相對(duì)時(shí)間成分、相對(duì)空間成分之和，相對(duì)數(shù)量成分為某種鳥個(gè)體數(shù)占數(shù)量最多鳥種個(gè)體數(shù)的百分比，相對(duì)時(shí)間成分為某種鳥出現(xiàn)的調(diào)查次數(shù)占總調(diào)查次數(shù)的百分比，相對(duì)空間成分為某種鳥出現(xiàn)的樣帶數(shù)占總樣帶數(shù)的百分比。VI≥200時(shí)，為鳥擊風(fēng)險(xiǎn)重大；100≤VI<200時(shí)，為鳥擊風(fēng)險(xiǎn)較大；50≤VI<100時(shí)，為鳥擊風(fēng)險(xiǎn)一般；VI<50時(shí)，為鳥擊風(fēng)險(xiǎn)較小。

2.3.3鳥類分布系數(shù)

鳥類分布系數(shù)(ADC，CAD)表示鳥類在不同環(huán)境梯度中的分布廣度[14]，計(jì)算公式為CAD=(n/N+m/M)×100%，其中，n為某種鳥出現(xiàn)的樣帶數(shù)；N為總樣帶數(shù)；m為某種鳥出現(xiàn)的生境數(shù)；M為總生境數(shù)。根據(jù)分布系數(shù)將鳥類分為廣性分布(CAD≥100%)、中性分布(50%≤CAD<100%)和狹性分布(CAD<50%)3種類型。

2.3.4鳥類Shannon-Wiener多樣性指數(shù)

(1)

式(1)中，H′為Shannon-Wiener多樣性指數(shù)[15]；S為鳥類種數(shù)；Pi為第i種鳥類個(gè)體數(shù)與鳥類總數(shù)的比值。

2.3.5鳥類Pielou均勻性指數(shù)

(2)

式(2)中，J為Pielou均勻度指數(shù)[16]；H′為Shannon-Wiener多樣性指數(shù)；Hmax為理論最大多樣性指數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 鳥類區(qū)系組成特點(diǎn)

研究區(qū)夏季調(diào)查共發(fā)現(xiàn)鳥類52種2 702只(表1)，隸屬于9目24科[17-19]。鳥種區(qū)系分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，機(jī)場(chǎng)附近分布的鳥類有古北種33種，占比為63.46%，有廣布種14種，占比為26.92%，有東洋種5種，占比為9.61%。按生態(tài)特征劃分，有水鳥29種，占比為55.77%，有非水鳥23種，占比為44.23%。按居留類型劃分，有留鳥10種，占比為19.23%，有夏候鳥29種，占比為55.77%，有旅鳥13種，占比為25.00%，其中夏候鳥和旅鳥占比合計(jì)為80.77%。

3.2 鳥類鳥擊風(fēng)險(xiǎn)及活動(dòng)特點(diǎn)

如表1所示，鳥類數(shù)量、時(shí)間和空間分析結(jié)果顯示，鳥擊風(fēng)險(xiǎn)重大(VI≥200)的鳥類有5種，包括家燕、樹麻雀、紅嘴鷗、家鴿和海鷗；鳥擊風(fēng)險(xiǎn)較大(100≤VI<200)的鳥類有4種，包括喜鵲、金腰燕、黑尾鷗和普通燕鷗；鳥擊風(fēng)險(xiǎn)一般(50≤VI<100)的鳥類有田鷚、紅隼等12種。從鳥類在不同生境的分布情況看，廣性分布鳥類有家鴿、海鷗、紅嘴鷗、家燕、金腰燕、樹麻雀和喜鵲7種，占比為13.46%；中性分布鳥類有22種，占比為42.30%；狹性分布鳥類有23種，占比為44.23%。從機(jī)場(chǎng)鳥類密度看，優(yōu)勢(shì)種鳥類有8種，占比為15.38%，包括家鴿、海鷗、紅嘴鷗、黑尾鷗、普通燕鷗、家燕、樹麻雀和田鷚；普通種有15種，占比為28.85%；偶見(jiàn)種有29種，占比為55.77%。

3.3 不同生境及日常鳥類活動(dòng)規(guī)律

如圖1所示，夏季海濱機(jī)場(chǎng)6種生境中濕地生境鳥種類最多，包括白鷺、蒼鷺、海鷗和白腰草鷸等25種；海灘生境記錄鳥類數(shù)量最多，共1 015只，以海鳥為主，包括海鷗、紅嘴鷗、白鷺、蒼鷺、綠頭鴨和白腰杓鷸等；草地生境主要吸引雀形目鳥類和少量水鳥活動(dòng)，包括樹麻雀、云雀、田鷚、金翅雀、燕雀、家燕、金腰燕、喜鵲、金眶鸻和小杓鷸等21種；林灌生境記錄到環(huán)頸雉、山斑鳩、喜鵲、樹麻雀、家燕、黑卷尾、金翅雀、棕頭鴉雀、虎紋伯勞等18種鳥類；農(nóng)田生境鳥類數(shù)量最少，僅發(fā)現(xiàn)鳥類166只，包括家鴿、樹麻雀、喜鵲、家燕、金腰燕、戴勝和環(huán)頸雉等9種；村落生境鳥類種數(shù)最少，僅有樹麻雀、家燕和喜鵲等5種。

從鳥類活動(dòng)時(shí)間來(lái)看，6：00—8：00之間，樹麻雀、云雀在草地生境中覓食，燕雀、戴勝、白腹鶇和紅尾伯勞等雀形目鳥類在林灌生境中活動(dòng)；8：00之后，海鷗、紅嘴鷗和黑尾鷗在機(jī)場(chǎng)跑道南端上空約100～200 m高度穿越機(jī)場(chǎng)；16:00—18:00之間，海鷗、紅嘴鷗、黑尾鷗、普通燕鷗和白翅浮鷗等水鳥從機(jī)場(chǎng)上空飛越，飛行高度在100～200 m之間；19：00之后，喜鵲從機(jī)場(chǎng)南端穿越機(jī)場(chǎng)飛到位于林灌生境的巢穴中，飛行高度在10～50 m之間。

如圖2所示，6種生境鳥類Shannon-Wiener多樣性指數(shù)由高到低依次為濕地、海灘、草地、林灌、農(nóng)田和村落生境，鳥類Pielou均勻性指數(shù)從高到低依次為濕地、村落、海灘、農(nóng)田、草地和林灌生境。依據(jù)生態(tài)學(xué)基本原理，物種多樣性越高，群落營(yíng)養(yǎng)來(lái)源越多，群落更趨于穩(wěn)定[2]。濕地生境物種多樣性和均勻度指數(shù)均最高，這與濕地可為鳥類提供豐富的食物資源有關(guān)；村落生境多樣性指數(shù)最低，這與村落為鳥類提供的食物資源有限有關(guān)；海灘生境多樣性指數(shù)較高，且鳥類數(shù)量最多，應(yīng)加強(qiáng)該區(qū)域鳥類防治。

3.4 夜間鳥類調(diào)查結(jié)果

從霧網(wǎng)夜間捕獲的鳥種類來(lái)看，主要為普通夜鷹(Caprimulgusindicus)、紅角鸮(Otusscops)、縱紋腹小鸮(Athenenoctua)和長(zhǎng)耳鸮(Asiootus)4種，其中共捕獲4只普通夜鷹、2只紅角鸮、4只縱紋腹小鸮和1只長(zhǎng)耳鸮，這些鳥類均習(xí)慣在夜間覓食[20-23]。廣闊的機(jī)場(chǎng)草地分布有昆蟲、嚙齒類等食物，吸引這些鳥類前來(lái)覓食，從而對(duì)夜航飛機(jī)構(gòu)成較大威脅。此外，還有3種晝行性鳥類在夜間撞網(wǎng)，包括2只丘鷸、4只鵪鶉、8只田鷚。

表1 夏季海濱機(jī)場(chǎng)鳥類信息

4 討論

4.1 鳥類活動(dòng)對(duì)飛行安全的影響

4.2 生境分布對(duì)飛行安全的影響

機(jī)場(chǎng)的生態(tài)環(huán)境容易吸引鳥類大量聚集[25]，機(jī)場(chǎng)不同分布區(qū)域中鳥類活動(dòng)對(duì)飛行安全的影響有明顯差異[26]。東部夏季海濱機(jī)場(chǎng)6種生境中海灘生境鳥類數(shù)量最多(圖1)，這是由于海水退潮時(shí)海灘會(huì)遺留大量蝦、蟹、蚌等生物，吸引海鷗、黑尾鷗和紅嘴鷗等水鳥前來(lái)覓食。同時(shí)海灘生境正好位于飛機(jī)爬升、進(jìn)近階段的下方，導(dǎo)致該區(qū)域鳥擊風(fēng)險(xiǎn)加大。草地生境鳥類數(shù)量和種類在6種生境中均處于第2位(圖1)，由于草地面積較大，人員活動(dòng)較少，良好的自然環(huán)境為昆蟲、鼠類等生物繁衍創(chuàng)造條件，吸引鳥類覓食。而且草地位于機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)內(nèi)部跑道兩側(cè)，極易招引鳥類穿越跑道飛行，對(duì)飛行安全威脅最大。濕地生境鳥類多樣性最高(圖2)，其原因是濕地水源充沛，野生動(dòng)植物資源豐富，為鳥類提供了充足食物來(lái)源，成為鳥類活動(dòng)重要區(qū)域[27-28]。因此，夏季海濱機(jī)場(chǎng)應(yīng)加強(qiáng)濕地生境鳥類治理。村落和農(nóng)田生境鳥類數(shù)量和種類較少(圖1)，且農(nóng)田和林灌生境遠(yuǎn)離飛機(jī)起降航線，實(shí)際觀測(cè)時(shí)很少發(fā)現(xiàn)鳥類從這些生境飛向航線附近活動(dòng)，對(duì)飛行安全影響較小，但村落生境中家鴿對(duì)飛行安全影響較大。

綜上所述，夏季海濱機(jī)場(chǎng)6種生境鳥類多樣性間存在不同，這是由于不同生境能夠從棲息地資源、食物資源和繁殖場(chǎng)所等方面影響鳥類群落分布。因此，應(yīng)使用人為手段改造生態(tài)環(huán)境，降低鳥類在飛行航線區(qū)域內(nèi)的多樣性，進(jìn)而降低鳥擊風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 夏季鳥擊防范對(duì)策

鳥類在飛機(jī)起降航線區(qū)域活動(dòng)易引發(fā)鳥擊事件[29]，應(yīng)掌握起降航線附近鳥類活動(dòng)規(guī)律和特點(diǎn)，為采取環(huán)境治理和驅(qū)鳥措施提供理論依據(jù)[30]。針對(duì)機(jī)場(chǎng)南部海灘生境鳥類影響，可通過(guò)架設(shè)定向強(qiáng)聲、激光等驅(qū)鳥設(shè)備，遠(yuǎn)程遙控干擾鳥類覓食活動(dòng)。夏季機(jī)場(chǎng)草地中昆蟲繁盛，鼠類等地下動(dòng)物活動(dòng)頻繁，可通過(guò)修剪草坪、碾壓場(chǎng)地等措施降低草地生境舒適度，采取噴藥滅蟲、撒藥除鼠等手段破壞鳥類食物鏈，并結(jié)合驅(qū)鳥車、煤氣炮等設(shè)備的使用，驅(qū)趕在草地生境活動(dòng)的鳥類。林灌、農(nóng)田、濕地和村落生境距離飛行航線相對(duì)較遠(yuǎn)，作為危險(xiǎn)鳥類的疏散地，設(shè)立觀測(cè)點(diǎn)加強(qiáng)日常鳥情監(jiān)控，根據(jù)鳥類活動(dòng)情況制定針對(duì)性的驅(qū)鳥方案。

夏季海濱機(jī)場(chǎng)夜間普通夜鷹和鸮形目鳥類活動(dòng)較頻繁。此外，丘鷸、鵪鶉和田鷚3種晝行性鳥類也在夜間撞網(wǎng)，這可能是其在機(jī)場(chǎng)草地區(qū)棲息時(shí)受飛機(jī)噪聲驚嚇后撞網(wǎng)，也可能是其在早晨天微亮?xí)r飛入機(jī)場(chǎng)撞網(wǎng)，這些鳥類易受飛機(jī)噪聲影響發(fā)生驚飛，會(huì)對(duì)夜航飛機(jī)構(gòu)成威脅。建議使用遠(yuǎn)紅外成像夜視儀、微光夜視儀和激光等設(shè)備提高夜航保障能力，同時(shí)采取夜間觀測(cè)設(shè)備與霧網(wǎng)捕捉相結(jié)合的調(diào)查方法，分析機(jī)場(chǎng)區(qū)域夜行鳥類數(shù)量、分布、種類及食物結(jié)構(gòu)，制定相應(yīng)防范措施。晝間對(duì)機(jī)場(chǎng)附近普通夜鷹、鸮形目鳥類棲息的林灌、樹洞等環(huán)境進(jìn)行搜尋捕捉；夜間使用聚光燈、探照燈、激光等設(shè)備對(duì)草地中活動(dòng)鳥類進(jìn)行威懾驚嚇，將飛行區(qū)草地打造成不適宜夜行鳥類活動(dòng)的區(qū)域，從而保障夜航飛行安全。