基于生境單元制圖法提升鳥類多樣性的濕地營造策略
——以徐州九里湖濕地為例

杜長沛，鞠旻佳

（徐州工程學院，江蘇 徐州 221000）

濕地扮演生態(tài)平衡守護者的角色，通過過濾水質(zhì)、減緩洪水、儲存淡水和吸收二氧化碳，維持生態(tài)系統(tǒng)的健康。同時，濕地作為自然界的生態(tài)交匯點，還為鳥類提供棲息地和生存的必需資源。但是，隨著城市不斷擴張，受土地開發(fā)、基礎設施建設等人類活動影響，部分濕地出現(xiàn)破碎化、水污染等問題，導致野生動植物失去棲息和繁衍的場所。為了最大限度地減少人類活動對濕地的不利影響，實現(xiàn)城市和濕地的可持續(xù)發(fā)展，有必要運用生境單元制圖法，探尋濕地生態(tài)系統(tǒng)的營造策略，改善濕地生態(tài)環(huán)境。

九里湖位于江蘇省徐州市，濕地面積為166.49 hm2，該地區(qū)曾經(jīng)是煤礦開采的活躍區(qū)域，長期的地下煤礦開采活動導致煤礦巷道坍塌和地表下沉。九里湖濕地受到采煤塌陷影響，但濕地水域廣闊，周圍植被環(huán)繞，它是鳥類在遷徙季節(jié)棲息和覓食的重要地點。在城市化背景下，九里湖濕地面臨生態(tài)保護和可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)。城市化的不斷推進導致濕地面臨水質(zhì)污染、生態(tài)系統(tǒng)破碎化以及旅游開發(fā)壓力等問題，部分野生動植物失去棲息地。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)采集與處理

研究數(shù)據(jù)主要有兩個來源，一是衛(wèi)星遙感影像，二是實地調(diào)查。數(shù)據(jù)采集后，要進行處理，明確鳥類棲息分布的主要環(huán)境影響因子。

1.1.1 衛(wèi)星遙感影像

本研究采用2022年9月獲取的高分二號遙感影像，其空間分辨率為0.95 m。這一遙感影像提供極為詳細的地表信息，使人能夠準確地分析濕地鳥類棲息地，為研究提供可靠的基礎數(shù)據(jù)。

1.1.2 實地調(diào)查

一是鳥類調(diào)查。本研究所用的鳥類數(shù)據(jù)是經(jīng)過實地調(diào)查得到的。從2022年1月開始到2022年12月結束，每個月進行4 次實地調(diào)查。調(diào)查時，小組成員勻速地步行在濕地的主路上，使用雙筒望遠鏡觀察并記錄沿途出現(xiàn)的鳥類名稱、數(shù)量、分布生境特征及生存模式[1]。同時，根據(jù)棲息、捕食、運動等行為特點，鳥類可大致歸為4 類，即鳴禽、涉禽、游禽和攀禽。二是植被調(diào)查。調(diào)查方法以樣方法為主，在九里湖濕地中設置10 個平面尺寸為100 m×100 m 的樣方，對樣方內(nèi)的植被垂直結構進行重點記錄。同時，結合樣線法、樣點法，對樣方內(nèi)的植物種類及數(shù)量進行記錄。

1.1.3 影響因子的選擇

選擇影響因子時，要綜合考慮鳥類的特點，了解不同鳥類對生境要求的差異。植被的水平結構與垂直結構均對鳥類分布與生境內(nèi)鳥類豐富度產(chǎn)生決定性影響。同時，要考慮風景園林的基本生境要素，如水體、植物、建筑等。這些要素構成的地表景觀覆蓋區(qū)在鳥類棲息地分類體系中被歸為不同的生境類型，兩者在分類體系上部分重合。經(jīng)綜合考慮，本研究以鳥類棲息地生境單元為框架，以開敞綠地、半開敞綠地、半閉合綠地、閉合綠地、水體、水生植物覆蓋區(qū)、駁岸、建筑、場地及設施為鳥類棲息分布的主要環(huán)境影響因子。

1.2 研究方法

1.2.1 生境單元制圖

（1）生境單元制圖分類系統(tǒng)建立。本研究通過對徐州市區(qū)高分二號衛(wèi)星遙感影像進行初步處理，結合九里湖實地綠地特征，為生境單元制圖構建一套融入影響因子的4 級生態(tài)單元分類系統(tǒng)，如表1所示。首先，按照土地覆蓋類型將研究區(qū)劃分為灰色空間、綠色空間及藍色空間?；疑臻g主要基于硬質(zhì)覆蓋面積劃分。綠色空間按照植被結構特征劃分為4 個等級[2]。第一級基于植被的水平結構。第二級基于喬灌木冠幅比例，將其劃分為4 個類型，即開敞綠地、半開敞綠地、半閉合綠地和閉合綠地。第三級依照林地垂直結構特征進行劃分。第四級主要集中于林木和草地類型進行劃分。林木分為闊葉林、針葉林和針闊混交林。草地則分為不修剪草和修剪短草。最后，藍色空間按照水域類別進行劃分，其中包括水體、水生植物覆蓋區(qū)以及駁岸。

表1 生境單元制圖分類系統(tǒng)

（2）生境單元制圖步驟。將高分二號衛(wèi)星遙感影像導入ENVI-IDL 軟件中，對影像進行輻射定標、大氣校正等操作后，對濕地各地塊進行邊界裁剪，作為后續(xù)制圖基礎及分析底圖[3]。生境單元制圖分為兩大步驟。第一步為初步制圖。將處理好的遙感影像導入ArcGIS 軟件，并將其與分辨率更高的衛(wèi)星影像進行校對，修正誤差，隨后根據(jù)分類邊界繪制出生境單元圖譜[4]。第二步為補充制圖，即通過實地調(diào)研中所記錄的樹種及拍攝的照片對植被結構特征進行人工校正，形成最終的生境單元圖譜。通過生境單元制圖法對濕地的生境情況進行空間圖示化和數(shù)據(jù)量化[5]，最終將生境單元制圖結果導入Fragstas 4.2 軟件中計算并獲取濕地的景觀結構數(shù)據(jù)[6]。

1.2.2 場地生境類型與鳥類多樣性的相關性檢驗

一是景觀多樣性指數(shù)。景觀多樣性指數(shù)可以反映景觀類型的多少和各景觀類型占比的變化。當景觀由單一類型構成時，其景觀是均質(zhì)的，景觀多樣性指數(shù)則為0；當各景觀類型占比一樣時，景觀多樣性指數(shù)最大；當各景觀類型占比有差異時，結果相反，差異越大，則指數(shù)越小。根據(jù)前文中用Fragstats 4.2 軟件獲取的樣地生境類型詳細劃分和其占比，采用式（1）計算景觀多樣性指數(shù)[7]。二是鳥類多樣性指數(shù)。本研究使用格里森指數(shù)分析鳥類多樣性，根據(jù)式（2）計算鳥類多樣性指數(shù)[8]。三是相關性檢驗。對各樣地景觀類型與景觀多樣性指數(shù)和鳥類多樣性指數(shù)進行相關性分析，分析工具為SPSS 23.0 軟件[9]。

式中：H為景觀多樣性指數(shù)；Pi為第i種景觀類型面積占樣地面積的比例；m為樣地內(nèi)景觀類型總數(shù)；DIVB為鳥類多樣性指數(shù)；S為樣地內(nèi)常見鳥類數(shù)量；A為樣地面積。

2 結果與分析

2.1 濕地生境單元制圖與生境組成分析

九里湖濕地生境單元制圖及鳥類分布如圖1所示，各樣地生境結構組成及多樣性指數(shù)如表2所示。分析發(fā)現(xiàn)，這些生境單元在九里湖濕地生態(tài)系統(tǒng)中扮演不同的角色，為各種鳥類提供適宜的棲息地和資源。一級單元組成中，藍色空間占比最大，它是九里湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的核心部分。其次是綠色空間，占比最小的是灰色空間。藍色空間的二級單元組成中，水體和水生植物覆蓋區(qū)為涉禽、游禽提供豐富的食物和棲息地。同時，駁岸也是重要的棲息地，特別是軟質(zhì)駁岸，它們常常是許多涉禽覓食和筑巢的地方。在綠色空間的二級單元組成中，開敞綠地通常是鳥類覓食和休息的場所。半開敞綠地和半閉合綠地在九里湖濕地綠色空間中占比最大，為鳥類提供更多的遮蔽和繁殖場所，適合各種濕地鳥類筑巢和棲息。閉合綠地通常是最密集的植被區(qū)域，為鳥類提供豐富的遮蔽和巢穴選擇。此外，灰色空間的二級單元組成中，建筑、場地及設施雖然能為部分鳥類的覓食和棲息提供便利，但也會對很多鳥類的棲息造成干擾。

圖1 九里湖濕地生境單元制圖及鳥類分布

表2 各樣地生境結構組成及多樣性指數(shù)

2.2 濕地植被調(diào)查情況分析

在濕地植被的調(diào)查過程中，對選取的10 個樣方內(nèi)的植物進行詳細記錄。在抽樣調(diào)查中，共記錄67 種植物，其中包括32 種喬木、15 種灌木、10 種地被植物、6 種挺水植物以及4 種浮水植物。多樣的植物組合反映濕地生態(tài)系統(tǒng)的復雜性和豐富性。

2.3 鳥類空間分布與多樣性的數(shù)據(jù)分析

在九里湖濕地調(diào)研過程中，共記錄30 種較為常見的鳥類，數(shù)量共計541 只。通過鳥類調(diào)研與生境制圖情況的疊加，得出鳥類在濕地生境中的空間分布情況，如圖1所示。結果顯示，適應濕地環(huán)境的雜食性鳥類占有較大數(shù)量優(yōu)勢，如灰喜鵲等。山斑鳩等鳥類在濕地的開闊地區(qū)覓食和活動，如開放的草地和巖石區(qū)域。棕背伯勞、黑臉噪鹛等鳥類在九里湖濕地內(nèi)廣泛分布，因為它們具有多樣化的食物來源，包括昆蟲、小型哺乳動物和植物種子。白頭鵯、銀喉長尾山雀等樹棲鳥類主要分布在濕地周邊的植被層次豐富的樹林和灌叢中，它們在樹冠層內(nèi)尋找食物和建巢。黃眉柳鶯等少數(shù)鳥類在濕地邊緣區(qū)域內(nèi)尋找食物和筑巢。麻雀、八哥等鳥類善于適應城市環(huán)境，常常在人工結構上筑巢。羅紋鴨、黑水雞等水禽類鳥類通常在九里湖濕地的湖泊和水域中心區(qū)域出現(xiàn)，它們在水中覓食和棲息，湖泊岸邊也是它們的重要棲息地。

2.4 相關性檢驗分析

首先對表2 數(shù)據(jù)進行正態(tài)性檢驗，以確保數(shù)據(jù)滿足相關性檢驗的要求。接著，進行相關性分析，結果如表3所示。根據(jù)相關性分析結果，在規(guī)定面積的樣地中，微生境的豐富程度與吸引的鳥類數(shù)量正相關，即微生境越豐富，吸引的鳥類也越多。其中，與鳥類多樣性指數(shù)相關性最高的是半閉合綠地，閉合綠地和半開敞綠地次之，最低的是開敞綠地，表明開敞綠地對鳥類的招引能力較差。灌木覆蓋在濕地中具有關鍵作用，因為灌木茂密的地區(qū)通常意味著更為復雜的植被結構。這種復雜的植被結構通常吸引更多的鳥類，因為多樣性的植被提供更多的棲息和覓食機會。水體類型的面積占比僅與鳥類多樣性指數(shù)相關，這就印證水環(huán)境與鳥類多樣性呈正相關。濕生生境越豐富，服務面積越大，越能在相應服務面積內(nèi)吸引更多鳥類。開敞綠地、閉合綠地2 個指標與鳥類多樣性指數(shù)顯著正相關。

表3 相關性檢驗

3 濕地生態(tài)系統(tǒng)的營造策略

九里湖濕地要加強保護，做好生態(tài)恢復和生境營造，為鳥類提供食物來源和棲息環(huán)境。鳥類棲息地生境可分為兩大類，即陸地生境和濕地生境。陸地生境包括密林區(qū)、疏林區(qū)和開闊草原區(qū)，而濕地生境則包括湖泊區(qū)、淺沼澤區(qū)和河流區(qū)。這些生境為不同鳥類提供各自所需的棲息環(huán)境和資源。本研究以鳥類棲息地生境單元為框架，融入9 個鳥類棲息地的影響因子。同時，找出3 個針對鳥類活動的影響因子，即水環(huán)境因子、植物因子和人為干擾因子，以反映鳥類對不同棲息地的需求與喜好，并進行科學規(guī)劃。在生境營造過程中，要針對3 個主要的鳥類影響因子，調(diào)整濕地生態(tài)系統(tǒng)的營造策略。

3.1 水環(huán)境因子——水體形態(tài)、水體深度、駁岸形態(tài)與濱水緩沖帶

3.1.1 打造多樣化水體形態(tài)，構建良好的島嶼生境

首先，建立一些面積較大的島嶼，同時在其周邊建立一些大小不等的小島嶼，以充當不同鳥類、魚類遷移的踏腳石。其次，島嶼應該具有內(nèi)部生境，向外空間延展較小，水岸線較長。這有助于減少人為干擾，創(chuàng)造更多水岸棲息地，并為魚類尤其是幼魚提供良好的隱蔽條件。最后，岸線設計需要考慮島嶼的凹凸變化。在沖刷較弱的區(qū)域，可以打造凸形淺灘，這些地方適合水鳥活動和休息。而在沖刷較強的區(qū)域，可以打造水深約1.5 m 的凹形水灣，可以為魚類提供棲息環(huán)境，從而為水鳥提供更多覓食機會。

3.1.2 打造不同水深的水域環(huán)境，滿足不同鳥類的覓食和筑巢需求

首先，打造水深0.0～0.3 m 的淺灘區(qū)，該區(qū)域為季節(jié)性淹沒區(qū)域，通常會生長豐富的挺水植物和沼生植物，它們不僅能為鳥類提供覓食場所，還有助于凈化水質(zhì)。其次，打造水深0.3～1.0 m 的淺水區(qū)，該區(qū)域有豐富的植物和魚類資源。這種環(huán)境為鳥類提供豐富的覓食機會，同時也為鳥巢的建筑提供適宜條件。最后，打造水深1.0～2.0 m 的深水區(qū)，植被以浮葉植物和沉水植物為主，其表層有較多的浮游生物，為魚類提供食物，是游禽的主要覓食和棲息場所[10]。這些不同水深的區(qū)域共同構成濕地生態(tài)系統(tǒng)，維護生物多樣性和生態(tài)平衡。

3.1.3 打造自然式濱水駁岸，營造良好的水岸空間，豐富鳥類多樣性

濕地駁岸線分為自然式駁岸和親水參與式駁岸兩大類。自然式駁岸包括自然草坡駁岸、水岸林地駁岸、自然山石駁岸和沙灘礫石駁岸。親水參與式駁岸則包括生態(tài)石籠駁岸、觀水挑臺駁岸和人工硬質(zhì)駁岸。研究表明，采用自然材料和方法建造駁岸，減少人工硬質(zhì)結構的干預，駁岸的自然化程度越高，越有利于產(chǎn)生更加豐富的生物多樣性。因此，主要設計理念是使用自然材料和方法來塑造湖岸邊界，以降低人為干預的影響，同時創(chuàng)造更自然的水陸過渡形式。

3.1.4 打造濱水緩沖帶，滿足鳥類生活需求

濱水緩沖帶為鳥類提供覓食和其他活動的場所，其應包括淺草濕地、高草濕地和岸上植物組團。通常，濱水緩沖帶的寬度在60～200 m[11]。整體上，喬木密度較低，灌草密度較高，喬木、灌木、挺水植物的比例控制在1∶3∶6 左右。同時，結合自然置石和散置原木，幫助鳥類停歇和起飛降落，保護鳥類[12]。

3.2 植物因子——植物種類與植被結構

3.2.1 合理選擇植物種類，保障鳥類覓食和筑巢需求

選擇合適的植物尤為關鍵，有助于鳥類棲息和繁衍[13]。蘆葦和蒲葦?shù)人驖裆参锟梢詾轼B類提供良好的隱蔽環(huán)境，而一些能夠結出肉質(zhì)果實的植物可為植食型鳥類和水中魚蝦提供食物。陸生植物，尤其是高大的落葉闊葉植物，不僅為鳥類提供筑巢場所，還在夏天為它們提供遮陽和隱藏的空間，在冬季保證充足的陽光。此外，選擇掛果時間長且屬于漿果類、堅果類和肉質(zhì)核果類的樹種，吸引野生鳥類前來覓食。

3.2.2 優(yōu)化垂直結構植物群落，提高植被覆蓋度，打造適宜鳥類棲息的環(huán)境

根據(jù)鳥類對生境中通風、光照和林下活動空間的偏好，通過對植被結構的控制[14]，得到垂直植物搭配模式。底層可以選擇一些低矮的植物，如草本植物和灌木，為鳥類提供覓食和筑巢的空間。中層可以選擇一些中等高度的植物，如灌木和矮喬木，為鳥類提供棲息和遮蔽的場所。頂層可以選擇一些高大的喬木，為鳥類提供巢穴和覓食的地方。此外，植被的密度和覆蓋度也是影響鳥類棲息的重要因素。一些疏松的植被可以為鳥類提供足夠的活動和覓食空間，而過于密集的植被則會限制鳥類的活動。因此，合理調(diào)整植被的密度和覆蓋度，可以為鳥類提供舒適的棲息環(huán)境[15]。

3.3 人為干擾因子——驚飛距離

城市綠地是人類與鳥類共同生存的空間，在這個共享的環(huán)境中，人類活動會對生存于此的鳥類產(chǎn)生影響，這種影響可以分為積極影響和消極影響。積極影響主要表現(xiàn)在人類提供的食物和人工巢穴，有助于鳥類在北方寒冷的冬季度過食物短缺和資源匱乏的時期，還在繁殖季節(jié)提供相對安全的繁殖環(huán)境。而消極影響表現(xiàn)在對鳥類的自由取食、筑巢和其他活動產(chǎn)生干擾，尤其是人類的接近和干擾會導致鳥類的驚飛距離增加[16]。當人類靠近鳥類棲息地時，鳥類會感到恐懼并迅速飛離，這使得它們難以正常覓食、繁殖和休息。長期以來，這種干擾對鳥類的生存和繁衍產(chǎn)生負面影響。城市噪聲也對鳥類的健康和行為產(chǎn)生不利影響。

為了減少消極影響，對于各種級別的道路，應對相關路段的開放時長進行管理。在主干道及場地區(qū)域內(nèi)，可采用多種植物設置寬約30 m 的植物隔離區(qū)，植物的高度應不少于5 m。挑選高大的喬木作為屏障，而下層植物則利用枝葉為鳥類創(chuàng)造隱秘的棲息地。場地觀鳥設施使用接近自然的建筑材料，包括賞鳥廊、賞鳥塔、賞鳥屋、賞鳥棧道和觀測點等，同時利用觀鳥設施進行收音和遮擋，減少人為干擾。

4 結論

本研究以徐州九里湖濕地為例，通過融入生境單元制圖法，深入了解鳥類在不同濕地生境中的分布及其對特定生境的偏好，然后提出濕地生態(tài)系統(tǒng)的營造策略，以提升濕地鳥類多樣性，促進濕地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。未來要深入研究濕地生境和鳥類多樣性的關系，以制定更加有效的保護措施?？傊?，要加強研究和跨學科合作，合理應用生境單元制圖法，正確處理濕地生境與鳥類多樣性的關系，以保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。