環(huán)境因子對鳥類多樣性的影響分析基于鳥類生境修復(fù)與營造的濕地生態(tài)設(shè)計策略

環(huán)境因子對鳥類多樣性的影響分析基于鳥類生境修復(fù)與營造的濕地生態(tài)設(shè)計策略

濕地生態(tài)系統(tǒng)是地球上最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，其重要價值得到了廣泛認(rèn)可，但該系統(tǒng)的脆弱性和復(fù)雜性也是研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。鳥類在濕地生態(tài)系統(tǒng)食物鏈中處于頂端，其豐富度和分布狀況能夠在一定程度上反映出生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況和生物資源條件等，是表述環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)本文以天津七里海古潟湖濕地為研究場地，在分析了鳥類豐富度及其與棲息環(huán)境質(zhì)量之間關(guān)系后，選擇出重要環(huán)境因子，并通過分析代表物種的偏好棲息環(huán)境，結(jié)合研究場地現(xiàn)狀問題，以斑塊及小生境2個尺度為設(shè)計切入點(diǎn)，提出了相應(yīng)的修復(fù)策略，以期能夠提高生態(tài)系統(tǒng)的物種豐富度，從而有效地進(jìn)行濕地生態(tài)修復(fù)實(shí)踐。1研究場地的總結(jié)七里海古潟湖濕地位于天津市寧河縣境內(nèi)，總面積約為344.38km2研究區(qū)域內(nèi)主要問題的分析與總結(jié)2.1代表性鳥類及其棲息地調(diào)查顯示，研究場地內(nèi)出現(xiàn)的鳥類共記131種，分別屬于31科2.2鳥類豐富度的影響因子研究中選擇了自變量：面積將數(shù)據(jù)導(dǎo)入R軟件，使用‘glmnet’包實(shí)施套索算法，并利用lasso回歸進(jìn)行分析，分別得出針對鳥類物種豐富度和共位群豐富度的顯著影響因子。結(jié)果顯示人類干擾程度、植物水平斑塊豐富度及植物香濃-威納指數(shù)為鳥類物種豐富度的顯著影響因子；而人類干擾程度、植物水平斑塊豐富度、植物香濃-威納指數(shù)及面積為鳥類共位群豐富度的顯著影響因子。可見在對鳥類生境的修復(fù)與營造中，可主要從4個方面入手：1)增加不同生境內(nèi)植物豐富度；2)提高斑塊內(nèi)植物異質(zhì)性；3)增加某些生境面積；4)為鳥類營造遠(yuǎn)離人類干擾的生境環(huán)境。2.3生境斑塊的保護(hù)結(jié)合研究區(qū)域內(nèi)現(xiàn)狀條件，具體可作如下分析。1)蘆葦沼澤與鹽地沼澤斑塊，存在單體斑塊面積過大，連續(xù)性過強(qiáng)的缺陷，且斑塊內(nèi)優(yōu)勢種蘆葦占所有植物種類分布的95%以上，造成斑塊內(nèi)植物物種單一，同質(zhì)性過強(qiáng)，且內(nèi)部水系溝通不足；斑塊邊緣過于規(guī)整，嚴(yán)重影響了水中生物生存所需的小環(huán)境，降低了鳥類取食、營巢的多樣性選擇。2)開闊水面斑塊面積過小，常年缺水，嚴(yán)重影響了潛水類及水面捕食類等的生存環(huán)境和食物資源的獲取場所。3)探查類鳥(以鷸科、鸻科為主)喜好有泥灘覆蓋的淺灘環(huán)境，因此需要增加或營造此類斑塊。4)現(xiàn)狀條件下緩沖區(qū)內(nèi)仍有農(nóng)田、人工魚塘等，人為活動影響了鳥類的生存，需要營建隔離人類干擾的生境斑塊類型，如四面環(huán)水的鳥島；同時形成綠色屏障，對核心區(qū)域進(jìn)行保護(hù)。3濕地修復(fù)和生境建設(shè)策略基于以上研究結(jié)果，從斑塊尺度及小生境尺度分別對現(xiàn)狀棲息條件進(jìn)行修復(fù)設(shè)計。3.1小生境尺度下植物設(shè)計為了增加蘆葦沼澤斑塊與鹽地沼澤斑塊的異質(zhì)性，斑塊尺度下需從調(diào)整單個斑塊尺度，增加植物種類，并合理搭配植物等方面入手；小生境尺度下，可通過改變斑塊邊緣線，混植適宜物種等營造多樣小生境。具體措施為開挖深淺不一的水渠，將水引入其中；小生境尺度下需要解決斑塊邊緣效應(yīng)弱的問題，即模仿自然水流沖擊中形成的斑塊邊緣，形成魚蝦等水中生物的洄游小環(huán)境。為了增加植物豐富度，需適當(dāng)增加蘆葦群落中的伴生種，如水蔥、香蒲及以野生蓮、金魚藻等漂浮植物為主的水生植物等，具體種植方式如圖2-1所示。鹽地沼澤中以鹽地堿蓬、堿篷和堿菀為優(yōu)勢物種，同時伴生有蘆葦、獐毛等。修復(fù)后主要營造5類鹽生植物群落，包括鹽地堿蓬-獐毛群落、鹽地堿蓬-堿篷群落、鹽地堿蓬-蘆葦群落、堿菀-蘆葦群落和堿菀-鹽地堿蓬群落，伴生種有扁稈藨草、中亞濱藜、蒿、堿地膚和豬毛菜等，具體種植方式如如圖2-2所示。3.2營造淺表斑塊淺灘斑塊是探查類中鷸科鳥類必要的生存環(huán)境，在修復(fù)營造中首先需要增加該生境類型的面積。斑塊內(nèi)植物需降低其覆蓋率，留出一定面積的泥/沙灘地。具體措施為在中央大水面邊緣及臨近津唐運(yùn)河的位置營造淺灘斑塊(圖3)，每一塊斑塊的位置需要根據(jù)淺灘所處位置的原始水位深度來確定。淺灘斑塊內(nèi)保留一定面積的泥/沙灘地，保證其中蟹、蝦、甲殼類等生物的生存。小生境尺度下，可在斑塊邊緣種植高度為30～50cm的矮小植物，植物種類保留原有鹽地堿蓬、互花米草、紅蓼和堿菀等，其中鹽地堿蓬的伴生物種主要有獐毛、堿地膚、豬毛菜和蒔蘿蒿等，植物種植方式如圖4所示。3.3小生境類型設(shè)計開闊水面是水鳥極為重要的生境環(huán)境，其中包括3種小生境類型，且這3種小生境各具特點(diǎn)，中央深水區(qū)可為水面捕食類及飛掠水面類等水鳥提供捕食及起飛環(huán)境；水面邊緣可增加較高的水生植物，為鳥類營巢、繁衍等活動提供必要的密閉小生境；近水駁岸小生境內(nèi)需提供較為豐富的植物類型，以提高斑塊內(nèi)的異質(zhì)性。在斑塊尺度下進(jìn)行修復(fù)時，需要對整個生境內(nèi)的斑塊進(jìn)行調(diào)整和重塑，構(gòu)造出3個等級的水域斑塊：貫通蘆葦沼澤；在核心區(qū)邊緣構(gòu)建環(huán)海溝；塑造蓄水水面，均衡濕地內(nèi)水量，同時為鳥類提供開闊的游水環(huán)境(圖5)。開闊水面斑塊中可構(gòu)建出淺水、深水及近水駁岸3類小生境類型。1)淺水小生境。水深0.1～0.3m，水中需要有蘆葦?shù)容^高大的挺水植物分布，水生植物的覆蓋率為30%～70%，疏密有致，以滿足不同鳥類對植物郁閉度的要求。除蘆葦外可增加荊三棱、狹葉香蒲和水蔥等耐鹽堿的挺水植物；浮水植物可選擇荇菜、浮萍等?？蔀轼P頭??、普通秋沙鴨、白眉鴨、東方大葦鶯、大白鷺和蒼鷺等鳥類提供棲息生境。2)深水小生境營造。此類小生境水深需達(dá)到0.3～2.0m，且要求有一定面積的開闊水面，為大、小天鵝等提供所需的飛行環(huán)境。此外，在規(guī)劃設(shè)計時通過調(diào)整地形及斑塊邊緣線，形成寬窄不一的水流通道；在水中置石營造出水流湍急或平緩的不同流動狀態(tài)。并在水域中投放魚、蝦、軟體類動物等，增加鳥類食物。在水域邊緣種植挺水植物，為鴨科類棲息或營巢提供隱蔽的環(huán)境。3)近水駁岸小生境的營造。水域邊緣或鳥島等的駁岸設(shè)計應(yīng)以軟質(zhì)為主，材料可選擇天然石材、木材、植物等，且應(yīng)構(gòu)造成蜿蜒曲折的形式，局部營造鳥類可隱蔽的淺水灣，為鳥類提供安全的生境，同時可增加景觀的多樣性與趣味性(圖6)。植物種植需營造出由陸生到水生的梯度，灌木可選擇紫穗槐、檉柳和西伯利亞白刺群落等；陸生草本混種的區(qū)域主要為西伯利亞白刺群落的伴生種，包括獐毛、蘆葦、堿篷等；鹽生草甸植被混種主要為檉柳群落下層的草本植物，包括鹽地堿蓬、堿篷、羅布麻、白茅、藜和東亞市藜等；挺水植物混種的區(qū)域主要種植有蘆葦、狹葉香蒲、水蔥等；沼澤植被是以蘆葦、香蒲、扁稈藨草等為優(yōu)勢種，伴生種為長芒稗、荻、堿菀和鵝絨藤等；雜草草甸植被混種區(qū)域主要包括白茅、狗尾草和牛鞭草群落等；水生植物主要包括蓮、水鱉、浮萍和金魚藻等。這些植物與駁岸石材相結(jié)合，形成軟質(zhì)駁岸，主要為地面收集類及探查類中的鷸科鳥類(如黃鹡鸰、攀雀、灰頭鹀和紫背葦鳽；林鷸、白腰草鷸等)提供覓食環(huán)境。3.4水中鳥島的環(huán)境水中鳥島斑塊的構(gòu)建主要是為了降低人為干擾，且形成植物物種和群落結(jié)構(gòu)較為豐富的環(huán)境，以吸引不同生態(tài)位中對人為干擾較為敏感的鳥類。根據(jù)對場地內(nèi)開闊水面斑塊的分布和人為干擾程度較低2種環(huán)境因素的疊加，得到最適宜營造水中鳥島的環(huán)境(圖7)。根據(jù)研究，鳥島面積在0.005km3.5吸引的鳥類建筑屋頂及屋檐是較為特殊的生境類型，同時也是與人類距離最近的生境，主要吸引的鳥類包括家燕、雨燕、巖鴿等。如家燕常在建筑的屋檐下筑巢，在高空環(huán)境中覓食，在濕地泥潭中銜泥。因此，濕地緩沖區(qū)外可允許建筑物的存在。4濕地生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計本研究中主要的鳥類為水鳥，根據(jù)它們對棲息條件的需求，需要在現(xiàn)狀條件下增加水中鳥島、淺灘；此外，有些鳥類(如大天鵝、小天鵝等)需要較大面積的水面環(huán)境，因此需要擴(kuò)大原有的水面斑塊面積。植物種類和群落的營建是小生境尺度下生態(tài)修復(fù)的重要環(huán)節(jié)，蘆葦沼澤、鹽地沼澤、淺灘、淺水區(qū)域、疏林草地及水中島嶼生境斑塊內(nèi)的植物群落修復(fù)方法是根據(jù)現(xiàn)狀立地條件和該生境吸引的鳥類所需要的條件而提出的具體方案。由于七里海古潟湖濕地存在缺水的問題，為了營造出深淺不一的水面環(huán)境，需要重塑地形條件，且在不同季節(jié)實(shí)施補(bǔ)水。根據(jù)本研究，對于濕地生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計模式如圖9所示。“面積”因子是影響鳥類共位群豐富度的重要環(huán)境因子，但由于調(diào)研數(shù)據(jù)有限，無法量化各類型生境斑塊的具體面積數(shù)值和它們的面積比例，因此無法在研究場地尺度下進(jìn)行生境的最優(yōu)化配置；在對植物群落進(jìn)行營建或修復(fù)時，主要選擇了研究區(qū)域內(nèi)原有的植物種類，并在遵循植物物種自身配置原則的基礎(chǔ)上進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計，具體效果還需在方案落地后進(jìn)行監(jiān)測，不斷調(diào)整、維護(hù)。此外，食物資源如魚蝦類、底棲類、兩棲類及小型哺乳類