环境因子对鸟类多样性的影响分析基于鸟类生境修复与营造的湿地生态设计策略

环境因子对鸟类多样性的影响分析基于鸟类生境修复与营造的湿地生态设计策略

湿地生态系统是地球上最重要的生态系统之一，其重要价值得到了广泛认可，但该系统的脆弱性和复杂性也是研究的重点和难点。鸟类在湿地生态系统食物链中处于顶端，其丰富度和分布状况能够在一定程度上反映出生态系统的健康状况和生物资源条件等，是表述环境质量的重要指标本文以天津七里海古潟湖湿地为研究场地，在分析了鸟类丰富度及其与栖息环境质量之间关系后，选择出重要环境因子，并通过分析代表物种的偏好栖息环境，结合研究场地现状问题，以斑块及小生境2个尺度为设计切入点，提出了相应的修复策略，以期能够提高生态系统的物种丰富度，从而有效地进行湿地生态修复实践。1研究场地的总结七里海古潟湖湿地位于天津市宁河县境内，总面积约为344.38km2研究区域内主要问题的分析与总结2.1代表性鸟类及其栖息地调查显示，研究场地内出现的鸟类共记131种，分别属于31科2.2鸟类丰富度的影响因子研究中选择了自变量：面积将数据导入R软件，使用‘glmnet’包实施套索算法，并利用lasso回归进行分析，分别得出针对鸟类物种丰富度和共位群丰富度的显著影响因子。结果显示人类干扰程度、植物水平斑块丰富度及植物香浓-威纳指数为鸟类物种丰富度的显著影响因子；而人类干扰程度、植物水平斑块丰富度、植物香浓-威纳指数及面积为鸟类共位群丰富度的显著影响因子。可见在对鸟类生境的修复与营造中，可主要从4个方面入手：1)增加不同生境内植物丰富度；2)提高斑块内植物异质性；3)增加某些生境面积；4)为鸟类营造远离人类干扰的生境环境。2.3生境斑块的保护结合研究区域内现状条件，具体可作如下分析。1)芦苇沼泽与盐地沼泽斑块，存在单体斑块面积过大，连续性过强的缺陷，且斑块内优势种芦苇占所有植物种类分布的95%以上，造成斑块内植物物种单一，同质性过强，且内部水系沟通不足；斑块边缘过于规整，严重影响了水中生物生存所需的小环境，降低了鸟类取食、营巢的多样性选择。2)开阔水面斑块面积过小，常年缺水，严重影响了潜水类及水面捕食类等的生存环境和食物资源的获取场所。3)探查类鸟(以鹬科、鸻科为主)喜好有泥滩覆盖的浅滩环境，因此需要增加或营造此类斑块。4)现状条件下缓冲区内仍有农田、人工鱼塘等，人为活动影响了鸟类的生存，需要营建隔离人类干扰的生境斑块类型，如四面环水的鸟岛；同时形成绿色屏障，对核心区域进行保护。3湿地修复和生境建设策略基于以上研究结果，从斑块尺度及小生境尺度分别对现状栖息条件进行修复设计。3.1小生境尺度下植物设计为了增加芦苇沼泽斑块与盐地沼泽斑块的异质性，斑块尺度下需从调整单个斑块尺度，增加植物种类，并合理搭配植物等方面入手；小生境尺度下，可通过改变斑块边缘线，混植适宜物种等营造多样小生境。具体措施为开挖深浅不一的水渠，将水引入其中；小生境尺度下需要解决斑块边缘效应弱的问题，即模仿自然水流冲击中形成的斑块边缘，形成鱼虾等水中生物的洄游小环境。为了增加植物丰富度，需适当增加芦苇群落中的伴生种，如水葱、香蒲及以野生莲、金鱼藻等漂浮植物为主的水生植物等，具体种植方式如图2-1所示。盐地沼泽中以盐地碱蓬、碱篷和碱菀为优势物种，同时伴生有芦苇、獐毛等。修复后主要营造5类盐生植物群落，包括盐地碱蓬-獐毛群落、盐地碱蓬-碱篷群落、盐地碱蓬-芦苇群落、碱菀-芦苇群落和碱菀-盐地碱蓬群落，伴生种有扁秆藨草、中亚滨藜、蒿、碱地肤和猪毛菜等，具体种植方式如如图2-2所示。3.2营造浅表斑块浅滩斑块是探查类中鹬科鸟类必要的生存环境，在修复营造中首先需要增加该生境类型的面积。斑块内植物需降低其覆盖率，留出一定面积的泥/沙滩地。具体措施为在中央大水面边缘及临近津唐运河的位置营造浅滩斑块(图3)，每一块斑块的位置需要根据浅滩所处位置的原始水位深度来确定。浅滩斑块内保留一定面积的泥/沙滩地，保证其中蟹、虾、甲壳类等生物的生存。小生境尺度下，可在斑块边缘种植高度为30～50cm的矮小植物，植物种类保留原有盐地碱蓬、互花米草、红蓼和碱菀等，其中盐地碱蓬的伴生物种主要有獐毛、碱地肤、猪毛菜和莳萝蒿等，植物种植方式如图4所示。3.3小生境类型设计开阔水面是水鸟极为重要的生境环境，其中包括3种小生境类型，且这3种小生境各具特点，中央深水区可为水面捕食类及飞掠水面类等水鸟提供捕食及起飞环境；水面边缘可增加较高的水生植物，为鸟类营巢、繁衍等活动提供必要的密闭小生境；近水驳岸小生境内需提供较为丰富的植物类型，以提高斑块内的异质性。在斑块尺度下进行修复时，需要对整个生境内的斑块进行调整和重塑，构造出3个等级的水域斑块：贯通芦苇沼泽；在核心区边缘构建环海沟；塑造蓄水水面，均衡湿地内水量，同时为鸟类提供开阔的游水环境(图5)。开阔水面斑块中可构建出浅水、深水及近水驳岸3类小生境类型。1)浅水小生境。水深0.1～0.3m，水中需要有芦苇等较高大的挺水植物分布，水生植物的覆盖率为30%～70%，疏密有致，以满足不同鸟类对植物郁闭度的要求。除芦苇外可增加荆三棱、狭叶香蒲和水葱等耐盐碱的挺水植物；浮水植物可选择荇菜、浮萍等。可为凤头䴙䴘、普通秋沙鸭、白眉鸭、东方大苇莺、大白鹭和苍鹭等鸟类提供栖息生境。2)深水小生境营造。此类小生境水深需达到0.3～2.0m，且要求有一定面积的开阔水面，为大、小天鹅等提供所需的飞行环境。此外，在规划设计时通过调整地形及斑块边缘线，形成宽窄不一的水流通道；在水中置石营造出水流湍急或平缓的不同流动状态。并在水域中投放鱼、虾、软体类动物等，增加鸟类食物。在水域边缘种植挺水植物，为鸭科类栖息或营巢提供隐蔽的环境。3)近水驳岸小生境的营造。水域边缘或鸟岛等的驳岸设计应以软质为主，材料可选择天然石材、木材、植物等，且应构造成蜿蜒曲折的形式，局部营造鸟类可隐蔽的浅水湾，为鸟类提供安全的生境，同时可增加景观的多样性与趣味性(图6)。植物种植需营造出由陆生到水生的梯度，灌木可选择紫穗槐、柽柳和西伯利亚白刺群落等；陆生草本混种的区域主要为西伯利亚白刺群落的伴生种，包括獐毛、芦苇、碱篷等；盐生草甸植被混种主要为柽柳群落下层的草本植物，包括盐地碱蓬、碱篷、罗布麻、白茅、藜和东亚市藜等；挺水植物混种的区域主要种植有芦苇、狭叶香蒲、水葱等；沼泽植被是以芦苇、香蒲、扁秆藨草等为优势种，伴生种为长芒稗、荻、碱菀和鹅绒藤等；杂草草甸植被混种区域主要包括白茅、狗尾草和牛鞭草群落等；水生植物主要包括莲、水鳖、浮萍和金鱼藻等。这些植物与驳岸石材相结合，形成软质驳岸，主要为地面收集类及探查类中的鹬科鸟类(如黄鹡鸰、攀雀、灰头鹀和紫背苇鳽；林鹬、白腰草鹬等)提供觅食环境。3.4水中鸟岛的环境水中鸟岛斑块的构建主要是为了降低人为干扰，且形成植物物种和群落结构较为丰富的环境，以吸引不同生态位中对人为干扰较为敏感的鸟类。根据对场地内开阔水面斑块的分布和人为干扰程度较低2种环境因素的叠加，得到最适宜营造水中鸟岛的环境(图7)。根据研究，鸟岛面积在0.005km3.5吸引的鸟类建筑屋顶及屋檐是较为特殊的生境类型，同时也是与人类距离最近的生境，主要吸引的鸟类包括家燕、雨燕、岩鸽等。如家燕常在建筑的屋檐下筑巢，在高空环境中觅食，在湿地泥潭中衔泥。因此，湿地缓冲区外可允许建筑物的存在。4湿地生态系统的设计本研究中主要的鸟类为水鸟，根据它们对栖息条件的需求，需要在现状条件下增加水中鸟岛、浅滩；此外，有些鸟类(如大天鹅、小天鹅等)需要较大面积的水面环境，因此需要扩大原有的水面斑块面积。植物种类和群落的营建是小生境尺度下生态修复的重要环节，芦苇沼泽、盐地沼泽、浅滩、浅水区域、疏林草地及水中岛屿生境斑块内的植物群落修复方法是根据现状立地条件和该生境吸引的鸟类所需要的条件而提出的具体方案。由于七里海古潟湖湿地存在缺水的问题，为了营造出深浅不一的水面环境，需要重塑地形条件，且在不同季节实施补水。根据本研究，对于湿地生态系统的设计模式如图9所示。“面积”因子是影响鸟类共位群丰富度的重要环境因子，但由于调研数据有限，无法量化各类型生境斑块的具体面积数值和它们的面积比例，因此无法在研究场地尺度下进行生境的最优化配置；在对植物群落进行营建或修复时，主要选择了研究区域内原有的植物种类，并在遵循植物物种自身配置原则的基础上进行规划设计，具体效果还需在方案落地后进行监测，不断调整、维护。此外，食物资源如鱼虾类、底栖类、两栖类及小型哺乳类