黑龙江大淹河自然保护区白头鹤空间分布特征及生境适宜性评价

黑龙江大淹河自然保护区白头鹤空间分布特征及生境适宜性评价

对野生动物栖息地的质量分析是基于特定栖息地因子的属性，并结合特定物种的生物学信息来评估的。基于特定的地物特征进行动物生境质量评价所应用的模型称为生境(环境)适宜性模型。近年来,众多学者关注于在多尺度水平上进行野生动物保护和管理,遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术作为野生动物研究的科学方法和手段,不仅能够提供动物生境的空间数据信息,而且可以对空间数据的变化进行比较和综合分析,因此在生境因子信息的获取和应用地统计学模型进行生境质量评价中得到了广泛应用。白头鹤(Grusmonacha,其中在中国的越冬个体约有1000只,而繁殖个体不详。黑龙江大沾河自然保护区是目前发现的白头鹤的最大繁殖地。鉴于白头鹤种群濒危、繁殖地信息缺乏的现状,笔者以黑龙江大沾河自然保护区白头鹤为研究对象,基于地理信息系统和空间分析技术对其生境质量进行综合评价,为野生动物生境质量的客观评价提供依据。1湿地保护区概况黑龙江大沾河湿地自然保护区,地处黑龙江省北部小兴安岭山脉北麓的大沾河上游,地理坐标为东经127°57′54″～128°27′24″,北纬48°1′23″～48°46′45″。保护区内山势多缓斜而山顶浑圆,形成东南高、西北低的丘陵低山地貌。保护区属温带大陆性季风气候,同时具有湿润森林气候的特点。年平均气温-2℃,结冻期为每年10月上旬至翌年5月上旬(赵文阁,古金学.黑龙江大沾河湿地自然保护区科学考察报告.黑龙江省沾河林业局,2005.)。全年日照时间2300～2700h,积温2000～2500℃,无霜期在100～120d。保护区动物区属古北界东北亚界东北区长白山亚区,代表动物有马鹿(Cervuselaphus)、野猪(Susscrofa)、花尾榛鸡(Bonasabonasia)、太平鸟(Bombycillagarrulus)和中国林蛙(Ranachensinensis)等。2学习方法2.1特征分析2008年3—6月、2009年3—6月,采用分层抽样与定点观察相结合的方法,对保护区及周边所有可能到达区域的白头鹤分布特征进行调查,发现白头鹤后,记录相关生境特征,并应用GPS记录其活动位点。2.2白头皇的物种多样性获取研究地区的遥感图片(多巴资源卫星网站,2008年12月,分辨率20m×20m),应用ErdasImagine8.7软件对地物特征进行非监督分类,将生境类型划分为:阔叶林、针叶林、灌丛、沼泽和水体5大类,并计算研究地区的植被归一化指数(NDVI)。应用ArcViewGIS3.3软件将研究地区的河流、公路等地物特征矢量化,计算白头鹤的活动位点与河流、公路间的最小距离。结合等高线图,制作研究地区的数字化高程模型,提取白头鹤活动位点的海拔、坡度、坡向等地形因子的特征。通过ArcGIS9.2的扩展模块Patchanalyst计算白头鹤分布斑块的面积及复杂性指数。见表1。2.3生境因子特征根据数据分析需要,每个白头鹤活动点需要对应一个随机点,并假设该点无白头鹤活动,同时为避免随机点与鹤活动点间存在空间自相关,故设定随机点与活动点的距离均不小于500m。研究中,应用ArcViewGIS3.3的Animalmovement插件,共生成随机点113个。使用ArcGIS9.2分析所有活动点和非活动点的生境因子特征。根据研究需要,生境变量因子包括:斑块面积、斑块复杂性、植被指数、生境类型、坡度、坡向、海拔、与公路距离、与河流距离。研究中,应用Vanderloeg选择系数(Vi)代表白头鹤对不同生境因子的选择性。同时根据白头鹤活动点及生境因子特征进行逻辑斯蒂回归(Logisticregression),以标准化变量系数(Si)的绝对值代表其对应生境因子的重要性,并作为该变量的权重系数进行空间数据的叠加,综合计算每一个栅格的生境适宜性指数。3白头皇生境适宜性评价研究过程中,共记录到白头鹤取食活动位点113个,生成随机点(无活动点)113个。逻辑斯蒂回归分析表明:生境类型对白头鹤活动分布的影响作用最大(S4=1.443),其次是植被指数(S3=1.383),影响最小的两个因子分别是坡向(S6=0.065)和斑块复杂性(S2=0.208)(表2)。Vanderloeg选择系数的计算结果表明:白头鹤多选择斑块面积较大(V1=0.33)、植被盖度(指数)较大(V3=0.65)、距离河流较近(V9=0.77)的区域作为生境。白头鹤的活动区域通常海拔较低,坡度较小(表3)。综合计算结果表明,白头鹤生境适宜性指数值从0.09～0.465不等(图1),进行等分之后,获得白头鹤生境质量分级评价图(图2)。大沾河湿地自然保护区内适宜的白头鹤生境百分比为54.5%,其中最适宜生境为15.2%。白头鹤的生境适宜区域主要分布于河流及附近的沼泽区域(表4,图1,图2)。4生境适宜性评价模型的建立目前,从景观上对野生动物与其生境的关系进行科学管理日益受到重视,然而关于白头鹤的显空间水平的生态学信息尚比较缺乏。本研究在结合空间分析技术和数理统计分析技术的基础上,以显空间(Spatiallyexplicit)的方式进行了野生白头鹤生境质量的综合评价,将白头鹤的生物学信息与其生境的空间特征相结合,并实现其生境质量的综合计算过程。以往的生境评价,主要是根据动物对生境因子的选择利用特征,对特定属性区域进行赋值。本研究是基于白头鹤对特定属性区域的选择系数来代表生境质量,并应用该系数直接赋值给单一的评价指标图层,在计算过程中可以真实地反映出白头鹤对特定生境类型的选择性,并避免在生境质量评价中由专家主观赋值可能带来的偏差及其对研究结果的影响,提供更加详实、可靠的生物学信息,便于保护管理对策的提出和有效实施。生境评价的综合计算公式主要是基于超体积生态位原理,即应用各个生境因子的几何平均值来代表生境适宜性。评估过程一般是基于GIS技术确定单一环境因子的适宜性分布特征,然后综合所有的环境因子,确定总体生境质量的空间分布特征。研究表明,野生动物对生境因子存在选择性和倾向性,因此,不加以区别地将各个因子进行综合计算,会忽略重要生境因子对动物生境选择利用的影响。刘群秀等在藏狐生境质量评价中,根据不同动物个体对生境因子利用的一致性,加大了海拔和坡位两个因子在综合评价中的比重。本研究中,基于白头鹤分布点和生境特征进行逻辑斯蒂回归分析,以变量系数代表不同生境因子的作用,并将该系数作为权重系数进行不同生境因子图层进行叠加运算。该方法计算出的生境适宜性指数是完全基于白头鹤自身的分布及其对生境因子的利用特