路 珊，劉 晶，鄒業(yè)愛，牛俊英，2，倪華明，王天厚

(1.華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院上海市城市化生態(tài)過程與生態(tài)恢復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200062;2.焦作師范高等?？茖W(xué)校，焦作400051;3.上海港城開發(fā)(集團(tuán))有限公司，上海201306)

上海浦東東灘位于長江口濱海濕地，是國際鳥類遷徙線上重要的停歇地及中轉(zhuǎn)站［1］，生物多樣性豐富、生態(tài)服務(wù)價(jià)值較高［2］.高強(qiáng)度的圍墾使得底棲生物和灘涂植被的群落組成、分布格局及群落優(yōu)勢種發(fā)生變化，水鳥種群數(shù)量不斷減少，打亂了水鳥與棲息地之間的關(guān)系［3］.圍墾后的灘涂目前主要用作農(nóng)業(yè)發(fā)展和建筑用地，如何科學(xué)合理規(guī)劃圍墾灘涂的利用方式成為相關(guān)學(xué)者的研究重點(diǎn)［4，5］.已有研究表明，合理規(guī)劃農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘能夠?yàn)樵蕉泺嗩愄峁⒁捠硤鏊?］，而農(nóng)業(yè)種植區(qū)與水鳥之間關(guān)系國內(nèi)研究較少.

本文研究灘涂圍墾后，農(nóng)業(yè)發(fā)展模式(主要包括農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘及農(nóng)業(yè)種植區(qū))與春秋遷徙水鳥之間的關(guān)系.分析不同農(nóng)業(yè)發(fā)展模式下，春秋遷徙水鳥群落特征差異，探討農(nóng)業(yè)種植區(qū)不同生境中水鳥分布及秋季鸻鷸類的生境因子選擇，為生態(tài)化農(nóng)業(yè)種植提供科學(xué)依據(jù).

1 研究區(qū)域

上海浦東東灘處于不斷淤漲狀態(tài)，近年來的促淤圍墾使自然灘涂濕地銳減，圍墾后的區(qū)域多被用于水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)田以及居住區(qū)等.本研究區(qū)域位于 30°51'32″～31°02'41″N，121°54'37″～121°55'14″E，北接浦東國際機(jī)場，南至東海大橋.該區(qū)域呈狹長帶狀，沿大堤選取不同農(nóng)業(yè)發(fā)展模式下的3個(gè)樣地:堤內(nèi)農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘(Aquaculture Pond，Ap)，浦東新區(qū)東灘開發(fā)區(qū)的農(nóng)業(yè)種植區(qū)(Farming Area，F(xiàn)a)以及堤外自然灘涂(Natural Costal Wetland，NCw)(圖1).

農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘為人工養(yǎng)殖塘，選取10 hm2作為研究區(qū)域.平行于海堤，人為管理的養(yǎng)殖魚塘，植被覆蓋面積較小，僅在四周分布有一定的蘆葦帶.水位根據(jù)養(yǎng)殖需要及降雨量進(jìn)行控制，常年維持在相對穩(wěn)定的水位.

農(nóng)田是現(xiàn)代化生態(tài)農(nóng)業(yè)種植區(qū)，選取10 hm2作為研究區(qū)域，采用“小麥-水稻”輪作方式.具體生境類型如下:

密集種植區(qū)—4月下旬開始翻整土地，用作水稻種植.種植區(qū)從5月上旬插秧至10月中旬水稻灌漿前均需保持一定的水位，可能被遷徙水鳥所利用.

引水渠—每兩塊種植區(qū)之間有一條寬約4～5 m的引水渠，水渠兩側(cè)每隔約45 m有一個(gè)閘口用于引排水，進(jìn)而根據(jù)天氣及作物生長周期控制水位.

河道—河道引取大治河的水用于稻田灌溉，兩側(cè)分別建有數(shù)十個(gè)引水渠閘口，通過控制引水渠內(nèi)水位滿足種植區(qū)作物不同生長時(shí)期需求.

田間裸地—作物生長過程中，秧苗死亡且未進(jìn)行人工補(bǔ)種而呈現(xiàn)的斑塊狀裸露地，周邊有稀疏的農(nóng)作物秧苗.

堤外自然灘涂，選取10 hm2作為研究區(qū)域.灘涂淤積速度較快，灘寬較寬，少有植被分布，有斑塊狀蘆葦零星分布于防浪堤內(nèi).

2 方法

圖1 調(diào)查區(qū)域示意圖Fig.1 Location of the study area

2.1 野外水鳥調(diào)查

調(diào)查方法:2012年3月中旬到5月中旬為春季調(diào)查階段，同年9月中旬到11月中旬為秋季調(diào)查階段，每次間隔15～20 d，每次持續(xù)4～6 d，總共調(diào)查14次.根據(jù)調(diào)查區(qū)域?qū)嶋H情況，自然灘涂和農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘以2人為1組，以潮汐時(shí)刻表選取潮位100～200 m時(shí)間段調(diào)查，騎車沿海堤觀察堤內(nèi)外樣地，每個(gè)樣地停留30～40 min［7］;農(nóng)業(yè)種植區(qū)亦根據(jù)潮汐時(shí)刻表確定調(diào)查時(shí)間，以2人為1組，徒步沿田壟記錄稻田中不同生境的水鳥種類和數(shù)量，持續(xù)2～3 h.借助雙筒望遠(yuǎn)鏡(×8，Kowa)、單筒望遠(yuǎn)鏡(×40，Carl Zeiss)、根據(jù)《中國鳥類野外手冊》及《上海水鳥》記錄樣方內(nèi)的所有水鳥種類和數(shù)量.樣方內(nèi)驚飛的水鳥被記錄，飛過的水鳥不做記錄.根據(jù)常規(guī)鳥類群落優(yōu)勢度劃分法，將種群數(shù)量超過鳥類群落總數(shù)10%的種群定為優(yōu)勢種;1% ～10%之間為常見種;低于1%的為稀有種［7］.

2.2 環(huán)境因子調(diào)查

農(nóng)業(yè)種植區(qū)在作物耕種過程中，生境因子發(fā)生階段性變化.春季(3月中旬到5月中旬)種植區(qū)主要作物為冬小麥和油菜花，需水量較低.5月中旬開始翻整土地蓄水，為水稻耕種做準(zhǔn)備.秋季(9月中旬到11月初)種植區(qū)主要作物為水稻，河道和引水渠根據(jù)天氣和水稻生長階段調(diào)節(jié)稻田水位，10月上旬稻田分階段放水促進(jìn)水稻灌漿成熟.因此野外調(diào)查選取平均水位、植被平均高度、植被蓋度比例及裸地面積比例作為調(diào)查區(qū)域生境因子［8］.平均水位隨機(jī)選取樣方內(nèi)4個(gè)樣點(diǎn)水位取平均值;植被平均高度為樣方內(nèi)隨機(jī)4個(gè)樣點(diǎn)植被測量高度的平均值;植被蓋度為樣方內(nèi)植被地上部份的垂直投影面積與樣方面積之比的百分?jǐn)?shù);裸地面積比為種植區(qū)內(nèi)無植被覆蓋面積與樣方面積之比的百分?jǐn)?shù).

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

野外調(diào)查遷徙季水鳥群落的種類、數(shù)量，物種多樣性指數(shù)采用 Shannon-Wiener指數(shù)(H')［9］計(jì)算:第i個(gè)種的個(gè)體比例，Pi運(yùn)算時(shí)取數(shù)次調(diào)查的平均值，S為種類數(shù).均勻度指標(biāo)采用 Pielou 指數(shù)(J)［10］:J=H'/Hmax，Hmax為最大多樣性值，Hmax=ln S，S 為該樣方的總物種數(shù).用單因素方差分析(one-way ANOVA)來比較自然灘涂和不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式下春秋遷徙季水鳥種類、密度等差異.進(jìn)行單因素方差分析時(shí)，需按照方差分析要求檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否具有方差齊性且符合正態(tài)分布，不符合條件則需進(jìn)行去對數(shù)處理或平方根轉(zhuǎn)化.轉(zhuǎn)化后仍舊不齊則用Kruskal-Wallis H法［11］進(jìn)行非參數(shù)檢驗(yàn).相關(guān)分析選用Pearson相關(guān)系數(shù).卡方檢驗(yàn)用R軟件完成，其他分析利用SPSS18.0完成.

3 結(jié)果與分析

3.1 春秋季水鳥群落特征

3.1.1 春秋遷徙季不同類型生境內(nèi)水鳥群落特征

鳥類調(diào)查于2012年3月～5月(春季)和2012年9月～11月(秋季)進(jìn)行，共記錄到水鳥2 332只次，隸屬于5目10科44種［12］.其中包括黃嘴白鷺(Egretta eulophotes)(數(shù)量超過全球1%標(biāo)準(zhǔn))，優(yōu)勢種為環(huán)頸鸻(Charadrius alexandrinus).

圖2 春秋遷徙季不同類型生境水鳥種群分布Fig.2 Waterbird population distribution of different types of habitat in spring and autumn migratory season

春秋遷徙季自然灘涂內(nèi)零散分布小群鸻鷸類，偶有鷺類在此覓食停歇;農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘內(nèi)、鷺類和雁鴨類呈聚集型分布;農(nóng)業(yè)種植區(qū)內(nèi)鷺類和鸻鷸類在春秋季均有分布，秋季有少量雁鴨棲息在引水渠.

春季(2012年3月～5月)不同樣方統(tǒng)計(jì)水鳥隸屬于5目7科28種.春季優(yōu)勢種為環(huán)頸鸻和大濱鷸(Calidris tenuirostris)，其中黃嘴白鷺、中白鷺(Egretta intermedia)和翻石鷸(Arenaria inteFares)，春季觀察時(shí)僅見到1次.自然灘涂種類、密度最大，農(nóng)業(yè)種植區(qū)種類、密度最小(表1).

分析春季自然灘涂與不同農(nóng)業(yè)發(fā)展模式下水鳥群落特征，自然灘涂的種類、密度、多樣性指數(shù)及均勻度均為最大，農(nóng)業(yè)種植區(qū)的種類、密度、多樣性和均勻性均為最小.不同類型生境春季水鳥種類為NCw＞Ap ＞Fa，差異極顯著(F=9.123，P=0.002);密度 NCw ＞Ap ＞ Fa，差異極顯著(F=13.869，P=0.000);多樣性指數(shù)為 NCw ＞Ap＞Fa，差異極顯著(F=7.573，P=0.004);均勻度為 NCw ＞Ap＞Fa，差異顯著(F=3.626，P=0.048).

秋季(2012年9月～11月)不同類型生境統(tǒng)計(jì)水鳥隸屬于4目9科31種.秋季優(yōu)勢種為環(huán)頸鸻，其中大白鷺(Egretta alba)、夜鷺(Nycticorax nycticora)以及灰翅浮鷗(Chlidonias hybridus)在秋季觀察期內(nèi)僅見到1次.自然灘涂水鳥種類最大，農(nóng)業(yè)種植區(qū)次之，農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘最小(表1).

分析秋季自然灘涂與不同農(nóng)業(yè)發(fā)展模式下水鳥群落特征，自然灘涂水鳥種類、密度最大.不同類型生境秋季種類為 NCw＞Fa＞Ap，差異極顯著(F=11.655，P=0.001);密度為 NCw ＞Ap＞Fa，差異極顯著(F=16.049，P=0.000);多樣性指數(shù)為 NCw ＞ Fa ＞ Ap，差異不顯著(χ2=3.857，P=0.145);均勻度指數(shù)為NCw ＞Ap ＞Fa，差異不顯著(χ2=0.546，P=0.761).

3.1.2 春秋季農(nóng)業(yè)種植區(qū)水鳥分布

農(nóng)業(yè)種植區(qū)分為密集種植區(qū)、引水渠、河道和田間裸地，共記錄水鳥421只次，隸屬于3目6科16種.由于春季種植區(qū)域主要作物為冬小麥，旱地類型，僅有大型鷺科水鳥棲息覓食;秋季種植區(qū)域主要作物為水稻，引水渠及稻田均有一定水位和濕潤泥灘，可滿足鸻鷸類棲息環(huán)境要求.

對春秋調(diào)查期內(nèi)農(nóng)業(yè)種植區(qū)內(nèi)水鳥出現(xiàn)在不同生境頻率進(jìn)行分析(見表2)，探討不同生境類型與水鳥分布之間的關(guān)系.

表2 水鳥在農(nóng)田不同生境中的出現(xiàn)頻率Tab.2 Occurrence frequency of Waterbirds in different habitats

密集種植區(qū)和河道內(nèi)出現(xiàn)的全部為鷺科水鳥;引水渠內(nèi)廣泛分布各類水鳥;田間裸地內(nèi)出現(xiàn)鸻鷸類較多，且有少量鷺科水鳥分布其間.對不同生境類型水鳥出現(xiàn)頻次進(jìn)行卡方檢驗(yàn)分析，4類生境水鳥分布差異極顯著(X2=521.53，d f=45，P ＜0.001).

3.2 農(nóng)業(yè)種植區(qū)內(nèi)鸻鷸類生境選擇模型

對平均水位、植被平均高度、植被蓋度和裸地面積比4類生境因子與水鳥群落特征進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果見表3.

表3 遷徙季農(nóng)業(yè)種植區(qū)不同生境的相關(guān)環(huán)境因子Tab.3 Relative environmental factors of the different habitats in agricultural area

調(diào)查時(shí)期內(nèi)，密集種植區(qū)內(nèi)植被的高度在春秋季因作物栽種發(fā)生明顯變化;引水渠在秋季為滿足水稻生長需求平均水位上升;河道引用大治河水源，春秋季水位無明顯變化;田間裸地秋季水深2～10 cm.

春秋季遷徙水鳥以鸻鷸類為主，且春季農(nóng)業(yè)種植區(qū)內(nèi)僅在引水渠觀察到少量鸻鷸類出現(xiàn)，故選取秋季遷徙鸻鷸類與平均水位、植被平均高度、植被蓋度及裸地面積進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果見表4.

表4 農(nóng)業(yè)種植區(qū)秋季鸻鷸類群落與生境因子的相關(guān)顯著性Tab.4 Significance of relationship between shorebirds and the relative environmental factors in cultivated area in autumn

由表5可以看出，秋季鸻鷸類的密度與裸地面積比呈顯著正相關(guān)(P=0.008).鸻鷸類的種類、密度、多樣性和均勻度均與平均水位、植被平均高度、植被蓋度呈負(fù)相關(guān)，即平均水位較低的裸地鸻鷸類較多，可能與鸻鷸類主要棲息在水位2～10 cm淺水灘涂有關(guān)，且植被高，覆蓋面積較大的區(qū)域不適宜鸻鷸類活動(dòng)且觀察性差.此外，鸻鷸類的種類和多樣性與裸地面積比呈現(xiàn)正相關(guān)，可能由于農(nóng)業(yè)種植區(qū)作為鸻鷸類回避高潮位的臨時(shí)場所，田間裸地較適宜，可觀察到的鸻鷸類種類較多.

4 討論

4.1 不同類型生境對水鳥的影響

已有研究表明，堤外自然灘涂大面積的淺水區(qū)及裸露光灘為鸻鷸類提供了大量的螺類和貝類等食物資源以及棲息場所［13］;水面面積較大的魚塘能夠緩沖干擾，提供較大的容納量，魚塘中的螺類和植物的根莖能夠?yàn)樗B提供豐富的食物，同時(shí)周邊種植蘆葦和藨草提供豐富的生境能夠有效吸引偏好一定深度水域的游禽和涉禽［14］;通過科學(xué)合理的景觀布局(交叉、斑塊化種植)及人工管理(包括稀疏種植密度、分區(qū)域收割以及秸稈淹沒處理)，水稻田亦能為水鳥提供棲息覓食場所［15］.

本文研究表明，春秋遷徙季自然灘涂的水鳥種類、密度均為最大，仍為水鳥遷徙停歇的重要棲息地(表1).但隨著浦東東灘的高強(qiáng)度圍墾，自然濕地面積快速減少，水鳥種群數(shù)量不斷下降［13］.與此同時(shí)為滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展需求，圍墾后堤內(nèi)大面積的灘涂被開墾為農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘和種植區(qū).本研究表明不同的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式可以為春秋季遷徙水鳥保護(hù)發(fā)揮作用.具體來說:

農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘四周有一定植被覆蓋，可提供遮蔽條件.養(yǎng)殖期內(nèi)水位穩(wěn)定，明水面面積較大且有充足的食物，可供大型鷺科及潛水、濺水類游禽棲息覓食.

農(nóng)業(yè)種植區(qū)為小麥-水稻輪作耕種，春季冬小麥旱地有鷺類棲息;秋季時(shí)，田間裸地和引水渠邊緣泥灘能夠?yàn)辂a鷸類提供了棲息場所(表2).

4.2 農(nóng)業(yè)種植區(qū)內(nèi)水鳥群落與不同生境的關(guān)系

農(nóng)業(yè)種植區(qū)春季主要作物為冬小麥，密集種植區(qū)內(nèi)為旱地，僅引水渠內(nèi)有部分濕潤泥灘.體型高大的鷺科傾向于在田間和濕潤泥灘活動(dòng)，5月中旬，種植區(qū)翻整土地時(shí)吸引大量鷺科水鳥，泥土翻整帶出的動(dòng)物性食物可供鷺科水鳥覓食［16］.秋季種植區(qū)主要作物為水稻，密集種植區(qū)內(nèi)為水田，平均水位在15 cm，可供跗踱較長涉禽活動(dòng).有研究表明，若冬季種植區(qū)內(nèi)保持10～15 cm水位，有助于容納更多的水鳥越冬［17］;引水渠為滿足稻田供水，水位較深，且有一定植被生長在水渠兩側(cè)，11月中旬觀察到有數(shù)以百計(jì)的雁鴨類在此棲息，推測若引水渠在水稻收割后依舊保持穩(wěn)定水位，可以為冬季雁鴨類提供一定的棲息場所;河道雖然有較為寬闊的明水面面積，但因缺少植被遮蔽，故僅有少量鷺類會(huì)在河道邊緣活動(dòng);田間裸地是水稻秧苗死亡后未及時(shí)補(bǔ)種出現(xiàn)的裸露區(qū)域，有低于4 cm的淺水區(qū)域和濕潤的泥灘，青腳鷸、林鷸和磯鷸等小型涉禽會(huì)在此活動(dòng).

4.3 生態(tài)化農(nóng)業(yè)種植模式建議

農(nóng)業(yè)種植區(qū)內(nèi)水鳥的種類和密度相對較低，與其耕種管理方式有關(guān).由于調(diào)查樣方屬于私人公司開發(fā)，農(nóng)田種植以經(jīng)濟(jì)效益為主，故采用機(jī)械化密集種植模式.研究表明，引水渠和田間裸地都可以為遷徙季的鸻鷸類提供棲息場所［18］.

(1)合理規(guī)劃種植區(qū)密度，營造適宜棲息生境.建議農(nóng)業(yè)種植區(qū)內(nèi)可間隔性規(guī)劃生態(tài)種植區(qū)，該區(qū)域內(nèi)作物栽種稀疏，秋季保持有2～5 cm水位，能夠?yàn)檫w徙季水鳥提供棲息場所.

(2)科學(xué)管理引水渠水位，滿足水鳥生境需求.建議春季(3～5月)遷徙季引水渠內(nèi)保留2～10 cm水位，滿足遷徙季水鳥棲息需求;秋季(9～10月)由于作物需求，引水渠可保持高水位［19-21］.水稻收割后，稻田曬田后期進(jìn)行翻整，此時(shí)繼續(xù)保持引水渠內(nèi)水位高度，可能為冬季雁鴨類提供棲息場所.

農(nóng)業(yè)種植區(qū)作為灘涂圍墾后的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式之一，若能科學(xué)規(guī)劃管理，也能夠?yàn)樗B保護(hù)發(fā)揮重要作用.

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