肖科沂 朱 穎 周敏軍 范如宇

1 蘇州科技大學建筑與城市規(guī)劃學院 江蘇蘇州 215011

2 高新區(qū)獅山綠羽生態(tài)環(huán)境咨詢工作室 江蘇蘇州 215000

美國學者Karr[1]最早提出生物完整性指數(shù)(Index of biotic integrity,IBI),主要利用魚作為指示物種構建IBI體系,對河流的健康狀況進行評價。我國學者王備新[2]首次對水生生物指數(shù)進行篩選,構建評價水體健康標準,評價黃山溪流生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。蔡琨等[3]應用藻類IBI對太湖水體進行評價,完善大型湖泊生態(tài)系統(tǒng)評價體系。隨著研究的深入,IBI的指示生物種類有了廣泛擴展。水鳥作為濕地生態(tài)系統(tǒng)中的頂級消費者,其生活史與濕地密切相關[4－5],且對濕地狀況的變化較為敏感,較強的移動能力使水鳥對濕地水環(huán)境的改變有快速的反應[6－7],因而成為濕地最敏感的指示物種。以鳥類完整性指數(shù)進行濕地健康水平評價,對完善濕地評價體系具有積極作用,也可為濕地保護與管理提供依據(jù)。

國內(nèi)學者于1981年開展水鳥與濕地環(huán)境關系的研究,王勇軍等[8]針對東方白鸛越冬生態(tài)的研究發(fā)現(xiàn),東方白鸛的棲息與濕地狀況密切相關。賈亦飛等[9]通過建立GAM模型進行水鳥和水位變化的分析發(fā)現(xiàn),水位波動對鄱陽湖濕地不同水鳥的棲息地選擇有不同影響。這些研究表明,水鳥對濕地有積極的響應關系。當前以鳥類作為IBI的指示生物評價濕地健康的研究尚不多見。本文以蘇州市濕地為研究對象,選擇9處典型濕地,分別于2019年5月和10月進行鳥類調(diào)查,分析不同樣地的水鳥群落結構特征變化狀況與差異,運用鳥類完整性指數(shù)(Bird-IBI)構建蘇州濕地健康評價體系對其健康狀況進行評價,為濕地的管理及生態(tài)修復提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

蘇州(119°55′~121°20′E,30°47′~32°02′N)地處江蘇省東南部、長江三角洲中部,總面積8 488.42 km2；境內(nèi)河湖眾多,水域面積占全市總面積的42.5%,是蘇州健康發(fā)展的重要生態(tài)資源。蘇州濕地資源豐富、類型多樣,為水鳥提供多樣的棲息地,是東亞至澳大利西亞水鳥遷徙的重要中轉站。2019年蘇州濕地共記錄鳥類11目38科215種,占江蘇省鳥類種數(shù)的48.10%,其中包括國家二級保護鳥類24種,世界自然保護聯(lián)盟(International Union for Conservation of Nature,IUCN)紅色名錄15種。鳥類的多樣性體現(xiàn)了蘇州濕地保護建設成效顯著。為探明蘇州濕地健康狀況,在蘇州不同區(qū)域設置9處濕地樣地進行鳥類調(diào)查(表1),并對其濕地現(xiàn)狀進行分析。

表1 蘇州9處濕地概況

1.2 調(diào)查方法

本研究于2019年5月(春)和10月(秋)晴朗無風天氣,采用樣線法和樣點法相結合的方式[10],對樣地內(nèi)鳥類的數(shù)量和種類進行調(diào)查與統(tǒng)計,每月調(diào)查2次。選擇鳥類活動頻繁的時間段,即日出后2 h或日落前2 h內(nèi),應用“精確計數(shù)”與“集團統(tǒng)計法”記錄當月觀測到的鳥類種類和最大值。調(diào)查時使用8×42倍的雙筒望遠鏡和單筒望遠鏡(SWAROVSKI ATX 30－70×95)對樣地內(nèi)的野生鳥類進行觀察,使用100~400 mm長焦鏡頭的單反相機(Canon 7D MarkII)對鳥類進行拍攝,無法觀測的鳥類通過辨別叫聲確認其種類。鳥類鑒定以?中國鳥類分類與分布名錄? ?中國鳥類野外手冊??Birds of East Asia?為依據(jù)。

1.3 Bird-IBI評價體系構建

Bird-IBI評價體系的構建包括以下3部分內(nèi)容[11－12]。

1)參照點及受損點的選擇。參照點指未受人類干擾或干擾程度較低處,受損點指受到人類活動干擾較強處。由于鳥類遷飛能力較強,活動范圍較大,因此將每1處濕地視為1個點。參照2019蘇州市濕地保護年報調(diào)查結果,以及各樣地環(huán)境因素等條件,以濕地年報綜合評分高于70分、人類干擾較少、水質在Ⅲ類標準及以上的濕地[13]作為參照點,其余為受損點。

2)確定候選生物參數(shù)指標。為體現(xiàn)鳥類群落結構特征,選擇能夠綜合反映濕地鳥類物種豐富度、物種多樣性、鳥類敏感性作為候選生物指標,并對選取的指標進行分布范圍和判別能力分析,去除不適宜參與構建Bird-IBI的候選指標。判別能力分析參照Barbour[14]提出的方法,運用箱線圖檢測25%~75%內(nèi)參照點和受損點是否存在箱體重疊。

3)構建Bird-IBI評價體系。運用比值法[15]計算生物參數(shù)指數(shù)。隨干擾程度增強而降低的生物指標值的最佳值設為95%分位數(shù),隨干擾增強而升高的生物指數(shù)值的最佳值設為5%分位數(shù)。參照各參數(shù)指標值的分布情況,選擇合適的公式計算生物指標值。要求限定計算后結果范圍為[0,1],若計算結果大于1表明已優(yōu)于最佳值,記為1。

累加篩選出生物指標值,得到每個樣地的Bird-IBI值。將參照點75%分位數(shù)作為“健康”等級,小于75%分位數(shù)四等分為“亞健康” “一般”“差”“極差”4個等級。

2 結果與分析

2.1 濕地鳥類群落結構

蘇州市9處濕地共記錄到鳥類183種,隸屬15目37科。春季記錄到鳥類124種,隸屬14目34科；秋季記錄到鳥類145種,隸屬14目34科。雀形目鳥類的種類最多,占鳥類總種數(shù)的49.18%；雁鴨類占鳥類總種數(shù)的8.20%,鸻鷸類占10.38%。

調(diào)查發(fā)現(xiàn),蘇州濕地春秋兩季鳥類停歇過境活動頻繁,其種類和數(shù)目有較大的變化(表2)?？傮w而言,蘇州濕地秋季所觀測到的鳥類數(shù)量大于春季,主要是由于秋季雁鴨類和鸻鷸類水鳥較春季大幅增加,此類水鳥在長江以南大部分為冬候鳥,秋冬季節(jié)來此短暫停留或越冬。沙家浜濕地秋季觀測到鳥的種類與數(shù)量遠小于春季,是因為秋季大量白鷺(Egretta garzetta)聚集于此,其他水鳥的生存空間少,多樣性降低。

表2 9處濕地鳥類觀測結果

從圖1和圖2可知,春秋兩季雀形目鳥類均大量出現(xiàn)在蘇州各濕地,構成濕地最主要的鳥類群體。蘇州濕地常年棲息有鸛形目水鳥,表明濕地是其理想的生存環(huán)境。隼形目鳥類較多分布于太湖湖濱和三山島,其中太湖湖濱湖面開闊,擁有豐富的食物資源且人為干擾較少；三山島以次生林地和丘陵地貌吸引隼形目停留。鸻形目水鳥多出現(xiàn)在太湖綠洲、天福和秋季的同里濕地,這幾處濕地擁有開闊平坦的淺水區(qū)為鸻形目提供良好的棲息覓食之處。

圖1 春季蘇州各濕地水鳥種類數(shù)

圖2 秋季蘇州各濕地水鳥種類數(shù)

2.2 鳥類完整性評價

2.2.1 參照點及受損點分布

在9處濕地中確定太湖綠洲、沙家浜和天福濕地3處作為參照點(主要分布于太湖沿岸或中小型湖泊旁),其余6處(陽澄湖、三山島、天福、金倉湖、太湖湖濱和太湖濕地)為受損點。

2.2.2 Bird-IBI體系構建

參照國內(nèi)外生物完整性研究[16－18],結合本次調(diào)查情況,選擇以下12個指標作為候選參數(shù)(表3)；運用箱線圖對這12個指標進行分析,確定M2、M7、M8、M9和M11這5個指標符合評價標準,保留以上指標進一步分析。

表3 Bird-IBI的候選參數(shù)及其描述

對篩選的指標進行Spearman分析,結果(表4)表明,M7與M8呈顯著正相關(r>0.9),去除Simpson指數(shù),其余4個參數(shù)均予以保留。因此蘇州濕地鳥類完整性評估的最終指標為M2、M7、M9和M11。

表4 Bird-IBI候選生物參數(shù)Spearman相關分析矩陣

2.2.3 Bird－IBI評價

根據(jù)指標對干擾的反應,確定各指標計算方法(表5)；累加選定參數(shù)的計算值得到蘇州各濕地Bird－IBI結果。以參照點75%百分位數(shù)為健康等級標準,確定蘇州濕地Bird－IBI評價標準:健康(Bird－IBI≥3.95)、亞健康(2.56≤Bird－IBI<3.95)、一般(1.97≤Bird－IBI<2.56)、差(0.98≤Bird－IBI<1.97)、極差(Bird－IBI<0.98)。

表5 核心參數(shù)及計算公式

蘇州市9處濕地健康等級評價(表6)結果表明:空間分布上,蘇州濕地健康狀況沒有呈現(xiàn)明顯規(guī)律；時間尺度上,春、秋兩季9處樣地18個Bird-IBI值中,同里和沙家浜濕地春季Bird-IBI高于秋季,其余濕地秋季Bird-IBI值均高于春季,原因是大量雁鴨類水鳥在9、10月份來此越冬,鳥類種類和數(shù)量增多。處于“健康”狀態(tài)的為太湖綠洲和天福濕地, “亞健康”為三山島、同里和沙家浜濕地, “一般”為金倉湖、太湖和太湖湖濱濕地,僅有陽澄湖濕地為“差”。

表6 基于Bird-IBI的蘇州濕地健康評價結果

觀察參照點和受損點的Bird-IBI值,參照點均為“健康”和“亞健康”,受損點無“健康”,均為“亞健康” “一般”和“差”。說明構建的Bird-IBI評價區(qū)分度較好。

3 討論

本研究中9處樣地的鳥類完整性指數(shù)差異較大,表明9處樣地處于不同的濕地健康水平,主要受濕地棲息地類型的豐富性和周邊土地利用開發(fā)強度的影響。濕地棲息地類型豐富,周邊開發(fā)程度較低,人為干擾較少的濕地Bird-IBI得分較高,健康狀況較好；反之則得分低,健康狀況較差。

太湖綠洲濕地Bird-IBI得分最高,是因為該濕地距離城市較遠,人為干擾相對較少,且有大面積受保護水域、濱水蘆葦植被帶、魚塘淺灘、人工林地等類型豐富的棲息空間,能為多種鳥類提供棲息地和遷徒中轉站。三山島和同里濕地健康狀況均為“亞健康”,原因在于這2處濕地棲息地類型豐富,含有小型湖泊、水塘、淺灘、水稻田及人工林地等,為雁鴨類、鸻鷸類、鷺類以及林鳥等提供豐富的棲息環(huán)境。陽澄湖濕地Bird-IBI得分最低,原因在于陽澄湖濕地距離城市較近、周邊水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達、建設開發(fā)程度較高,嚴重影響鳥類活動,因此鳥類多樣性整體偏低[19－20]。

IBI是應用廣泛的濕地健康評價方法之一,本研究基于鳥類對濕地健康的表征作用,以Bird-IBI評價蘇州濕地的健康水平。研究發(fā)現(xiàn),按照IBI方法構建的指標體系更多地關注物種的多樣性與豐富度,而對于物種棲息環(huán)境的指標表達不足。就水鳥而言,它們不僅受食物的影響,更受棲息地類型的影響,如果僅存在單一類型的棲息地,即便食物極為豐富,也只能觀測到對此類棲息地具有偏好的鳥類。因此,在選擇特定物種構建IBI指標體系時,需要對物種進行分析,進一步完善指標體系,使其更具有科學性和全面性。

4 結論

通過對濕地鳥類觀測與鑒定,本研究共記錄到鳥類183種,隸屬于15目37科,其中雀形目鳥類種數(shù)最多；蘇州濕地春秋兩季鳥類停歇過境活動頻繁,其種類和數(shù)目變化較大。

構建Bird-IBI評價體系對蘇州濕地健康狀況進行評價的結果表明,太湖綠洲、天福濕地處于“健康”狀態(tài),陽澄湖濕地處于“差”狀態(tài),其余均處于“亞健康”和“一般”狀態(tài)。

從時間尺度看,2019年春、秋季9處樣地18個IBI值中,除同里和沙家浜以外,其余濕地秋季Bird-IBI得分均高于春季,健康狀況也較春季好；從空間尺度看,蘇州濕地的Bird-IBI得分沒有呈現(xiàn)明顯規(guī)律。