北京市平原區受脅鳥類棲息地識別和評價

黃越 顧燚蕓 李雪珊 聞丞

北京市的主要城市建成區在平原地區，有多達24種受脅鳥類主要分布在北京市平原地區。世界自然保護聯盟（IUCN）全球物種紅色名錄將生物物種瀕危程度分為9個等級[1]，其中易危（vulnerable VU）、瀕危（endangered EN）和極度瀕危（critically endangered CR）的物種統稱為受脅物種，是常用于生物保護規劃的指示物種級別。本文作者以北京市平原區的24種受脅鳥類為研究對象，識別這24種受脅鳥類的棲息地，繪制其棲息地分布地圖，并預測這24種受脅鳥類的空間分布，評價其目前的保護狀況，得出各類鳥類棲息地的保護行動優先級，為北京市平原區（北京市主要城區所在地）的鳥類保護提出空間參考建議。

1 研究方法

1.1 研究區域

研究區域為北京市平原區（圖1），位于北京市東南部，西靠西山，北靠軍都山，東南和華北平原相連，面積為6 338.80km2，約占北京市總面積的38%。地勢從西北到東南逐漸降低，海拔多在100m以下，永定河、溫榆河、潮白河三大河流從北向南穿過，土地覆蓋類型多樣，包括林地、農田、水域、建設用地等。

1.2 基礎數據

1.2.1 受脅鳥類名錄和棲息地信息

受脅鳥類名錄來自世界鳥類數據庫（avibase-the world bird database），該數據庫列出了北京市域范圍內分布的32種受脅鳥類[2]。經驗核，其中的勺嘴鷸（Eurynorhynchus pygmeus）和小青腳鷸（Tringa guttifer）是誤認，實際只有30種，且其中24種分布在平原地區。依據《中國動物志 鳥綱》[3]和《中國鳥類野外手冊》[4]等鳥類學文獻，參考城市區域的用地特性和“中國土地資源分類系統”[5]，為每種受脅鳥類判定棲息地類型（表1）[1,4,6]。

1.2.2 高清衛星影像圖

高清衛星影像圖空間分辨率為0.5m，覆蓋北京市平原區范圍，時相以2017年為主，部分區域使用2015年或2016年數據。

1.2.3 鳥類分布數據

1 北京市平原區The map of plain areas of Beijing

2 技術路線圖Technology roadmap

表1 在北京市平原區分布的24種受脅鳥類名錄Tab. 1 The list of 24 threatened birds distributed in the plain areas of Beijing

表2 各類棲息地的面積及占平原區面積的比例Tab. 2 The size of area of each category of avian habitats and the proportion

從中國觀鳥記錄中心數據庫獲取在北京市平原區分布的24種受脅鳥類的點位數據[7]，并對其坐標進行矯正。

1.3 數據分析方法

1.3.1 人工目視解譯

按照上文中的鳥類棲息地分類體系，在高清衛星影像圖上對北京市平原區的鳥類棲息地進行目視解譯，獲得北京市平原區實際的鳥類棲息地分布圖（distribution range）。識別棲息地類型時，由于部分鳥類對靜水體面積有要求，因此將水庫和坑塘分別統計。水庫水域為明確的水庫區域，如懷柔水庫、沙河水庫等；湖泊水域為面積≥8hm2的非水庫靜水體；坑塘為面積＜8hm2的靜水體[8]。

1.3.2 受脅鳥類空間分布模型生成

使用24種受脅鳥類的實際空間分布點位，采用最大熵模型（MaxEnt model）方法得到受脅鳥類空間分布模型[9-10]。最大熵模型是一種以最大熵原理作為準則的機器學習方法，它從環境變量和物種點位數據集中獲取符合最大熵的分布模型[11]，即最優分布模型。

1.3.3 受脅鳥類豐富度分布格局生成

在所獲得的鳥類棲息地分布圖上，根據每一種受脅鳥類依賴的棲息地類型，生成二值化柵格（1、0），作為每種受脅鳥類棲息地類型的掩膜。對受脅鳥類空間分布模型進行棲息地掩膜得到受脅鳥類預測分布（predicted occupied pattern）圖層[9]。將受脅鳥類預測分布圖層直接疊加得到受脅鳥類豐富度分布格局。

1.3.4 棲息地保護行動優先級評估的方法

利用受脅鳥類豐富度分布格局，采用地理信息系統（GIS）中的分區統計（zonal statistics as table）方法，計算每個二級棲息地區域內分布的鳥類種類數平均值，作為評價現有棲息地保護行動優先級的指標，鳥類種類平均值越大，保護行動優先級越高（圖2）。

2 研究結果

2.1 受脅鳥類棲息地分布

研究共獲得5類一級棲息地，17類二級棲息地的空間分布信息、面積及占平原區總面積的比例（表2，圖3）。

研究識別的棲息地面積為3 484.83km2，占平原區總面積的54.98%。林地的面積最大，占平原區總面積的31.13%，其中有林地占27.30%，其他林地占2.80%，位列各二級棲息地的第1和第3位；林地勻質分布在平原區，中心城區稍稀疏。耕地面積位居第2，占平原區總面積的17.76%，主要以旱地為主，位列二級棲息地第2位；水田的面積很小，僅占0.01%；耕地主要分布在中心城區外圍，以順義區、通州區、平谷區、大興區和房山區為主。

水域僅占平原區總面積的2.96%；其中河渠面積最大，占1.30%，位列二級棲息地的第5位；其次是坑塘，占0.89%；湖泊和水庫的面積相當；灘地的面積最小，僅占0.10%。河渠中，僅溫榆河流域的水系連通性較為完整，潮白河和永定河均被隔離為若干個獨立的條狀水體，并不構成流動的河流。水庫主要分布在西北和西側，有近1/3面積的湖泊分布在城市綠地內，坑塘主要為養殖池塘，大部分分布在順義區、平谷區、通州區和大興區。

草地和未利用地面積相當，分別占1.57%和1.56%。草地以高覆蓋度草地為主（0.93%）；低覆蓋度草地面積最少，占0.27%；大部分草地分布在干涸河道中。未利用地以裸土地為主，占1.34%，位列二級棲息地的第4位。裸土地可能是未來變化最大的棲息地類型，因為大部分裸土地是在建設用地空置階段形成的，短期可變為草地，長期將變為建筑。沼澤地為相對封閉的、挺水植物占水面1/3以上的靜水體，如無穩定水源供給，未來將逐漸發育為高覆蓋度草地。沙地多分布在干涸的河道中，為鳥類臨時的不穩定棲息地。

2.2 受脅鳥類空間分布與保護空缺

2.2.1 受脅鳥類豐富度分布格局

從24種受脅鳥類的預測空間分布及其疊加之后的鳥類豐富度分布格局可以看出，潮白河、溫榆河、永定河、大石河、拒馬河、泃河等河渠棲息地，懷柔水庫、十三陵水庫、沙河水庫、崇青水庫等水庫棲息地，頤和園、奧林匹克森林公園、朝陽公園、玉淵潭公園、中南北海和后海、龍潭西湖公園等城市綠地水體是鳥類豐富度高的區域。位于平谷區和通州區的多個坑塘水體也是鳥類豐富度高的區域。總體而言，水域棲息地支持了最高的受脅鳥類豐富度（圖4、5）。

2.2.2 保護空缺分析

將圖5與北京市現有國家級和市級自然保護區疊加進行保護空缺分析，結果顯示（圖6），北京市的自然保護區多分布在山地區域，平原區僅漢石橋市級濕地自然保護區和懷沙河懷九河市級水生野生動物自然保護區全部或部分分布在平原區。因此，自然保護區并不能有效保護這些受脅鳥類，這些受脅鳥類的保護與平原區的城市發展建設、城市綠地空間的管理密切相關。

3 各類棲息地在北京市平原區的分布The distribution map of each category of avian habitats in the plain areas of Beijing

4 24種受脅鳥類的預測空間分布圖The maps of predicted occupied range for the 24 threatened birds

5 北京市平原區受脅鳥類豐富度分布格局The richness pattern of threatened birds in the plain areas of Beijing

6 北京市平原區受脅鳥類豐富度分布格局與北京市國家級和市級自然保護區的關系The relationship between the richness pattern of threatened birds and the National/Municipal Natural Reserves

2.3 棲息地保護行動優先級

從各類棲息地的保護優先級評分可以看出，5類一級棲息地中，水域棲息地的整體評分最高，林地整體評分最低（表3）。其中，河渠棲息地因河流流域包含多級支流，因此保護行動優先級評分整體位于中等水平；未利用地中的沼澤地評分與水域棲息地相當，保護行動優先級較高；草地棲息地中高覆蓋度草地評分最高，位于整體保護行動優先級的中等水平；耕地中的水田和旱地評分分值較低；林地中的灌木林評分最高，未利用地中的裸地和沙地評分均較低。

3 討論

3.1 各類型棲息地與受脅鳥類保護的關系

24種受脅鳥類的預測空間分布絕大部分不在現有自然保護區范圍內，這些鳥類的保護與城市建設和管理息息相關?？傮w而言，北京市平原區受脅鳥類及其棲息地的保護工作十分嚴峻。受脅鳥類的保護不應局限于自然保護區這類嚴格的保護地，應突破各個政府職能部門的權限，設立北京市域整體性的保護地體系[12]，特別是將平原地區的水域、耕地、草地納入保護地體系中，尋求保護與利用平衡的管理方法。

3.1.1 水域和濕地

24種受脅鳥類中有18種分布在水域棲息地，加上沼澤地，分布在濕地區域的受脅鳥類種類數達19種，因此，與水相關的棲息地是保護需求最緊迫的棲息地類型。目前，水域棲息地和沼澤棲息地面積總計195.46km2，僅占平原區面積的3.08%，是林地棲息地面積的1/10。平原區是城市發展的優良土地，整個北京市平原區的河流、湖泊、水庫、坑塘、灘地、沼澤地等濕地都會受到城市發展的影響，如溝渠化河流，沿河流修建濕地公園時侵占河灘地，填埋坑塘水體等。這些行為都將不同程度地影響水域和濕地棲息地的質量。

表3 受脅鳥類棲息地保護行動優先級評分表Tab. 3 The protection priority grade of each avian habitat

水域棲息地中的灘地是最易被忽視的棲息地類型之一，目前北京市平原區僅有6.6km2的灘地，且主要呈線狀分布在河流干流的兩側，對灘地棲息地威脅最大的行為主要是在灘地上種植喬木。值得一提的是，在21.5km2的湖泊棲息地中，有5.89km2位于城市綠地范圍內；在56.14km2的坑塘水面中，有1.73km2位于城市綠地范圍內，位于城市綠地范圍內的湖泊和坑塘棲息地總計7.62km2，雖然此面積不到湖泊和坑塘總面積的1/10，但卻是多種受脅鳥類被記錄的區域，如在頤和園水體曾有大量青頭潛鴨的記錄，也有長尾鴨的記錄[13]。城市綠地水體多處在人為可控的管理范圍內，作為受脅鳥類棲息地保護的潛力很大。

3.1.2 林地

林地是北京市平原區面積最大的棲息地類型，占比將近1/3。而24種受脅鳥類中，僅4種鳥類需依賴林地生存。目前的林地棲息地中，存在如下問題：1）樹種相對單一，難以抵抗植食性昆蟲的爆發，不利于生態系統的穩定，需要大量藥劑控制植食性昆蟲，危害平原地區的生態系統；2）林齡相對單一，僅能提供單一棲息地類型和有限的食物；3）部分林地種植過密，林下缺乏陽光，野生動物難以獲得有效的生存資源。建議在北京市平原區盡快開展林地的可持續更新管理工作，間伐密林，并將樹種、樹齡單一的林地改造為多種鄉土樹種間雜種植、多年齡層樹木混合分布的林地棲息地。

3.1.3 耕地

24種受脅鳥類中有10種鳥類依賴耕地生存，旱地是北京市平原區面積第2的棲息地，其中1 010.67km2的耕地為劃定的基本農田區域，受到《基本農田保護條例》的保護。但需要說明的是，依賴耕地生存的10種鳥類，如黃胸鹀、大鴇、白枕鶴等，它們主要需要在遷徙過程中從耕地棲息地獲取食物，如燕麥、小麥、玉米等。因此，種植糧食作物的耕地才能最大程度地發揮受脅鳥類棲息地的作用。

3.1.4 草地

草地是最易被忽視的棲息地之一，而依賴草地生存的受脅鳥類有11種。目前，北京市平原區草地棲息地有99.5km2，位置多在干涸河道、未耕作耕地以及未建設的建設用地上，此種情況易導致草地棲息地消失。野生的雜草地草本植物多樣，能為受脅鳥類提供豐富的食物，在水域濕地、耕地旁邊的草地尤其具有重要的保護價值。

3.2 棲息地保護優先級

在實際保護資源有限的情況下，可以按照2.3所述受脅鳥類棲息地保護行動優先級評分的結果分期開展保護行動。但是，在實際保護資源充分的情況下，各類棲息地均需開展保護行動，因為24種受脅鳥類對棲息地的需求不同（表1），各類棲息地是協同支持受脅鳥類生存的，特別是水域、沼澤地、草地和耕地，需要同時在相鄰空間開展保護行動。

4 結論

本研究得出北京市平原區分布有3 484.83km2鳥類棲息地，可作為鳥類分布最大的預測范圍（distribution range），其中有5類一級棲息地和17類二級棲息地。水域和沼澤地是鳥類豐富度最高的棲息地類型，包括河渠（干流）、湖泊、水庫、坑塘、灘地、沼澤地等棲息地。在保護優先級評分中，除河渠因多級支流評分不高而整體評分被拉低之外，上述5種棲息地得分均在10以上，為保護優先級最高的棲息地。但由于各類棲息地對受脅鳥類的生存有協同支持作用，因此各類棲息地應該綜合保護，特別是空間臨近的水域、沼澤地、耕地和草地棲息地。突破政府各職能部門的管轄權限，擬定北京市域整體性、多類型的保護地體系，尋求保護和利用平衡的保護管理方法，對北京市的受脅鳥類保護尤為關鍵。

致謝：

感謝北京市城市規劃設計研究院提供的高清衛星影像數據；感謝課題“基于生物多樣性的區域生態網絡構建研究”的資助。

注釋：

本文圖表均由作者團隊繪制。