天津冬季水鳥多樣性和優先保護區域分析

王鳳琴，陳 晨，劉 威，劉亞洲，盧學強，魏 巍，古 遠，伊劍鋒②

(1.天津自然博物館，天津 300201；2.天津市環境保護科學研究院，天津 300191；3. 生態環境部南京環境科學研究所，江蘇 南京 210042；4.南開大學環境科學與工程學院，天津 300350)

鳥類是開展生物多樣性監測的重要指示類群[1]。天津位于東亞—澳大利西亞候鳥遷徙通道，是我國東部濕地水鳥的重要遷徙停歇地，濕地水鳥資源豐富。水鳥作為濕地環境質量變化的最佳指示生物[2]，根據其種群變化可以推定濕地生態環境變化，以及是否需要實行一定的管理和補救方法[3-4]。此前，天津濕地水鳥多樣性研究主要包括物種組成[5-8]、區系分析[9]和季節變化[10]等，研究周期較短，以1 a居多，無法掌握區域內常見物種和重要保護物種的多樣性和分布變化趨勢，無法了解面臨的脅迫因素[11]。

2011—2018年11月底—12月，對天津北大港、塘沽沿海、大黃堡和七里海4個區域9個樣地的鳥類多樣性進行了連續8 a的觀測，并對脅迫因素進行記錄和分析。通過比較9個樣地的水鳥群落多樣性水平，以重點保護水鳥為指示物種，分析冬季水鳥的保護優先區和重點修復區，以期為天津濕地規劃建設和保護修復提供依據。

1 研究區域

天津市濕地資源豐富，根據第二次全國濕地資源調查，各類濕地總面積29.56萬hm2，陸域濕地占全市國土面積的17.1%[12]。天津濕地類型較全，主要包含濱海濕地、河流濕地、湖泊濕地、沼澤濕地和人工濕地5類，具有生態功能多樣、濕地動植物資源豐富的特點，為鳥類提供了良好的棲息、覓食、越冬和繁殖場所。此次冬季水鳥多樣性調查涉及4個區域9個樣地(表1和圖1)，其中由于儲氣庫面積較大且鳥類種類和數量都較多設置了4個樣點。所有樣地涵蓋了蘆葦沼澤濕地、人工濕地、河流、濱海灘涂等天津的主要濕地類型。

表1 調查區域與調查樣地基本信息Table 1 Basic information of 4 survey regions and 9 survey sites

2 研究方法

2.1 調查方法

2011—2018年11月底—12月采用樣線法和樣點法[13]對天津市4個區域9個樣地的水鳥及其生境進行調查。采用GPS進行樣點位置確定，8倍雙筒望遠鏡巡視，20～60倍單筒望遠鏡觀察，結合鳥類的飛行姿勢和鳴聲等綜合特征來辨認種類，記錄看到或聽到的鳥種及數量。借助長焦相機拍攝，對有疑問的種類將拍攝資料帶回室內鑒定核對。

鳥類分類系統依據鄭光美《中國鳥類分類與分布名錄(第二版)》[14]。水鳥種類根據拉姆薩爾《濕地公約》中水鳥的定義，即在生態上依存于濕地的鳥。瀕危等級描述依據世界自然保護聯盟(IUCN)瀕危物種紅色名錄最新版[15]，生態環境部(原環境保護部)聯合中國科學院發布的《中國生物多樣性紅色名錄——脊椎動物卷》[16]。

2.2 數據分析方法

按照鳥類不同種群數量占鳥類統計總數的比例(P)來確定優勢種和數量級，將P≥10%的定為優勢種；1%≤P<10%的定為常見種；0.1%≤P<1%的定為稀有種；P<0.1%定為罕見種[17]。

根據水鳥在各調查樣地出現的頻次，按分布地點的多少分為廣性分布種(分布于6個以上)、中性分布種(分布于3～5個)和狹性分布種(分布于1～2個)。

物種多樣性的測度采用Shannon-Wiener指數[18]計算，計算公式為

H′=-ΣPilnPi。

(1)

式(1)中，H′為Shannon-Wiener多樣性指數；Pi為物種i的個體數占所有物種個體總數的比例。

群落均勻性的測度采用Pielou指數[18]計算，計算公式為

J=H′/Hmax，

(2)

Hmax= lnS。

(3)

式(2)～(3)中，J為Pielou均勻度指數；Hmax為群落中物種多樣性的最大值；S為物種總數。

群落優勢集中性的測度采用Simpson指數[18]計算，計算公式為

D=1-ΣPi2。

(4)

式(4)中，D為Simpson優勢度指數。

物種豐富度的測度采用Margalef指數[18]計算，計算公式為

Dmg=(S-1)/lnN。

(5)

式(5)中，Dmg為Margalef豐富度指數；N為所有物種個體總數。

2.3 優先保護區分析方法

優先保護區分析是物種及其生境保護最直接和最有效的模式。在自然環境中，鳥類棲息生境優劣有3個指標值得關注：一是鳥類種類的豐富程度，二是鳥類數量的多少，三是物種的多樣性水平，種類越豐富，種類分布的均勻程度越高，多樣性水平也越高。參照重要濕地認定的相關標準：如果一塊濕地具有重點保護物種或者易危、瀕危或極度瀕危物種，就應被認為具有重要意義[19]。以各調查樣地的個體數量(N)、Shannon-Wiener多樣性指數(H′)和干擾程度(R)為基礎數據，根據3個參數定義出地區優先保護指數(priority index)[20]：

IP=IN×IH′/IR。

(6)

式(6)中，IP為優先保護指數；IN為個體數量等級賦值；IH′為多樣性指數等級賦值；IR為干擾程度指數等級賦值。

上述3個參數均劃分為5個等級(表2)，并根據國家級保護物種和世界自然保護聯盟瀕危物種紅色名錄中物種的分布綜合分析各調查地點的優先保護狀況。干擾程度R值用來表征調查樣地內不同人類活動類型的影響強度，劃分為5個等級(表2)。人類活動影響強度的計算方法參考HJ 192—2015《生態環境狀況評價技術規范》[21]和《自然保護區人類活動遙感監測技術指南(試行)》[22]，人類活動分為農業用地、居民點、工礦用地、采石場、能源設施、旅游設施、交通設施、養殖場、道路和其他人工設施10類。人類活動類型的影響強度根據不同人類活動類型對調查樣地的影響程度與影響權重以及面積來確定。

表2 各參數的等級劃分Table 2 The definition of different ranks of three parameters

3 結果與分析

3.1 物種組成

2011—2018年11月底—12月共記錄到鳥類70種103 625只，隸屬于12目21科39屬。

其中，記錄到水鳥54種102 946只，隸屬于7目13科28屬；其他類16種679只，隸屬于5目8科11屬。雁形目和鸻形目無論在種類上還是在數量上都占絕對優勢，其中雁形目1科9屬24種，占水鳥群落組成的44.44%；其次是鸻形目4科6屬15種，占水鳥群落組成的27.78%。物種多度最高的為白骨頂(Fulicaatra)12 723只，其次為綠頭鴨(Anasplatyrhynchos)12 374只，黑腹濱鷸(Calidrisalpina)10 244 只，普通秋沙鴨(Mergusmerganser)10 054只。斑嘴鴨(Anaszonorhyyncha)、綠翅鴨(Anascrecca)、紅頭潛鴨(Aythyaferina)和紅嘴鷗(Larusridibundus)均達5 000只以上。斑頭秋沙鴨(Mergellusalbellus)、遺鷗(Larusrelictus)、白腰杓鷸(Numeniusarquata)、灰鸻(Pluvialissquatarola)、豆雁(Anserfabalis)、東方白鸛(Ciconiaboyciana)、花臉鴨(Anasformosa)達到了1 000只以上。冬季常見水鳥中國家重點保護物種5種：遺鷗(Ⅰ級)、東方白鸛(Ⅰ級)、斑頭秋沙鴨(Ⅱ級)、白腰杓鷸(Ⅱ級)和花臉鴨(Ⅱ級)。被列入世界自然保護聯盟瀕危物種紅色名錄(IUCN最新版)瀕危(EN)等級的物種1種：東方白鸛；易危(VN)物種2種：紅頭潛鴨和遺鷗。列入瀕危野生動植物種國際貿易公約(CITES)附錄的物種2種：東方白鸛(附錄1)和遺鷗(附錄1)。其余物種皆在1 000只以下。根據冬季水鳥在各調查樣地出現的頻次，計有廣性分布種3種，包括黑尾鷗(Laruscrassirostris)、紅嘴鷗、綠頭鴨；中性分布種17種；狹性分布種34種。

3.2 多樣性分析

4個調查區域的冬季水鳥多樣性分析(表3)表明，北大港的物種數以及多樣性指數、均勻度指數、豐富度指數和優勢度指數均最高，可為鴨雁類、鸻鷸類、鷺類、鸛類、秧雞類等多種生態類群提供越冬生境。在調查中發現，塘沽沿海灘涂有10 244只黑腹濱鷸和4 270只遺鷗在此越冬，個體數量以及多樣性指數、優勢度指數均較高，但物種豐富度最低。七里海和大黃堡盡管其物種豐富度較高，多樣性指數較低。

表3 各調查區域冬季水鳥多樣性Table 3 Waterbirds diversity in 4 survey regions in winter

9個調查樣地的冬季水鳥多樣性分析(圖2)表明，北大港儲氣庫的個體數量、物種數以及多樣性指數、豐富度指數和優勢度指數均最高，并有東方白鸛、白琵鷺(Platalealeucorodia)、大天鵝(Cygnuscygnus)、小天鵝(Cygnuscolumbianus)、疣鼻天鵝(Cygnusolor)等珍稀物種，是一個重要的水鳥越冬地。塘沽沿海高沙嶺支持了較多的鸻鷸類和鷗類在此越冬，而且在調查中也發現數量較大的群體，個體數量以及多樣性指數、優勢度指數均較高。七里海、上馬臺水域面積較大，在此停歇的雁鴨類物種數和個體數量較多，多樣性指數、豐富度指數較高。在調查期間鄉政府樣地的物種數以及多樣性指數、豐富度指數和優勢度指數均最低。

3.3 優勢種分析

根據冬季水鳥不同種群數量占統計總數的比例，冬季水鳥的優勢種有2種，包括白骨頂和綠頭鴨。常見種有12種，包括普通秋沙鴨、黑腹濱鷸、斑嘴鴨、紅頭潛鴨、綠翅鴨、紅嘴鷗、斑頭秋沙鴨、遺鷗、灰鸻、豆雁、白腰杓鷸和東方白鸛，其中遺鷗和東方白鸛為國家Ⅰ級保護物種，占比分別為4.15%和1.89%；白腰杓鷸為國家Ⅱ級保護物種，占比為2.26%。

4個調查區域中，綠頭鴨是北大港、大黃堡和七里海等3個區域共同的優勢種。北大港的優勢種還有白骨頂和紅頭潛鴨，大黃堡的優勢種還有普通秋沙鴨，七里海的優勢種還有綠翅鴨和斑嘴鴨。塘沽沿海區域的優勢種有黑腹濱鷸、遺鷗、灰鸻、紅嘴鷗和白腰杓鷸(表4)。

表4 各調查樣地中冬季水鳥優勢種Table 4 Dominant waterbird species in 9 survey sites in winter

3.4 重點保護物種分析

天津4個區域9個樣地冬季水鳥中共記錄國家重點保護物種15種(表5)。其中屬國家Ⅰ級保護物種的有5種：青頭潛鴨(Aythyabaeri)、東方白鸛、黑鸛(Ciconianigra)、遺鷗和黑嘴鷗(Larussaundersi)。屬國家Ⅱ級保護物種的有10種：白琵鷺、灰鶴、白腰杓鷸、大杓鷸(Numeniusmadagascariensis)、疣鼻天鵝、大天鵝、小天鵝、鴻雁(Ansercygnoides)、花臉鴨和斑頭秋沙鴨。被列入世界自然保護聯盟瀕危物種紅色名錄(IUCN最新版)極危(CR)等級的物種1種：青頭潛鴨；瀕危(EN)等級的物種有2種：東方白鸛和大杓鷸；易危(VN)等級的物種有4種：鴻雁、紅頭潛鴨、黑嘴鷗和遺鷗。列入瀕危野生動植物種國際貿易公約(CITES)附錄Ⅰ的物種有2種：東方白鸛和遺鷗；附錄Ⅱ的物種有4種：黑鸛、白琵鷺、大紅鸛(Phoenicopterusroseus)和花臉鴨。

表5 各調查區域重點保護水鳥記錄Table 5 The population of national protected birds in 4 survey regions

作為天津沿海濕地的代表物種，遺鷗幾乎每年冬季都會在塘沽高沙嶺越冬，共記錄到4 271只。還記錄到大杓鷸697只、黑嘴鷗36只。高沙嶺的生態環境屬于海濱濕地淤泥質灘涂，是上述重點保護物種的重要越冬地。但隨著區域開發活動的影響，已連續2 a未發現大杓鷸和黑嘴鷗來此越冬。唐家河口是獨流減河的入海口，退潮后的泥灘地有大量的生物，發現遺鷗和大杓鷸在此出現。東方白鸛和白琵鷺都偏好選擇在較開闊且有一定水深的水域，覓食浮游生物、魚類或蝦類，北大港是東方白鸛和白琵鷺的重要越冬地，共記錄到東方白鸛1 856只，白琵鷺143只。其中集中分布于北大港的儲氣庫，且數量呈現逐年增多的趨勢。2018年，七里海濕地也記錄到東方白鸛94只，白琵鷺2只。青頭潛鴨和紅頭潛鴨偏好棲息于開闊水面，對水深有一定的要求，主要通過潛水覓食，在大黃堡的上馬臺記錄到青頭潛鴨9只，紅頭潛鴨89只，在北大港的儲氣庫記錄到紅頭潛鴨7 371只。

3.5 優先保護地區分析

對各調查樣地優先保護指數、個體數量、列入國家重點保護野生動物名錄和IUCN瀕危物種紅色名錄的種數和個體數量統計結果見表6。

表6 各調查樣地優先保護指數、個體數量以及重點保護的水鳥Table 6 The priority index, individual numbers and protected waterbirds in 9 survey sites

冬季水鳥在儲氣庫、七里海和上馬臺具有較高的多樣性和物種豐富度，是多種重點保護物種的越冬棲息地，人類活動干擾較小，優先保護指數較高，建議作為優先保護地區。北大港水庫水鳥物種多樣性雖然較低，優先保護指數較低，卻是東方白鸛、大天鵝等國家級重點保護鳥類遷徙“歇腳”的重要驛站，人類活動干擾較小；塘沽高沙嶺多樣性指數和優先保護指數都較高，冬季還有大量遺鷗等珍稀鳥類棲息，因此建議北大港水庫和高沙嶺都作為優先保護地區。

冬季水鳥在唐家河口和獨流減河具有較高的多樣性和物種豐富度，前者是遺鷗的越冬棲息地，但受人類活動干擾影響較大，來此越冬的水鳥種類和數量逐年減少，優先保護指數較低，建議作為重要修復區。

4 結論與建議

水鳥的多樣性及其變化趨勢是保護水鳥的重要信息，也是濕地環境質量的重要指示因子，故開展水鳥的長期監測意義重大，而停歇地生境的變化會直接影響水鳥對棲息地的選擇，進而影響其遷徙路線。天津4個區域(北大港、塘沽沿海、大黃堡、七里海)9個調查樣地中，天津濱海濕地人工生境是自然生境鳥類資源的重要補充，對冬季水鳥多樣性的維持和珍稀物種的保護有重要作用。北大港是東方白鸛和白琵鷺的重要越冬地，集中分布在儲氣庫樣地，且數量呈現逐年增多的趨勢；全球極危物種青頭潛鴨在上馬臺越冬且數量增加；沿海灘涂是國家Ⅰ級保護物種遺鷗、黑嘴鷗、瀕危物種大杓鷸重要的棲息地，但隨著區域開發活動的影響，遺鷗幾乎每年冬季都會在塘沽沿海越冬但數量呈減少趨勢，大杓鷸和黑嘴鷗已連續2 a冬季未被發現。

通過比較各調查樣地冬季水鳥群落多樣性水平，以珍稀水鳥為指示物種，儲氣庫、七里海鳥島、上馬臺、北大港水庫和塘沽高沙嶺作為優先保護區，唐家河口和獨流減河為重要修復區。在這些優先保護地區和重要修復區中，儲氣庫、七里海鳥島、上馬臺、北大港水庫、減河雖然已經劃入濕地自然保護區、生態保護紅線和永久性保護生態區域，但位于不同的功能保護區域。目前自然保護區正在進行重新規劃和調整，建議對儲氣庫、七里海鳥島、上馬臺、北大港水庫作為優先保護區進行重點規劃和保護。減河和唐家河口屬于生態保護紅線范圍內，減河同時屬于北大港濕地保護區的一部分，但由于開發、旅游、交通等問題，造成環境質量下降，建議作為重要修復區進行重點規劃和修復。

生物多樣性保護究竟應該以“保護地面積”為核心關注，還是應該聚焦“瀕危物種”的實際生存需要？歐盟國家在制定設立保護區的規格中，鳥類數據特別被提出可以作為鑒別保護重要性的指標。塘沽沿海灘涂是國家Ⅰ級保護物種遺鷗、黑嘴鷗、瀕危物種大杓鷸重要的棲息地，尚未被劃入天津生態保護紅線，也沒有被劃定任何生態功能區。目前區域人為活動干擾比較嚴重，比如塘沽沿海的海濱浴場存在“人鳥爭食”的現象，游客趕海拾貝，大量采挖蛤蜊，造成遺鷗等珍稀水鳥主要食物短缺，不但對它們的覓食產生影響，同時也威脅了水鳥的棲息，如不加以阻止有可能造成難以逆轉的后果。作為高保護價值空缺地區，建議將其劃入生態保護紅線，按照最嚴格的管控要求，加強棲息地的生態保護修復，劃定優先保護區。