機場鳥擊防治的景觀生態學途徑

戎彥宇,王春意,鄧 雯,彭 栓,毛國柱,5,*,莫訓強

1 天津大學環境科學與工程學院,天津 300350 2 生態環境部環境發展中心環境管理研究所,北京 100029 3 天津大學管理與經濟學部,天津 300072 4 華北理工大學礦業工程學院,唐山 063210 5 天津大學佐治亞理工深圳學院綠色建筑與海綿城市科研中心,深圳 518055 6 天津師范大學地理與環境科學學院,天津 300387

機場鳥擊又稱鳥撞,是指飛機在起飛、飛行和著陸過程中與空中飛行的鳥類相撞所產生的飛行剮蹭或鳥擊征候安全事故[1]。近20年來,我國民航事業發展迅速,與此同時鳥擊征候率、剮蹭率和災害率持續上升。鳥擊發生率上升的原因主要包括：第一,飛行器數量增加,飛行速度提高；第二,機場及周邊生態環境改善,鳥類數量增加；第三,鳥類保護工作的實施,人類護鳥意識增強；第四,飛行器發動機吸力上升,噪音降低。目前鳥擊防治主要包括傳統物理、化學、生物方法,其存在短時性和低效性等缺點。本研究主要運用景觀生態學理論與生態安全格局理論為機場重點防控的鳥類進行了格局構建,根據機場周邊環境對重點防控鳥類的影響,模擬其在機場周邊的移動和擴散的廊道,從而識別機場鳥擊防范的重點空間區域。未來在機場規劃研究中,可通過此方法對規劃地塊進行鳥擊生態評估,從機場選址時就降低鳥擊概率[2-3]。

1 研究方法與過程

1.1 研究區概況

華北地區某機場地處華北平原東北部(116.62°—118.13°E，6.318°—41.086°N),北依燕山、東臨渤海,受溫帶季風影響,呈暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候,氣候溫和。機場所在區域擁有寬廣的沿海灘涂,平原上河網洼淀密布。該機場地處世界鳥類遷徙九大線路之一東亞-澳大利亞候鳥遷飛區(The East Asian-Australasian Flyway)上,河流濕地資源豐富,是我國鳥類南北遷徙的重要停歇地和中轉站。基于濕地水陸交界的生態系統特點,這些地區均有較高的物種多樣性[4]。

該機場周邊環境分布,主要為大面積的城區、村落、農田,河流湖泊資源豐富,零星分布有小面積的林地以及數量眾多的水塘。機場周邊種植的作物主要有玉米、小麥,少數區域種植水稻。機場飛行區內生境主要為跑道、大面積草坪、房屋建筑以及跑道西側寬80 m的緊急迫降道[5]。

1.2 范圍劃定

圖1 研究范圍劃分圖Fig.1 Research scope division

本研究的范圍有3個尺度,分別以機場最長邊的兩端中點為圓心,以8 km、15 km、20 km為半徑畫圓,取并集得到3個尺度的研究范圍(圖1),分別為重點驅趕區范圍、重點防范區范圍與重點引誘區范圍。劃分依據如下：

(1)重點驅趕區

根據《中華人民共和國野生動物保護法》、《2020野生動物保護實施條例》、《民用機場鳥情生態環境調查指南》、《民用機場鳥情防范工作評估手冊》等文件內容確定8 km為鳥情調研的規定范圍,每年必須進行鳥情調研,編制相應的報告。8 km范圍屬于重點驅趕區,需要對鳥類進行驅趕來降低鳥類與飛機發生碰撞的概率。

(2)重點防范區

依據國際民用航空公約《附件十四 機場》、中華人民共和國行業標準《民用機場飛行區技術標準》等有關凈空管理要求[6],選取15 km為凈空保護區范圍半徑,在15—8 km范圍內,需要對鳥類進行避讓,重點關注鳥類最適宜區域和飛行路線,避開關鍵戰略點。

(3)重點引誘區

根據飛機最小起飛仰角計算得出飛機飛行高度達1000 m時相距跑道20 km。1000 m以下高度發生機場鳥擊事故次數較多。因此20 km范圍外需要保護和改善重點鳥類棲息地,將危險范圍內的鳥類吸引到20 km范圍外,從而降低鳥擊概率。20—15 km范圍可作為吸引緩沖區,較好的保護該范圍內的鳥類棲息環境,重點構建向20 km范圍外延伸的鳥類廊道,由此把鳥類疏散到20 km范圍外。

根據對多個機場的調查走訪得知,飛機飛離跑道15 km時的高度已達800 m,而基于文獻綜述結果,本研究所選取的鷺科類、雁鴨類和鷗科類[7-8]的活動高度普遍低于300 m(遷徙季除外)。可見,在20—50 km范圍內的飛機與鳥類沒有飛行路線上的交集,高危鳥類對此范圍內飛行的飛行沒有較大威脅,因此在本研究中,該范圍暫時不作為研究與討論的重點。

1.3 數據來源與處理

本研究采用的2017年10 m分辨率的土地利用數據,由清華大學提供,該數據是基于哨兵影像解譯得到的,結合2018、2020年30 m分辨率的土地利用數據與現場調研情況,得到的10 m分辨率2020年土地利用柵格數據,參照GB/T 21020—2017《土地利用現狀分類》將其分為耕地、林地、草地、灌木叢、濕地、河流、建設用地和裸地八類。高程數據來源自網站地理空間數據云(http://www.gscloud.cn/),下載使用的是GDEMV2 30 m分辨率的數字高程數據,并重采樣為10 m分辨率；采用像元二分模型得到植被覆蓋數據[9-12]；利用ENVI中的SPEAR工具集(Spectral Processing Exploitation and Analysis Resource)下的“Relative Water Depth”工具對多光譜Landsat8 OLI遙感數據進行水深反演,得到研究區域內的相對水深數據[13-14]；土壤類型數據來源于國家科技基礎條件平臺——國家地球系統科學數據中心——土壤分中心(http://soil.geodata.cn)；道路水系數據來源于OSM(http://extract.bbbike.org/)；植被類型數據來源于中國科學院生態系統評估與生態安全數據庫,基于植被分區的全國植被類型分類方法,研究區植被被分成灌木、草甸、農田植被和喬木四類。

1.4 研究方法

1.4.1層次分析法

層次分析法是將決策問題按照需求進行分解,得到從總目標到各層子目標再到評價準則,最后到具體實施的方案的結構框架[15]。從下到上,分別求得下一層因子對上一層因子的優先權重,再用加權求和的方法遞階歸并各備擇方案對總目標的最終權重,此最終權重最大者即為最優方案。層次分析法的3個基本步驟為：建立研究決策問題的框架結構模型、構建判斷矩陣和計算指標權重并進行一致性檢驗[16]。

1.4.2最小累積阻力模型

最小累積阻力模型是用來計算從“源”到“匯”消耗能量最小路徑的模型,整個路徑需要經過不同阻力值的景觀[17-18],阻力的大小可以反映適宜程度,阻力越小越適宜。通過比較不同阻力與距離加權值,選擇與源柵格距離最近、阻力最小的柵格,重復此過程,將得到的柵格串聯就可以得到最小阻力距離[19],也就是從“源”到“匯”距離最近、阻力最小的路徑。公式如下：

此函數為單調遞增函數,其中的MCR代表需要計算得到的最小累積阻力值；Hij表示從空間任何一點i到源柵格j所需要穿越的距離；Ri表示空間單元的阻力值[20-21]；將二者相乘求和的最小值就是研究需要的最小累積阻力值[21]。

1.4.3景觀生態學與生態安全格局理論

景觀生態學(Landscape Ecology)是一個集成了大到全球、小到個體生態學等相關學科而細分的專業學科,從區域生態學下進行再次分級,位于中間等級。景觀生態學理論被用于人類活動對生態環境與地理環境的影響的研究中[22-23]。生態安全格局理論(Security Patterns,簡稱SP),是基于景觀生態學理論并借助地理信息系統發展起來的[19],主要指的是景觀中有一些潛在的生態系統空間格局,它由景觀中的某些關鍵局部所處的方位和空間聯系共同構成[18-19]。

1.5 研究過程

1.5.1高危鳥類的選取

根據全年調查結果,2019年8月至2020年10月該機場及周邊地區的常見鳥類有180種,分別隸屬于17個目,49個科。本研究選取機場周邊分布密集的鷺科類、雁鴨類、鷗科類3類作為研究對象：

(1)鷺科類的選取：

機場外的鷺類繁殖地距離機場較近,每年夏季繁殖期鳥防壓力大。機場東北方向一處鷺類(白鷺、夜鷺、池鷺、牛背鷺)混群繁殖地在每年夏季達到繁殖高峰期,且該區域距離機場僅4km,對機場飛行安全構成嚴重威脅[24]。機場驅鳥隊在日常巡邏中頻繁觀察到鷺類穿越機場,且穿場時間、路線較固定。機場飛行區內生境復雜,同時周邊地區鷺類潛在棲息地多,對機場飛行安全威脅大。通過對機場飛行區調研可知,機場西側圍界邊的低洼積水區和圍繞四周的茂密蘆葦叢、機場南北兩端的廢棄魚塘都給鷺科類棲息提供了條件[25-27]。

(2)雁鴨類的選取：

機場周邊人工湖泊以及濕地水庫資源豐富,為雁鴨類提供大量遷徙停歇和在本區越冬的棲息環境。根據調查結果,在機場周邊集群越冬的雁鴨類共有8種,包括赤麻鴨、普通秋沙鴨、羅紋鴨、綠翅鴨等,且數量眾多[28]。

機場外的斑嘴鴨繁殖地較多,分布廣,鳥類集群數量大。根據調查結果,機場東北方向10 km處的濕地和外部河道為本區斑嘴鴨主要集群繁殖地[29]。此外,斑嘴鴨作為本場的常見夏候鳥,分布較零散,各棲息地集群數量均較多。雁鴨類體型較大,飛行速度快,且機場驅鳥隊在日常巡邏中頻繁觀察到雁鴨類集小群穿越機場。雁鴨類往往都被各機場列為鳥擊防范的重點高危鳥種,機場航空器若與質量較大的雁鴨類發生碰撞,后果將是災難性的[30-32]。

(3)鷗科類的選取：

機場周邊河流以及濕地水庫較多,水生資源豐富,為鷗科鳥類提供大量適宜的棲息環境以及食物來源。根據調查結果,在機場周邊越冬的鷗科鳥類共有4種,分別為西伯利亞銀鷗、紅嘴鷗、海鷗與漁鷗,其中數量最多的為紅嘴鷗和西伯利亞銀鷗。鷗科鳥類除集群于寬闊水域的棲息地內[33],本區河道兩岸以及濕地周邊的大量魚塘同樣吸引著大群鷗科鳥類,該鳥類常與鷺科鳥類混群覓食,且數量眾多[34]。位于機場南下滑線距機場1.2 km處的一座小型人工湖為冬季機場鷗科鳥類重點監控區域。該人工湖為冬季西伯利亞銀鷗集群覓食地,根據調查結果,本區鷗科鳥類集群數量可達上百只,嚴重威脅機場飛行安全[35-36]。

本研究提到的鷺科類、雁鴨類以及鷗科類基本上都是我國大多數機場目前需要重點防范的鳥類,且危害程度極高[37-40]。我國東部地區位于東亞-澳大利亞候鳥遷飛區上,每年過境的以上鳥類數量非常多,防治難度較大。本文分別選取白鷺(鷺科類)、斑嘴鴨(雁鴨類)以及西伯利亞銀鷗(鷗科類)作為研究范圍內的研究對象開展研究。本研究可以為我國大部分機場如何防治以上鳥種提供參考。

1.5.2基于最小累積阻力模型的高危鳥類安全格局構建[22]

一個完整的高危鳥類安全格局應該包含高危鳥類源、高危鳥類活動緩沖區、高危鳥類移動廊道、高危鳥類防治戰略點4個部分[41]。

高危鳥類源是高危鳥類最適宜生活并可以持續向外擴散的棲息地,是整個高危鳥類活動的起點；高危鳥類活動緩沖區是以高危鳥類源為核心,受阻力制約向外擴散一段距離形成的區域；高危鳥類移動廊道是兩個高危鳥類源之間鳥類最易飛行通過的低阻力通道；高危鳥類防治戰略點是廊道上一些具有關鍵意義的點,根據所處范圍不同可分為需保護與改造的戰略點(正向)和需破壞與治理的戰略點(負向)兩類,兩類戰略點可達到加強高危鳥類移動廊道與切斷高危鳥類移動廊道的效果。

(1)高危鳥類棲息地的識別與驗證

鳥類棲息地與鳥類生活活動息息相關,可以給鳥類提供生存必須的食物、活動和繁殖場所等[4]。學者們研究發現不同空間尺度上鳥類棲息地選擇結果有兩種[42],大的空間尺度方面,影響鳥類選擇繁殖棲息地的因素多為景觀方面的環境因子,例如土地類型、地形、植被情況等；而在小的空間尺度方面,影響鳥類選擇繁殖棲息地的因素多與植被群落種類有關[25]。同時鳥類棲息地生境的選擇多與海拔高度、水域面積及人類活動干擾程度等有關系[43-44]。

本研究選取了生態因素與干擾因素兩大類因素進行評價,在大量研究分析現有資料和典型調查的基礎上確定高危鳥類棲息地適宜性評價因子,具有較高的可信度和應用價值。同時,本研究在機場15 km范圍內進行鳥情調研,將調研結果定位并可視化,與本研究中模型結果進行比對。

(2)阻力系數的確定與阻力面建立

本研究選取的3種鳥類：鷺科類、雁鴨類、鷗科類都為水鳥,環境中影響其移動的阻力因素相似,因此構建3種鳥類通用的阻力評價表。從3個方面討論影響鳥類移動的阻力值[45-47]。研究發現3種鳥類受人為干擾較大,多選擇遠離人類活動干擾的路線[35,48]；河渠濕地等可以提供豐富的食物與休憩環境；耕地內食物豐富[27,29],且植被高度較矮,不影響鳥類飛行[24-25,49]；林地可以提供短暫的休憩落腳點故阻力較小[50-52]。針對確定的阻力評價因子,邀請三名專家進行打分,并利用層次分析法得到各指標權重(表1)。

表1 高危鳥類生態阻力因子及其權重和相對阻力值

將阻力系數評價表中的數據賦值于每個柵格得到成本柵格,再進行最小累積阻力計算得到最小累積阻力表面[52-54],源地不同或者成本柵格賦予的阻力值不同,生成的最小累積阻力表面是不同的[55]。最小累積阻力值的大小可以用來判斷源地向外擴展的可能性,生態阻力越大,高危鳥類擴散越遲緩,消耗的能量越多,一般情況下源地在整個生態過程中是最適宜的[53]。

(3)高危鳥類活動緩沖區識別

緩沖區的特點是隨著緩沖區邊界向外圍的擴展,景觀對物種的阻力隨之增加,但這種增加并不是均勻的,有時是平緩而有時則非常陡峻。緩沖區的有效邊界就可以根據這些閾值來確定[56]。可以根據阻力值和距離、面積的一些特征曲線來判斷緩沖分割的閾值,本研究將緩沖區分成三級。

(4)高危鳥類移動廊道構建

(5)高危鳥類防治戰略點識別

確定高危鳥類防治戰略點的目的在于完善高危鳥類移動廊道系統[57]。可以將最小累積阻力表面看做一個類似于地形高程的柵格,阻力值最大處類似于高程最高處,故最大阻力值的連線稱之為“山脊”線。同理,最小阻力值的連線稱之為“山谷”線[58]。廊道與山脊線相交處為生物能量交換最困難的山脊戰略點,廊道與山谷線相交處為生物能量交換最容易的山谷戰略點[59]。

本研究中,8 km內采用山谷戰略點,8—15 km內圈采用山谷戰略點、外圈采用山脊戰略點,15—20 km采用山脊戰略點。重點破壞山谷戰略點的優勢生態環境,從而切斷重點驅趕區內高危鳥類移動廊道,降低高危鳥類的生存適宜性與飛行頻率；重點修復重點引誘區內山脊戰略點的生態環境,從而使高危鳥類移動廊道與跳板增多,增加高危鳥類的生存適宜性將重點驅趕區與重點防范區的高危鳥類吸引到此區域內。

1.5.3重點區域識別

重點區域是指在機場鳥擊防治格局中的重要地塊,需要重點進行改造和治理。

重點驅趕區的范圍為8 km范圍內,此范圍內是機場鳥擊的危險區,其中需要重點關注的戰略點為廊道與“山谷線”的交點,此類戰略點是鳥類移動極易通過的點位,通過增加戰略點的生態阻力來切斷鳥類廊道,進而減少鳥類在8 km范圍內的活動。同時8 km范圍內棲息地因為缺少了與范圍外源的能量交換,范圍外的鳥類不會再來8 km內棲息,減少了鳥類的匯入,8 km范圍內的鳥類數量得以減少。

重點防范區的范圍為8—15 km范圍內,此范圍是機場鳥擊的重點關注區,鳥類在此頻繁的活動會增加機場鳥擊的概率,需要重點關注的戰略點為廊道與“山谷線”與“山脊線”的兩種類型的交點。在靠近機場一側的戰略點為與“山谷線”的交點,切斷此類戰略點,就可以阻止鳥類前往8 km內的重點驅趕區,形成一種向外推鳥的排斥力。同時在重點防范區靠近重點引誘區一側的戰略點為與“山脊線”的交點,改善此類戰略點的生境,就可以增加鳥類向重點引誘區移動的通道,形成一種向外引鳥的吸引力。一推一引相互作用將鳥類引入安全區域,從而降低機場鳥擊的概率。

① 控制器主要承載系統保護和報警功能，主要通過微電子芯片控制，并且可以實施遠程控制和用戶管理，記錄系統發電信息，其參數要求為最大組件功率66kWp、最大電流30A，空載電流小于50mA[5]；

重點引誘區的范圍為15—20 km范圍內,此范圍內是吸引鳥類的最佳范圍。范圍過大、距離過遠則會對機場附近的鳥類失去吸引的能力。重點引誘區內應該建立對鳥類有強大吸引力的生態環境。需要重點關注的戰略點為廊道與“山脊線”的交點,通過改善此類戰略點,可以降低鳥類向重點引誘區移動的難度,使吸引力更好的傳遞,從而將鳥類更好的轉移和保護起來。

2 實例結果與分析

2.1 高危鳥類生態格局構建

2.1.1高危鳥類生態源地識別結果

在高危鳥類棲息地評價模型中,研究區棲息地適宜性由0—1之間連續變化的數值表示。數值越接近1,表明地塊越適宜高危鳥類生存棲息,結果如圖2所示。

圖2 高危鳥類棲息地適宜性分布圖Fig.2 Distribution map of habitat suitability for high-risk birds

根據島嶼生物地理學理論的研究,棲息地必須具備一定面積才能承擔起生物的棲息活動。本研究篩選出面積大于1萬的地塊,作為高危鳥類的棲息地,并生成大塊棲息地的質點(圖4)。通過對現場15 km范圍內調研與觀測,證明準確率在80%,剩下的20%雖然沒有高危鳥類出現(圖3),但是作為高危鳥類潛在的棲息地,同樣值得重點關注。

圖3 15 km內實際鳥調高危鳥類出現位置圖Fig.3 Actual birds within 15 kilometers of the location map of high-risk birds

圖4 高危鳥類生態質點與源分布圖Fig.4 Distribution map of ecological mass and source of high-risk birds

對照土地利用圖可以看出,鷺科類棲息地主要依托林地和水系濕地分布；雁鴨類棲息地主要依托林地和濕地分布并對水系密度要求較高,河網密集的河道也會成為其主要棲息地；鷗科類棲息地主要依托大面積的林地和濕地分布。

以該機場為例,8 km范圍內需要重點關注的是機場南北起飛延長線上東北方向的兩塊大面積林地與西南方向的河道交匯處；8—15 km范圍內需重點關注場北部偏西方向15 km處的大面積水田濕地；15—20 km范圍內需重點打造與改善大面積高危鳥類棲息地。高危鳥類棲息地數量與比例如表2所示。

表2 高危鳥類棲息地分布數量與比例

2.1.2高危鳥類阻力面建立結果

最小累積阻力表面是反映物種運動的時空連續體,可以用等阻力線表示為一種矢量圖。根據最小累積阻力表面,進行空間分析可以判別緩沖區、廊道、輻射道和戰略點。

圖5 高危鳥類最小累積阻力面Fig.5 Minimum cumulative resistance surface for high-risk birds

基于上文中的阻力值面,利用ArcGIS生成本研究所需的最小累積阻力面(圖5)。高危鳥類高阻力值主要分布在建成區與裸地,這些區域人類干擾大,食物較少,不適宜高危鳥類棲息與飛行活動。低阻力值區域主要沿濕地河渠分布,這些區域有豐富的食物和休憩場所,適宜高危鳥類棲息與飛行活動。

2.1.3高危鳥類防治緩沖區識別結果

本研究根據阻力閾值法對高危鳥類三級緩沖區進行確定,根據最小累積阻力的直方圖在突變處劃分,閾值分別為600、1200、2000。從圖6中可以看出,高危鳥類的防治緩沖區以生態源地為中心,向四周擴散。鷺科類防治緩沖區主要沿著河網濕地向外擴散,呈帶狀分布；雁鴨類防治緩沖區依托濕地、河流交叉口和人員干預少的條狀河流向外擴散分布；鷗科類防治緩沖區整體分布比較均勻,主要遠離人類干擾強度較大的區域。

圖6 高危鳥類防治緩沖區圖Fig.6 High-risk bird control buffer map

2.1.4高危鳥類防治廊道構建結果

3種高危鳥類防治廊道分布情況不同,高危鳥類的飛行廊道將源兩兩連接。對照土地利用圖發現,3種高危鳥類飛行廊道具有共同特點,廊道密集分布在大面積濕地與林地區域,并且8 km范圍內多為橫穿機場的廊道。鷺科類防治廊道多集中在0—15 km范圍內,廊道跨度較短；雁鴨類防治廊道在3個區域分布較為平均,廊道跨度較短；鷗科類防治廊道多集中在8-20 km范圍內,廊道密度大,且廊道跨度較長(如圖7)。

圖7 高危鳥類防治廊道圖Fig.7 High-risk bird control corridor map

2.1.5高危鳥類防治戰略節點構建結果

高危鳥類防治戰略節點分為兩類,一類為“山脊戰略點”,另一類為“山谷戰略點”。3種高危鳥類在8 km范圍內戰略點多為林地與河道交匯密集區,15—20 km范圍內戰略點主要為臨近水系林地的建設用地與裸地。研究區內需關注的高危鳥類防治戰略點的具體分布如圖8所示,數量與比例見表3。

表3 高危鳥類防治戰略節點數量與比例

圖8 高危鳥類防治戰略節點圖Fig.8 High-risk bird control strategy node map

2.1.6高危鳥類防治生態安全格局構建結果

通過對高危鳥類源點、生態源地、防治緩沖區、防治廊道、防治戰略節點等圖層進行疊加組合,得到高危鳥類防治生態安全格局圖。如圖9所示,在機場西北方向有大片適宜鷺科類棲息的區域,8 km范圍內鷺科類廊道密度較大,說明鷺科類可以頻繁穿場,戰略點數量較多；8—15 km范圍內,廊道密度適中,主要集中在機場北部的河流濕地處,主要與8 km范圍內的棲息地進行連接,戰略點數量適中；15—20 km范圍內廊道數量較少,主要位于機場北部的河流濕地處,戰略點數量也較少；在機場西北方向有大片適宜雁鴨類棲息的區域,8 km范圍內雁鴨類廊道密度適中,說明雁鴨類在此范圍內活動不多,戰略點數量適中；8—15 km范圍內,廊道密度較大,主要集中在機場周邊的河流濕地處,主要與15—20 km范圍內的棲息地進行連接,戰略點數量較多；15—20 km范圍內廊道數量較少,主要與8—15 km范圍內的棲息地進行連接,戰略點數量也較少；鷗科類在8 km范圍內廊道密度小,說明鷗科類在此范圍內活動不多,戰略點數量少；8—15 km范圍內,廊道密度適中,主要集中在機場周邊的河流濕地處,主要與15—20 km范圍內的棲息地進行連接,戰略點數量適中；15—20 km范圍內廊道數量較多,主要與8—15 km范圍內的棲息地進行連接,戰略點數量也較多。

2.2 驅避誘重點區域

2.2.1重點驅趕區

重點驅趕區為8 km的范圍,此范圍是機場鳥擊的危險區。重點驅趕區內鳥類的頻繁活動會增加機場鳥擊的概率,因此需要對8 km范圍內的棲息地進行重點鳥情觀察和環境整治。

圖10 高危鳥類重點驅趕區圖Fig.10 Map of key repelling areas for high-risk birds

由圖10可知,重點驅趕區內鷺科類的適宜棲息地較多,且主要位于飛機起飛跑道的延長線上,這是非常危險的。通過對比土地利用類型發現,這些危險棲息地主要依托河流與林地存在,河道蜿蜒,林地茂密,并且周圍建設用地較少,生態環境良好且很少有人類的干擾。針對重點驅趕區內的鷺科類與雁鴨類情況,需要對識別出來的棲息地和戰略點進行現場鳥情觀察,并進行生境改造,對鳥類聚集區采取林地底部稀疏化、清理河道內高大植被以及放置專門驅鳥設備等方法。重點驅趕區內鷗科類棲息地較少,但鷗科類的廊道網比較密集,這也是因為機場周邊生態環境較好,很少有干擾鷗科類飛行的因子存在。因此對于鷗科類來說,應重點改造識別出來的戰略點的生態環境,減少水源和食物來源,從而減少對鷗科類的吸引,切斷鷗科類的飛行廊道。

2.2.2重點防范區

重點防范區為8—15 km的范圍,此范圍是機場鳥擊的重點防范區,鳥類在此頻繁的活動會增加機場鳥擊的概率,但是因為此范圍較大且飛機已經具有了一定的飛行高度,發生鳥擊的概率有所下降,因此了解此范圍內鳥類的移動路徑,在規劃飛機飛行路線時適當的避讓開,可降低鳥擊的概率。此范圍內需要重點關注的山谷與山脊兩類戰略點,在靠近機場一側切斷山谷戰略點,就可以阻止鳥類前往8 km內的重點驅趕區,從而形成一種向外推鳥的排斥力。同時改善山脊戰略點,就可以增加鳥類向重點引誘區移動的通道與踏腳石,形成一種向外引鳥的吸引力。排斥力與吸引力相互作用將鳥類引入安全區域,從而降低機場鳥擊的概率。

由圖11可知,重點防范區內雁鴨類和鷗科類的適宜棲息地較多。其中鷗科類的廊道在機場的西北方向,廊道網絡密集需要重點關注,東南方向廊道網絡也較密集但更加靠近重點引誘區,所以此區域可以重點打造,成為吸引鷗科類的一個基地。雁鴨類的戰略點多集中在機場北部起飛延長線上,且距離重點驅趕區較近,對照土地利用類型可知,此區域的地類為河道,并且這些地方河網密集彎曲,可以給雁鴨類提供水中漂浮的良好環境。重點防范區內適宜鷺科類棲息的棲息地主要依托河渠分布。

圖11 高危鳥類重點防范區圖Fig.11 Map of key prevention areas for high-risk birds

2.2.3重點引誘區

重點引誘區為15—20 km的范圍,此范圍是吸引鳥類的最佳范圍。范圍過大、距離過遠則會對機場附近的鳥類失去吸引的能力。重點引誘區內應該建立對鳥類有強大吸引力的生態環境。此范圍內需要重點關注山脊戰略點,通過改善此類戰略點,可以減少鳥類向重點引誘區移動的難度,使吸引力更好的傳遞,從而將鳥類更好的轉移和保護起來。

由圖12可知,重點引誘區內適宜鷺科類棲息的區域主要分布在機場西北部的河渠和濕地內,需要重點打造的戰略點也分布于此,需要改善戰略點生態環境,采取如種植高大喬木,增加鷺科類食物等生態方法。雁鴨類和鷗科類主要分布在機場西北部的濕地和河渠、東北和東南方向的河渠中,其中鷗科類分布較多。

圖12 高危鳥類重點引誘區圖Fig.12 Map of key attracting areas for high-risk birds

3 結論與討論

本研究以華北地區某機場為例,根據實際鳥情調查統計結果選取機場高危鳥類為研究對象,運用景觀生態學理論構建高危鳥類的防治格局。本研究并不僅限于單一的驅鳥研究,而是運用排斥力與吸引力相互結合的方式,通過識別出機場周邊不同范圍內重點鳥類的棲息地,構建重點鳥類的生態格局和生態網絡,確定重點鳥類飛行路線與戰略點,采取剛柔并濟的生態治理方法,針對不同尺度內的不同的土地利用類型采取相對應的措施與管理辦法,在不破壞生態環境的前提下,將處于造成鳥擊風險地區的鳥類轉移到對飛機不會造成威脅的安全區域。從更宏觀的角度出發探索土地類型應該如何利用從而降低機場鳥擊概率,彌補傳統物理、化學、生物驅鳥的短時性,既符合新時代生態保護的要求,又可以達到降低鳥擊概率的效果。同時也為未來機場建設的選址提供更科學、更有效的研究方法。

本研究選取我國大多數機場需要重點防范的3種高危鳥類展開研究。我國機場目前需要防范的高危鳥種往往在30—40種之間,種類不多,但不同地區會有該地區特有的高危鳥種。因此,在研究中根據不同高危鳥種設置對應的阻力因子,并使用本文提出的方法構建對應高危鳥類生態安全格局是能夠實現的。本研究是個持續的過程,初步在武漢、秦皇島、大同等地區的機場進行實踐應用,未來會根據實際應用效果不斷進行優化與改良,進而幫助完善機場的鳥擊防治工作。