崇明东滩水鸟群落对生境变化及湿地修复的响应

【摘要】长江河口湿地是全球50个生态敏感区之一。崇明东滩湿地位于长江河口,是东亚-澳大利亚水鸟迁徙路线上的重要中转站。近年来,崇明东滩潮间带滩涂大面积围垦和互花米草入侵导致的湿地退化和破碎化日益严重。崇明东滩水鸟变化、湿地变化和二者之间的关系,以及迁徙水鸟群落对人工修复湿地的利用是国内外高度关注的热点问题之一。本文以崇明东滩湿地为研究地点,1)研究水鸟数量变化与生境变化之间的关系,2)利用CA-Markov模型对研究区内水鸟分布的关键区域内的水鸟潜在适宜生境面积和空间分布的变化进行动态监测和模拟,3)以春秋季迁徙期和冬季越冬期的水鸟为研究对象,探讨水鸟群落对不同修复湿地的利用模式。主要研究结果如下：1)崇明东滩湿地水鸟数量变化与生境变化之间的关系是国内国际高度关注的热点问题之一。本文研究结果表明,崇明东滩湿地的主要水鸟类群为鸻鹬类、雁鸭类、鹭类和鸥类。四大类群水鸟对崇明东滩自然湿地和人工湿地的利用存在明显的季节差异。鸻鹬类主要在春秋季迁徙期利用自然湿地；雁鸭类主要在冬季越冬期利用人工湿地；鹭类主要在秋季利用自然湿地；鸥类在全年均主要利用自然湿地。基于时间序列分析的四大类群水鸟数量的变化趋势分析结果表明,四大类群水鸟数量(单次调查数量)均呈现下降的趋势。同样基于时间序列分析的生境变化趋势分析表明,海三棱藨草湿地、滩涂湿地和深水区湿地均呈现出下降的趋势,且海三棱蔗草湿地的下降趋势非常显著；芦苇湿地和互花米草湿地均呈现出上升的趋势,且互花米草湿地的上升趋势非常显著。运用基于Pearson相关分析对四大类水鸟的单次调查数量变化和生境变化之间的关系进行分析,结果表明,在自然湿地中,鸻鹬类(春季和秋季)、鹭类(秋季)和鸥类的单次调查数量的变化与海三棱藨草湿地、滩涂湿地面积的变化呈现正相关,而与芦苇湿地和互花米草湿地面积的变化呈现负相关；鸻鹬类(春季和秋季)单次调查数量的变化与深水区湿地面积的变化呈现负相关。在人工湿地中,雁鸭类(冬季)的单次调查数量与人工湿地面积的变化呈正相关。2)元胞自动机(CellularAutomata,CA)模型,马尔科夫(Markov)模型及CA-Markov耦合模型已广泛应用于土地利用变化模拟的研究中。本文采用CA-Markov耦合模型(CA-Markov模型)从时间和空间尺度上对崇明东滩关键区域内水鸟潜在适宜生境面积和空间分布的变化进行了监测与模拟。结果表明,CA-Markov模型可以很好地模拟湿地的变化趋势。作为水鸟潜在适宜生境的海三棱藨草和滩涂湿地(含浅水区湿地)的面积呈现出下降的趋势；深水区湿地由于转化为海三棱藨草和滩涂湿地而使其自身面积呈现下降的趋势；不利于大部分水鸟生存的芦苇和互花米草湿地呈现出快速增长的趋势。水鸟的适宜生境主要来源于深水区湿地的转变,而其面积的减少主要是被水鸟的不适宜生境(芦苇和互花米草湿地)所取代；芦苇和互花米草湿地面积的快速增加主要来自于向海三棱藨草和滩涂湿地的快速扩散；深水区湿地主要转变成为海三棱藨草和滩涂湿地。湿地的空间分布呈现出明显的变化规律：海三棱藨草和滩涂湿地的空间分布呈现出向深水区湿地扩展的趋势；芦苇和互花米草湿地呈现出逐步向海三棱藨草和滩涂湿地扩散的趋势,且其空间分布格局呈现出集中分布的趋势。因此,如果不制定全面有效的湿地管理策略来改善湿地的现状,崇明东滩湿地质量将会进一步恶化。3)为了缓解崇明东滩湿地出现的生境退化、破碎及丧失的现状。近年来,在该区域将退化湿地进行人为改造营造了一系列人工湿地,以恢复其生态功能(如,水鸟招引和保育)。本文旨在探讨水鸟对各类人工修复湿地的利用是否相同,以及什么样的人工修复湿地更适合水鸟栖息和觅食,从而得出不同季节适宜水鸟栖息和觅食的人工湿地的生境类型,为以后自然湿地修复提供依据。本文选取了3个人工修复湿地(研究地点A、B和C)和一个自然湿地(研究地点D,作为对照),借助遥感影像解译和实地校验来获取生境类型数据,并于2011年9月至2012年5月对四个样地的水鸟群落进行调查。利用香浓维纳多样性指数对四个研究地点的生境特征进行分析。对整个研究地区水鸟群落结构特征,以及水鸟群落在四个研究地点的分布格局进行分析,结果表明,水鸟物种多样性、物种丰富度和水鸟密度存在显著的地点差异,而只有水鸟密度存在明显的季节差异。水鸟的物种均匀度不存在明显的地点差异和季节差异。水鸟群落优势度存在明显的地点差异和季节差异。四大生态类群水鸟(滨鸟、潜水鸟类、溅水鸭和鹭类)对修复湿地的利用及对生境类型的偏好性分析,结果表明,滨鸟春秋季迁徙期数量最多,大多出现在研究地点C(春秋季)和D(春季)两个研究地点。潜水鸟类和溅水鸭类均冬季数量最多,且潜水鸟类会优先选择地点B,其次是C,而溅水鸭类优先选择地点C。鹭类秋季和冬季数量最多,且秋季优先选择地点C,而冬季优先选择地点B,其次是C。各种水鸟类群有其独特而复杂的生境偏好性。滨鸟偏好滩涂和浅水区(觅食和休憩),且滩涂上数量最多。潜水鸟类生境偏好性单一,即只选择开阔水域(休憩和觅食)。大部分溅水鸭类偏好开阔水域(休憩),然而,本文野外观察到部分溅水鸭类选择在海三棱藨草生境觅食。鹭类生境选择范围较宽,浅水区、滩涂和海三棱藨草生境均为其偏好的生境。总之,水鸟在一定程度上可以利用修复湿地。但对不同修复湿地的利用率不同。含有适宜水鸟生存的生境种类多的异质性高的修复湿地可容纳更多种类和数量的水鸟。水鸟对同一类型修复湿地的利用存在明显的季节性差异。因此,今后在长江河口湿地的修复过程中,通过配置不同类型的生境来营造多功能的人工湿地可以吸引更多种类和数量的迁徙水鸟,更好的发挥长江河口湿地作为迁徙水鸟重要中转站的作用。
【作者】邹业爱；
【导师】王天厚；
【作者基本信息】华东师范大学，生态学，2014，博士
【关键词】湿地变化；CA-Markov模型；水鸟；修复湿地；自然湿地；崇明东滩湿地；长江口；

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