全 文 ：白洋淀东方大苇莺繁殖生境质量评价*
赵志轩1,2,3 摇 严登华4**摇 耿雷华1,2 摇 林摇 锦1,2,3 摇 丰华丽1,2
( 1南京水利科学研究院, 南京 210029; 2水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 南京 210029; 3水利部应对气候变化研
究中心, 南京 210029; 4中国水利水电科学研究院水资源研究所, 北京 100038)
摘摇 要摇 白洋淀湿地自然保护区是东方大苇莺在华北地区的重要繁殖栖息地之一. 于 2011
年 6—7 月采用样线法在保护区内开展东方大苇莺巢位调查,累计记录巢位 112 处,在此基础
上,采用生态位因子分析模型对保护区内东方大苇莺的繁殖生境质量进行分析评价.结果表
明: 东方大苇莺偏好在高程相对较高、远离人类活动干扰的旱地芦苇景观内营巢,而避免在
其他景观内营巢;2011 年,白洋淀湿地自然保护区内东方大苇莺繁殖适宜生境总面积
2474郾 69 hm2,占保护区总面积的 7. 6% ,其中最适宜生境面积 1131. 19 hm2,仅占保护区总面
积的 3郾 5% .最适宜生境呈圈层状结构分布,集中分布于现分隔 2 处的白洋淀东部的大麦淀、
烧车淀核心区及其周边区域.为保护东方大苇莺繁殖生境,建议将大麦淀和烧车淀核心区合
并,形成一个面积更大、分布相对集中的核心区,并以最大限度地保护和维持白洋淀湿地自然
景观的规模为目标,合理设置缓冲区.
关键词摇 生境模拟摇 景观格局摇 3S技术摇 湿地保护摇 白洋淀摇 东云大苇莺
文章编号摇 1001-9332(2014)05-1483-08摇 中图分类号摇 Q958. 143摇 文献标识码摇 A
Nest habitat quality evaluation for the oriental great reed warbler (Acrocephalus orientalis)
in Baiyangdian Wetland. ZHAO Zhi鄄xuan1,2,3, YAN deng鄄hua4, GENG Lei鄄hua1,2, LIN Jin1,2,3,
FENG Hua鄄li1,2 ( 1Hydrology and Water Resources Department, Nanjing Hydraulic Research Institu鄄
te, Nanjing 210029, China; 2State Key Laboratory of Hydrology鄄Water Resources and Hydraulic En鄄
gineering, Nanjing 210029, China; 3Research Center for Climate Change, Ministry of Water Re鄄
sources, Nanjing 210029, China; 4Water Resources Department, China Institute of Water Resources
& Hydropower Research, Beijing 100038, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25 (5): 1483 -
1490.
Abstract: The Baiyangdian Wetland Natural Reserve is an important breeding habitat for oriental
great reed warbler (OGRWs), Acrocephalus orientalis, in North China Plain. We investigated the
nesting sites of OGRWs by line transect method during June-July, 2011, and 112 nests were found
out in total. The ecological鄄niche factor analysis (ENFA) was applied in nesting habitat suitability
assessment for OGRWs in Baiyangdian. The results showed that OGRWs in this reserve preferred
nesting in dry land reed landscapes, which located at relatively high altitudes and away from anthro鄄
pocentric disturbance. In 2011, the suitable and the most suitable nesting habitats of OGRWs in
this reserve were 2474. 69 hm2 and 1131. 19 hm2, accounting 7. 6% and 3. 5% of the total reserve
area, respectively. The most suitable nesting habitats shaped a circle鄄like structure, and they all
clustered together around Damai and Shaoche core area, which located in the east part of the re鄄
serve. In order to protect the nesting habitats for OGRWs within Baiyangdian wetland reserve, it
was suggested that the functional zone should be reorganized, and that the Damai and Shaoche core
area should be integrated into one. This new core area would be bigger and more concentrated, at
the same time the buffer zone should also be established appropriately, so as to protect the natural
landscapes in this reserve as much as possible.
Key words: habitat modelling; landscape pattern; 3S technology; wetland protection; Baiyang鄄
dian; Acrocephalus orientalis.
*国家重点基础研究发展计划项目(2010CB951102)、国家自然科学基金面上项目(51279207)、江苏省博士后科研资助计划项目(1202035C)、
南京水利科学研究院博士后基金项目(BH51205)和南京水利科学研究院重点基金项目(Y510002)资助.
**通讯作者. E鄄mail: denghuay@ gmail. com
2013鄄08鄄31 收稿,2014鄄02鄄25 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 5 月摇 第 25 卷摇 第 5 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2014, 25(5): 1483-1490
摇 摇 湿地是人类最重要的环境资本,也是地球上最
富生物多样性的生态系统.过去,由于人类对湿地生
态系统的认识不够全面,片面强调湿地资源的开发
和利用,忽视甚至无视湿地生态系统的保护,导致全
球范围内约 50%的湿地已经消失,并且现存湿地仍
在不断萎缩[1] .湿地的萎缩和消亡直接导致湿地水
鸟繁殖适宜生境的破坏和丧失,从而对湿地水鸟多
样性构成威胁[2] .生境保护是湿地水鸟多样性保护
的关键,生境适宜性定量评价是制定合理的湿地保
护和管理规划的基础和前提,从而成为湿地生物多
样性保护领域的研究热点.
东方大苇莺(Acrocephalus orientalis)隶属雀形目
(Passeriformes)鹟科 (Muscicapidae)苇莺属 ( Acro鄄
cephalus),主要分布在东亚和东南亚,其模式产地在
日本.在我国,东方大苇莺主要分布在中东部地区.
东方大苇莺偏好在长势良好的芦苇丛中营巢,它在
繁殖期内对巢域生境的要求尤为严格,对外界环境
的变化非常敏感,因而是指示湿地环境变化的理想
指示物种.目前,针对大苇莺生境的研究主要集中在
繁殖期觅食生境选择[3-4]、巢域生境特征及其对环
境变化的响应[5-7]、巢捕食和巢的生存率[8-9]、繁殖
生境需求、利用和选择[10-12]、繁殖行为对环境变化
的响应[13-14]等方面,从景观尺度上进行大苇莺繁殖
生境适宜性评价方面的研究较为少见.
白洋淀是海河平原最大的淡水沼泽湿地,在维
持生物多样性、保障区域生态安全和水安全方面具
有重要作用.近几十年来,受气候变化和人类活动影
响,湿地面积萎缩、干淀现象频繁发生,湿地生态系
统发生严重退化,生物多样性显著下降.为加强湿地
保护和管理,白洋淀湿地于 2002 年被批准成为省级
自然保护区,2004 年安新县成立白洋淀湿地保护区
管理处,经过近年来的保护和修复,自然保护区内的
生物多样性得到很大程度的恢复. 根据安新县白洋
淀湿地自然保护区管理处 2011 年调查结果,白洋淀
湿地自然保护区内鸟类已达 200 种,隶属 16 目 46
科 106 属,其中东方大苇莺是白洋淀最常见的夏候
鸟之一[15] . 本研究以白洋淀自然保护区为研究对
象,通过实地调研和模型定量模拟相结合的方法进
行东方大苇莺繁殖生境适宜性评价,以期为白洋淀
湿地生物多样性保护和恢复提供支撑.
1摇 研究区域与研究方法
1郾 1摇 研究区域
白洋 淀 湿 地 自 然 保 护 区 位 于 38毅 43忆—
39毅02忆 N、115毅45忆—116毅07忆 E 之间,保护区内有烧
车淀、大麦淀、小白洋淀和藻苲淀 4 个核心区,总面
积 97. 4 km2 .主要保护对象是内陆淡水湿地生态系
统,重点保护珍稀濒危野生动植物物种.在自然保护
区内,植被沿湿地水深梯度呈带状分布,形成了“明
水面鄄芦苇沼泽鄄旱地芦苇冶的景观格局.明水面景观
内的大型水生植物以沉水植物为主,常见的有金鱼
藻( Ceratophyllum demersum)、穗花狐尾藻 (Myrio鄄
phyllum spicatum)和龙须眼子菜(P. pectinatus)等;
芦苇沼泽和旱地芦苇景观内的优势群落为芦苇
(Phragmites australis),其中芦苇沼泽内的伴生种主
要有狭叶香蒲(Typha angustifolia)、莲(Nelumbo nu鄄
cifera)等;旱地芦苇内的伴生种主要有野大豆(Gly鄄
cine soja)、狗尾草(Setaria viridis)等.旱地芦苇景观
主要分布在高程 7. 5 ~ 8. 5 m的台田内,芦苇长势良
好,是东方大苇莺最主要的繁殖生境.保护区内常见
的水鸟(水禽)还有须浮鸥(Chlidonias hybridus)、白
骨顶鸡(Fulica atra)、绿头鸭(Anas platyrhynchos)、
小(Trachybaptus ruficollis)、凤头麦鸡(Vanellus
vanellus)、黑翅长脚鹬(Himantopus himantopus)、黄
苇鳽 ( Ixobrychus sinensis)等;常见猛禽有普通鵟
(Buteo buteo)、鹊鹞 ( Circus melanoleucos)、灰伯劳
(Lanius excubitor)、短耳鸮(Asio flammeus)等;常见
兽类有普通刺猬(Erinaceus europaeus)、草兔( Lepus
capensis)、黄鼬(Mustela sibirica)、猪獾(Arctonyx col鄄
laris)等.
1郾 2摇 研究方法
1郾 2郾 1 模型原理 摇 采用生态位因子分析模型( eco鄄
logical鄄niche factor analysis,ENFA)评价白洋淀自然
保护区内东方大苇莺的繁殖生境质量. 在 ENFA 模
型中,与物种相关的环境因子用生态地理变量(eco鄄
geographical variables,EGV)来表示,而物种占据的
生态位可由适合其生存的 EGV 多维空间子集来表
征[16] . ENFA模型原理与主成分分析(PCA)相似,
计算时首先确定不同 EGV之间的相关关系,然后将
这些 EGV以线性组合的方式生成互不相关的指数,
并用这些指数来表征目标物种偏好生境与整个研究
区环境之间的差异;与 PCA 不同的是,这些组合后
的因子不仅保留了原始 EGV的大多数信息,同时具
有更明确的生态学意义[16-17] .
ENFA模型中有 3 个重要的指数:边际性系数
(marginality factor,M)、特殊性系数 ( specialisation
factor,S)和耐受性系数( tolerance factor,T),各系数
的计算公式如下:
4841 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
M=
mG-mS
1. 96滓G
S=
滓G
滓S
T= 1S
式中:mG 为某一 EGV 在研究区域内的全局平均值
(global mean);mS 为该 EGV 在物种出现点处的物
种平均值(species mean);滓G 为某一 EGV 在研究区
域内的标准差,用以移除由于全局分布的方差可能
带来的偏差;滓S 为该 EGV 在物种出现点处的标准
差[16] .
边际性系数 M 反映了目标物种对环境的生态
位需求与整个研究区域内生态地理变量(EGVs)之
间的差异,当目标物种对应的 M>0 时,表明该物种
偏好该变量平均值以上的生境;M<0 则表明其偏好
平均值以下的生境;M 的绝对值越大,其偏好程度
越高.特殊性系数 S 用来表征目标物种对生境因子
的选择幅度,其倒数为耐受性系数 T,T 的取值范围
为 0 ~ 1,T越接近 0,表明物种在研究区内的分布越
狭窄;T越接近 1,表明其分布越广泛.
1郾 2郾 2 数据来源及整理 摇 ENFA 模型输入数据包括
巢位坐标、自然地理因子和人类活动干扰因子.自然
地理因子包括湿地地形、景观类型等影响东方大苇
莺巢址选择的因子.为了获得东方大苇莺巢位坐标,
2011 年 6—7 月在烧车淀、大麦淀和小白洋淀核心
区开展东方大苇莺巢位调查,首先在调查区域的旱
地芦苇和芦苇沼泽中随机设置若干直线样带,相邻
样带间距 80 ~ 100 m,样带长度根据实际情况而定,
通常不超过 200 m;然后,采用步行或乘坐小型木船
的方式沿样带行进,发现东方大苇莺巢位即进行
GPS定位、拍照,测量和记录等,最后累计记录东方
大苇莺巢位 112 处,全部发现于旱地芦苇景观中.地
形数据来自国际科学数据服务平台提供的全球 30
m 分辨率数字高程数据产品(http: / / datamirror. cs鄄
db. cn).景观数据来自美国地球资源观测科学中心
(EROS) ( http: / / glovis. usgs. gov / )的 Land鄄sat TM
遥感影像,影像空间分辨率为 30 m伊30 m、时相为
2011 年 6 月;首先将上述影像进行坐标变换、几何
纠正和增强处理,并根据影像特征,结合地形图及野
外调查等资料,确立解译标志和解译精度,在 ENVI
4. 5 平台上采用直接解译法进行解译,最后划分出
明水面、芦苇沼泽、苇田、农作物、居民地 5 类景观.
经过 2011 年 8 月进行野外景观调查、核实和纠正,
解译精度为 91. 6% .人类活动干扰因子主要包括保
护区内部及周边存在的农村居民点、农田等;对于局
部地区存在旅游、行船、捕鱼等人类活动干扰,由于
空间尺度问题,本研究未予以考虑.
ENFA模型要求所有输入数据必须覆盖相同大
小的区域范围,数据栅格分辨率必须一致,此外,还
需将 DEM数据进行高程变换,转化为大沽高程. 为
此,将上述所有数据首先在 ArcGIS 9. 0 平台上生成
统一的 Krasovsky _1940 _Albers 投影,并重采样为
30 m伊30 m的栅格数据,然后利用 Arcview 3. 3 的扩
展模块 Grid Converter 转换为 Idrisi 格式,采用 Box鄄
Cox算法对 EGV进行标准化.
EGV中的定量数据(如高程)可直接使用,而定
性数据(如景观类型)还需转换为频率型或距离型
数据才能输入模型,其中频率型数据指以某一 EGV
所在单元格为中心,以一定距离为半径的圆形区域
内出现的频率,半径大小与目标物种的生态习性和
研究关注的尺度有关,窗口半径不应小于其繁殖期
取食距离或家域范围[17-19] .由于目前尚缺乏东方大
苇莺繁殖期家域范围方面的研究成果,根据野外调
查,东方大苇莺多在其巢位所在的芦苇景观内和周
边沼泽中觅食,有时也到距巢较远的芦苇丛中觅食,
通常离巢时间约为 15 ~ 20 min,据此确定东方大苇
莺取食距离为 1500 m.距离型数据指研究区范围内
所有栅格单元到相应 EGV的最小距离.
1郾 2郾 3 模型分析及校验方法 摇 采用 Medians 算法计
算东方大苇莺繁殖生境适宜图[20],得到东方大苇莺
的繁殖栖息地适宜性指数(HSI)取值范围为 0 ~
100,0 代表最不适宜生境,100 代表最适宜生境. 采
用 Jackknife交叉检验方法对模拟效果进行验证:分
别将东方大苇莺的巢位坐标均分成 5 份,选取其中
4 份用于生成生境适宜图,剩下 1 份用于校验模型,
模型模拟精度采用绝对校验指数(AVI)表示[20],该
指数是最后一份巢位坐标出现在模型预测的核心生
境的比例;校验重复上述检验过程 5 次,以保证每个
巢位都参与模型校验过程,分别取 AVI 的平均值和
标准差作为衡量模型精度的参数.
1郾 2郾 4 东方大苇莺繁殖生境空间分析方法 摇 基于
Fragstats 3. 3 对白洋淀内东方大苇莺各类繁殖生境
进行空间统计分析,该平台可计算斑块、类型和景观
层次上的多个指数[21] .本文主要关注东方大苇莺适
宜繁殖生境的空间格局特征和质量,因此选择类型
层次上的类型面积 ( AREA _ MN)、连通度指数
(CONNECT)、平均斑块面积(AREA_MN)、景观形
58415 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 赵志轩等: 白洋淀东方大苇莺繁殖生境质量评价摇 摇 摇 摇 摇 摇
状指数 ( LSI)、边界密度 ( ED)、斑块聚集度指数
(COHESION)共 6 个指数进行计算,各指数的计算
公式参见文献[21].
2摇 结果与分析
2郾 1摇 东方大苇莺巢位分布与环境因子的关系
模型计算得到的边际系数 M= 2. 207、特殊性系
数 S=7. 147、耐受性系数 T = 0. 140,表明东方大苇
莺对繁殖生境有较为严格的要求. 从特征因子矩阵
中提取出前 5 个因子用于计算东方大苇莺适宜繁殖
生境的空间分布情况(表 1),这 5 个特征因子解释
了其巢域选择中 100%的边际性和 98. 0%的特殊
性. Jackknife 交叉检验得到 AVI 系数为 0. 710 依
0郾 183,可见,模型较好地反映了白洋淀湿地东方大
苇莺繁殖生境的空间分布特征.
对生态地理因子的分析表明,在白洋淀湿地,东
方大苇莺偏好在高程较高(>平均高程 6. 57 m)的旱
地芦苇景观内筑巢(频率型边际性系数 FS = 0. 456,
距离型边际系数 FD = -0. 478). 偏好在靠近明水面
(<平均距离 112 m)的区域营巢(FS = 0. 398,FD =
-0. 248),这与已有研究一致[8-10] .芦苇沼泽位于旱
地芦苇和明水面景观的过渡地带,为东方大苇莺筑
巢和繁殖行为提供了天然屏障,因此,东方大苇莺趋
向于在靠近芦苇沼泽(<平均距离 84 m)的区域营巢
(FS =0. 199,FD = -0. 261).趋向于在远离有人类活
动干扰的生境中筑巢(FS均<0,FD均>0).分析距离
型边际性系数的大小发现,人类活动干扰因子对东
方大苇莺巢址选择的影响强度为农村居民点(FD =
0. 122)>农田(FD =0. 001).
2郾 2摇 生境适宜图
采用 Medians算法生成白洋淀湿地内东方大苇
莺繁殖生境适宜图,得到生境适宜度指数 HSI 在研
究区域内的空间分布图,利用 Reclassify命令生境适
宜图重新划分为 4 类,其中:不适宜生境对应的适宜
度指数 1臆HSI<25;较不适宜生境对应的适宜度指
数 25臆HSI < 50;较适宜生境对应的适宜度指数
50臆HSI<75;最适宜生境对应的适宜度指数 75臆
HSI臆100,由此得到白洋淀湿地东方大苇莺繁殖生
境质量评价结果(图 1).
2郾 3摇 东方大苇莺繁殖生境空间格局特征
受自然地理和人类活动干扰因子的综合影响,
白洋淀湿地东方大苇莺繁殖生境具有明显的空间分
异特征.类型层次上的 6 个指数计算结果表明,在 4
类生境中,不适宜生境面积最大,达 27347. 25 hm2,
占整个自然保护区面积的84郾 1% (表2) .不适宜生
图 1摇 白洋淀湿地自然保护区东方大苇莺繁殖生境的质量
评价
Fig. 1摇 Nest habitat suitability evaluation for Acrocephalus orien鄄
talis in Baiyangdian Wetland Reserve.
表 1摇 ENFA模型生态地理变量列表及前 5 个生态因子(共 11 个因子)解释的方差
Table 1摇 List of EGVs in ENFA, variance explained by the first five (out of 11) ecological factors
生态地理变量
EGV
因子 1
Factor 1
(44. 0% )
因子 2
Factor 2
(31. 3% )
因子 3
Factor 3
(19. 0% )
因子 4
Factor 4
(2. 0% )
因子 5
Factor 5
(1. 5% )
农田出现频率 Frequency of farmland -0. 087 -0. 959 -0. 080 -0. 399 -0. 025
与农田距离 Distance to farmland 0. 001 -0. 092 0. 160 -0. 377 0. 330
高程 Elevation 0. 353 -0. 254 0. 384 0. 310 0. 395
旱地芦苇出现频率 Frequency of reed land 0. 456 -0. 021 0. 184 -0. 008 -0. 119
与旱地芦苇距离 Distance to reed land -0. 478 -0. 008 0. 053 0. 379 0. 217
芦苇沼泽出现频率 Frequency of reed swamp 0. 199 0. 014 0. 015 0. 028 -0. 038
与芦苇沼泽距离 Distance to reed swamp -0. 261 0. 049 0. 074 -0. 075 -0. 014
居民点出现频率 Frequency of residential area -0. 132 0. 000 0. 072 -0. 028 -0. 007
与居民点距离 Distance to residential area 0. 122 -0. 061 0. 868 -0. 462 -0. 626
明水面出现频率 Frequency of water surface 0. 398 0. 019 0. 136 0. 014 -0. 082
与明水面距离 Distance to water surface -0. 248 0. 014 -0. 018 0. 488 0. 522
第一个因子为边际性系数,其他因子均为特殊性因子,括号内为该列因子解释的特殊性比例 Factor 1 was marginality factor and other factors were
specialization factors. The ratio of specialization explained by the factor was given in parentheses in each column.
6841 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
表 2摇 白洋淀湿地自然保护区东方大苇莺繁殖生境的空间格局
Table 2摇 Spatial pattern of nest habitat for Acrocephalus orientalis in Baiyangdian Wetland Reserve
生境质量
Habitat quality
CA
(hm2)
CONNECT
(% )
ED
(m·hm-2)
LSI AREA_MN
(hm2)
COHESION
不适宜生境 Not suitable 27347. 25 62. 3 15. 01 10. 73 210. 36 99. 96
较不适宜生境 Less suitable 2679. 56 43. 7 12. 79 20. 04 7. 61 98. 11
较适宜生境 More suitable 1343. 50 45. 8 9. 96 22. 03 4. 73 94. 61
最适宜生境 Most suitable 1131. 19 52. 2 6. 47 15. 57 9. 43 97. 57
CA:斑块总面积 Total patch area;CONNECT:连通度指数 Connectivity index;ED:边界密度 Edge density;LSI:景观形状指数 Landscape shape in鄄
dex;AREA_MN:平均斑块面积 Average patch area;COHESION:聚集度指数 Patch cohesion index.
境的连通度指数最高,为 62. 3% ,由图 1 可见,不适
宜生境主要分布在白洋淀西部的藻苲淀、小白洋淀
及周边地区,结合白洋淀湿地原始景观类型图分析,
发现该区域景观基质均为农田,旱地芦苇的面积很
小,由于东方大苇莺尽量避开在人类活动干扰强烈
的农田及周边地区筑巢,从而形成了大面积、连通度
高的不适宜生境.不适宜生境的 ED最大,表明其作
为面积最大的生境,被其他类型生境切割的程度最
大,同时,不适宜生境的 LSI 最小、COHESION 值最
高.表明不适宜生境的斑块形状相对比较规则,破碎
化程度最低,各斑块之间的衔接程度最高,也表明它
是白洋淀湿地自然保护区内面积最大的生境类型.
最适宜生境面积最小,仅 1131. 19 hm2,占保护
区总面积的 3. 5% ,表明现状条件下白洋淀内东方
大苇莺繁殖生境质量较差. 最适宜生境主要分布在
烧车淀、大麦淀核心区及其周边区域,连通度指数为
52. 2% ,该地区景观类型以旱地芦苇、沼泽和明水面
为主,受人类活动干扰的程度相对较小,是高质量生
境的集中分布区.最适宜生境的 ED最小,这主要是
由于最适宜生境在空间分布上呈圈层状结构,被其
他类型生境包络在中心,因而切割程度最小. LSI 和
COHESION的计算结果表明,最适宜生境的斑块形
状也比较规则,但破碎化程度比不适宜生境大,这主
要是由于东方大苇莺对繁殖生境质量的要求较高,
偏好选择在旱地芦苇景观中筑巢,而旱地芦苇景观
本身的破碎化程度比农田高.
较适宜生境和较不适宜生境镶嵌在最适宜生境
和不适宜生境之间,属于过渡型生境,面积分别占保
护区总面积的 4. 1%和 8. 2% .这两类生境的连通度
指数较低,分别为 45. 8%和 43. 7% ,而 AREA_MN
均比较低,说明这两类生境的破碎化程度较高. 同
时,两类生境 LSI值均比较高,表明二者生境斑块形
状比较不规则. ED的计算结果表明,两类生境被切
割的程度介于最适宜生境和不适宜生境之间. 较适
宜生境的 COHESION 最低,表明各斑块之间的衔接
程度最低,而较不适宜生境的 COHESION 值则比较
高,说明其斑块之间的衔接程度较高.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 评价模型的选择
模型方法是研究野生动物生境的一个重要手
段[21-22],随着计算机技术、卫星遥感技术和现代地
理信息技术的发展,产生了大量生境模拟模型.按照
模拟方法、对目标物种数据输入要求等方面的差异,
可将这些生境模型分为 3 类.
第一类模型不需要目标物种出现点和非出现点
数据,如 HSI 模型[23-25]、基于 GIS 的生境评价模
型[26-28]等.这类模型最大的优点是不需要目标物种
的出现点和非出现点数据,但也存在较为明显的缺
点,即需要对目标物种对生境的选择(如对某类景
观的偏好程度、对人类活动干扰的敏感性等)有比
较准确的认识,而这些资料往往需建立在长期监测
和研究的基础上,当缺乏这些资料时,该方法往往难
以奏效,此外,由于没有物种出现点数据,通常无法
对这类模型的模拟结果进行校验,也很难对其模拟
效果进行评估,这些缺点均在一定程度上限制了这
类模型的应用.
第二类模型需要目标物种出现点和非出现点,
如广义线性模型(GLM)、广义可加模型(GAM)、Lo鄄
gistic 回归模型和人工神经网络模型 ( ANN )
等[19,29-31] .这类模型建立在目标物种的出现点和非
出现点数据的基础上,首先对目标物种出现点和非
出现点位置周边的生态环境因子特征进行识别和对
比,并在此基础上利用统计回归或机器学习的方法
评估目标物种在研究区域的适宜生境分布. 这类模
型的优点是考虑了目标出现点的数据,因此可以对
模型进行校验,同时,这类模型对目标物种生境选择
偏好的资料依赖程度较第一类模型小. 但是这类模
型也存在一定的缺点,目标物种的非出现点数据是
这类模型输入数据的重要组成部分,非出现点数据
的应用可能会导致模型的模拟结果出现偏差,因为
这些“非出现点冶可能是目标物种的潜在适宜生境,
78415 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 赵志轩等: 白洋淀东方大苇莺繁殖生境质量评价摇 摇 摇 摇 摇 摇
因此使用这类模型时,难以对目标物种的潜在适宜
生境和实际利用生境进行有效区分.
第三类模型仅需要目标物种的出现点数据,而
不需要非出现点数据,如 Bioclim[32]、 Domain[33]、
ENFA[16-17,34]等.这类模型基本克服了前两类模型
的缺点,能够反映目标物种对生境的实际利用程度,
因此,本研究采用了 ENFA模型进行分析评价.
3郾 2摇 评价结果的合理性分析
评价结果表明,在白洋淀自然保护区,旱地芦苇
是东方大苇莺最主要的繁殖生境,这与野外调查结
果相一致.部分研究表明,芦苇沼泽也是东方大苇莺
最主要的繁殖生境[3,6],然而本次野外调查记录的
112 处巢位全部位于旱地芦苇景观,未在芦苇沼泽
中发现东方大苇莺巢位,造成这一差异的主要原因
可能有以下两个方面.
首先,东方大苇莺的巢多以干枯的植物根茎编
成,悬挂在 2 ~ 3 根苇茎的叶杈之间,芦苇密度过大
或过小都不利于东方大苇莺营巢.此外,芦苇植株的
高度和直径也是影响大苇筑巢的重要因素,就植株
高度而言,东方大苇莺巢位附近的芦苇植株高度通
常在 3 m以上,而低矮的植株会增加地面掠食者对
巢进行掠食的风险,进而降低繁殖成功率.东方大苇
莺营巢时所选择的芦苇植株直径通常在 0. 8 cm 以
上,若芦苇植株过细,在风和降雨等外力作用下,很
容易造成植株倒伏,从而使巢遭到破坏.在白洋淀湿
地自然保护区内,芦苇沼泽芦苇多属野生,个体生长
状况较差,植株低矮、细弱、稀疏,难以达到东方大苇
莺营巢的要求.而旱地芦苇为 20 世纪 70 年代由人
工种植,位于高程 7. 5 ~ 8. 5 m 的台田内,个体生长
状况良好,植株高度约为 3 ~ 4 m,植株直径为 0. 8 ~
1. 2 cm,植株密度约为每平方米 60 株,能够满足东
方大苇莺营巢的要求.
其次,白洋淀自然保护区内的人类活动干扰较
强烈,据统计,白洋淀内部有 36 个纯水村,周边有
84 个半水村,总人口达 26. 8 万[35];同时,白洋淀是
国家 5A级旅游景区,每年东方大苇莺在繁殖期间
有大量游客进入保护区内部,如 2005 年景区游客人
数达到 85. 4 万.由于白洋淀地区居民出行方式多采
用乘船,而游客旅游一般也是乘船,而芦苇沼泽作为
明水面和旱地芦苇景观的过渡带,受人类活动干扰
的强度要大于旱地芦苇,对于旱地芦苇而言,除每年
10 月末进行人工刈割收获外,在繁殖期对芦苇田的
干扰程度相对较小.
3郾 3摇 面向东方大苇莺繁殖生境保护的湿地保护
建议
白洋淀是华北平原最大的淡水湖泊型湿地,也
是东方大苇莺在华北地区的重要繁殖栖息地之一.
自 20 世纪 50 年代以来,白洋淀上游河流上陆续修
建了水库 134 座,总库容 36. 2伊108 m3,导致大部分
河道径流量被拦截,年均入淀径流量由 20 世纪 50
年代的 24伊108 m3减少至 80 年代的 2. 4伊108 m3,90
年代以来,由于人工补水,入淀径流量才有所增加,
但湿地已发生严重萎缩,面积已不足 100 km2,萎缩
率超过 60% ,同时,保护区内农业开发、旅游等人类
活动干扰使大莺繁殖栖息地面临着严重的威胁.
在东方大苇莺繁殖生境质量评价的基础上,依
据白洋淀湿地自然保护区功能定位,结合当前保护
区景观格局特征,建议对白洋淀湿地自然保护区核
心区和缓冲区的范围进行适当调整.
1)藻苲淀核心区. 目前,由于藻苲淀核心区上
游瀑河、漕河等河流均已断流,藻苲淀核心区已失去
水源补给,生态用地已被农田和城镇替代,湿地生态
服务功能基本丧失. 该核心区内安州镇北河庄村约
3000 名村民主要以周边地区农田维持生计,在不实
施大规模生态移民的前提下,不宜再将藻苲淀划定
为核心区.
2)小白洋淀核心区.小白洋淀核心区和缓冲区
内旱地芦苇、芦苇沼泽和明水面等景观仍占优势,其
上游尚有径流汇入,此外,该核心区通过航道与白洋
淀湿地主体相连,人工筑坝围堤、疏干沼泽等人为活
动极易对该区域生态用地造成干扰和破坏,因此应
该对核心区和缓冲区内生态用地实施严格的保护措
施,清理区内围堤,禁止围淀造田,并在此基础上尽
量维持和提高该核心区与白洋淀主水体之间的水文
连通度.
3)大麦淀核心区和烧车淀核心区. 大麦淀和烧
车淀核心区是白洋淀湿地自然保护区的重要组成部
分,这两个核心区内的生态用地构成的大面积高质
量生境为白洋淀湿地生态系统提供了重要支撑.
2011 年遥感解译结果表明,这两个核心区过渡地带
的生态用地以旱地芦苇为主,此外还存在少量沼泽
及明水面.根据白洋淀湿地水禽繁殖生境模拟结果,
上述过渡地带中存在一定规模的水禽适宜繁殖生
境,若按照原有功能分区,这些适宜生境处在实验区
内,这不利于东方大苇莺繁殖生境的保护. 因此,建
议将大麦淀和烧车淀核心区合并,并纳入二者之间
的过渡区域,形成一个相对集中的核心区,并以最大
8841 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
限度地保护和维持白洋淀湿地自然保护区内自然景
观的规模为目标,科学地设置缓冲区.
参考文献
[1]摇 Mitsch WJ, Day JW. Restoration of wetlands in the Mis鄄
sissippi鄄Ohio鄄Missouri (MOM) River Basin: Experience
and needed research. Ecological Engineering, 2006,
26: 55-69
[2]摇 Liu H鄄Y (刘红玉), Yang Q (杨摇 青), Li Z鄄F (李兆
富), et al. Research progress on impacts of wetland
landscape changes on waterfowls habitats. Wetland Sci鄄
ence (湿地科学), 2003, 1 (2): 115 - 121 ( in Chi鄄
nese)
[3]摇 Ezaki Y. Importance of communal foraging grounds out鄄
side the reed marsh for breeding great reed warblers.
Ecological Research, 1992, 7: 63-70
[4]摇 Dyrcz A, Flinks H. Potential food resources and nest鄄
ling food in the Great Reed Warbler ( Acrocephalus
arundinaceus arundinaceus ) and Eastern Great Reed
Warbler (Acrocephalus arundinaceus orientalis). Journal
of Ornithology, 2000, 141: 351-360
[5]摇 Ezaki Y. Establishment and maintenance of the breeding
territory in the polygynous great reed warbler. Ecological
Research, 1995, 10: 359-368
[6]摇 Graveland J. Reed die鄄back, water level management
and the decline of the Great Reed Warbler Acrocephalus
arundinaceus in The Netherlands. Ardea, 1998, 86:
187-201
[7]摇 Valkama E, Lyytinen S, Koricheva J. The impact of
reed management on wildlife: A meta鄄analytical review
of European studies. Biological Conservation, 2009,
141: 364-374
[8]摇 Bat觃ry P, B觃ldi A. Factors affecting the survival of real
and artificial great reed Warbler爷s nests. Biologia Brati鄄
slava, 2005, 60: 215-219
[9]摇 Trnka A, Bat佗ry P, Prokop P. Interacting effects of veg鄄
etation structure and breeding patterns on the survival of
great reed warbler Acrocephalus arundinaceus nests.
Ardea, 2005, 97: 109-116
[10]摇 Poulin B, Lefebvre G, Mauchamp A. Habitat require鄄
ments of passerines and reedbed management in southern
France. Biological Conservation, 2002, 107: 315-325
[11]摇 Proke觢ov觃 J, Kocian L. Habitat selection of two Acro鄄
cephalus warblers breeding in reed beds near Malacky
(Western Slovakia). Biologia Bratislava, 2004, 59:
637-644
[12]摇 Surmacki A. Habitat use by three Acrocephalus warblers
in an intensively used farmland area: The influence of
breeding patch and its surroundings. Journal of Orni鄄
thology, 2005, 146: 160-166
[13]摇 Dyrcz A, Halupka L. The response of the Great Reed
Warbler Acrocephalus arundinaceus to climate change.
Journal of Ornithology, 2009, 150: 39-44
[14]摇 Schaefer T, Ledebur G, Beier J, et al. Reproductive re鄄
sponses of two related coexisting songbird species to en鄄
vironmental changes: Global warming, competition, and
population sizes. Journal of Ornithology, 2006, 147:
47-56
[15]摇 Zhao Z鄄X (赵志轩). Coupling Mechanism of Eco鄄
Hydrological Processes and Integrated Regulation in
Baiyangdian Wetland. PhD Thesis. Tianjin: Tianjin
University, 2012 (in Chinese)
[16]摇 Hirtzel AH, Hausser J, Chessel D, et al. Ecological鄄
niche factor analysis: How to compute habitat suitability
maps without absence data? Ecology, 2002, 83: 2027-
2036
[17]摇 Wang X鄄Z (王学志), Xu W鄄H (徐卫华), Ouyang Z鄄
Y (欧阳志云), et al. The application of ecological鄄
niche factor analysis in giant pandas (Ailuropoda melan鄄
oleuca) habitat assessment. Acta Ecologica Sinica (生
态学报), 2008, 28(2): 821-828 (in Chinese)
[18] 摇 Hirzel AH, Posse B, Oggier PA, et al. Ecological re鄄
quirements of reintroduced species and the implications
for release policy: The case of the bearded vulture.
Journal of Applied Ecology, 2004, 41: 1103-1116
[19]摇 Brotons L, Thuiller W, Ara俨jo MB, et al. Presence鄄ab鄄
sence versus presence鄄only modeling methods for predic鄄
ting bird habitat suitability. Ecography, 2004, 27:
437-448
[20] 摇 Hirzel AH, Arlettaz R. Modeling habitat suitability for
complex species distributions by environmental鄄distance
geometric mean. Environmental Management, 2003,
32: 614-623
[21]摇 McGarigal K, Cushman SA, Neel MC, et al. FRAG鄄
STATS: Spatial Pattern Analysis Program for Categorical
Maps. Computer Software Program Produced by the Au鄄
thors at the University of Massachusetts, Amherst[EB /
OL]. ( 2002鄄01鄄01 ) [ 2013鄄02鄄08 ]. http: / / www.
umass. edu / landeco / research / fragstats / fragstats. html
[22]摇 Guisan A, Zimmermann NE. Predictive habitat distribu鄄
tion models in ecology. Ecological Modelling, 2000,
135: 147-186
[23]摇 Li W鄄J (李文军), Wang Z鄄J (王子健). A wintering
habitat model for red crown crane. Chinese Journal of
Applied Ecology (应用生态学报), 2000, 11 (6):
839-847 (in Chinese)
[24]摇 Liu H鄄Y (刘红玉), Li Z鄄F (李兆富), Bai Y鄄F (白云
芳). Landscape simulating of habitat quality change for
oriental white stork in Naoli River watershed. Acta Eco鄄
logica Sinica (生态学报), 2006, 26(12): 4007-4013
(in Chinese)
[25]摇 Liu H鄄Y (刘红玉), Li Z鄄F (李兆富), Li X鄄M (李晓
民). Ecological effects on oriental white stork (Ciconia
boyciana) with habitat loss in sub鄄Sanjiang Plain, Chi鄄
na. Acta Ecologica Sinica (生态学报), 2007, 27(7):
2678-2683 (in Chinese)
[26]摇 Wang Z鄄Q (王志强), Fu J鄄C (傅建春), Quan B (全
斌), et al. Changes of reproduction habitat quality of
red鄄crowned crane in Zhalong wetlands. Chinese Journal
of Applied Ecology (应用生态学报), 2010, 21(11):
2871-2875 (in Chinese)
[27]摇 Zhang Y鄄H (张艳红), He C鄄G (何春光). Dynamic
change of suitable habitat for red鄄crowned crane in Zha鄄
98415 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 赵志轩等: 白洋淀东方大苇莺繁殖生境质量评价摇 摇 摇 摇 摇 摇
long Natural Reserve based on GIS. Journal of Northeast
Forestry University (东北林业大学学报), 2009, 37
(4): 43-45 (in Chinese)
[28]摇 Zhao Z鄄X (赵志轩), Yan D鄄H (严登华), Weng B鄄S
(翁白莎), et al. Winter habitat suitability evaluation
for the great bustard (Otis tarda) in Baiyangdian Basin.
Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学报),
2011, 22(7): 1907-1913 (in Chinese)
[29]摇 Liu C鄄Y (刘春悦), Jiang H鄄X (江红星), Zhang S鄄Q
(张树清), et al. Breeding habitat characteristics of
red鄄crowned crane at Zhalong of Northeast China: A
multi鄄scale approach based on TM and ASAR image da鄄
ta. Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学
报), 2012, 23(2): 491-498 (in Chinese)
[30]摇 Wang Y (王摇 芸), Zhao P鄄X (赵鹏祥). Habitat as鄄
sessment of giant panda in Qingmuchuan Nature Re鄄
serve, Shaanxi Province of Northwest China. Chinese
Journal of Applied Ecology (应用生态学报), 2012, 23
(1): 206-212 (in Chinese)
[31]摇 Qin X鄄W (秦喜文), Zhang S鄄Q (张树清), Li X鄄F
(李晓峰), et al. Assessment of red鄄crowned crane爷 s
habitat suitability on weights鄄of鄄evidence. Acta Ecologi鄄
ca Sinica (生态学报), 2009, 29(3): 1074-1082 (in
Chinese)
[32]摇 Busby JR. BIOCLIM: A bioclimate analysis and predic鄄
tion system. Plant Protection Quarterly, 1991, 6: 8-9
[33]摇 Carpenter G, Gillison AN, Winter J. DOMAIN: A flex鄄
ible modeling procedure for mapping potential distribu鄄
tions of plants and animals. Biodiversity Conservation,
1997, 2: 667-680
[34]摇 Hirzel AH, Helfer V, Metral F. Assessing habitat鄄suita鄄
bility models with a virtual species. Ecological Model鄄
ling, 2001, 145: 111-121
[35]摇 Zhang X鄄G (张笑归), Liu S鄄Q (刘树庆), Dou T鄄L
(窦铁玲), et al. Strategies for controlling water envi鄄
ronmental pollution in area of Baiyangdian Lake. Chi鄄
nese Journal of Eco鄄Agriculture (中国生态农业学报),
2006, 14(2): 27-31 (in Chinese)
作者简介摇 赵志轩,男,1983 年生,博士.主要从事湿地保护
与恢复研究. E鄄mail: zxzhao@ nhri. cn
责任编辑摇 肖摇 红
0941 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷