黄河中游湿地大天鹅生境评价与保护管理对策研究——以山西省平陆县黄河湿地为例

李玉杰

(国家林业局林产工业规划设计院，北京100010)

黄河中游湿地大天鹅生境评价与保护管理对策研究
——以山西省平陆县黄河湿地为例

李玉杰

(国家林业局林产工业规划设计院，北京100010)

探讨了黄河中游湿地大天鹅生境评价准则与方法，并以山西平陆县为例，分析了大天鹅的生境分布特点，并基于GIS综合评价了该地区大天鹅的生境分布、空间格局和生境质量，并对该地区黄河湿地的大天鹅保护管理对策提出了建议。

黄河中游湿地;大天鹅;GIS;生境评价;保护对策

黄河中游湿地是指从山西省禹门口到河南省和山东省交界处的东坝头这一段呈“L”形的黄河及其流域内的全部湿地［1］，其河床宽、面积大、河道游荡不定、湿地类型多样、生物多样性丰富，是湿地鸟类重要的觅食和栖息地［2］。黄河中游湿地现有鸟类17目45科258种，以鹳形目(鹭科)、雁形目(鸭科)、鸻形目(鹬科)和鸥形目等湿地鸟类为优势类群［3］。大天鹅(Cygnus cygnus)，雁形目鸭科天鹅属，国家Ⅱ级重点保护动物，《中国濒危动物红皮书》濒危种［4］，在我国主要繁殖地有黑龙江扎龙、兴凯湖、三江平原，新疆巴音布鲁克等地［5］，黄河中下游湿地是其主要越冬地之一［6－7］。

生境，又称栖息地，指生物的个体、种群或群落生活地域的环境，包括生态因子和非生态因子之间的相互关系和相互影响［8］。生境因子包括地形、土壤、水源供给、植被覆盖特征、人类活动影响等因素［9］。研究野生动物生境的传统方法主要是利用野外抽样调查、室内试验等方法获得数据［10］，数据的实时性、准确性和可靠性都受到了限制，难以满足实际研究的需要。而GIS技术具有强大的采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力，运用GIS技术能够准确、及时、动态地获取野生动物栖息地的现状信息和变化信息，并对导致其变化的因素做出分析与评价［11］，对野生动物保护具有重要意义。本研究选取具有典型黄河中游湿地特征的山西省平陆县三门峡库区段黄河湿地(以下简称“山西平陆黄河湿地”)为研究区域，运用GIS技术综合评价大天鹅的生境分布、空间格局和生境质量，以期为黄河中游湿地大天鹅的保护与管理提供科学依据。

1 研究区域概况

山西平陆黄河湿地属于黄河三门峡库区，位于山西省南端，南与河南省三门峡市隔黄河相望，属山西省运城湿地自然保护区中段［12］，地理坐标为34°42'12″～34°50'44″N，110°20'29″～110°57'48″E，全长51km，面积5 063.99hm2，地貌主要为滩地和阶地。属暖温带大陆性气候，气候温和，四季分明，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽晴朗，冬季严寒少雪［13］。平陆县2015年平均气温为13.8℃，11月至次年3月间日平均最高气温15℃，日平均最低气温－6℃［14］。

山西平陆黄河湿地背风向阳，河床平缓，河道宽阔［15］，在三门峡水库节律性蓄水的影响下，形成了适宜鸟类栖息的大面积季节性滩涂，根据水利部水规计［2008］374号文件的要求，从2002年11月至今，三门峡库区非汛期按照最高运行水位不超过海拔318m。研究区域内湿地面积共计3 141.68hm2，其中河流水库面积 2 223.79 hm2，滩涂 面 积 903.77hm2，坑 塘 水 面 面 积14.12hm2(表1)。

表1 山西省平陆黄河湿地土地利用现状统计表Tab.1 Present situation of land use in Pinglu wetland of Yellow River

山西平陆黄河湿地水生植物丰富，季节性滩涂土壤肥沃。当地村民多在季节性滩涂上种植玉米、花生、大豆、红薯等农作物，采收后剩余的冬小麦、玉米、大豆等为越冬大天鹅提供了充足的食源［16］。因此该区域已成为大天鹅在我国黄河中游的最重要越冬区域之一。据统计，每年在中国越冬的大天鹅种群数量有15 000只左右［17］，在黄河中游湿地的越冬种群数量大约 4 000只左右［18］。根据2011—2013年的越冬种群数量调查，在山西平陆黄河湿地越冬的大天鹅数量达2 000只左右，占黄河中游湿地越冬种群数量的一半以上［19］。

2 研究方法

2.1 生境因子选择

生境分析评价的主要目标是通过分析生物的生境要求及其与当地自然环境的匹配关系，明确其生境分布范围与特征［20］。因此，本研究中生境评价的过程包括:分析大天鹅的生境要求，确定影响其种群及行为的限制因素和主导因素，建立各项因素相应的评价准则，并进行单项因素的适宜性评价;根据评价准则进行综合生境分析与评价，明确研究区域内各空间单元对大天鹅的适宜性特征(图1)。

研究表明，水深、水域面积、植被高度、食物丰富度、距干扰源距离和安全等级等生境因子对大天鹅的种群数量有着较高程度的影响［19］。运用过去长期积累的大天鹅生物学生态学研究成果，分析各生态因子在环境梯度中的位置，并结合当地的具体情况，找出影响其生存和种群越冬的主要因素，作为评价其生境质量的指标。综合分析表明，影响大天鹅生境质量的因素可以划分为物理环境因素、生物环境因素和人类活动因素三大类［21］。

图1 平陆黄河湿地大天鹅生境评价程序Fig.1 Evaluation procedure of whooper swan habitat in Pinglu wetland of Yellow River

物理环境因素有坡度、坡向、水域深度和水源距离等。水域深度通过海拔高度和观测期水库实际运行水位的差值确定。据调查研究，大天鹅通常在地形平缓的浅水水域栖息游弋。在大天鹅越冬期内，三门峡库区正常运行水位是318m左右，因此本研究中水域边界线设为沿海拔318m等高线。研究区域内适宜大天鹅分布的海拔高度在315～320m之间的水域或滩涂。

生物环境因素有植被类型、食物、天敌和竞争物种的分布等方面。大天鹅警惕性极高，不喜植被遮蔽度高的区域［22］，其嘴掘食能力很强，能将70cm的长颈探入泥水中觅食，取食到水下约0.8～ 1.0m左右的食物［23］。其越冬食物来源主要有水生植物的叶、茎、种子和根茎、耕地上采收后遗留的农作物、少量的蠕虫、软体动物和杂草种子等［24］。因此，最适宜大天鹅分布的遮蔽高度条件为水域、滩涂、裸地、已采收的耕地等无植被的视野开阔区域。

山西平陆黄河湿地人口稠密，濒临道路，农耕频繁。耕作既为大天鹅提供了充足食源，也不可避免带来对大天鹅的生境干扰。实地调查发现，大天鹅生性胆小，一般在远离公路和村庄的区域活动。由于沿黄公路位于研究区北侧，故本研究中仅评价公路南侧不同距离内大天鹅生境的受影响程度。

2.2 评价准则建立

潜在生境是没有人类活动影响的野生生物生境，通常由影响野生生物生存繁衍的物理因素和生物因素所确定［20］。根据已经取得的大天鹅相关的生物学、生态学研究结论以及大天鹅与平陆黄河湿地的自然环境、人类活动的相互关系，结合对当地巡护人员走访及实地调查，建立物理环境因子、生物环境因子的适宜性评价准则矩阵(表2)，人类活动对大天鹅生境影响的评价准则(表3)，以及人类活动对潜在生境影响的评价准则(表4)。

表2 物理环境生物环境影响因子评价准则Tab.2 Criteria for abiotic and biotic suitability assessment

表3 人为活动因子评价准则Tab.3 Criteria for human impacts assessment

表4 人类活动对潜在生境影响的评价准则Tab.4 Criteria for combination of potential habitat and human impact assessment

2.3 空间模拟与分析方法

在大天鹅生境评价过程中(图2)，以大天鹅的生物学特性为指导，以评价准则为基础，采用GIS空间分析技术，将山西省平陆县第二次全国土地调查数据、1∶5万地形图、三门峡库区范围图、公路、村庄矢量数据进行叠加，对影响大天鹅生境的物理环境和生物环境因子进行空间分析，得到山西平陆黄河湿地大天鹅潜在栖息地的区域及分布特征。在空间模拟的过程中，应用生态位适宜性模型，首先分析单一因素的适宜性特征，然后根据影响因素的性质，综合分析物理环境、生物环境因素的适宜性分布特征，得到山西平陆黄河湿地大天鹅潜在生境分布特征，以及人类活动影响强度的空间分布特征。最后综合物理环境、生物环境因素以及人类活动的影响，得到平陆黄河湿地大天鹅生境适宜性的空间分布特征。

图2 山西平陆黄河湿地大天鹅栖息地生境评价流程图Fig.2 The spatial analysis of whooper swan habitat in Pinglu wetland of Yellow River

3 结果与分析

3.1 大天鹅潜在生境分析

研究区域内不考虑人为活动影响的适宜大天鹅潜在生境面积共计4 216.48hm2，占研究区域总面积的 83.26%，其中最适宜生境面积为895.42hm2，占研究区域总面积的17.68%(表5)。潜在最适宜栖息地在空间上主要分布在海拔315～320m，靠近水源且有充足的食源的遮蔽度低的地段，主要有后湾、西湾、关家窝、张裕、薛家滩、车村、前沟、茅津、西延、席家坪等10处滩涂(图3)。

图3 山西平陆黄河湿地大天鹅潜在生境空间分布特征Fig.3 The distribution of potential whooper swan habitat in Pinglu wetland of Yellow River

3.2 人类活动对大天鹅潜在生境的影响

根据表3分析，山西平陆黄河湿地内因公路、居民点等人为活动对大天鹅生境产生了不同程度影响的面积有2 256.77 hm2，占研究区域的44.57%。在人类活动的影响下，大天鹅潜在生境面积丧失了1 352.42hm2，其中最适宜生境减少了258.16hm2，适宜生境减少了553.20hm2，次适宜生境减少了541.06hm2，大天鹅的适宜生境总面积百分比从83.26%减少至56.56%，减少了26.70%(表5)。公路是最为强烈影响因素，且被影响的区域不可能恢复成为大天鹅的适宜栖息地。

3.3 大天鹅实际生境空间分布特征

运用表4的评价准则，将潜在生境适宜性分布图与人类活动的影响范围进行叠加分析，从而可以得到山西平陆黄河湿地人类活动影响下的大天鹅实际生境的区域及适宜性特征。大天鹅的实际生境面积为 2 864.06hm2，占研究区域总面积的56.56%，其中最适宜的生境面积为637.26hm2，占研究区域总面积的12.58%。

大天鹅的实际最适生境为海拔315～318m的近水水域和滩涂，主要分布在后湾、西湾、关家窝、车村和前沟5处。这些区域多无植被，或为耕地、草地等遮蔽度低、视野开阔的地段。人类活动是大天鹅生境破坏和生境质量下降的主要原因，因为村庄、道路等不断扩展，受人为活动影响的大天鹅生境占总面积的44.57%，最适生境面积仅为整个山西平陆黄河湿地面积的12.58%，大天鹅的最适宜生境由895.42hm2锐减至637.26hm2，生存空间被严重挤占(图4)。

表5 山西平陆黄河湿地大天鹅潜在生境与实际生境评价对照Tab.5 The contrast of potential and actual habitat of whooper swan in Pinglu wetland of Yellow River

图4 山西平陆黄河湿地大天鹅实际生境空间分布特征Fig.4 The distribution of actual whooper swan habitat in Pinglu wetland of Yellow River

3.4 生境异质性分析

根据景观生态学的斑块形状原理，一个能满足多种生态功能需要的适宜性斑块应由大的核心斑块和小的边缘性斑块组成，便于产生多元化的景观生态功能［25］。受到人类活动的影响，山西平陆黄河湿地大天鹅不适宜生境的总面积从847.51hm2激增至2 199.93hm2，增加了1 352.42hm2，面积比例从16.74%上升至43.44%。

将潜在和实际不适宜生境的平均斑块面积与斑块密度进行对比发现:斑块平均面积由2.76hm2增加至36.67hm2，而斑块密度数值出现下降，由0.061降低至0.012(表6)。

表6 山西平陆黄河湿地大天鹅不适宜生境异质性分析Tab.6 The analysis of unsuitable habitat heterogeneity of whooper swan in Pinglu wetland of Yellow River

可见由于人为活动的影响，原有的部分适宜生境的小斑块大量消失，不适宜生境板块连接在一起，呈现出形状简单、面积大的不适宜生境斑块，斑块形状趋于规则、连片化和简单化。道路和居民点除其自身对大天鹅的生境造成影响外，还导致大天鹅的生境分隔。随着生境的分隔，适宜大天鹅的生境面积减少，斑块边缘效应的增强，都在很大程度上降低了栖息地保护的生态功能。

4 结论与讨论

4.1 结论

1)人为活动造成山西平陆黄河湿地大天鹅适宜生境面积大幅度缩减。大天鹅潜在最适宜栖息地在空间上主要分布在海拔315～320m，坡度平缓、背风向阳、靠近水源且有充足的食源的遮蔽度低的地块。由于受到村庄和公路等人为活动的影响，大天鹅的实际适宜生境由 4 216.48hm2减少至2 864.06 hm2，减少了1 352.42 hm2。主要分布范围从后湾、西湾、关家窝、张裕、薛家滩、车村、前沟、茅津、西延、席家坪等10处滩涂缩减至后湾、西湾、关家窝、车村和前沟等5处。

2)人类活动造成山西平陆黄河湿地大天鹅不适宜生境斑块整化，不适宜的功能性增强。不适宜斑块总面积从847.51hm2激增至2 199.93hm2，增加了1 352.42hm2，斑块数量从307块减至60块。不适宜生境的斑块形状趋于规则、连片化和简单化，负面功能得到进一步强化。

4.2 讨论

1)人为活动是造成山西平陆黄河湿地大天鹅适宜生境面积减少的主因。研究区北侧的S337省道是连接芮城县风陵渡至平陆县的主要交通干线，该公路距大天鹅潜在适宜栖息地的平均距离为220m，最近处垂直距离仅为50m。大天鹅生性胆小，对交通噪声极为敏感，易受到惊扰。研究区内海拔318m以上的土地为乡镇集体所有，部分村民为经济收益在滩涂上种植杨树速生丰产林。实地调查发现，后湾东南侧新造速生丰产林，面积约50hm2，树高达3m以上，超过了大天鹅的安全生境等级。这些行为使得大天鹅的适宜生境大幅度缩小。

2)加强管理减少人为活动的负面影响迫在眉睫。研究区周边有行政村57个，常驻居民5万多人，每年来此旅游人数达2万人次。相关研究表明，对周边社区居民和外来参观者加强管理，规范他们的生产生活行为，可以最大程度地降低人为活动的负面影响。

5 建议

山西省运城湿地自然保护区的建立使大天鹅得到了一定保护，但由于黄河湿地人口稠密、人为活动频繁，加之保护区的区域特点、土地权属复杂、可及度高等原因，生境条件距离大天鹅种群得到全面有效的保护还有较大差距。为充分发挥保护区效力，构建科学的保护体系，保护大天鹅等珍稀水禽种群及生境，提出建议如下:

1)政府推动完善湿地保护治理体系

建议有关部门进一步完善湿地保护治制度法规，将湿地保护纳入经济社会发展评价体系，推动建立湿地保护的考核奖惩制度。加强区域生产生活等活动的统筹协调和管理，控制合理的生态水位，进行区域环境综合整治，维持湿地特有生境，为大天鹅越冬创造适宜条件。

2)提升保护区等级加强基础设施建设与管理

山西运城湿地自然保护区为省级建制，设施落后，管理粗放，与对岸河南黄河国家级湿地保护区的保护地位和保护力度不对等，建议尽快开展国家级自然保护区的晋级申报工作，加强基础设施建设，完善管理制度，加强对人为干扰活动的监管和治理。

3)构建生态环境大数据体系，加强湿地生境的监测与评价

构建以遥感解译和地面观测相结合，野外核查与室内纠正相补充的生态环境大数据体系，对湿地进行动态监测，掌握黄河中游湿地及大天鹅生境的现状和变化趋势。在此基础上利用生境适宜性模型等方法进行生境综合评价，明确黄河中游湿地及大天鹅生境空间分布特征，为规划和管理提供科学依据。

4)探索保护区动态功能区划机制与模式

黄河流域人口密集，沿岸宽阔的滩地多为农田。建议根据监测和评价结果，利用农事活动与保护工作季节性的时间差实施动态功能区划。即春、夏、秋三季将大天鹅分布区域的滩涂参照实验区管理，允许村民种植玉米、小麦等农作物;秋季农作物收割后的11月至次年3月间为大天鹅越冬期间，设为绝对保护期，执行季节性核心区管护制度，严禁人为活动干扰。

［1］常中芳．黄河中游湿地生物多样性及保护对策［J］．山西大学学报:自然科学版［J］．2006，29(3):321－325．

［2］魏雯，孙吉雄，苟万德．黄河湿地资源的保护与合理利用研究［J］．草业科学，2010，27(3):44－49．

［3］上官铁梁，宋伯为，朱军，等．黄河中游湿地资源及可持续利用研究［J］．干旱区资源与环境．2005，19(1):7－13．

［4］马鸣．野生天鹅［M］．北京:气象出版社，1993．

［5］董超，张国钢，陆军，等．新疆巴音布鲁克繁殖期大天鹅的生境选择［J］．生态学报，2013，33(16):4885－4891．

［6］郑光美．中国濒危动物红皮书鸟类［M］．北京:科学出版社，1988:38－39．

［7］约翰·马敬能，卡伦·菲利普斯，何芬奇，等．中国鸟类野外手册［M］．长沙:湖南教育出版社，2003．

［8］王金亮，陈姚．3S技术在野生动物生境研究中的应用［J］．地理与地理信息科学，2004，20(6):44－47．

［9］李文军，马志军，王子健等．自然保护区栖息地影响因素的研究［J］．生态学报，1999，19(3):427－430．

［10］齐智，毕延台，王玺臣，等．地理信息系统在野生动物生境选择研究中的应用［J］．畜牧与饲料科学，2009，30(1):27－28．

［11］吴咏蓓，张恩迪．地理信息系统(GIS)在动物生态学中的应用［J］．生态科学，2000，19(4):51－56．

［12］赵天樑．运城湿地自然保护区生物多样性及其保护［J］．山西大学学报:自然科学版，2005，28(1):101－105．

［13］平陆县志编委会．山西:平陆县志［M］．北京:中国地图出版社，2003．

［14］中国天气网．平陆天气［EB/OL］．http://www．weather．com．cn/weather/101010100．shtml．

［15］秦晓娟．山西平陆黄河湿地植被数量生态研究［D］．太原:山西大学，2015．

［16］董超，张国钢，陆军，等．山西平陆越冬大天鹅日间行为模式［J］．生态学报，2015，35(2):290－297．

［17］Yuan Li，Xiaomin Li，Hongxian Yu，et．The Status and Conservation of Whooper Swans(Cygnus cygnus)in China［J］，Journal of Forestry Research．1997，8(4):235－239．

［18］刘艳丽，刘玉生．黄河湿地:大天鹅的家乡［J］．防灾博览，2010 (4):78－85．

［19］张国钢，董超，陆军，等．我国重要分布地大天鹅越冬种群动态调查［J］．四川动物，2014，33(2):456－459．

［20］欧阳志云，刘建国，肖寒，等．卧龙自然保护区大熊猫生境评价［J］．生态学报，2001，21(11):1869－1874．

［21］于新建，史瑞芳，李经武，等．大天鹅在山东荣成越冬习性观察［J］．山东林业科技，1997(1):5－7．

［22］牛红星，路纪琪，吕九全，等．豫北大天鹅越冬生态习性的研究［J］．河北师范大学学报:自然科学版，1997，2(3):314－316．

［23］董超．大天鹅保护生物学研究［D］．北京:中国林业科学研究院，2013．

［24］董翠玲，齐晓丽，刘建．荣成天鹅湖湿地越冬大天鹅食性分析［J］．动物学杂志，2007，42(6):53－56．

［25］章家恩．生态规划学［M］．北京:化学工业出版社，2009．

Evaluation of Whooper Swan Wetland Habitats in the Middle Reaches of the Yellow River and Conservation Strategies

LI Yujie
(Planning and Design Institute of Forestry Products Industry State Forestry Administration，Beijing，100010，China)

This paper discusses the habitat evaluation procedures and criterion of whooper swan in the middle reaches of the Yellow River．Taking Pinglu of Shanxi Province as an example，it analyses the main factors affecting the habitat quality of whooper swan and comprehensively evaluates the distribution and habitat quality of whooper swan in this region.And on this basis the strategies on conservation are proposed.

Wetlands in the middle reaches of the Yellow River，whooper swan，GIS，habitat evaluation， conservation strategies

S718.63

A

1002－6622(2017)01－0098－07

10．13466/j．cnki．lyzygl．2017．01．017

2016－11－12;

2016－12－01

国家林业局林业软科学项目“中国湿地保护管理体制与运行机制研究”(2008－R02.)

李玉杰(1984－)，河北廊坊人，工程师，硕士，主要从事自然保护区、湿地公园规划设计研究。Email:liyujie816@163.com