齐齐哈尔机场春季鸟类群落与鸟击预防

刘安专 曾 煜 许 青 张明海

(东北林业大学野生动物与自然保护地学院，哈尔滨，150040)

鸟击(bird strike)又称鸟撞，航空界俗称“吸鸟”。它是指飞机在起飞、飞行和着陆的过程中与空中的飞鸟相撞所产生的飞行安全事故或事故征候(国际民航组织ICAO，1998)[1]。随着飞机向高速、低噪音以及大型化方向发展，尤其是宽体客机等大型喷气式飞机的广泛使用[2]，导致飞机数量逐年增加、航线不断增多，起降次数愈加地频繁。再加上飞机场大多建立在城市郊区，这里位于鸟类栖息地及取食地的附近，鸟类对飞机的影响越来越大，使鸟击问题成为目前世界各国航空界所面临的一个亟待解决的共同难题[3]。

据权威统计，全球每年发生超过1万次的鸟击飞机事件，国际航空联合会已把鸟害定为“A类航空灾难”[4]。因此机场鸟类防治引起了许多科研工作者的关注，提出了相关的意见和建议。杨贵生等[5]对呼和浩特白塔机场范围内的秋季鸟类资源现状进行了调查，分析了不同生境鸟击的潜在隐患，并提出了以飞行区草坪的科学管理和机场周边地区土地的合理规划为主的综合防范对策。唐鑫生等[6]对黄山机场及其周边地区的鸟类区系成分、居留特点和主要威胁鸟类的活动情况进行了分析，并提出了一些鸟击防范对策。梁淑敏等[7]对呼和浩特白塔国际机场、巴彦淖尔民航机场和乌兰察布民航机场的鸟类飞行高度进行了调查、整理和研究，并根据飞行高度对所观察到的鸟类进行危险等级划分和结果比较，提出了一些防治的建议。黄才斌等[8]对南宁吴圩国际机场冬季鸟类进行了调查，得到了构成鸟撞隐患的主要为鹭科(Ardeidae)、鹰科(Accipitridae)、隼科(Falconidae)、鸱鹗科(Strigidae)及鹬科(Scolopacidae)的鸟类，并结合各生境的特点和高危鸟种初步提出生态治理对策和鸟击防范措施。赵焕乐等[9]对内蒙古扎兰屯成吉思汗机场及其周边区域进行鸟类多样性调查，提出了不同季节、不同区域以及不同鸟种的针对性防范意见以及机场管理对策。李益得等[10]、郑佳等[11]、吴雪等[12]对机场周围的鸟类群落组成和不同生境的鸟类物种多样性进行了实地调查，对比了鸟类种群密度在不同生境之间的差异性及鸟类种群密度在不同季节间的差异，并对机场的鸟击防范提出了相关建议。

齐齐哈尔机场位于市区东南方向13 km处，是黑龙江省西部地区的航空枢纽，机场等级为4C，属于军民合用机场。我们在2017年3—5月及2018年4—5月对黑龙江省齐齐哈尔机场内部空域及周边乔木、农耕区、灌木、居民区和湿地等生境进行了鸟类调查，并参考国内外机场鸟击防治的经验、教训以及采用的预防措施，针对性地提出对齐齐哈尔机场的鸟类管理措施，提出更有效的预防鸟击方法及对驱鸟工作人员的工作建议，争取最大限度地减少机场内鸟类数量，努力降低机场及周边鸟击事件的发生频率。

1 研究地区概况

齐齐哈尔市位于中纬度地带(122°54′41.89″E，47°21′8.29″N)、黑龙江省西南部的松嫩平原，地域平坦，东部和南部地势低洼，平均海拔146 m。属于中温带大陆性季风气候，四季特点十分明显：春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季暂短霜早，冬季干冷漫长。年降水量415 mm，年均温3.2 ℃。齐齐哈尔机场位于市区东南13 km处，是黑龙江省西部地区的航空枢纽，已建成机场跑道长2 200 m，宽38 m，停机坪面积18 500 m2。

本研究区域包括齐齐哈尔机场及齐昂公路以东、嫩泰高速以西所包含的范围(图1)。调查范围内，机场地形以平岗为主，周围主要生境为农田和居民区，东西两侧分布着水师营森林公园、嫩江、农田、沼泽以及众多鱼塘。周围植被类型多样，有阔叶林、草坪以及多样的水生植物群落。我们主要调查的是机场空域鸟类的种类、数量以及活动情况等。

图1 机场围界外调查线路图Fig.1 The survey lines outside the fence at the airport

2 研究方法

2.1 调查方法

2.1.1 生境调查与样线设置

机场围界内，主要以草坪生境为主，机场围界边缘有部分灌木和青杨(Populuscathayana)、榆(Ulmuspumila)、旱柳(Salixmatsudana)、垂柳(Salixbabylonica)等乔木。根据研究区域地理状况及植被情况，我们将鸟类生境划分为树林、农田、湿地、居民区和草坪5种类型。我们在机场外围共布设12条样线，跨越5种生境，每条样带不少于3 km。在机场围界内沿巡场道布设1条样带，长约2.2 km，每300 m设置1个样点，从北到南共有7个样点，每个样点停留5 min(图2)。

2.1.2 数据获取

机场围界外周边区域调查时间为每天的6：00—11：00，13：00—18：00。机场内部草坪调查时间安排在每天的6：00—18：00，每隔2 h观察记录1次，即6：00—8：00、8：00—10：00、10：00—12：00、12：00—14：00、14：00—16：00、16：00—18：00，6个时间段。同时，将机场垂直空间按照距地面高度划分为4层：即0—20 m、20—40 m、40—100 m、100 m以上。调查时2人1组，以1.5—2.5 km /h的速度步行，使用8×42倍双筒望远镜、20—50倍单筒望远镜观测样线两侧50 m范围内鸟类，使用GPS手持式定位仪、数码相机等设备对鸟类种类、数量、飞行高度及飞行方向等进行观察记录。再结合机场鸟网捕获和驱鸟记录对数据进行补充及验证。

图2 机场围界内样线图Fig.2 The sample lines within the fence at the airport

2.2 统计方法

(1)鸟种优势度使用不同鸟种个体数占总个体数的百分比(Pi)表示。

(2)物种多样性采用Shannon-Wiener指数计算[13-14]：

式中H为多样性指数，S为鸟种总数，Pi为第i种的个体数占总个体数的比例。

(3)均匀度采用Pielou指数进行计算[15]：

E=H/Hmax

式中E为均匀度指数，Hmax为最大多样性指数，即Hmax=log2S。

(4)相似性采用Sørenson相似性系数公式：

K=2c/(a+b)

式中K为相似性系数，a为生境A中的种数，b为生境B中的种数，c为2个生境中共有的种数。

(5)鸟击危害指数评估方法采用Geoinsight国际有限公司根据合同与美国空军共同开发了US BAM避鸟模型[16]，该模型通过空间内鸟类生物量取对数以便于不同垂直空间鸟击危害风险程度比较，使用模型为：

式中R为鸟击危害指数，Ti为第i种鸟类数量，Wi为第i种鸟类个体质量(g)。

鸟类个体质量Wi由文献查得[17-18]。

2.3 数据处理

数据统计分析使用R语言进行相关指数的运算。采用SPSS 24中的广义线性模型GLM来分析不同生境对鸟类种类、多样性指数、均匀度指数及鸟种优势度指数的影响，其中，鸟类种类、多样性指数、均匀度指数及鸟种优势度指数为因变量，生境为固定因素。

3 结果与分析

3.1 鸟类种群组成

经调查统计，齐齐哈尔机场空域内共记录到45种鸟类，隶属于13目24科45种(表1)。雀形目(Passeriformes)鸟类8科15种，非雀形目鸟类有16科30种；非雀形目鸟类中种类最多的是鸻形目(Charadriiformes)有4科7种。

按居留类型划分，留鸟9种(20%)，夏候鸟31种(68.89%)，旅鸟5种(11.11%)。按动物区系[19]划分，东洋界物种0种，古北界物种24种(53.33%)，广布种21种(46.67%)。

其中国家Ⅱ级重点保护野生鸟类有普通鵟(Buteobuteo)、鹊鹞(Circusmelanoleucos)、红隼(Falcotinnunculus)、纵纹腹小鸮(Athenenoctua)、长耳鸮(Asiootus)、短耳鸮(Asioflammeus)6种，同时也被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》附录Ⅱ，占鸟类物种总数的13.33%。

有37种鸟类入选《国家保护的有益的或者有重要经济、科学研究价值的陆生野生动物名录》，占鸟类物种总数的82.22% 。另外有26种入选《中日保护候鸟及栖息环境协定》名录，7种入选《中澳保护候鸟及栖息环境协定》名录。

表1 齐齐哈尔机场春季鸟类种类和数量名录

Tab.1 The birds list of species and quantities in spring at Qiqihar Airport

续表1

续表1

注：居留类型：R：留鸟，S：夏候鸟，P：旅鸟；动物区系：O：东洋界物种，P：古北界物种，C：广布种；保护级别：Ⅱ：国家Ⅱ级重点保护种类，Ⅲ：列入《国家保护的有益的或者有重要经济、科学研究价值的陆生野生动物名录》种类，Ⅳ：黑龙江省重点保护物种，Ⅴ：《中日保护候鸟及栖息环境协定》共同保护鸟类，Ⅵ：《中澳保护候鸟及栖息环境协定》共同保护鸟类，B：列入CITES附录Ⅱ种类，C：列入CITES附录Ⅲ种类，c：列入IUCN红皮书易危种类

Note：Residence types：R，resident bird；S，summer migrant bird；P，passenger bird.Avian fauna：O，Oriental species；P，Palaearctic species；C，cosmopolitan species.Protection class：Ⅱ，national key protected species；Ⅲ，the species to be included in the List of National Protected Terrestrial Wildlife with Benefit，Important Economic Value，or Scientific Research Value；Ⅳ，the key protected species in Heilongjiang Province；Ⅴ，birds jointly protected by the China-Japan Agreement on the Protection of Migratory Birds and Their Habitats；Ⅵ，birds jointly protected by the China-Australian Agreement on the Protection of Migratory Birds and Their Habitats；B，the species on the CITES Appendices Ⅱ；C，the species on the CITES Appendices Ⅲ；c，vulnerable category included in IUCN Redbook

3.2 机场空域鸟类飞行垂直分布特点

春季在0—20 m空域，分布鸟类20种，占春季所观察到鸟类种数的44.44%。鸟类的种类随高度的增加而减少，鸟类的数量在100 m以下随高度上升有所增加，在100 m以上空域鸟类数量急剧减少(图3)。在0—20 m空域，每观察日平均数量位前3种鸟类，依次是家燕(Hirundorustica)、麻雀(Passermontanus)、普通燕鸥(Sternahirundo)，这3种鸟类的个体数占本空域鸟类总数的53.03%。在20—40 m空域，共分布鸟类15种，占观察鸟类种数的33.33%，红嘴鸥(Larusridibundus)、红头潜鸭(Aythyaferina)、黑颈(Podicepsnigricollis)是每观察日平均数量最多的3种鸟类，占到了本空域鸟类总数的79.65%。在40—100 m空域，共观察到8种鸟类，占观察鸟类种数的17.78%，其中斑嘴鸭(Anaspoecilorhyncha)、绿头鸭(Anasplatyrhynchos)及原鸽(Columbalivia)的数量占据该空域每观察日平均鸟类数量的80.79%。100 m以上空域分布鸟类2种。

各空域鸟类按多样性指数排序，0—20 m空域鸟类多样性指数最高，为3.41；40—100 m空域鸟类多样性指数次之，为2.26；20—40 m空域多样性指数为2.21；100 m空域以上多样性指数仅为0.47(表2)。大部分鸟类在0—40 m空域最活跃，在本空域所观察到的鸟类数量占所观察鸟类总数的77.78%。

春季各空域鸟类按均匀度指数排序，0—20 m空域均匀度指数最高，为0.62；20—40 m、40—100 m空域均匀度指数相似，分别为0.40和0.41；100 m以上空域鸟类均匀度指数仅为0.09(表2)。

从鸟击危害指数上看，春季20—40 m空域鸟击危害指数最高，为9.55，危害指数较大的鸟类有红嘴鸥、红头潜鸭、黑颈；0—20 m空域内鸟击危害指数为8.24，鸟击危害指数较大的鸟类有家燕、麻雀和普通燕鸥；40—100 m空域鸟击危害指数为7.68，鸟击危害指数较大的有斑嘴鸭和绿头鸭；100 m以上空域鸟击危害指数较低，为6.13，主要为鸿雁(Ansercygnoid)。

图3 鸟类种类和数量与距地面高度的关系Fig.3 The relationship between bird species and number and height above the ground

表2 齐齐哈尔机场春季各空域鸟类特征指数

Tab.2 The birds characteristic index in each airspace in spring of Qiqihar Airport

3.3 机场空域春季鸟类日飞行特征

在每月的6：00—9：00、15：00—18：00鸟类最活跃，在6：00—9：00观察到的鸟类数量占所观察到鸟类总数的39.83%，其中家燕、红嘴鸥、喜鹊(Picapica)数量排在前3位，占64.27%；在15：00—18：00观察到的鸟类数量占所观察到鸟类总数的36.58%，其中家燕、斑嘴鸭、绿头鸭数量排在前3位，占73.61%；并且我们观察到鸟类的飞行方向大多是东西方向(表1)。

3.4 不同生境下鸟类多样性

对调查区域内的不同生境鸟类进行分析发现(表3)，湿地生境内鸟类种数最多，占总鸟类种数的28.89%，农田生境最少；多样性指数：树林>湿地>草坪>居民区>农田，树林生境多样性指数最高，为2.75，农田生境最低；均匀度指数：树林>湿地>草坪>居民区>农田，均匀度指数树林生境最高，为0.51，农田生境最低，其中树林、湿地及草坪生境均匀度指数差别很小；湿地生境的优势度指数最高，为58.09%，树林生境最低。

一般线性模型GLM分析显示，不同生境对鸟类群落的物种数、多样性指数、均匀度指数和优势度指数均有显著影响(物种数：F4，4=27.712，P<0.001；多样性指数：F4，4=66.549，P<0.001；均匀度指数：F4，4=41.163，P<0.001)。

3.5 不同生境下鸟类相似性比较

通过对不同生境间相似性系数的比较分析(表4)，在齐齐哈尔机场及周边的5种生境中，树林和草坪的相似性系数最高，相似性系数值达到0.76；其次是草坪跟农田的相似性，其相似性系数值为0.72；树林跟湿地之间的相似性最低，其系数值为0.27。

表3 齐齐哈尔机场春季不同生境鸟类特征指数

Tab.3 The birds characteristic index at diverse habitats in spring of Qiqihar Airport

表4 齐齐哈尔机场春季5种生境鸟类相似性比较

Tab.4 Comparison of avian species similarity in 5 kinds of habitats in spring at Qiqihar Airport

4 讨论

齐齐哈尔市属松嫩平原，同时也处于我国3条鸟类迁徙主要路线的东部通道附近，是东北亚—澳大利亚鸟类迁徙通道的重要组成部分。春季是候鸟回迁的季节，候鸟迁徙往往是种群数量庞大，持续时间长。根据我们的调查结果显示，齐齐哈尔机场春季分布鸟类45种；按居留类型划分，夏候鸟居多，占鸟类种数的68.89%；按动物区系划分，古北种与广布种比例接近，未发现东洋种。国家Ⅱ级重点保护野生鸟类6种，列入《国家保护的有益的或者有重要经济、科学研究价值的陆生野生动物名录》种类37种，黑龙江省重点保护物种4种，《中日保护候鸟及栖息环境协定》共同保护鸟类26种，《中澳保护候鸟及栖息环境协定》共同保护鸟类7种，所以机场在进行驱鸟工作时应避免采取损伤性措施，在驱鸟的同时尽量保护好野生鸟类。本结果与许青等[20]调查结果相近(春季分布鸟类39种)。

齐齐哈尔机场周边鸟类栖息地类型多样，场界内为草坪生境，其周边5 km范围内有大片的农田、树林、鱼塘、沼泽和村屯，景观异质性较高。草坪生境为采食草籽或小型昆虫的鸟类，如鹀科(Emberizidae)、雀科(Passeridae)、燕科(Hirundinidae)鸟类等提供了较丰富的食物。农耕区在农作物成熟时会吸引大量鸟类前来觅食。机场西侧紧邻嫩江处有1个污水处理厂，其周边有2个较大的水塘，这里栖息着成群的斑嘴鸭、绿头鸭、红头潜鸭、等。在机场的东边有个水师营公园及众多大大小小的鱼塘，这里栖息着数百只的红嘴鸥，还有大量的苍鹭(Ardeacinerea)、绿头鸭、斑嘴鸭、等，这些湿地环境为游禽、涉禽类鸟类提供了良好的休憩、取食及隐蔽场所。树林里栖息着部分林鸟，如灰头绿啄木鸟(Picuscanus)、蚁鴷(Jynxtorquilla)、灰伯劳(Laniussexcubitor)、白眉鹀(Emberizatristrami)等。机场周边的村屯里也存在较多伴人种鸟类，如麻雀、家燕等。这些鸟类的觅食和飞行活动都会对机场飞行安全造成威胁。

我们观察到鸟类的飞行方向大多是东西方向，这可能跟机场西边的水塘、沼泽及东边的鱼塘、农田生境有关。GLM分析显示，不同生境对鸟类群落的物种数、多样性指数、均匀度指数和优势度指数均有显著影响，机场管理部门应尽量降低机场周边环境异质性。通过对不同生境间相似性系数的比较分析，树林和草坪的相似性系数最高，其次是草坪跟农田的相似性，表明鸟类在机场场界内和机场相邻的树林、农田生境交流的较为频繁，穿越机场场界的可能性较高。

6：00—9：00和15：00—18：00是各种昆虫、鱼类等最活跃的时候，鸟类在这2个时间段中活动非常频繁；燕雀科鸟类在此时间段的聚集为鸱鸮科、隼科等鸟类提供了良好的捕食机会，这与我们调查期间记录到了一起因鹊鹞低空捕食而引起的飞机航班延误事件相吻合，跟宋洋[21]的结论(大多数鸟类在早、晚两个时间段处于活动高峰期，对飞行安全威胁较大)相一致。在机场跑道周围布设的鸟网上摘取了长耳鸮、短耳鸮，同时还有戴胜(Upupaepops)、小嘴乌鸦(Corvuscorone)、喜鹊、麻雀、黄喉鹀(Emberizaelegans)、小鹀(Emberizapusilla)等鸟类，这都表明这些低空鸟类数量多，喜集群活动，危险系数高，且难以完全驱赶。根据调查结果显示，鸟类的种类随离地高度的增加而减少，鸟类的数量在100 m以下随距地面高度的增加而增加，说明了绝大部分鸟类是在100 m以下的空域活动。从鸟击危害指数上看，20—40 m空域鸟击危害指数最高，0—20 m空域次之。因而这2个时间段及40 m以下空域是机场驱鸟及防范工作的重心，且需着重预防家燕、红嘴鸥、斑嘴鸭、绿头鸭、红头潜鸭、麻雀、喜鹊等物种。

5 鸟击预防措施改进建议

5.1 目前机场方面的驱鸟工作及存在的问题

(1)在机场跑道两侧架设高度为5—10 m的捕鸟网，位置过于固定；并且，摘取上网鸟类不够及时，导致许多上网鸟类死亡。

(2)利用燃放爆竹、驱鸟车、煤气炮、人工捕杀、模拟飞机起飞、模拟犬吠等方式驱鸟，频率较为固定；这类防鸟手段受天气、人为因素影响亦较大，或已使一些鸟类获得了一定的行为适应性，致使此类防范效果一般。

(3)机场草地内部分区域的草生长速度过快，形成大量的草丛，既给小型鸟类提供了食物和良好的隐藏所；又因部分区域堆放有大量树根、草堆，为昆虫提供了食物和繁殖场，由此一些鸟类进入机场；机场草地上有大量的鼠洞(有些相当新鲜)，说明机场范围内有大量的鼠类，这也同样吸引了长耳鸮、短耳鸮、红脚隼等捕食者。

(4)在机场不远处就有露天垃圾场，为鸟类、鼠类提供了食物，不但促进了其繁殖又使鸟类活动更频繁。

(5)机场周边还有大片农田，水塘、沼泽地、排水渠等，为多种鸟类生存、觅食、繁殖提供了较良好条件。

5.2 改进建议

根据齐齐哈尔机场空域鸟类种群结构和活动规律，结合机场现有驱鸟手段和生态环境特点，提出下列建议。

5.2.1 加强机场内、外生态环境整治

飞行区草地生境以及草丛动物是吸引鸟类到机场栖息和觅食的主要原因[22]，植被为鸟类提供食物和栖息场所，同时植物繁茂滋生大量昆虫、鼠类等小动物[23]，从而使肉食性鸟类数量增多。建议通过使用除草剂、火烧及不定期更换灭鼠药来降低草丛植被的复杂性和动物多样性，从而降低鸟类在机场出现的频率，降低草坪生境、树林生境和农田生境鸟类的交流。戴胜也为机场围界内常见鸟种，该种分布和数量与机场内腐殖质堆(如粪堆、枯枝落叶堆等)有关，去除这类场所，会大大减少该种的分布和数量。建议将机场围界周边的农耕区及鱼塘迁离，并对机场围界周边的水泡、沟渠和垃圾场进行填埋或清理，降低机场周边环境异质性，从而降低鸟类出现频率。此外，机场可组织人力在繁殖季节对机场周边防护林树上的鸟巢进行清理，降低繁殖率。

5.2.2 驱鸟设备和方法的改进

定期更换鸟网布设位置，并及时对上网鸟类进行清理。针对不同鸟类活动特点，采取不同的方法对鸟类进行驱赶，例如对普通鵟、红隼、长耳鸮主要使用听觉驱鸟方式；对红头潜鸭与凤头麦鸡(Vanellusvanellus)主要采用视觉驱鸟方式；对燕属(Hirundo)鸟类主要采用药物驱赶的方式[21]。此外，需定期更换音频内容、彩带、驱避剂等，避免鸟类、鼠类对其产生适应性，而导致驱赶效果的不显著。机场驱鸟设备联动交替使用和定时开启驱鸟设备，是提高驱鸟设备效果的最佳选择[24]。

5.2.3 适当调整航班运行时间

在鸟类迁徙季节和鸟类活动频繁时期适当调整航班的动态，是一种有效预防鸟击方法[25]。早晨和傍晚鸟类活动最为活跃，应尽量避免在此时间段飞机的起降。在鸟类迁徙季节，通过及时调整飞机航线、飞行方向及高度，可以有效降低鸟击事件发生频率。

5.2.4 加强与高校合作

通过与高校紧密合作，对鸟类种类、数量、活动情况进行监测，及时掌握机场鸟情动态，制定及时有效的防范措施。借助雷达来识别鸟类活动，建立鸟击预警模型，使航空器提前有针对性避开鸟群活动区域[26]，这样可以有效降低鸟击威胁。对机场工作人员进行鸟击预防知识的培训，确保鸟击防范工作的高效性。

本研究对齐齐哈尔机场空域春季日行鸟类调查的较为完善，对机场春季鸟击防范工作具有一定的指导、借鉴意义。由于从该机场起飞和降落的夜间航班非常少，并且夜间调查鸟类飞行存在一定难度，所以在本文中并未涉及夜间飞行鸟类，在以后的研究中会尽量调查得更为全面。鸟击防范是一项长期且复杂的系统工程，想做到完全避免鸟击事故或许可能性较低，但是，我们可以通过一系列措施使鸟击事件的频率降至最低并使其产生的损失降到最小。防范鸟击的理念和措施因各机场情况而异，但都需要及时更新和改变。