机场冬季鸟类活动规律及雪被对鸟类群落的影响

张侃，林庆乾，刘琪琪，王晨，侯建华

(河北大学 生命科学学院，河北 保定 071002)

鸟击或称鸟撞指飞行的鸟类与飞行中的飞机、高速运行的火车、汽车等发生碰撞，造成意外的事件[1].鸟撞已成为世界航空业的三大灾害之一，对于航空业来讲，安全是永恒的主题，飞机的失事概率较小，但灾难一旦发生则死亡率极高、损失巨大[2].

机场因适宜的栖息环境和较丰富的食物条件而成为人工管理条件下鸟类重要的栖息地，是鸟击发生的主要区域.目前，有关机场的鸟类国内外已开展了较广泛的研究，内容涉及鸟类群落多样性、鸟类危险等级评估[3-7]、鸟类分布规律[1、8-11、27]、季节变化[12-15]和鸟类群落与植被、草丛动物、土壤动物等环境因子的关系[16-22]等.受鸟类迁徙和繁殖的影响，春秋季节和夏季往往成为中国机场鸟击防范和鸟类研究的重点季节，而冬季则因鸟种单一和数量相对较少而受到较少的关注.但是，由于冬季鸟类有集群活动的习性，特别是中国北方冬季漫长，冬季机场亦存在较大的鸟击威胁.因此，本文对山西北部机场冬季鸟类活动规律及雪被对鸟类群落的影响进行了研究，以期为机场冬季鸟击防范提供科学依据.

1 研究区域与方法

1.1 研究区域概况

研究机场位于山西省北部，属于大陆性季风气候：四季分明，春季天气多变，多大风、风沙和浮尘；夏季全季多云雨；秋季天气多晴朗，后期温度剧降；冬季气候干燥，寒冷多晴天，时有西北大风.年平均气温7.3 ℃，年平均日照2 800 h，年均降水量380 mm，无霜期150 d左右.在中国动物地理区划中，属于古北界华北区黄土高原亚区.机场生境主要包括草地、跑道、公路、房屋建筑4 种类型.其中，草地面积最大、分布在跑道两侧和房屋建筑之间，是场区鸟类活动主要区域；跑道和公路均为水泥浇筑而成；房屋建筑主要为低层楼房和平房，建筑间种植有柳树、榆树、小叶杨树等行道树.

1.2 研究方法

1.2.1 调查区域划分

根据机场跑道、滑行道和联络道的位置，将机场划分为5 个调查区域(图1)，分别为区域一、区域二、区域三、区域四和区域五，其中，

区域一：位于机场北侧，北侧紧邻农田，主体为草地，边缘生有部分灌丛；细分为A1区、A2区和A3区；

区域二：位于机场跑道东侧，主体为草地，分布有少量水塘和农田；细分为B1区、C1区、D1区、E1区和F1区；

区域三：位于机场跑道与滑行道之间，均为草地；细分为B2区、C2区、D2区、E2区和F2区;

图1 机场内区域分布示意Fig.1 Regional distribution within the airport

区域四：位于机场滑行道西侧，西侧紧邻村庄，主体为草地，分布有小片林地和1污水池；细分为B3区、C3区、D3区、E3区和F3区；

区域五：位于机场南侧，南侧紧邻农田，主体为草地，分布有小片杨树；细分为G1区和G2区.

1.2.2 雪被类型划分

降雪后，经过强吹车吹扫跑道、滑行道、平行公路和联络道的雪，将机场划分为3种雪被类型.裸露区：吹雪后，草丛完全裸露的区域；过渡区：草丛未被雪全部覆盖的区域；覆雪区：草丛已被雪全部覆盖的区域.

1.2.3 调查方法

将各个调查区域的中央线设置为调查样线，利用样线法调查，即在日出至日落的每个时段分别沿着调查样线进行鸟类调查，行进速度为1～2 km/h，记录行进过程中观测到鸟类的种类和数量，为避免重复计数，对于与行进方向同向飞过的鸟类不予记录.调查工具包括双筒望远镜(Zeiss10×、SICONG8×)、照相机(7D，100～400 mm)、计数器.鸟类鉴定参考文献[23]进行.鸟类的种类、居留型分类参考文献[24]进行.

1.2.4 统计方法

鸟类密度(M): 计算公式为

M=N/(2LW)，

式中，N为样线内记录的鸟类数量，L为样线长度，W为样线单边宽度[25].

鸟类活动频率：采用数量百分比计算，即

Beta多样性分解：采用Beta多样性分解方法，将Beta多样性分解为周转分组βsim及嵌套分组βsne，其中，物种周转表示不同群落间的物种替换，物种嵌套指当物种丰富度差异沿着某一梯度呈现出有序排列时，拥有较少物种的群落将是拥有较多物种的群落的子集.

式中，a为共有物种数，b和c分别是2个群落各自特有的物种数[27].

数据分析：采用SPSS 22.0及Excel软件.

1.2.5 鸟类数量等级划分

按照鸟类不同种群数量占鸟类统计总数的百分比(P)来确定优势种和数量级，将P≥10%定为优势种；1%≤P<10%定为常见种；0.1%≤P<1%定为稀有种；P<0.1%定为罕见种[28].

1.2.6 鸟类取食集团划分

按照冬季植被状况以及鸟类食性的不同，将冬季机场鸟类划分为4 种取食集团.

食谷鸟：主要取食植物种子或农作物种子，如玉米、小麦等；

食虫鸟：主要以昆虫的成虫、幼虫，蠕虫等为食的鸟类；

食肉鸟：主要取食鼠类、小型鸟类等小型脊椎动物；

杂食性鸟类：食性较杂，食物来源取决于周边环境.

2 结果与分析

2.1 鸟类组成

机场冬季鸟类调查共记录到鸟类19 种，隶属7 目11 科.其中，雀形目(PASSERIFORMES)鸟类有5 科11 种，占鸟种总数的57.89%，其鸟类多样性最丰富；非雀形目鸟类有6 科8 种.从居留型看，留鸟9 种，占鸟种总数的47.37%；冬候鸟5 种，占26.32%；旅鸟3 种，占15.79%；夏候鸟2 种，占10.53%.由此可见，冬季机场鸟类群落主要以留鸟和冬候鸟为主，其中留鸟以雀形目、鸽形目居多，冬候鸟主要为雀形目鸟类.

优势种为麻雀(Passermontanus)、铁爪鹀(Calcariuslongspur)、云雀(Alaudaarvensis)和短趾百灵(Alaudalacheleensis)，优势种个体数量占鸟类个体总数量的83.38%；常见种为达乌里寒鸦(Corvusdauuricus)、喜鹊(Picapica)、苇鹀(Emberizapallasi)等5 种，占鸟类个体总数量的15.06%；稀有种为毛腿沙鸡(Syrrhaptesparadoxus)、环颈雉(Phasianuscolchicus)、戴胜(Upupaepops)等7 种，占鸟类个体总数量的1.45%；罕见种为凤头百灵(Galeridacristata)、长耳鸮(Asiootus)、短耳鸮(Asioflammeus)等3 种，占鸟类个体总数量的0.11%.

从取食集团看，杂食性鸟类10 种，占鸟种总数的52.63%；食谷鸟5 种，占鸟种总数的26.32%；食肉鸟3 种，占鸟种总数的15.79%；食虫鸟1 种，占鸟种总数的5.26%.此外，本次记录到国家Ⅱ级重点保护野生鸟类共计3 种：长耳鸮、短耳鸮和红隼(Falco tinnunculus)，占鸟种总数的15.79%(表1).

表1 机场内鸟类组成

续表1Continued Tab.1

2.2 鸟类活动规律

2.2.1 日活动规律

2.2.1.1 日节律

机场冬季全天不同时段鸟类活动存在差异，上午9:00—10:00鸟类物种丰富度最大，达到峰值，为16 种，占机场内鸟类物种总数的84.21%；其次为上午10:00—11:00，鸟类物种数为14 种，占73.68%；下午鸟类物种最丰富的时段为13:00—14:00，达到12 种，占63.16%.此外，机场鸟类密度变化呈现双峰型曲线，上午9:00—10:00达到第1个峰值(最大值)，为2.22只/hm2；下午13:00—14:00鸟类密度达到第2个小高峰，为1.68只/hm2(图2).

图2 机场内各时段鸟类丰富度与密度Fig .2 Bird richness and density at different time periods in the airport

2.2.1.2 峰值时段鸟类活动情况

9:00—10:00共记录鸟类16 种，其中优势种为达乌里寒鸦、麻雀、铁爪鹀和云雀，该时段优势种个体数量占该时段鸟类个体总数量的80.03%；常见种为短趾百灵、小嘴乌鸦(Corvuscorone)、苇鹀和喜鹊，占该时段鸟类个体总数量的16.88%；稀有种为大嘴乌鸦(Corvusmacrorhynahos)、毛腿沙鸡、凤头百灵(Galeridacristata)、环颈雉等7 种，占该时段鸟类个体总数量的3.00%；罕见种为红隼1 种，占该时段鸟类个体总数量的0.09%.此外，杂食性鸟类10 种，占该时段鸟种总数的62.5%；食谷鸟4 种，占该时段鸟种总数的25%；食肉鸟1 种，占该时段鸟种总数的6.25%；食虫鸟1 种，占该时段鸟种总数的6.25%.

13:00—14:00共记录鸟类12 种，其中优势种为麻雀、铁爪鹀、短趾百灵和云雀，该时段优势种个体数量占该时段鸟类个体总数量的83.41%；常见种为达乌里寒鸦、小嘴乌鸦、喜鹊等6 种，占该时段鸟类个体总数量的16.37%；稀有种为红隼和环颈雉2 种，占该时段鸟类个体总数量的0.23%.此外，杂食性鸟类7 种，占该时段鸟种总数的58.33%；食谷鸟4 种，占该时段鸟种总数的33.33%；食肉鸟1 种，占该时段鸟种总数的8.33%.

2.2.2 分布规律

2.2.2.1 区域分布

冬季机场内各区域鸟类分布明显不同，E1区和E3区鸟类物种最多，为11 种，占机场内鸟类物种总数的57.89%；其次为F3区，鸟类物种数为9 种，占47.37%.F3区鸟类个体密度最大，为50.60只/hm2；其次为E3区，密度为34.15只/hm2(图3).

图3 机场内不同区域鸟类丰富度与密度Fig.3 Bird richness and density in different areas of the airport

2.2.2.2 高密区域鸟类活动情况

E3区：共记录鸟类11 种，优势种为麻雀，该区域优势种个体数量占该区域鸟类个体总数量的77.03%；常见种为喜鹊、家鸽(Columbalivia)、铁爪鹀等4 种，占该区域鸟类个体总数量的21.06%；稀有种为凤头百灵、灰斑鸠(Streptopeliadecaocto)、云雀等6 种，占该区域鸟类个体总数量的1.91%.此外，杂食性鸟类7种，占该区域鸟种总数的63.64%；食谷鸟3 种，占该区域鸟种总数的27.27%；食肉鸟1 种，占该区域鸟种总数的9.09%.

F3区：共记录鸟类9 种，优势种为麻雀和达乌里寒鸦，该区域优势种个体数量占该区域鸟类个体总数量的79.50%；常见种为小嘴乌鸦、云雀、短趾百灵等4 种，占该区域鸟类个体总数量的18.77%；稀有种为大嘴乌鸦、环颈雉和灰斑鸠，占该区域鸟类个体总数量的1.73%.此外，杂食性鸟类7 种，占该区域鸟种总数的77.78%；食谷鸟2 种，占该区域鸟种总数的22.22%.

2.3 雪被对机场鸟类的影响

2.3.1 雪被有无对鸟类密度的差异性影响

有雪被时机场场区内的鸟类个体密度平均值、物种密度平均值与无雪被时存在显著差异(P<0.05)(表2).

表2 雪被有无对鸟类密度的差异性影响

数值为平均值±标准误差.同列不同字母表示差异显著(P<0.05)，相同字母表示差异不显著(P>0.05).

2.3.2 雪被类型对鸟类密度的差异性影响

不同雪被类型间鸟类个体密度存在显著性差异(P<0.05)，其中，裸露区具有最高的鸟类个体密度，不同雪被类型间鸟类个体密度变化趋势表现为裸露区>过渡区>覆雪区(表3).

不同雪被类型间鸟类物种密度存在极显著性差异(P<0.01)，其中，裸露区具有最高的鸟类物种密度，不同雪被类型间鸟类物种密度变化趋势为裸露区>过渡区>覆雪区(表3).

表3 不同雪被类型间鸟类密度的差异性分析

数值为平均值±标准误差.不同小写字母表示差异显著(P<0.05) ，不同大写字母表示差异极显著(P<0.01) .

2.3.3 雪被类型间的Bate多样性分解

Bate多样性分解表明：裸露区与过渡区的周转分组(0.09±0.05)高于嵌套分组(0.07±0.04)，过渡区与覆雪区、裸露区与覆雪区的周转分组均低于嵌套分组，表明鸟类有从裸露区向过渡区扩散的能力，且裸露区是吸引鸟类分布的直接生境(表4).

表4 群落Bate多样性周转分组βsim和嵌套分组βsne

3 讨论

机场冬季鸟类调查共记录鸟类19 种，隶属7 目11 科，其中雀形目鸟类最多，是构成冬季机场鸟类群落的主体.从鸟类居留型来看，冬季机场主要以留鸟和冬候鸟为主：优势种类为麻雀、铁爪鹀、云雀和短趾百灵；从取食集团看，杂食性鸟类和食谷鸟类居多，且均为雀形目鸟类，因此冬季机场鸟击防治的重点应主要针对雀形目鸟类.在鸟类物种组成上，冬季机场鸟类物种组成较为单一，这与机场所处的地理位置有密切关系：本次研究机场位于山西北部，属于中国中部地区，研究结果与地处中国南部的南宁吴圩国际机场冬季鸟类组成存在明显差异[13]，这与南宁的亚热带季风气候(冬季气温高、植被茂密)有关，在冬季仍能为鸟类提供充足的食物和栖息场所；但本研究结果与地处中国北部的哈尔滨机场冬季鸟类居留组成具有较高的相似性，即均以留鸟和冬候鸟为主[29]，这与二者均属于大陆性季风气候、冬季漫长和寒冷有关.

本研究表明，机场冬季全天不同时段鸟类活动存在差异，全天鸟类活动最频繁的时段为9:00—10:00和13:00—14:00，该时段鸟类物种丰富度和鸟类个体密度均为全天最大值，杂食性鸟类和食谷鸟类是该时段的主体.就区域分布而言，各区域分布明显不同.其中，E3区和F3区为冬季机场的高密区域，即鸟类丰富度、个体密度最大，其中E3区优势种为麻雀，同时该区域大部分鸟类为杂食性鸟类和食谷鸟类：由于E3区位于区域4的南侧，周边生境相对复杂，除大部分草地外，在E3区与滑行道之间生长1小片茂密的杨树林，而E3区西侧多由灌丛组成，周边还有一些生活垃圾和建筑垃圾，空间异质性学说认为，空间环境越复杂，物种多样性就越高[30]，因此E3区的鸟类丰富度最高与该区域环境复杂密切相关.F3区位于区域四的建筑区域，部分建筑区域已荒废，无人居住，建筑内有茂密的柳树林和槐树，人为干扰较轻，且南侧紧邻E3区，所以F3区更适合鸟类栖息，因此鸟类个体密度最大.由此可见，9:00—10:00和13:00—14:00、E3区和F3区应作为冬季重点关注和整治的时段和区域.

冬季机场雪被条件下鸟类个体密度显著增加(P<0.05)，但鸟类物种密度显著下降(P<0.05)，此现象与雪被条件下机场及周边地区鸟类觅食地减少，而机场内跑道、滑行道和联络道的雪会被及时清理，紧邻的草丛也被吹开，出现裸露区，从而吸引机场及周边地区大量食谷鸟类在机场裸露区集群觅食有关.机场不同雪被类型间鸟类密度存在显著差异或极显著差异(P<0.05或P<0.01)，其中裸露区鸟类的个体密度和物种密度显著大于过渡区和覆雪区，表明裸露区是吸引鸟类进入机场活动的主要环境因素.Bate多样性分解表明，鸟类有从裸露区向过渡区扩散的趋势：随着时间迁移，裸露区的食物极大消耗，导致鸟类觅食受限，为寻求更多的食物来源，鸟类会逐渐转向过渡区进行觅食[31].因此，裸露区应是雪后鸟击防范的重点区域.