天津冬季水鸟多样性和优先保护区域分析

王凤琴，陈 晨，刘 威，刘亚洲，卢学强，魏 巍，古 远，伊剑锋②

(1.天津自然博物馆，天津 300201；2.天津市环境保护科学研究院，天津 300191；3. 生态环境部南京环境科学研究所，江苏 南京 210042；4.南开大学环境科学与工程学院，天津 300350)

鸟类是开展生物多样性监测的重要指示类群[1]。天津位于东亚—澳大利西亚候鸟迁徙通道，是我国东部湿地水鸟的重要迁徙停歇地，湿地水鸟资源丰富。水鸟作为湿地环境质量变化的最佳指示生物[2]，根据其种群变化可以推定湿地生态环境变化，以及是否需要实行一定的管理和补救方法[3-4]。此前，天津湿地水鸟多样性研究主要包括物种组成[5-8]、区系分析[9]和季节变化[10]等，研究周期较短，以1 a居多，无法掌握区域内常见物种和重要保护物种的多样性和分布变化趋势，无法了解面临的胁迫因素[11]。

2011—2018年11月底—12月，对天津北大港、塘沽沿海、大黄堡和七里海4个区域9个样地的鸟类多样性进行了连续8 a的观测，并对胁迫因素进行记录和分析。通过比较9个样地的水鸟群落多样性水平，以重点保护水鸟为指示物种，分析冬季水鸟的保护优先区和重点修复区，以期为天津湿地规划建设和保护修复提供依据。

1 研究区域

天津市湿地资源丰富，根据第二次全国湿地资源调查，各类湿地总面积29.56万hm2，陆域湿地占全市国土面积的17.1%[12]。天津湿地类型较全，主要包含滨海湿地、河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地和人工湿地5类，具有生态功能多样、湿地动植物资源丰富的特点，为鸟类提供了良好的栖息、觅食、越冬和繁殖场所。此次冬季水鸟多样性调查涉及4个区域9个样地(表1和图1)，其中由于储气库面积较大且鸟类种类和数量都较多设置了4个样点。所有样地涵盖了芦苇沼泽湿地、人工湿地、河流、滨海滩涂等天津的主要湿地类型。

表1 调查区域与调查样地基本信息Table 1 Basic information of 4 survey regions and 9 survey sites

2 研究方法

2.1 调查方法

2011—2018年11月底—12月采用样线法和样点法[13]对天津市4个区域9个样地的水鸟及其生境进行调查。采用GPS进行样点位置确定，8倍双筒望远镜巡视，20～60倍单筒望远镜观察，结合鸟类的飞行姿势和鸣声等综合特征来辨认种类，记录看到或听到的鸟种及数量。借助长焦相机拍摄，对有疑问的种类将拍摄资料带回室内鉴定核对。

鸟类分类系统依据郑光美《中国鸟类分类与分布名录(第二版)》[14]。水鸟种类根据拉姆萨尔《湿地公约》中水鸟的定义，即在生态上依存于湿地的鸟。濒危等级描述依据世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录最新版[15]，生态环境部(原环境保护部)联合中国科学院发布的《中国生物多样性红色名录——脊椎动物卷》[16]。

2.2 数据分析方法

按照鸟类不同种群数量占鸟类统计总数的比例(P)来确定优势种和数量级，将P≥10%的定为优势种；1%≤P<10%的定为常见种；0.1%≤P<1%的定为稀有种；P<0.1%定为罕见种[17]。

根据水鸟在各调查样地出现的频次，按分布地点的多少分为广性分布种(分布于6个以上)、中性分布种(分布于3～5个)和狭性分布种(分布于1～2个)。

物种多样性的测度采用Shannon-Wiener指数[18]计算，计算公式为

H′=-ΣPilnPi。

(1)

式(1)中，H′为Shannon-Wiener多样性指数；Pi为物种i的个体数占所有物种个体总数的比例。

群落均匀性的测度采用Pielou指数[18]计算，计算公式为

J=H′/Hmax，

(2)

Hmax= lnS。

(3)

式(2)～(3)中，J为Pielou均匀度指数；Hmax为群落中物种多样性的最大值；S为物种总数。

群落优势集中性的测度采用Simpson指数[18]计算，计算公式为

D=1-ΣPi2。

(4)

式(4)中，D为Simpson优势度指数。

物种丰富度的测度采用Margalef指数[18]计算，计算公式为

Dmg=(S-1)/lnN。

(5)

式(5)中，Dmg为Margalef丰富度指数；N为所有物种个体总数。

2.3 优先保护区分析方法

优先保护区分析是物种及其生境保护最直接和最有效的模式。在自然环境中，鸟类栖息生境优劣有3个指标值得关注：一是鸟类种类的丰富程度，二是鸟类数量的多少，三是物种的多样性水平，种类越丰富，种类分布的均匀程度越高，多样性水平也越高。参照重要湿地认定的相关标准：如果一块湿地具有重点保护物种或者易危、濒危或极度濒危物种，就应被认为具有重要意义[19]。以各调查样地的个体数量(N)、Shannon-Wiener多样性指数(H′)和干扰程度(R)为基础数据，根据3个参数定义出地区优先保护指数(priority index)[20]：

IP=IN×IH′/IR。

(6)

式(6)中，IP为优先保护指数；IN为个体数量等级赋值；IH′为多样性指数等级赋值；IR为干扰程度指数等级赋值。

上述3个参数均划分为5个等级(表2)，并根据国家级保护物种和世界自然保护联盟濒危物种红色名录中物种的分布综合分析各调查地点的优先保护状况。干扰程度R值用来表征调查样地内不同人类活动类型的影响强度，划分为5个等级(表2)。人类活动影响强度的计算方法参考HJ 192—2015《生态环境状况评价技术规范》[21]和《自然保护区人类活动遥感监测技术指南(试行)》[22]，人类活动分为农业用地、居民点、工矿用地、采石场、能源设施、旅游设施、交通设施、养殖场、道路和其他人工设施10类。人类活动类型的影响强度根据不同人类活动类型对调查样地的影响程度与影响权重以及面积来确定。

表2 各参数的等级划分Table 2 The definition of different ranks of three parameters

3 结果与分析

3.1 物种组成

2011—2018年11月底—12月共记录到鸟类70种103 625只，隶属于12目21科39属。

其中，记录到水鸟54种102 946只，隶属于7目13科28属；其他类16种679只，隶属于5目8科11属。雁形目和鸻形目无论在种类上还是在数量上都占绝对优势，其中雁形目1科9属24种，占水鸟群落组成的44.44%；其次是鸻形目4科6属15种，占水鸟群落组成的27.78%。物种多度最高的为白骨顶(Fulicaatra)12 723只，其次为绿头鸭(Anasplatyrhynchos)12 374只，黑腹滨鹬(Calidrisalpina)10 244 只，普通秋沙鸭(Mergusmerganser)10 054只。斑嘴鸭(Anaszonorhyyncha)、绿翅鸭(Anascrecca)、红头潜鸭(Aythyaferina)和红嘴鸥(Larusridibundus)均达5 000只以上。斑头秋沙鸭(Mergellusalbellus)、遗鸥(Larusrelictus)、白腰杓鹬(Numeniusarquata)、灰鸻(Pluvialissquatarola)、豆雁(Anserfabalis)、东方白鹳(Ciconiaboyciana)、花脸鸭(Anasformosa)达到了1 000只以上。冬季常见水鸟中国家重点保护物种5种：遗鸥(Ⅰ级)、东方白鹳(Ⅰ级)、斑头秋沙鸭(Ⅱ级)、白腰杓鹬(Ⅱ级)和花脸鸭(Ⅱ级)。被列入世界自然保护联盟濒危物种红色名录(IUCN最新版)濒危(EN)等级的物种1种：东方白鹳；易危(VN)物种2种：红头潜鸭和遗鸥。列入濒危野生动植物种国际贸易公约(CITES)附录的物种2种：东方白鹳(附录1)和遗鸥(附录1)。其余物种皆在1 000只以下。根据冬季水鸟在各调查样地出现的频次，计有广性分布种3种，包括黑尾鸥(Laruscrassirostris)、红嘴鸥、绿头鸭；中性分布种17种；狭性分布种34种。

3.2 多样性分析

4个调查区域的冬季水鸟多样性分析(表3)表明，北大港的物种数以及多样性指数、均匀度指数、丰富度指数和优势度指数均最高，可为鸭雁类、鸻鹬类、鹭类、鹳类、秧鸡类等多种生态类群提供越冬生境。在调查中发现，塘沽沿海滩涂有10 244只黑腹滨鹬和4 270只遗鸥在此越冬，个体数量以及多样性指数、优势度指数均较高，但物种丰富度最低。七里海和大黄堡尽管其物种丰富度较高，多样性指数较低。

表3 各调查区域冬季水鸟多样性Table 3 Waterbirds diversity in 4 survey regions in winter

9个调查样地的冬季水鸟多样性分析(图2)表明，北大港储气库的个体数量、物种数以及多样性指数、丰富度指数和优势度指数均最高，并有东方白鹳、白琵鹭(Platalealeucorodia)、大天鹅(Cygnuscygnus)、小天鹅(Cygnuscolumbianus)、疣鼻天鹅(Cygnusolor)等珍稀物种，是一个重要的水鸟越冬地。塘沽沿海高沙岭支持了较多的鸻鹬类和鸥类在此越冬，而且在调查中也发现数量较大的群体，个体数量以及多样性指数、优势度指数均较高。七里海、上马台水域面积较大，在此停歇的雁鸭类物种数和个体数量较多，多样性指数、丰富度指数较高。在调查期间乡政府样地的物种数以及多样性指数、丰富度指数和优势度指数均最低。

3.3 优势种分析

根据冬季水鸟不同种群数量占统计总数的比例，冬季水鸟的优势种有2种，包括白骨顶和绿头鸭。常见种有12种，包括普通秋沙鸭、黑腹滨鹬、斑嘴鸭、红头潜鸭、绿翅鸭、红嘴鸥、斑头秋沙鸭、遗鸥、灰鸻、豆雁、白腰杓鹬和东方白鹳，其中遗鸥和东方白鹳为国家Ⅰ级保护物种，占比分别为4.15%和1.89%；白腰杓鹬为国家Ⅱ级保护物种，占比为2.26%。

4个调查区域中，绿头鸭是北大港、大黄堡和七里海等3个区域共同的优势种。北大港的优势种还有白骨顶和红头潜鸭，大黄堡的优势种还有普通秋沙鸭，七里海的优势种还有绿翅鸭和斑嘴鸭。塘沽沿海区域的优势种有黑腹滨鹬、遗鸥、灰鸻、红嘴鸥和白腰杓鹬(表4)。

表4 各调查样地中冬季水鸟优势种Table 4 Dominant waterbird species in 9 survey sites in winter

3.4 重点保护物种分析

天津4个区域9个样地冬季水鸟中共记录国家重点保护物种15种(表5)。其中属国家Ⅰ级保护物种的有5种：青头潜鸭(Aythyabaeri)、东方白鹳、黑鹳(Ciconianigra)、遗鸥和黑嘴鸥(Larussaundersi)。属国家Ⅱ级保护物种的有10种：白琵鹭、灰鹤、白腰杓鹬、大杓鹬(Numeniusmadagascariensis)、疣鼻天鹅、大天鹅、小天鹅、鸿雁(Ansercygnoides)、花脸鸭和斑头秋沙鸭。被列入世界自然保护联盟濒危物种红色名录(IUCN最新版)极危(CR)等级的物种1种：青头潜鸭；濒危(EN)等级的物种有2种：东方白鹳和大杓鹬；易危(VN)等级的物种有4种：鸿雁、红头潜鸭、黑嘴鸥和遗鸥。列入濒危野生动植物种国际贸易公约(CITES)附录Ⅰ的物种有2种：东方白鹳和遗鸥；附录Ⅱ的物种有4种：黑鹳、白琵鹭、大红鹳(Phoenicopterusroseus)和花脸鸭。

表5 各调查区域重点保护水鸟记录Table 5 The population of national protected birds in 4 survey regions

作为天津沿海湿地的代表物种，遗鸥几乎每年冬季都会在塘沽高沙岭越冬，共记录到4 271只。还记录到大杓鹬697只、黑嘴鸥36只。高沙岭的生态环境属于海滨湿地淤泥质滩涂，是上述重点保护物种的重要越冬地。但随着区域开发活动的影响，已连续2 a未发现大杓鹬和黑嘴鸥来此越冬。唐家河口是独流减河的入海口，退潮后的泥滩地有大量的生物，发现遗鸥和大杓鹬在此出现。东方白鹳和白琵鹭都偏好选择在较开阔且有一定水深的水域，觅食浮游生物、鱼类或虾类，北大港是东方白鹳和白琵鹭的重要越冬地，共记录到东方白鹳1 856只，白琵鹭143只。其中集中分布于北大港的储气库，且数量呈现逐年增多的趋势。2018年，七里海湿地也记录到东方白鹳94只，白琵鹭2只。青头潜鸭和红头潜鸭偏好栖息于开阔水面，对水深有一定的要求，主要通过潜水觅食，在大黄堡的上马台记录到青头潜鸭9只，红头潜鸭89只，在北大港的储气库记录到红头潜鸭7 371只。

3.5 优先保护地区分析

对各调查样地优先保护指数、个体数量、列入国家重点保护野生动物名录和IUCN濒危物种红色名录的种数和个体数量统计结果见表6。

表6 各调查样地优先保护指数、个体数量以及重点保护的水鸟Table 6 The priority index, individual numbers and protected waterbirds in 9 survey sites

冬季水鸟在储气库、七里海和上马台具有较高的多样性和物种丰富度，是多种重点保护物种的越冬栖息地，人类活动干扰较小，优先保护指数较高，建议作为优先保护地区。北大港水库水鸟物种多样性虽然较低，优先保护指数较低，却是东方白鹳、大天鹅等国家级重点保护鸟类迁徙“歇脚”的重要驿站，人类活动干扰较小；塘沽高沙岭多样性指数和优先保护指数都较高，冬季还有大量遗鸥等珍稀鸟类栖息，因此建议北大港水库和高沙岭都作为优先保护地区。

冬季水鸟在唐家河口和独流减河具有较高的多样性和物种丰富度，前者是遗鸥的越冬栖息地，但受人类活动干扰影响较大，来此越冬的水鸟种类和数量逐年减少，优先保护指数较低，建议作为重要修复区。

4 结论与建议

水鸟的多样性及其变化趋势是保护水鸟的重要信息，也是湿地环境质量的重要指示因子，故开展水鸟的长期监测意义重大，而停歇地生境的变化会直接影响水鸟对栖息地的选择，进而影响其迁徙路线。天津4个区域(北大港、塘沽沿海、大黄堡、七里海)9个调查样地中，天津滨海湿地人工生境是自然生境鸟类资源的重要补充，对冬季水鸟多样性的维持和珍稀物种的保护有重要作用。北大港是东方白鹳和白琵鹭的重要越冬地，集中分布在储气库样地，且数量呈现逐年增多的趋势；全球极危物种青头潜鸭在上马台越冬且数量增加；沿海滩涂是国家Ⅰ级保护物种遗鸥、黑嘴鸥、濒危物种大杓鹬重要的栖息地，但随着区域开发活动的影响，遗鸥几乎每年冬季都会在塘沽沿海越冬但数量呈减少趋势，大杓鹬和黑嘴鸥已连续2 a冬季未被发现。

通过比较各调查样地冬季水鸟群落多样性水平，以珍稀水鸟为指示物种，储气库、七里海鸟岛、上马台、北大港水库和塘沽高沙岭作为优先保护区，唐家河口和独流减河为重要修复区。在这些优先保护地区和重要修复区中，储气库、七里海鸟岛、上马台、北大港水库、减河虽然已经划入湿地自然保护区、生态保护红线和永久性保护生态区域，但位于不同的功能保护区域。目前自然保护区正在进行重新规划和调整，建议对储气库、七里海鸟岛、上马台、北大港水库作为优先保护区进行重点规划和保护。减河和唐家河口属于生态保护红线范围内，减河同时属于北大港湿地保护区的一部分，但由于开发、旅游、交通等问题，造成环境质量下降，建议作为重要修复区进行重点规划和修复。

生物多样性保护究竟应该以“保护地面积”为核心关注，还是应该聚焦“濒危物种”的实际生存需要？欧盟国家在制定设立保护区的规格中，鸟类数据特别被提出可以作为鉴别保护重要性的指标。塘沽沿海滩涂是国家Ⅰ级保护物种遗鸥、黑嘴鸥、濒危物种大杓鹬重要的栖息地，尚未被划入天津生态保护红线，也没有被划定任何生态功能区。目前区域人为活动干扰比较严重，比如塘沽沿海的海滨浴场存在“人鸟争食”的现象，游客赶海拾贝，大量采挖蛤蜊，造成遗鸥等珍稀水鸟主要食物短缺，不但对它们的觅食产生影响，同时也威胁了水鸟的栖息，如不加以阻止有可能造成难以逆转的后果。作为高保护价值空缺地区，建议将其划入生态保护红线，按照最严格的管控要求，加强栖息地的生态保护修复，划定优先保护区。