广东连州风电场鸟类多样性及其对风机的响应

2021-09-27蔡国威袁倩敏梁健超魏龙蔡坚丁志锋

四川动物 2021年5期

蔡国威，袁倩敏，梁健超，魏龙，蔡坚*，丁志锋*

(1.广东省科学院动物研究所，广东省动物保护与资源利用重点实验室，广东省野生动物保护与利用公共实验室，广州510260；2.广州大学生命科学学院，广州510006； 3. 广东省森林培育与保护利用重点实验室/广东省林业科学研究院，广州510520)

风力发电是指把风的动能转为电能，具有无污染、可再生、储存量大的特点。在能源短缺与环境保护矛盾日益凸显的今天，风力发电得到了各国政府的高度重视。截止到2018年，世界风力发电占全球能源需求的4%，到2050年，风力发电产生的电力可能占全球电力供应的20%以上(Miaoetal.，2019)。中国在2010年新增风电装机容量和累计装机容量已超越美国，成为全球新增和累计风电装机容量最多的国家，风电建设已取得了长足的发展。

在全球各地风电建设快速发展的同时，风力发电对其周边环境的各种影响也引起了越来越多的关注，其中风力发电对生态环境的影响尤其是对鸟类的影响成为研究的热点(Wangetal.，2015)。已有的研究显示，风力发电主要影响鸟类的生存、迁徙和栖息地的利用(Drewitt & Langston，2006；Smallwood，2007；Krijgsveldetal.，2009；Pruettetal.，2009；Marquesetal.，2014；Wangetal.，2015；朱永可等，2016；Thakeretal.，2018；Miaoetal.，2019)。早期由于许多风电场选址在鸟类数量较多的区域(Colson，1995)，容易造成鸟类碰撞死亡(Drewitt & Langston，2006)；近些年，由于在风电选址上加强了对鸟类影响的考虑，鸟类与风机的碰撞率有所下降，在0.02～0.60只/风机之间(朱永可等，2016)，如对荷兰3个大型风电场(1.65 MW)的研究发现，在秋、冬季3个月中平均的碰撞率为0.08只/风机(Krijgsveldetal.，2009)。其次，风力发电会导致鸟类改变迁徙路线或回避障碍物而造成不必要的能量损失(Langston & Pullan,2003)，丹麦Nysted海上风电场的雷达监测显示，鸟类在白天和晚上分别在距风电场3 000 m和1 000 m处改变飞行方向(王明哲，刘钊，2011)；而部分研究认为鸟类的回避距离在100～3 000 m之间(Drewitt & Langston，2006)。此外，风电还会造成直接的栖息地丧失和间接的栖息地改变(Drewitt & Langston,2006)：直接的栖息地丧失占比为2%～5%(Foxetal.，2006)；而间接的影响可能导致栖息地地理结构的改变，涉及到水文模式或流动、风向和风力等的改变，影响较为复杂和不确定(Drewitt & Langston，2006)，对鸟类的影响范围最大可达800 m(Percival，2005)，甚至对某些物种(如草原松鸡Tympanuchuscupide)的影响范围达1 600 m(Robel，2002)。

广东地处热带、亚热带季风区，风能资源(平均风速、平均风功率密度)较大的地方主要分布在沿海地区和粤东西北海拔较高的山区。据规划，广东省2020年陆上风电装机容量比2015年翻番，2030年风电装机容量比2020年翻番，在今后5～10年，风电将继续保持较大规模发展。粤北山区是重要的生态屏障和水源涵养地，同时也是风能资源储量丰富的地区之一。探讨该区域风力发电对鸟类多样性的影响，将为风电建设与鸟类保护协同发展提供科学依据。

1 研究地和方法

1.1 研究地概况

连州市(112°7′～112°47′E，24°37′～25°12′N)位于广东省西北部，小北江的上游，属中亚热带气候区，受季风影响。10月至次年3月盛行东北季风，4—9月盛行夏季风，主要是西南风，年均气温19.7 ℃，年均降雨量1 624.9 mm(http://www.lianzhou.gov.cn/zjlz/zrdl/dxdm/)。区内动植物资源丰富，主要森林植被类型有：常绿阔叶林、落叶阔叶林(主要有麻栎Quercusacutissima、黄连木Pistaciachinensis、枫香树Liquidambarformosana等)、山地常绿落叶阔叶混交、针叶林(以马尾松Pinusmassoniana为主)。

连州风电场目前装机总容量为190 MW，共95台风力发电机组，塔筒高70 m，叶片长30 m。于2014年12月完成建设并投入运行，风机分布于清远市连州市(县级市)星子镇和大路边镇的高山空旷地带。

1.2 样线设置

利用Google Earth遥感图片，结合实地环境，对风机所处位置进行分析，根据生境具有代表性、交通方便、无多个风机相互叠加影响等原则，选择32条调查样线作为本项目监测样线，每条样线长约1 km。以离风机的距离为分组依据：100～300 m有6条，300～500 m有13条，500～700 m有8条，>700 m有5条。由于实际调查时样线离风机的距离未能全部落在某一个距离范围内，本研究以样线的主要部分落在某一距离作为梯度分组依据。

1.3 鸟类调查方法

2019年1、3、4、5月，采用样线法(Bibbyetal.，2000)对32条样线进行鸟类调查。调查时步行速度为1～2 km·h-1，用双筒望远镜(KOWA 8×42)观察，记录看见或听见样线两侧的鸟类种类和数量。每次调查在日出前30 min开始，11∶00结束；15∶00开始，日落前30 min结束。调查仅在天气良好的情况下进行。

1.4 数据处理

对不同距离梯度的鸟类丰富度和多度进行数据的正态性检验和方差齐性检验，经检验以上数据均符合正态分布和方差齐性，故进行ANOVA分析，采用LSD法进行组间两两比较。以上分析在SPSS 22中进行。

2 结果

共记录鸟类112种(附表)，隶属于12目37科，其中雀形目Passeriformes物种数最多，有78种，其余各目皆在10种以下；画眉科Timaliidae鸟类最多，有12种，其次为鸫科Turdidae，有10种，其余各科在1～9种之间；白头鹎Pycnonotussinensis多度最高(607只)，其次为家燕Hirundorustica(406只)和强脚树莺Horornisfortipes(311只)，其他物种均在200只以下(图1)。

总体上，鸟类丰富度和多度随着离风机距离的增加而增加，其中500～700 m和>700 m样线上的鸟类丰富度显著高于100～300 m的； 500～700 m样线上的鸟类多度显著高于100～300 m和300～500 m 的(图2)。鸟类科和属的丰富度、种-属比率也呈现出增加趋势(>700 m除外)，而种-科比率则无明显规律，其中500～700 m和>700 m样线上科的丰富度显著高于100～300 m的；500～700 m 样线上属的丰富度显著高于100～300 m的(图3)。

3 讨论

本次记录的鸟类以东洋界为主(76种，占67.86%)，古北界(19种)和广布种(17种)相对较少，从中国动物地理区系来看，本研究地属闽广沿海亚区，鸟类组成代表了热带-亚热带成分，一些热带和亚热带的鸟类种类较为突出，如画眉科、鹎科和莺科等(张荣祖，1999)。在鸟类区系组成上，以留鸟为主(74种，占比66.07%)。与附近的南岭保护区(直线距离约为50 km，217种；常弘，陈万成，1997)和天井山林场(距离约为60 km，142种；刘志发等，2018)相比，本区域鸟类种类相对较少，在一定程度上体现出风电场选址避开了鸟类丰富区域，这与近10多年的报道一致：由于选址的相对合理，鸟类与风力涡轮机的碰撞率比早期下降(朱永可等，2016)。

鸟类丰富度和多度在离风机500 m以后变化不大，表明风机产生噪声和对栖息地改变的影响主要在500 m以内的距离，这与前人的报道大致相同。如在徐闻沿海风力发电场的研究认为，距离风机250 m外对鸟类的影响较小，500 m外几乎不受影响(魏科技等，2011)；荷兰Oosterbierum海堤的风电对水鸟的最大影响距离为500 m(Winkelman，1992)；而荷兰Urk海堤和比利时Zeebrugge海岸线的风电对水鸟的影响距离皆为300 m。这些结论的差异可能与风电场的规模、风机功率、所处地点、研究对象等的不同有关(Drewitt & Langston，2006)。实际上，由于风机功率的差异以及所处位置的不同等，风机产生噪音的影响和对栖息地物理改变的范围也有所不同，其影响范围在500～800 m之间(Robel，2002；Percival，2003；李文婷，2004；魏科技等，2011)。

科和属的丰富度与物种丰富度的变化一致，这在一定程度上必然的：物种数越多，有可能会增加新的科和属，导致了科和属的丰富度呈现增加趋势。而种-属比率先增加后下降的趋势，表明了在中等距离(300～500 m和500～700 m)不同属的物种数在快速增加，而远距离(>700 m)则是同属的物种数在增加。这在一定程度上说明在中等距离时生境异质性吸引了不同生境偏好的物种生存，可能与生境异质性假说有关(Gaston，2000；Kerretal.，2001)；而远距离的生境类型与中等距离相比变化不大但提供的资源总量在增加，因此同属的物种数呈现出增加趋势，可能与资源可用性假说一致(Endara & Coley，2011)。

毫无疑问，离风机300 m以内的区域是鸟类受到风机负面影响最大的区域。该区域以小型雀形目留鸟为主(71.21%)，这些鸟类在地面和灌草丛中活动(66.67%)，以各种无脊椎动物(57.58%)和植物(16.67%)为食，对风机的干扰有较强的耐受性，且飞行高度较低。风机建设主要导致这些鸟类的栖息地丧失和质量下降，及时为这些鸟类营造可替代的栖息地是减轻风机负面影响的措施之一(朱永可等，2016)；其次，对风电场鸟类的长期监测必不可少，这将为评估风电场负面影响提供数据基础，并为协调风电建设与鸟类保护提供决策依据。

致谢：以下同志参与了野外工作：广东省科学院动物研究所周智鑫、刘金成、张文穗,广州翼林生态监测有限公司晁丽芳、罗慧娟,车八岭国家级自然保护区张新旺，在此表示感谢。