菜子湖候鸟越冬期适应性水位下湿地生境及水鸟分布

李红清 江波 周立志 杨寅群 吴师 成波 蔡金洲

摘要：菜子湖线是引江济淮工程双线引江布局的主力线路，对保障工程安全运行和维护工程效益意义重大。分析菜子湖候鸟越冬期适应性水位下重要水鸟种群数量、种群空间分布格局和群落结构、水鸟栖息地选择，可以为工程运行期菜子湖水位优化调度提供科学依据。以菜子湖湿地水位、湿地生境类型、水鸟等为研究对象，综合遥感影像数据解译和越冬水鸟监测等方法，初步分析了菜子湖候鸟越冬期适应性水位下湿地生境及湿地水鸟分布。结果表明：相比于历史情况，适应性水位下菜子湖泥滩面积将减少447.2～627.9 hm2，减幅7.4%～10.4%;菜子湖草本沼泽面积将减少85.4～157.5 hm2，减幅1.9%～3.5%。越冬期菜子湖水鸟种群数量基本维持在20 000只以上的水平，适应性水位下监测到的国家重点保护水鸟和国际重要湿地1%标准水鸟均达到9种。研究结果为分析水位逐步抬升对湿地生境、重要水鸟种群数量和分布格局的影响提供了重要数据基础，对菜子湖水位优化调控具有重要意义。

关 键 词：候鸟越冬期; 适应性水位; 湿地生境; 水鸟监测; 菜子湖湿地

中图法分类号： Q958.12   文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.01.014

0 引 言

水位动态变化是影响湖泊湿地生态水文过程的关键因素之一，也是直接或间接影响湖泊物理形态、湿地生境等的主要环境要素之一[1]。候鸟越冬期浅水水域、泥滩地和草本沼泽等适宜生境面积与水位变化密切相关[2]。 维持与湖泊生态系统格局和过程密切相关的湖泊生态水位过程是当今湖泊科学领域需要解决的重要科学问题[3-6]。近年来，中国学者针对水位变化对湿地生态系统结构、过程、功能和越冬候鸟的影响等展开了相应研究[7-18]，为研究水位变化对候鸟越冬期水鸟生境、种群数量和分布格局的影响提供了理论思路。

引江济淮工程是综合性战略水资源配置工程，具有供水、航运、灌溉及改善生态环境等综合效益。菜子湖线是引江济淮工程双线引江布局的主力线路，对保障工程安全运行和维护工程效益意义重大[2]。在候鸟越冬期菜子湖水位变化特征与引江济淮工程调度运行密切相关，水位变化将直接影响菜子湖越冬候鸟浅水水域、草本沼泽与泥滩地等适宜生境的出露，从而影响越冬水鸟食物资源、种群的空间分布和群落组成[8-12]。因此，开展适应性水位下菜子湖湿地生境及水鸟分布研究，有利于揭示菜子湖湿地生境和重要水鸟种群数量及分布格局对水位变化的响应，为引江济淮工程菜子湖水位优化调度提供科学依据。

本文基于菜子湖候鸟越冬期适应性水位下湿地生境及水鸟监测数据，初步分析了适应性水位下菜子湖湿地生境及水鸟的分布，研究结果可为分析水位逐步抬升湿地生境、重要水鸟种群数量和分布格局的影响提供重要基础，对菜子湖水位优化调控具有重要意义。

1 研究区概况

菜子湖包括嬉子湖、白兔湖和菜子湖3个子湖。由于沿湖周围垦，菜子湖湖泊水面面积242.9 km2（相应水位15.1 m）[2]。菜子湖原与长江天然沟通，1959年枞阳闸建成后，菜子湖丰水期水位上涨，枯水期滩涂出露的湿地变化节律受人为调控和调度过程的影响较大。湖区水位在7，8月份最高，9月至次年1月菜子湖水位逐渐下降，次年3月菜子湖水位逐渐上升[2]。

根据生活型，菜子湖湿地植物可分为湿生植物、挺水植物、根生浮叶植物、漂浮植物和沉水植物5类[19]，其中漂浮植物在菜子湖分布较少。菜子湖湿地植被分布格局受水深的空间分布格局及水位的季节性变化规律影响[19]。从湖滩到中部水位较深的区域，其空间分布格局主要表现为：陌上菅群丛（Asso. Carex thunbergii）、朝天委陵菜群丛（Asso. Potentius supina）、肉根毛茛群丛（Asso. Ranunculus polii）和虉草群丛（Asso. Phalaris arundinacea）是湿生植物群落的优势群落，主要分布在湖滩;菰群丛（Form. Zizania latifolia）、荭蓼+酸模叶蓼群丛（Asso. Polygonum orientale-Polygonum lapathifolium）等是挺水植物的优势群落，莕菜群丛（Asso. Nymphoides peltata）和野菱群丛（Asso. Trapa incisa）等是根生浮叶植物的优势群落，竹叶眼子菜群丛（Asso. Potamogeton malaianus）、黑藻群叢（Asso. Hydrilla verticillata）是沉水植物的优势群落，其中菰群丛、荭蓼+酸模叶蓼群丛、莕菜群丛主要分布于岸边浅水区，竹叶眼子菜群丛、黑藻群丛、野菱群丛主要分布于中部水深较深的区域[19]。

菜子湖是白头鹤（Grus monacha）、东方白鹳（Ciconia boyciana）、豆雁（Anser fabalis）和小天鹅（Cygnus columbianus）等候鸟在东亚迁徙路线上的重要越冬地之一。菜子湖越冬水鸟种类和数量基本维持在30～40种和20 000只以上的水平[2，19-21]。根据历史监测资料，菜子湖区分布有国家一级重点保护水鸟4种，国家二级重点保护水鸟7种，国际重要湿地1%标准水鸟7种。每年10～11月越冬水鸟陆续到达，12月至次年1月数量达到峰值，次年3月陆续北迁，4月中下旬全部离开[2，19-21]。水位、地形高程、水鸟适宜生境分布区域和范围、食物资源丰富度等是影响菜子湖水鸟分布的主要环境因子。受水位的季节性变化规律及地形高程的空间分布格局影响，菜子湖湿地植物和水鸟适宜生境分布区域也呈一定的空间分布格局，因此也造就了菜子湖区不同鸟类占据不同的生态位。冬季在水较深的湖区分布有鸭类和小天鹅等游禽，浅水区域则分布有鹤类和鹳类等涉禽，植食性鸟类主要分布在湖周植被较丰富的地区[2]。

2 研究方法

以菜子湖湿地水位、湿地生境类型、水鸟等为研究对象，通过开展适应性水位调度试验，综合利用遥感影像数据解译和野外监测等方法，分析候鸟越冬期适应性水位下湿地生境类型、水鸟种群数量及分布。根据适应性水位调度试验实施时间，将本次研究中所使用的数据划分为基础背景数据（2018年以前）和湿地生态调度试验数据（2018～2023年）。

2.1 适应性水位调度试验

本次研究基于安徽省水文局提供的菜子湖车富岭水位站（30°50′0.6″N，117°6′53″E）1956～2018年共63 a逐日长系列实测水位数据（85国家高程）及引江济淮工程运行对菜子湖的水位调度需求，在考虑低水位值、低水位发生时间、低水位历时、水位上升速率、水位下降速度等关键水文指标值的情况下，初步拟定菜子湖适应性水位调度试验方案。拟通过控制枞阳闸2018～2023年菜子湖冬候鸟越冬期（11月1日至次年3月31日）水位，开展适应性调度试验研究，深入分析和揭示水位变化对湿地植被和湿地生境、重要水鸟种群数量和分布格局的影响。特殊情况下，枞阳闸可能因蓄水抗旱安全运用和闸门安全运用等需要无法实施调控。记录适应性水位调度试验期间（11月1日至次年3月31日）菜子湖车富岭水位站实测水位数据。本次研究中的适应性水位也指实施调度后2018～2023年菜子湖冬候鸟越冬期（11月1日至次年3月31日）实测水位。

2.2 湿地生境分析

湿地生境数据主要通过遥感影像数据解译获取。根据菜子湖丰水期水位上涨、枯水期滩涂出露的湿地变化节律及越冬水鸟迁徙规律和种群数量变化规律，菜子湖水位一般在1月达到最低值，而且该时段也基本为越冬水鸟种群数量达到峰值的时段（12月底至次年1月初）[2]，以该时段水位对应的湿地生境面积作为适应性调度试验前的湿地生境状况，分析适应性水位对湿地生境面积的影响。适应性水位调度试验前，对菜子湖区2005～2018年的遥感影像数据（Landsat 5 TM、Landsat 8 OLI/TIRS、资源三号和高分一号等不同遥感影像资源）及其对应的水位进行梳理，同步收集候鸟越冬期适应性水位调度试验期间菜子湖车富岭水位站实测水位数据。根据菜子湖车富岭水位站1956～2018年长时间序列水位数据分析，菜子湖1月多年平均水位为6.90 m。研究区域可获取的高分卫星影像中，接近6.90 m水位的高分一号卫星影像数据对应的菜子湖车富岭水位站实测水位数据为6.97，7.05 m[2]，高分一号卫星影像为2 m全色/8 m多光譜融合影像数据（融合后分辨率2 m）。2018年12月，菜子湖越冬水鸟种群数量达到峰值，以2018年12月平均水位7.34 m作为适应性水位数据，筛选对应的Landsat 7 ETM+及Landsat 8 OLI卫星遥感影像分析适应性水位下湿地生境面积（见表1）。由于接近7.34 m水位的遥感影像分别为7.27 m和7.41 m水位对应的Landsat 8 OLI和Landsat 7 ETM+卫星数据，本文分别选择7.27 m和7.41 m水位对应的卫星影像数据进行湿地生境分析，并以此为基础分析7.34 m水位的湿地生境情况。其中Landsat 8 OLI和Landsat 7 ETM+卫星遥感影像地面精度为15 m，轨道编号为121/039。根据每种土地类型特有的光谱特征，并结合现场定点调查与核验，利用ENVI 5.3.1软件对遥感影像进行分类。对每景遥感影像的解译结果，通过误差矩阵（Error Matrix）的Kappa系数进行总体精度（Overall Accuracy）验证，并去除碎点后统计各土地覆被类型的面积[2]。

2.3 湿地水鸟监测与分析

湿地水鸟分布主要通过湿地水鸟监测获取。候鸟越冬期水鸟监测采用定点观察为主，路线调查为辅的方法进行，监测时尽可能对菜子湖进行全覆盖。采用《全国第二次陆生野生动物资源调查鸟类同步调查技术方案》的调查方法，实施分片定点水鸟计数。在各监测点用GPS定位，用双筒望远镜确定目标，用单筒望远镜辨识及数算观察范围内所有鸟种，记录所见的种类数量、栖息地类型、人为干扰程度等因子。计数时，需记录各水鸟种类及数量，尽可能对每一只水鸟进行计数;未识别出的水鸟亦进行计算，计数工作在16：00前结束。如群体数量极大，或群体处于飞行、取食、行走等运动状态时，可以5，10，20，50，100等为计数单位计算群体数量。

3 结果分析

3.1 适应性水位下湿地生境面积

根据解译结果，6.97 m水位时（接近1月多年平均水位），菜子湖水域面积为11 497.0 hm2，泥滩地面积为6 057.6 hm2，草本沼泽面积为4 460.9 hm2，水稻田面积为1 851.2 hm2。7.27 m水位时，水域面积为12 040.9 hm2，泥滩地面积为5 610.4 hm2，草本沼泽面积为4 375.4 hm2，水稻田面积为1 843.8 hm2;7.41 m水位时，水域面积为12 296.4 hm2，泥滩地面积为5 429.7 hm2，草本沼泽面积为4 303.4 hm2，水稻田面积为1 842.3 hm2。

菜子湖水位上升将引起泥滩湿地和草本沼泽湿地出露面积减少，水域面积增加，适应性水位下菜子湖泥滩面积将减少447.2～627.9 hm2，减幅7.4%～10.4%;菜子湖草本沼泽面积将减少85.4～157.5 hm2，减幅1.9%～3.5%（见表2）。对于引江济淮工程而言，规划水平年2030，2040年菜子湖水位分别按不高于7.50 m和8.10 m控制。因此，需进一步开展适应性水位调度试验，同时监测水位在接近7.50 m和8.10 m时湖区水鸟生境和数量及分布等变化情况，为工程运行期菜子湖水位优化调控和湿地生境保护提供科学建议。

3.2 适应性水位下湿地水鸟分布

以2018年12月对应的水位（7.34 m）分析2018～2019年适应性水位下水鸟种群数量及其分布情况。2018年12月共记录到水鸟35种，其中留鸟5种，冬候鸟28种，夏候鸟1种，旅鸟1种。记录到的水鸟共7目12科35种67 203只。其中，鸊鷉目1科2种242只，鲣鸟目1科1种2 220只，鹈形目2科4种7 032只，鹳形目1科1种202只，雁形目1科13种53521只，鹤形目2科4种233只，鸻形目4科10种3 753只（见图1）。从种类组成来看，鸭科种类最多，其次是鹬科。水鸟的种群组成中，数量较多的种群为豆雁、白琵鹭、斑嘴鸭、金眶鸻和普通鸬鹚。

本次监测到国家重点保护水鸟9种，其中国家一级保护水鸟4种，白头鹤、白鹤（Grus leucogeranus）、东方白鹳、青头潜鸭（Aythya baeri）;国家二级保护水鸟5种，白琵鹭（Platalea leucorodia）、小天鹅、白额雁（Anser albifrons）、鸿雁（Anser cygnoides）、小白额雁（Anser erythropus）。其中，IUCN极危物种2种，为白鹤和青头潜鸭;濒危物种1种，为东方白鹳;易危物种3种，为白头鹤、鸿雁、小白额雁。达到国际重要湿地1%标准的水鸟共有9种（见图2），分别是白头鹤、东方白鹳、白琵鹭、白额雁、鸿雁、豆雁、大白鹭（Egretta alba）、普通鸬鹚（Phalacrocorax carbo）、金眶鸻（Charadrius dubius）。

监测结果显示：在43个监测点位中，水鸟种群数量达到500只以上的监测点位共19个，占监测点位总数的44.19%。43个监测点位共监测到水鸟67 203只，其中种群数量超过500只的监测点位的种群数量共63 879只，占水鸟总种群数量的95.05%，双兴村、胡王庄西侧、车富村西侧和南侧、石会村北侧和南侧及菜子湖国家湿地公园是候鸟越冬期菜子湖水鸟集中分布区域。其中，双兴村和菜子湖国家湿地公园也是菜子湖国家重点保护水鸟集中分布区。

在监测发现国际重要湿地1%标准水鸟分布的39个监测点位中，国际重要湿地1%标准水鸟种群数量达到500只以上的监测点位共19个，占监测点位总数的比例接近50%。39个监测点位共监测到国际重要湿地1%标准水鸟59 717只，其中种群数量超过500只的19个监测点位的种群数量共57 718只，占国际重要湿地1%标准水鸟总种群数量的96.65%。其中，双兴村、胡王庄西侧、车富村西侧和南侧、石会村北侧和南侧及菜子湖国家湿地公园是菜子湖国际重要湿地1%标准水鸟的集中分布区域（见图2）。

候鸟越冬期水鸟的觅食区域与历史监测资料基本一致，其中雁鸭类和鹤类等水鸟主要分布在水草和块茎分布较多的区域，部分雁鸭类（豆雁、鸿雁等）以及鹤类（白头鹤等）也在周边的农田生境中觅食。适应性水位下，菜子湖水鸟在浅水水域、草本沼泽、泥滩地和水稻田等湿地生境均有分布，但越冬水鸟及国际重要湿地1%标准水鸟分布最多的区域为双兴村、胡王庄西侧、车富村西侧和南侧、石会村北侧和南侧及菜子湖国家湿地公园，其中双兴村和菜子湖国家湿地公园也是菜子湖国家重点保护水鸟分布最多的区域。根据水鸟集中分布区域湿地生境类型分析，越冬水鸟集中分布区湿地生境以浅水水域、草本沼泽和泥滩地为主，表明越冬水鸟集中分布区与浅水水域、泥滩地、草本沼泽生境分布区存在较大的关联性，食物资源可利用性可能是影响水鸟集中分布区的另一重要因素。

原安徽省林业厅组织的相关科研机构于2004，2005年、2007年12月至2008年9月、2009年11月至2010年5月、2011，2014年及2015年等年份對菜子湖湿地鸟类进行了监测，监测调查覆盖范围平均为菜子湖面积的50%，调查时间主要为冬季[22]。历史监测资料为分析候鸟越冬期水鸟迁徙规律、水鸟种群现状、水鸟食性、重要水鸟及其集中分布区等提供了重要基础。但历史监测基本为水鸟同步调查，其调查目标、覆盖范围、调查时间均与本研究存在一定差异，因此很难对本研究的监测数据与历史监测数据进行对比分析，也很难利用一次适应性水位下的监测数据揭示水位变化对越冬水鸟种群数量及空间分布格局的影响。因此，需进一步加强适应性水位下水鸟种群数量及空间分布、食物资源调查等，构建菜子湖湿地生境数据库系统，为深入分析水位抬升对候鸟越冬期水鸟种群数量及空间分布格局的影响及开展湿地生境适应性评价提供重要数据基础，为菜子湖湿地管理决策的信息化、科学化提供有力支持[23]。

4 结论与讨论

本次研究以2018年12月平均水位（7.34 m）作为适应性水位数据，分析了候鸟越冬期适应性水位下湿地生境和水鸟种群数量及分布情况。适应性水位下，水域面积为12 040.9～12 296.4 hm2，泥滩地面积为5 429.7～5 610.4 hm2，草本沼泽面积为4 303.4～4 375.4 hm2，水稻田面积为1 842.3～1 843.8 hm2。相比于1月多年平均水位6.90 m，菜子湖水位上升将引起泥滩湿地和草本沼泽湿地出露面积减少，水域面积增加，适应性水位下菜子湖泥滩面积将减少447.2～627.9 hm2，减幅7.4%～10.4%;菜子湖草本沼泽面积将减少85.4～157.5 hm2，减幅1.9%～3.5%。

2018年12月，菜子湖记录到的水鸟共7目12科35种67 203只，其中冬候鸟共7目11科28种63 613只。监测到国家一级保护水鸟4种，国家二级保护水鸟5种，达到国际重要湿地1%标准的水鸟共有9种。根据2018年12月水鸟监测数据，菜子湖水鸟分布最多的区域为双兴村、胡王庄西侧、车富村西侧和南侧、石会村北侧和南侧及菜子湖国家湿地公园，种群数量超过500只的19个监测点位占水鸟总种群数量的95.05%，其中双兴村和菜子湖国家湿地公园也是菜子湖国家重点保护越冬水鸟分布最多的区域。

考虑本研究的监测数据与历史监测数据难以进行对比分析，本研究仅对适应性水位下湿地生境类型的变化进行了识别和分析，而对于不同适应性水位下水鸟的变化趋势还缺少深入分析。本文为第一个研究年（2018～2019年）的研究成果，即开展了1次枯水期适应性水位调度试验的研究结果。因此，后续将进一步开展适应性水位下水鸟种群数量及空间分布、食物资源等调查与分析，揭示不同适应性水位对菜子湖水鸟种群数量及空间分布格局的影响，为菜子湖水位优化调控提供重要数据支撑和科学依据。

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（编辑：黄文晋）