基于AHP和GIS方法的滇池湖滨水鸟栖息地适宜性评价

赵文飞 杨子诚* 杨昆山 鲁 斌 宗路平 李 杨

（1 国家林业和草原局西南调查规划院，云南 昆明 650031；2 昆明市滇池高原湖泊研究院，云南 昆明 650028）

滇池位于云南省昆明市西南部，是云南省面积最大的高原淡水湖，滇池及湖滨湿地组成了独特的河湖湿地复合生态系统，是水鸟重要的越冬地或迁徙中途停歇地（滇池流域生物多样性绿皮书,2021）。水鸟是湿地生态系统健康的指示物种，开展滇池湖滨水鸟栖息地的适宜性分析对于科学制定水鸟保护管理对策，巩固滇池湖滨湿地保护地位具有重要意义（白若梅等, 2021）。随着3S技术的发展，关于物种栖息地的研究趋向于定量化、模型化。国内外学者广泛利用多种预测模型开展水鸟栖息地适宜性分析，如邹萍秀等（2022）利用遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术，评价了天津湿地水鸟生境适宜性动态变化，并分析了其驱动因素；刘伟等（2017）利用Maxent模型对东洞庭湖区种优势种鸻鹬类涉禽的栖息地适宜性进行分析；邹丽丽等（2012）利用逻辑斯蒂回归模型对香港米埔—后海湾湿地鹭科水鸟栖息地适宜性进行了评价。上述研究多针对单一水鸟类群或未细分水鸟类群，但不同类群的水鸟对栖息地的选择存在较大差异，有些水鸟类群需要的栖息条件甚至是冲突的（鲁斌等, 2022），现有研究方法对指导局域水鸟保护管理策略上存在一定的局限性和不准确性。目前针对滇池区域水鸟栖息地的研究多限于定性研究，而定量和空间的研究还较少。

本研究综合利用AHP和GIS等方法，结合滇池湖滨鸥、鸻鹬、雁鸭和鹤鹮4个水鸟类群的不同栖息特点，分析各类群水鸟栖息地适宜性量化及空间分布，从强化水鸟栖息地分类管理、推进湖滨带建设、减少人为干扰等方面提出相关建议。本研究可为其他湿地的水鸟栖息地适宜性定量分析和空间分布研究提供思路参考，可为开展滇池湖滨湿地修复及水鸟栖息地保护提供科学依据。

1 研究区概况

滇池位于云南省昆明市，南北长约40 km，东西宽约12.5 km，湖泊面积约309 km2，平均海拔1 900 m。天然形成的海埂把它分为内海和外海，位于南部的外海是滇池的主体，面积约298.2 km2；位于北部的内海也称“草海”，面积约10.8 km2（张卓亚等, 2023）。滇池流域共记录鸟类311种，隶属17目60科，其中，国家重点保护鸟类52种。自20世纪60年代以来，随着昆明城市化进程加快，滇池面临环境污染、人为活动干扰、生物多样性降低等问题（杨文军等, 2021; 路飞等, 2022），滇池湖滨水鸟的栖息地被压缩在距离水面约200～300 m的狭窄湖滨区域内。昆明市政府2015年10月发布了《滇池分级保护范围划定方案》，其中，滇池一级保护区指滇池水域及保护界桩向外水平延伸100 m以内的区域，面积为323.97 km2，占滇池流域的11%。由于滇池保护范围较大，多数城市建成区不属于水鸟活动区，水鸟栖息地多限于滇池及其周边区域(刘俊男等, 2022)，因此，本研究仅限于滇池及其湖滨湿地范围，即滇池一级保护区内（图1）。

图1 研究区位置示意图Fig.1 Map of study area

2 数据及方法

2.1 技术路线

结合文献资料及本次滇池湖滨水鸟及其栖息地调查结果，确定本研究技术路线（图2），包括栖息地评价因子的选择、因子权重分级及确定、适宜性评价模型构建等过程。首先确定影响湿地水鸟栖息地适宜性评价因子，再确定各评价因子的权重，然后对鸥、鸻鹬、雁鸭和鹤鹮4个类群水鸟的各指标因子进行等级划分，再结合ArcGIS空间分析方法进行叠加，最终得到各类群水鸟的栖息地适宜性等级结果。

图2 滇池湖滨湿地水鸟栖息地适宜性分析技术路线图Fig.2 The work flowchart for waterfowls habitat suitability analysis in the wetland of Dianchi lakeside

2.2 选择评价因子及数据源

根据滇池湖滨湿地特征及4个类群水鸟生态类群栖息需求，结合相关研究成果（刘俊男等, 2022;陈庆, 2018; 金欣等, 2013），本研究选择自然和人为干扰两大因素共5个因子，构建4个类群水鸟的栖息地适宜性分析模型，其中，自然因素包括水文条件、食物丰富度、隐蔽度和水源距离等因子，人为干扰因素包括道路和居民点。

1）水文条件。根据昆明市滇池高原湖泊研究院提供的滇池水下地形测绘数据，在ArcGIS中按研究区进行Kriging插值，作为该水文条件数据。

2）食物丰富度。以2020年第三次全国国土调查数据进行模拟，分为水域、沼泽、耕地、草甸、灌丛、林地、其他7种类型（陈丽霞等, 2019; 汪洁琼等, 2021），作为食物丰富度数据。

3）隐蔽度。躲避天敌的侵害是水鸟存活下来的必要条件，所以将栖息地隐蔽度作为评价因子之一。植被覆盖度（VFI）过高也不利于水鸟飞行，经过对滇池湖滨水鸟栖息地的调查，当植被覆盖度超过50%，水鸟数量呈下降趋势。本研究使用Landsat-8卫星影像，成像时间为2021年3月25日，云量较少，经几何校正、融合、大气校正等过程后提取VFI，作为隐蔽度数据。

式中：NIR为近红外波段；R为红波段；NDVIsoil为完裸土或无植被覆盖区域的归一化植被指数（NDVI），即无植被像元的NDVI值；NDVIveg代表完全被植被所覆盖的像元的NDVI值，即纯植被像元的NDVI值。

4）水源距离。利用ArcGIS距离分析工具提取水鸟活动区域距离滇池及河流的距离作为该因子的数据。

5）人为干扰。本研究首先将研究区的居民点及道路按等级设置不同距离生成人为干扰区，其次将两类干扰强度进行累计，作为人为干扰影响强度的数据。

2.3 栖息地适宜性模型

层次分析法（AHP）是一种将定性与定量分析相结合的多目标决策分析方法，被广泛用作物种栖息地质量评价。本研究利用AHP和专家打分法计算上述评价因子的权重。首先，分别对各个类群水鸟的5个因子的影响程度两两比较，确定各因子间的重要性。其次，将各评价因子对栖息地影响的贡献进行量化分级赋值，即制定因子分级评价赋值表。最后，利用AHP软件，通过构造判断矩阵以及数据的标准化处理，分别计算得到各评价因子的权重值。

根据各评价因子的分级及权重，采用模糊赋值求积法（陈薇等, 2020），构建鸥类、鸻鹬类、雁鸭类和鹤鹮类4类水鸟类群的栖息地适宜性指数，利用ArcGIS生成水鸟栖息地适宜性等级分布图，计算公式如下：

式中：HSI为栖息地适宜性指数；n为评价因子的数量；Si为第个评价因子的适宜性等级取值；Wi是第个评价因子的栖息地适宜性权重。

2.4 栖息地适宜性评价因子及权重

根据AHP和专家打分，使用Yaahp层次分析法软件分别计算得到4个水鸟类群的栖息地评价因子权重结果值和分级评价准则（表1）。各类群水鸟的栖息地适宜性评价因子分级结果存在显著的空间差异，将各因子按最适宜、较适宜、一般适宜和不适宜等4个等级，分别赋值7、5、3、1。利用ArcGIS软件将各因子按权重叠加，得到各类群水鸟栖息地适宜性分析结果，当分析结果为(5，7］时为最适宜；为(3，5］时为较适宜；为(1，3］时为适宜；为［0，1］时为不适宜，分析过程及结果详见图3～图6。

表1 评价因子权重及分级评价赋值表Table 1 The weights and gradings of each assessment criteria

图3 滇池湖滨湿地鸥类水鸟栖息地适宜性分析因子及结果分级Fig.3 The criteria and results of suitable habitat analysis for gull birds of Dianchi lakeside

3 结果与分析

3.1 鸥类栖息地适宜性评价

对于鸥类而言，排除人为投喂影响，理论上鸥类水鸟栖息地最适宜区主要集中在滇池外海的南岸及西南片区，面积6.02 km2，占研究区的1.86%，具体位置如下：海埂大坝至船房河段、淤泥河至大嘴头段、南滇池湿地（鸽子窝湾）、南滇池湿地（太史湾）、大河尾湿地至石碑湿地段等区域。较适宜区面积最大，达到271.82 km2，面积占比83.9%。北部的草海片区大部分属于一般适宜区与不适宜区，分别占比10.21%和4.03%（图3）（图3中a-e为适宜性评价因子分级图，其中，最适宜取值7，较适宜取值5，适宜取值3，不适宜取值1；图f为鸥类适宜性分级结果，同图4～图6）。

图4 滇池湖滨湿地鸻鹬类水鸟栖息地适宜性分析因子及结果分级Fig.4 The criteria and results of suitable habitat analysis for waders birds of Dianchi lakeside

3.2 鸻鹬类栖息地适宜性评价

鸻鹬类水鸟栖息地适宜性分析结果见图4，最适宜区面积15.85 km2，占研究区面积的4.89%，具体位置如下：福保湾、淤泥河至大嘴头湿地段、南滇池湿地（太史湾和鸽子窝湾）、大河尾至石碑段等区域。较适宜区和一般适宜区分别占比30.05%和61.32%。鸻鹬类栖息地适宜性分析结果与水鸟的调查分区较为一致，显示草海及外海中部有一块栖息地适宜区，与鸻鹬类的适宜栖息地相悖，鸻鹬类水鸟无法在水位较深的区域栖息觅食。分析原因是人为干扰影响因子权重占比最高，综合叠加各评价因子后，导致外海中部区域存在理论上的较适宜区。不适宜区面积最小，占比3.74%，集中在草海北部靠近昆明城区，且人为活动较为频繁的大观公园及河尾湿地等区域。

3.3 雁鸭类栖息地适宜性评价

雁鸭类水鸟偏好相对开阔的自由水面、较少人为干扰的生境区域(鲁斌等, 2022)，其栖息地适宜分析结果见图5，最适宜区面积1.61 km2，占研究区的0.50%，集中在外海西南部的大河尾至石碑段湿地。较适宜区较大，占比73.19%，集中在滇池外海的西南片区，具体位置如下：南滇池湿地（太史湾和鸽子窝湾）、淤泥河至大嘴头段、西华湿地南部等区域。滇池以北东部及北部多为一般适宜及不适宜区，分别占比20.71%和5.60%。

图5 滇池湖滨湿地雁鸭类栖息地适宜性分析因子及结果分级Fig.5 The criteria and results of suitable habitat analysis for Anatidae birds of Dianchi lakeside

3.4 鹤鹮类栖息地适宜性评价

鹤鹮类水鸟栖息地适宜分析结果见图6，除了人为活动较为频繁的草海、海埂大坝、古滇王国湿地等区域为不适宜区，面积3.89 km2，占比1.20%。滇池外海大部分的湖滨湿地多为鹤鹮类水鸟栖息地的适宜分布区，其中最适宜区面积13.4 km2，占比4.14%，具体位置如下：盘龙江入湖口南部以南、福保湾、福保湾至海东湿地段、斗南湿地、乌龙湾、淤泥河至大嘴头段、南滇池湿地（太史湾和鸽子窝湾）、大河尾至石碑段、西华湿地南部等区域；较适宜区面积最大，占比88.69%。一般适宜区多分布在草海内部的浅水区，面积占比5.97%。

图6 滇池湖滨湿地鹤鹮类栖息地适宜性分析因子及结果Fig.6 The criteria and results of suitable habitat analysis for crane and ibises birds of Dianchi lakeside

4 讨论

4.1 水鸟适宜栖息地因子差异

在影响滇池水鸟栖息地的各个评价因子中，食物丰富度在各因子中权重值最高，均高于0.4，其次是人为干扰因子，水文条件、距水源地距离和隐蔽度等其他因子的权重值较低。本文权重分析结果与涂文姬等（2017）、刘伟等（2017）、鲁斌等（2022）的研究结果基本一致。本研究认为栖息地的食物丰富度是影响滇池湖滨水鸟选择栖息生境的决定性因素。其次，人类活动及生境变化对水鸟选择栖息地具有导向性作用，即水鸟倾向于选择具有一定安全警戒距离的湖滨湿地。相关研究也发现，如果水鸟的栖息地受到持续干扰，即使该地区具有适合的食物源，部分类群水鸟也会选择放弃该栖息地。

4.2 不同类群水鸟最适宜栖息地空间差异

本研究得到滇池湖滨水鸟适宜栖息地的定量及空间分布结果，其中，滇池北部的草海片区因距离城市较近，周边开发活动较多，人为活动干扰程度较高，仅在河尾湿地和东风坝区域存在部分鸻鹬和鹤鹮类水鸟的适宜区；受到人为投喂的影响，草海是目前鸥类水鸟分布最为集中的栖息地（涂文姬等,2017）。滇池外海南岸及东岸的淤泥河至大嘴头段集中连片的湿地，水域与滇池自然联通，人类活动干扰程度低，是多个类群水鸟理想的栖息区域，外海南岸的南滇池国家湿地公园是此次调查发现的水鸟种类最多的区域（杨文军等, 2021）；外海北岸的盘龙江入口区经福保湾至海东湿地的区域，食物丰富、距水源近，是鸻鹬和鹤鹮类水鸟的栖息地适宜区；外海西岸片区虽人口密度相对较低，但周边无入滇河流，受地形限制，西岸湖滨湿地的深水区较多，且呈点状分布，仅大河尾至石碑段部分零星区域属于水鸟适宜的觅食和栖息地。

4.3 水鸟栖息地保护与恢复建议

滇池湖滨湿地的4个类群水鸟适宜栖息地多为孤立的带状或零星斑块，应注重滇池湖滨水鸟生物多样性保护及湿地恢复重建并举，减少人为过度干扰和利用的影响（Dong et al., 2013），提出以下水鸟适宜栖息地保护与修复建议：1）强化水鸟栖息地分类管理。滇池湖滨湿地生境异质性较高，不同水鸟类群对栖息地的选择策略也不尽相同。由于鸻鹬类、雁鸭类和鹤鹮类水鸟对人为干扰较为敏感，建议将其栖息地最适宜区设为生态保育区；鸥类适应能力较强，能与游客近距离接触，建议规范管理保护该类群水鸟。2）推进环滇池湖滨带生态建设。构建从点状保护逐步扩展至带状或面状的水鸟栖息廊道，降低水鸟栖息地的孤岛化和破碎化现象（Sun et al., 2023）。加强滇池湖泊自然岸线的保护，逐步将人工防浪堤改造为生态驳岸，逐步实现水、陆生态系统之间的良性循环（杨文军等, 2021）。在滇池外海南岸及东岸等满足多个类群水鸟栖息的区域营建“水生—湿地—陆生”的复合景观，提升湿地水环境质量，为扩大水鸟栖息地创造条件。3）减少人为活动对水鸟栖息地的干扰。加强国土空间用途管制，加强滇池湖滨及其周边的土地集约利用，在确保不影响水鸟正常飞行的基础上，可在捞鱼河、海东、斗南等人流量大的湿地周边适当种植本土的高大乔木类植物，为水鸟栖息营造天然屏障（芦汀,2023）。

5 结论

本研究综合使用AHP和GIS等方法，实现了滇池湖滨4个类群水鸟栖息地适宜性的定量评价。结果表明：1）在影响滇池湖滨水鸟栖息地的各个评价因子中，食物丰富度在各因子中影响程度最高，其次是人为干扰因子，水文条件、距水源地距离和隐蔽度等其他因子。这说明食物是滇池湖滨水鸟选择栖息地的重要因素，而人为干扰对水鸟影响也较为显著。2）4个类群水鸟的适宜栖息地（最适宜和较适宜区）中，鸥类和鹤鹮类水鸟的适宜区最大，雁鸭和鸻鹬类相对较小。3）滇池湖滨水鸟最适宜的栖息地分布在滇池草海西岸及外海南岸、东岸的带状或斑块状区域，其食物相对丰富、人类干扰程度较低，是开展生物多样性保护及湿地恢复重建的优先区。