基于鳥類生物多樣的深圳河四期工程生態修復效果評價

冷玉波，張 華

(1.深圳市治理深圳河辦公室，廣東深圳518008；2.深圳市水文水質中心，廣東深圳518008)

0 引 言

河流修復評價在20世紀末起步，國內外學者主要選擇水文、水體理化性質和生物等指標，根據其在生態修復前后變化來評價河流生態修復效果[1]。進入21世紀，河流生態修復逐漸演變為以河流健康為目標，評價法大體分為指示物種評價法和多指標評價法。多指標評價法主要是從水質、水量、河岸帶與水生生物等方面，利用層次分析法(AHP)建立指標體系進行評價；指示物種評價法是陸地生態系統和水生態系統健康評價的常用方法，比較適用于流域內自然生態系統的健康評價。

傳統水環境監測以化學指標為主，監測參數存在局限性，難以滿足當前需求。選用指示物種是利用其在污染脅迫下生理或行為變化進行預警的技術手段，相對于有限的監測指標，能更好地綜合反映水體的自然狀況，是生態環境改善的綜合表現。研究區域物種調查結果顯示，在陸域綠化帶、高灘植物區、潮汐灘涂區、河道主槽區等不同的生態功能分區，鳥類均為主要生物物種。此外，深圳河灣流域內的香港米埔自然保護區和福田國家紅樹林自然保護區具有良好的自然環境和較為豐富的餌料資源，是鳥的天堂，且鳥類是流域內保護價值較高的物種，對生態環境變化的影響尤為敏感。因此，本文以鳥類這一河流生態系統中的高級消費者作為指示生物，綜合評價工程的生態修復效果。

工程實施后，治理河段水質基本達到地表水V類標準，鳥類的多樣性和豐富度等指標逐步向好，工程的生態修復效果明顯，這有助于為類似河流修復效果評價提供參考依據，并為城市水生態文明建設和黑臭水體治理提供科學支撐。

1 研究區概況

深港雙方政府自1982年開始對深圳河進行聯合治理。截至2012年，完成了一、二、三期工程，基本解決了深圳河干流的防洪問題。四期工程主要解決深圳河上游河段的洪澇問題，并進行該河段的生態修復工作，使河道水質達到地表水Ⅴ類，并改善河道生態環境。四期工程河段屬于深圳河上游段，從平原河口起至上游蓮塘變電站附近，治理河段總長4.449 km。

研究區域地處北回歸線以南，屬南亞熱帶海洋性季風型氣候，平均氣溫22.4 ℃，平均降雨量1 883 mm，高度城市化，為典型的城市生態系統，受人類活動干擾較強。研究區域總面積約18.8 hm2，其中河流1.9 hm2、低濕草地8.0 hm2，建成區(含道路)8.9 hm2，約占總面積的80.6%。2009年8月～2010年1月的生態野外實地調查以及2010年12月的浮游生物和底棲生物采樣調查共發現鳥類90種，兩棲類動物8種，哺乳動物 7種，魚類6種，浮游動物42種，底棲動物4種，包括國家Ⅱ級重點保護野生動物黑鳶，廣東省重點保護野生動物6種(其中5種為鳥類)。雖然研究區域內先后實施了深圳水庫流域污水截排工程、蓮塘片區截污工程、蓮塘片區污水截排工程等，但工程河段仍然存在污水直接入河的情況，水質為劣Ⅴ類，主要超標指標為氨氮、五日生化需氧量、總氮，水體存在黑臭問題，不能滿足景觀用水標準。

2 生態修復措施

河流生態修復是指運用生態系統原理，修復和強化水體生態系統的主要功能。其目的是通過適當的工程措施、生物措施和管理措施，使當前的河流生態狀況有所改善并向良性方向演進，部分地恢復到干擾前某種狀態下的結構和功能[2]。

2.1 生態修復方案

根據研究區河流特點，四期工程主要從防洪、生境修復和水質改善等方面入手進行生態修復。主要包括：①保持河道自然蜿蜒形態，大量使用生態透水材料，構建生態護岸，保證防洪安全；②設置河漫灘地、生態濕地、自然拋石、跌水等，營造不同微生態；③采取降低齒墻、設置翻板閘門等措施加強河道河岸、干流支流的生態連接；④采取控源截污、內源治理、活水循環等方式改善水質；⑤種植鄉土樹種，提升景觀綠化系統。各項具體生態修復措施詳見表1。

2.2 生境修復

工程完工后，研究區內的生境類型發生一定變化，低濕草地和建成區生境面積分別減少1.87、4.03 hm2；相反，河流生境面積增加5.90 hm2，增幅178.8%。工程實施前后生境類型和面積變化對比見表2。工程將2.20 hm2的河套地區改造為河灘濕地，并對20年一遇水位線以下的3.93 hm2的低濕草地進行植被恢復，共恢復低濕草地6.13 hm2，有利于減緩工程對低濕草地的影響。

各種生態修復措施實施后，研究河段生態環境得到良好的恢復，形成濕地、河漫灘地、拋石上游積水區、拋石下淺灘、跌水上游雍水區、跌水下深潭、擋墻灌木叢等7種典型修復后的微生境。

3 生態修復效果評價方法

研究區河段主要環境問題是水污染，對水質理化指標的評價是生態修復效果評價中的一項重要和必要的內容。但由于水質監測點在空間分布上的單一性和時間上的瞬時性，不能全面反映整個河流生態環境的變化情況。無論生態環境如何變化，最終均會反映到這一生態系統中生物種群變化上來，因而選取某一特定生物種群變化來反映工程整體生態修復效果是一個很好的選擇。鳥類作為河流生態系統的高級消費者，在河流生態系統的能量流動和維持穩定性上起著舉足輕重的作用，鳥類的豐富度和均勻度能夠反映河流不同生境的變化，不同的鳥類偏好不同的河流生境，河流生境異質性越高，鳥類群落的多樣性也越高[5- 6]。因此，本研究最終選擇上下游斷面水質數據和鳥類的變化情況，評價深圳河四期工程實施后研究區的整體生態修復效果。

表1 生態修復措施

表2 工程實施前后生境類型和面積變化對比

3.1 水質監測與評價方法

(1)監測方法。為了能夠綜合反應工程河段水質變化情況，在工程河段下游砂石傳送帶斷面設置水質監測點，該斷面有較長的連續水質資料，便于對比分析。從2013年8月～2017年8月，每月進行1次全天多參數水質監測采樣。

(2)評價方法。研究區河段原狀水質為劣Ⅴ類，主要超標指標為氨氮、五日生化需氧量，水質監測主要指標為溶解氧、懸浮物(SS)、化學需氧量、五日生化需氧量、總氮、氨氮、總磷等。通過分析研究區河段下游斷面2013年8月～2017年8月的連續水質監測數據，可以對比分析工程實施前后研究區河段水質變化情況，從而反映工程實施后其水質改善效果。

3.2 鳥類調查與評價方法

3.2.1調查方法

自平原河口至蓮塘變電站河段進行觀鳥觀測，在香港和深圳兩側同時進行。4月～9月為雨季，每2個月觀鳥1次；10月～翌年3月為旱季，每個月觀鳥1次。2013年10月～2017年11月共觀鳥38次，其中2013年觀鳥3次，2014年～2016年每年各9次，2017年8次。

選擇天氣晴朗、風力不大日期進行野外實地調查，清晨和傍晚各1次，9∶30和15∶00在沿線各進行1次步行觀鳥調查，主要采取固定樣線法和定點監測法。固定樣線法即在監察地段沿深圳河固定樣線上，以0.5～1 km/h速度勻速步行觀察鳥類，往返各1次。鳥類野外鑒別采用10倍望遠鏡直接觀察，調查的有效距離為樣帶100 m寬范圍。發現鳥類后，記錄所觀察到鳥類種類、數量、活動類型和生境等各種信息，同時結合鳥類鳴叫聲辨別其種類和數量。定點監測法即選擇監測區域較高位置或空曠地點作為定點監測地，記錄觀測到的鳥類或聽到叫聲的鳥類種類和數量。

3.2.2評價方法

鳥類多樣性與研究區域生態系統的生物多樣性呈緊密的正相關，鳥類數量、種類、鳥類群落組成和區系特征等指標的變化可直觀反映研究區域生態環境的變化。水禽也可稱為水鳥，水禽棲息地及濕地生態系統為主要保護對象，水禽是濕地生態系統重要的組成部分，在濕地生態系統的能量流動和維持生態系統穩定性等方面起著舉足輕重的作用。研究區域生態環境以濕地為主，通過分析水鳥種群變化，對研究濕地生物多樣性、生態系統穩定性和監測環境變化具有重要意義。通過對比分析鳥類數量、種類、生物多樣性和豐富度以及水鳥的變化情況，可以綜合反映工程實施后對研究區域的生態環境的影響[7]。

物種多樣性與均勻度采用Shannon-Weiner指數計算，計算公式為

式中，H為物種多樣性指數；Pi為調查中第i個種的個體數的比例，即第i個物種個體數與所有物種的總個體數之比；S為樣帶中的物種數。

均勻度采用Pielou指數，采用以下公式計算

J=H/logS

式中，J為物種均勻程度。

4 生態修復效果分析

4.1 水質變化

根據《深圳市水環境功能區劃》，深圳河水質執行GB 3838—2002《地表水環境質量標準》V類標準。深圳河四期工程施工前，深圳河水質超標，主要超標項目是氨氮和總氮，超標倍數分別為0.98和2.805。

深圳河四期工程施工期間，通過清理污染底泥、截污等措施，河道水質有一定改善，但氨氮仍然超標，超標倍數為0.55，超標情況比施工前有略有好轉。深圳河四期工程完工后，污染底泥清理完成，周邊直排污水截流至污水處理廠，河道兩岸生態護坡建設完成，深圳河水質有明顯改善，水質指標均滿足標準。工程前后深圳河水質情況變化對比見圖1。從圖1可知，施工結束后，各項水質指標均優于施工前水質，說明本工程生態環境效益顯著。

圖1 工程前后深圳河水質情況變化對比

4.2 鳥類生態

(1)鳥類資源組成。2013年10月～2017年11月，觀鳥38次中，共記錄到62種，隸屬16目25科，共觀察到13 532只鳥，主要物種有池鷺(Ardeolabacchus)、白鷺(Egrettagarzetta)、金眶鸻(Charadriusdubius)、白腰草鷸(Tringaochropus)、家燕(Hirundorustica)、白鹡鸰(Motacillaalba)、紅耳鵯(Pycnonotusjocosus)、白頭鵯(Pycnonotussinensis)、麻雀(Passermontanus)和斑文鳥(Lonchurapunctulata)等。研究河段鳥類資源觀測結果見圖2。從圖2可知，隨著工程完工，2017年各月鳥類種類已經開始恢復，大部分月份的鳥類種數已經超過了2016年同期，接近2015年同期，鳥類種類恢復的趨勢已經形成。2017年各月鳥類數量已經超過2016年同期的水平，部分月份已經恢復到2015年同期水平，并接近2014年同期水平，鳥類數量恢復的趨勢和速度都比較好，反映生態修復成果已經逐步顯現出來。

圖2 2013年～2017年鳥類資源觀測結果

(2)鳥類居留型和區系。2017年11月，冬候鳥(或旅鳥)和古北種已開始出現，其中冬候鳥(或旅鳥)14種，古北種12種。

(3)鳥類物種多樣性和豐富度。2013年11月～2017年11月，研究河段鳥類群落物種多樣性和均勻度見表3。從表3可知，2017年11月觀測到鳥類35種，434只，鳥類群落物種多樣性指數為3.238 1，已超過2013年同期并接近開工前，均勻度為0.9108。工地范圍內2017年11月鳥類總體的種類、數量、物種多樣性和豐富度均保持相對穩定和趨向恢復狀態。與2013年～2016年同期相比，2017年11月鳥類的種類基本保持穩定和趨向恢復狀態，與2013年11月相比減少了10種，與2014年11月相比減少了6種，與2015年11月相比增加了3種，與2016年11月相比增加了1種。2017年11月鳥類數量比2013年11月減少了63只，比2014年11月減少了55只，比2015年11月增加了109只，比2016年11月增加了75只。

表3 鳥類群落物種多樣性和均勻度

通過施工前(2013年)、施工期間(2014年～2017年)、施工結束后鳥類種群及數量調查數據分析，工程范圍內鳥類種群數量明顯高于工程建設期間，說明工程建設施工活動對鳥類影響較為明顯。采用Kruskal-Wallis方法進行顯著性檢驗結果顯示，施工前、施工期間鳥類種數和數量差異顯著，施工活動減弱后(2017年1月～11月)鳥類種群及數量呈逐漸恢復趨勢，顯著性檢驗指數有所降低，評價區內鳥類物種多樣性增加。

(4)水禽和依賴濕地的鳥類。2013年11月～2017年11月，觀測到的水禽和依賴濕地鳥類見表4。從表4可知，2013年11月，仍觀測到水禽和依賴濕地鳥類24種。其中，游禽3種，涉禽11種，依賴濕地鳥類10種。隨著工程施工的不斷深入，施工強度的不斷增大，水禽和依賴濕地鳥類種類不斷下降，到2015年11月降至最低值。隨后施工強度逐步降低，水禽和依賴濕地鳥類種類開始逐步上升，2017年11月開始接近施工前的水平，趨向正常的自然狀態。2017年11月觀測到的主要水禽和依賴濕地的鳥類有：普通鸕鶿(Phalacrocoraxcarbo)、白鷺(Egrettagarzetta)、蒼鷺(Ardeacinerea)、池鷺(Ardeolabacchus)、中白鷺(Egrettaintermedia)、綠翅鴨(Anascrecca)、金眶鸻(Charadriusdubius)、白腰草鷸(Tringaochropus)、磯鷸(Actitishypoleucos)、青腳鷸(Tringanebularia)、黑翅長腳鷸(Himantopushimantopus)、普通翠鳥(Alcedoatthis)、白鹡鸰(Motacillaalba)、灰鹡鸰(Motacillacinerea)、黃腹鷦鶯(Priniaflaviventris)、北紅尾鴝(Phoenicurusauroreus)、黑喉石鵖(Saxicolatorquata)、長尾縫葉鶯(Orthotomussutorius)和黃腰柳鶯(Phylloscopusproregulus)，共計19種，占鳥類總種數的54.3%，其中游禽2種、涉禽8種、依賴濕地鳥類9種。

表4 觀測到的水禽和依賴濕地鳥類數量

總之，鳥類數量、種類、生物多樣性和豐富度以及水鳥的變化情況綜合分析結果表明，深圳河施工后，基本的鳥類仍然存在，鳥類的物種數與數量都在可以接受的范圍之內，鳥類種類、數量、物種多樣性和豐富度均保持相對穩定狀態；工程完工后，鳥類種類和數量開始出現恢復狀態，鳥類的棲息環境基本保持良好狀態，尤其是生態河道建設保持著良好的生態環境，為鳥類提供了良好的棲息環境。觀鳥結果表明，本工程段生態環境、鳥類種類和數量已基本恢復到施工前的水平，尤其是已適合于多種水鳥的棲息和覓食。

5 結 語

鑒于河流生態修復的復雜性和多樣性，衡量河流生態修復效果成功與否的難點之一是評價對象和標準的確定。本研究在水質評價的基礎上，選擇鳥類作為指示生物，反映研究區河段生態系統的生物多樣性和生境變化情況，以及綜合評估工程的生態修復效果，是一種有益嘗試。

研究區河段水質指標明顯改善，水質基本達到地表水V類標準，鳥類種群逐步恢復，已基本恢復到施工前的水平，生態環境不斷恢復和改善，工程生態修復效果明顯。各項生態修復工程以及環境監察與審核制度等措施實施后，從河流形態、水質、生態等方面對研究河流段進行了系統性生態修復，工程生態修復效果明顯。

由于條件限制，本研究仍缺乏工程完成后較長系列的監測數據，今后需要進一步加強研究區域的監測和調查工作，以便更好地反映工程的生態修復效果。