基于鳥類生境修復與營造的濕地生態設計策略

李相逸

崔冬瑾*

馬 超

劉瑞雪

濕地生態系統是地球上主要的生態系統之一，其重要價值已得到了廣泛的認可，但該系統的脆弱性和復雜性亦是研究的重點和難點[1]。濕地生態系統的特征是在自身長期的演替和進化中，以及區域氣候、地理環境等的共同作用下逐漸形成的。它們不僅能夠提供豐富的自然資源和生態服務，同時為動植物提供棲息環境。然而僅2003—2013年的10年中，中國就失去了約30 000km2的濕地[2]。因此，對于濕地生態系統的保護與修復工作迫在眉睫。

鳥類在濕地生態系統食物鏈中處于頂端，其豐富度和分布狀況能夠在一定程度上反映出生態系統的健康狀況和生物資源條件等，是表述環境質量的重要指標[3]。國內外相關研究中，已有學者建立了鳥類及其生境關系的模型，但多集中在對某一種或某一種群鳥類生境適宜性的討論，且通常是在較大尺度[4]下的探討，其結果能夠較為準確地界定該種群鳥類的偏好生境。在中小尺度下，黃越通過調研北京城區內26個城市公園中的鳥類，探討了鳥類生境的保護、管理方法，同時提出了將鳥類觀賞作為城市公園的重要組成部分[5]；張婉清、董麗通過對北京奧林匹克森林公園中的鳥類及植物群落進行調查，分析得到兩者之間的關系，從而提出了城市鳥類棲息地的植物生境營造策略[6]；李桐通過總結文獻及相關理論研究，認為棲息地性質和人為干擾是影響濕地公園內鳥類生境的關鍵因素，并以小白鷺和赤頸鴨為焦點物種，分析探討了濕地公園的規劃設計模式[7]。這些關于鳥類及其生境環境營造的研究多集中在城市范圍內，而以景觀規劃設計的角度，探討城市周邊的濕地生態系統中鳥類的多樣性及其生境條件關系的研究較少。

本文以天津七里海古潟湖濕地為研究場地，在分析了鳥類豐富度及其與棲息環境質量之間關系后，選擇出重要環境因子，并通過分析代表物種的偏好棲息環境，結合研究場地現狀問題，以斑塊及小生境2個尺度為設計切入點，提出了相應的修復策略，以期能夠提高生態系統的物種豐富度，從而有效地進行濕地生態修復實踐。

1 研究場地概況

七里海古潟湖濕地位于天津市寧河縣境內，總面積約為344.38km2，被認定為國際重要鳥類生境(IBAs)[8]。研究中利用精度為30m的Landsat8遙感影像數據，將研究場地2012年的相關數據通過GIS工具中生境類型的識別與劃分功能進行處理，并結合人工目視解譯進行識別。為了確保生境類型劃分的有效性和準確性，進行實地勘察時，首先觀測整個研究區域內的生境分布，根據地形地貌條件、植物覆蓋程度和植物種類等將研究區域內現有生境分為七大類，分別為蘆葦沼澤、鹽水沼澤、開闊水面、草地、疏林灌木、農田及建設用地，繪制出研究場地內各類生境的分布圖(圖1)。進行野外調研時，在不同生境內確定100余處樣地，每處樣地內布置1～2個20m×20m的喬木樣方，2～3個10m×10m的灌木樣方，5～6個1m×1m的草本樣方；同時布置6條10m草本樣線、10條30m灌木樣線、10條50m喬木樣線，進行植物調研，記錄其中的植物種類、高度、覆蓋率和密度等信息，各生境內的主要植物類型如表1所示。

2 研究場地主要問題的分析與總結

2.1 代表性鳥類及其棲息環境總結

調查顯示，研究場地內出現的鳥類共記131種，分別屬于31科[9]。這些鳥類多數為水鳥，少數為林鳥，且林鳥多為遷徙鳥，僅在研究場地內

圖1 七里海古潟湖濕地內生境分布

0短暫停留或進行捕食活動。因此本研究中主要以水鳥為研究對象，并對其棲息環境進行修復與營造，其余只生活在林地中的鳥類(如猛禽類)不在文中討論。本文中將覓食方式相同或相似的鳥類歸納為同一“共位群”[10]，并在每一類共位群中根據是否具有代表性，是否為關鍵物種或旗艦物種等原則選擇目標物種[5](表2)。

2.2 棲息環境質量與鳥類豐富度的關系

研究中選擇了自變量：面積[11]、面積百分比、周長-面積分緯度、植物香濃-威納指數[12]、植被覆蓋率、植物水平斑塊豐富度[13]和人類干擾程度[14]共7類，對生境的環境質量進行量化；選擇鳥類物種豐富度、共位群豐富度為因變量，描述鳥類在各斑塊內的分布情況。

將數據導入R軟件，使用‘glmnet’包實施套索算法，并利用lasso回歸進行分析，分別得出針對鳥類物種豐富度和共位群豐富度的顯著影響因子。結果顯示人類干擾程度、植物水平斑塊豐富度及植物香濃-威納指數為鳥類物種豐富度的顯著影響因子；而人類干擾程度、植物水平斑塊豐富度、植物香濃-威納指數及面積為鳥類共位群豐富度的顯著影響因子。可見在對鳥類生境的修復與營造中，可主要從4個方面入手：1)增加不同生境內植物豐富度；2)提高斑塊內植物異質性；3)增加某些生境面積；4)為鳥類營造遠離人類干擾的生境環境。

2.3 研究場地主要問題分析

結合研究區域內現狀條件，具體可作如下分析。

1)蘆葦沼澤與鹽地沼澤斑塊，存在單體斑塊面積過大，連續性過強的缺陷，且斑塊內優勢種蘆葦占所有植物種類分布的95%以上，造成斑塊內植物物種單一，同質性過強，且內部水系溝通不足；斑塊邊緣過于規整，嚴重影響了水中生物生存所需的小環境，降低了鳥類取食、營巢的多樣性選擇。

表1 七里海古潟湖濕地各生境內的植物物種

表2 七里海古潟湖濕地內目標物種棲息生境

2)開闊水面斑塊面積過小，常年缺水，嚴重影響了潛水類及水面捕食類等的生存環境和食物資源的獲取場所。

3)探查類鳥(以鷸科、鸻科為主)喜好有泥灘覆蓋的淺灘環境，因此需要增加或營造此類斑塊。

4)現狀條件下緩沖區內仍有農田、人工魚塘等，人為活動影響了鳥類的生存，需要營建隔離人類干擾的生境斑塊類型，如四面環水的鳥島；同時形成綠色屏障，對核心區域進行保護。

3 濕地修復與生境營造策略

基于以上研究結果，從斑塊尺度及小生境尺度分別對現狀棲息條件進行修復設計。

3.1 蘆葦沼澤與鹽地沼澤斑塊的修復與營造

為了增加蘆葦沼澤斑塊與鹽地沼澤斑塊的異質性，斑塊尺度下需從調整單個斑塊尺度，增加植物種類，并合理搭配植物等方面入手；小生境尺度下，可通過改變斑塊邊緣線，混植適宜物種等營造多樣小生境。

具體措施為開挖深淺不一的水渠，將水引入其中；小生境尺度下需要解決斑塊邊緣效應弱的問題，即模仿自然水流沖擊中形成的斑塊邊緣，形成魚蝦等水中生物的洄游小環境。為了增加植物豐富度，需適當增加蘆葦群落中的伴生種，如水蔥、香蒲及以野生蓮、金魚藻等漂浮植物為主的水生植物等，具體種植方式如圖2-1所示。鹽地沼澤中以鹽地堿蓬、堿篷和堿菀為優勢物種，同時伴生有蘆葦、獐毛等。修復后主要營造5類鹽生植物群落，包括鹽地堿蓬-獐毛群落、鹽地堿蓬-堿篷群落、鹽地堿蓬-蘆葦群落、堿菀-蘆葦群落和堿菀-鹽地堿蓬群落，伴生種有扁稈藨草、中亞濱藜、蒿、堿地膚和豬毛菜等，具體種植方式如如圖2-2所示。

3.2 淺灘斑塊的修復與營造

淺灘斑塊是探查類中鷸科鳥類必要的生存環境，在修復營造中首先需要增加該生境類型的面積。斑塊內植物需降低其覆蓋率，留出一定面積的泥/沙灘地。

具體措施為在中央大水面邊緣及臨近津唐運河的位置營造淺灘斑塊(圖3)，每一塊斑塊的位置需要根據淺灘所處位置的原始水位深度來確定。淺灘斑塊內保留一定面積的泥/沙灘地，保證其中蟹、蝦、甲殼類等生物的生存。小生境尺度下，可在斑塊邊緣種植高度為30～50cm的矮小植物，植物種類保留原有鹽地堿蓬、互花米草、紅蓼和堿菀等，其中鹽地堿蓬的伴生物種主要有獐毛、堿地膚、豬毛菜和蒔蘿蒿等，植物種植方式如圖4所示。

3.3 開闊水面斑塊的修復與營造

開闊水面是水鳥極為重要的生境環境，其中包括3種小生境類型，且這3種小生境各具特點，中央深水區可為水面捕食類及飛掠水面類等水鳥提供捕食及起飛環境；水面邊緣可增加較高的水生植物，為鳥類營巢、繁衍等活動提供必要的密閉小生境；近水駁岸小生境內需提供較為豐富的植物類型，以提高斑塊內的異質性。

在斑塊尺度下進行修復時，需要對整個生境內的斑塊進行調整和重塑，構造出3個等級的水域斑塊：貫通蘆葦沼澤；在核心區邊緣構建環海溝；塑造蓄水水面，均衡濕地內水量，同時為鳥類提供開闊的游水環境(圖5)。

開闊水面斑塊中可構建出淺水、深水及近水駁岸3類小生境類型。

圖2 蘆葦沼澤與鹽地沼澤小生境修復前(2-1)后(2-2)

圖3 七里海古潟湖濕地核心區中央大水面內淺灘斑塊的營造

圖4 淺灘小生境營造

圖5 開闊水面斑塊的修復與營造

圖6 近水駁岸小生境營造局部

圖7 水中鳥島營建

圖8 水中鳥島小生境營造

圖9 濕地生態系統設計模式

1)淺水小生境。

水深0.1～0.3m，水中需要有蘆葦等較高大的挺水植物分布，水生植物的覆蓋率為30%～70%，疏密有致，以滿足不同鳥類對植物郁閉度的要求。除蘆葦外可增加荊三棱、狹葉香蒲和水蔥等耐鹽堿的挺水植物；浮水植物可選擇荇菜、浮萍等。可為鳳頭??、普通秋沙鴨、白眉鴨、東方大葦鶯、大白鷺和蒼鷺等鳥類提供棲息生境。

2)深水小生境營造。

此類小生境水深需達到0.3～2.0m，且要求有一定面積的開闊水面，為大、小天鵝等提供所需的飛行環境。此外，在規劃設計時通過調整地形及斑塊邊緣線，形成寬窄不一的水流通道；在水中置石營造出水流湍急或平緩的不同流動狀態。并在水域中投放魚、蝦、軟體類動物等，增加鳥類食物。在水域邊緣種植挺水植物，為鴨科類棲息或營巢提供隱蔽的環境。

3)近水駁岸小生境的營造。

水域邊緣或鳥島等的駁岸設計應以軟質為主，材料可選擇天然石材、木材、植物等，且應構造成蜿蜒曲折的形式，局部營造鳥類可隱蔽的淺水灣，為鳥類提供安全的生境，同時可增加景觀的多樣性與趣味性(圖6)。植物種植需營造出由陸生到水生的梯度，灌木可選擇紫穗槐、檉柳和西伯利亞白刺群落等；陸生草本混種的區域主要為西伯利亞白刺群落的伴生種，包括獐毛、蘆葦、堿篷等；鹽生草甸植被混種主要為檉柳群落下層的草本植物，包括鹽地堿蓬、堿篷、羅布麻、白茅、藜和東亞市藜等；挺水植物混種的區域主要種植有蘆葦、狹葉香蒲、水蔥等；沼澤植被是以蘆葦、香蒲、扁稈藨草等為優勢種，伴生種為長芒稗、荻、堿菀和鵝絨藤等；雜草草甸植被混種區域主要包括白茅、狗尾草和牛鞭草群落等；水生植物主要包括蓮、水鱉、浮萍和金魚藻等。這些植物與駁岸石材相結合，形成軟質駁岸，主要為地面收集類及探查類中的鷸科鳥類(如黃鹡鸰、攀雀、灰頭鹀和紫背葦鳽；林鷸、白腰草鷸等)提供覓食環境。

3.4 水中鳥島斑塊的修復與營造

水中鳥島斑塊的構建主要是為了降低人為干擾，且形成植物物種和群落結構較為豐富的環境，以吸引不同生態位中對人為干擾較為敏感的鳥類。

根據對場地內開闊水面斑塊的分布和人為干擾程度較低2種環境因素的疊加，得到最適宜營造水中鳥島的環境(圖7)。根據研究，鳥島面積在0.005km2以內為宜，面積過大可能會吸引肉食動物，造成小型鳥類被捕食[15]。鳥島上的植物形成陸生與水生植物梯度，陸生草本植物主要以牽牛類、地錦等植物為主；沼澤植被類型主要包括蘆葦、狹葉香蒲、堿菀和稗等；鹽生草甸植被主要有蒲公英、車前草、西伯利亞蓼等；雜草草甸植被包括白茅、狗尾草群落等；挺水植物主要有蘆葦、香蒲、狹葉香蒲和水蔥等；鹽地堿蓬群落是以鹽地堿蓬為優勢種，伴生有獐毛、刺兒菜、砂引草、益母草、堿篷和紅蓼等草本植物；水生植物種類有蓮、金魚藻、苴草和水鱉等，植物種植如圖8所示。其中陸生生境可為喜鵲、白頭鵯、珠頸斑鳩、云雀和葦鹀等提供覓食生境；沼澤植被及挺水植被群落可為喜鵲、燕雀等提供棲息覓食生境；水生植物群落可為雁科、鴨科、鷺科等鳥類提供覓食與棲息生境。在工程完成后的一段時間內須在人工島嶼內投放食物。

3.5 其他生境斑塊的修復與營造

建筑屋頂及屋檐是較為特殊的生境類型，同時也是與人類距離最近的生境，主要吸引的鳥類包括家燕、雨燕、巖鴿等。如家燕常在建筑的屋檐下筑巢，在高空環境中覓食，在濕地泥潭中銜泥。因此，濕地緩沖區外可允許建筑物的存在。

4 結語

本研究中主要的鳥類為水鳥，根據它們對棲息條件的需求，需要在現狀條件下增加水中鳥島、淺灘；此外，有些鳥類(如大天鵝、小天鵝等)需要較大面積的水面環境，因此需要擴大原有的水面斑塊面積。植物種類和群落的營建是小生境尺度下生態修復的重要環節，蘆葦沼澤、鹽地沼澤、淺灘、淺水區域、疏林草地及水中島嶼生境斑塊內的植物群落修復方法是根據現狀立地條件和該生境吸引的鳥類所需要的條件而提出的具體方案。由于七里海古潟湖濕地存在缺水的問題，為了營造出深淺不一的水面環境，需要重塑地形條件，且在不同季節實施補水。根據本研究，對于濕地生態系統的設計模式如圖9所示。

“面積”因子是影響鳥類共位群豐富度的重要環境因子，但由于調研數據有限，無法量化各類型生境斑塊的具體面積數值和它們的面積比例，因此無法在研究場地尺度下進行生境的最優化配置；在對植物群落進行營建或修復時，主要選擇了研究區域內原有的植物種類，并在遵循植物物種自身配置原則的基礎上進行規劃設計，具體效果還需在方案落地后進行監測，不斷調整、維護。此外，食物資源如魚蝦類、底棲類、兩棲類及小型哺乳類動物等，亦是鳥類生存的必要條件，本研究對此部分內容還未能達到量化的研究程度，因此還需進一步完善。

對于濕地生態系統的修復錯綜復雜，本研究嘗試從其中一個環節入手，結合研究場地的具體問題，提出基于每類生境的斑塊及小生境2個層級的修復策略。需要注意的是，濕地生態系統是動態的有機體，后期的監測和維護仍然是重要的內容，同時亦是本研究可縱向延續的課題。

注：文中圖片均由作者繪制。