機場冬季鳥類活動規律及雪被對鳥類群落的影響

張侃，林慶乾，劉琪琪，王晨，侯建華

(河北大學 生命科學學院，河北 保定 071002)

鳥擊或稱鳥撞指飛行的鳥類與飛行中的飛機、高速運行的火車、汽車等發生碰撞，造成意外的事件[1].鳥撞已成為世界航空業的三大災害之一，對于航空業來講，安全是永恒的主題，飛機的失事概率較小，但災難一旦發生則死亡率極高、損失巨大[2].

機場因適宜的棲息環境和較豐富的食物條件而成為人工管理條件下鳥類重要的棲息地，是鳥擊發生的主要區域.目前，有關機場的鳥類國內外已開展了較廣泛的研究，內容涉及鳥類群落多樣性、鳥類危險等級評估[3-7]、鳥類分布規律[1、8-11、27]、季節變化[12-15]和鳥類群落與植被、草叢動物、土壤動物等環境因子的關系[16-22]等.受鳥類遷徙和繁殖的影響，春秋季節和夏季往往成為中國機場鳥擊防范和鳥類研究的重點季節，而冬季則因鳥種單一和數量相對較少而受到較少的關注.但是，由于冬季鳥類有集群活動的習性，特別是中國北方冬季漫長，冬季機場亦存在較大的鳥擊威脅.因此，本文對山西北部機場冬季鳥類活動規律及雪被對鳥類群落的影響進行了研究，以期為機場冬季鳥擊防范提供科學依據.

1 研究區域與方法

1.1 研究區域概況

研究機場位于山西省北部，屬于大陸性季風氣候：四季分明，春季天氣多變，多大風、風沙和浮塵；夏季全季多云雨；秋季天氣多晴朗，后期溫度劇降；冬季氣候干燥，寒冷多晴天，時有西北大風.年平均氣溫7.3 ℃，年平均日照2 800 h，年均降水量380 mm，無霜期150 d左右.在中國動物地理區劃中，屬于古北界華北區黃土高原亞區.機場生境主要包括草地、跑道、公路、房屋建筑4 種類型.其中，草地面積最大、分布在跑道兩側和房屋建筑之間，是場區鳥類活動主要區域；跑道和公路均為水泥澆筑而成；房屋建筑主要為低層樓房和平房，建筑間種植有柳樹、榆樹、小葉楊樹等行道樹.

1.2 研究方法

1.2.1 調查區域劃分

根據機場跑道、滑行道和聯絡道的位置，將機場劃分為5 個調查區域(圖1)，分別為區域一、區域二、區域三、區域四和區域五，其中，

區域一：位于機場北側，北側緊鄰農田，主體為草地，邊緣生有部分灌叢；細分為A1區、A2區和A3區；

區域二：位于機場跑道東側，主體為草地，分布有少量水塘和農田；細分為B1區、C1區、D1區、E1區和F1區；

區域三：位于機場跑道與滑行道之間，均為草地；細分為B2區、C2區、D2區、E2區和F2區;

圖1 機場內區域分布示意Fig.1 Regional distribution within the airport

區域四：位于機場滑行道西側，西側緊鄰村莊，主體為草地，分布有小片林地和1污水池；細分為B3區、C3區、D3區、E3區和F3區；

區域五：位于機場南側，南側緊鄰農田，主體為草地，分布有小片楊樹；細分為G1區和G2區.

1.2.2 雪被類型劃分

降雪后，經過強吹車吹掃跑道、滑行道、平行公路和聯絡道的雪，將機場劃分為3種雪被類型.裸露區：吹雪后，草叢完全裸露的區域；過渡區：草叢未被雪全部覆蓋的區域；覆雪區：草叢已被雪全部覆蓋的區域.

1.2.3 調查方法

將各個調查區域的中央線設置為調查樣線，利用樣線法調查，即在日出至日落的每個時段分別沿著調查樣線進行鳥類調查，行進速度為1～2 km/h，記錄行進過程中觀測到鳥類的種類和數量，為避免重復計數，對于與行進方向同向飛過的鳥類不予記錄.調查工具包括雙筒望遠鏡(Zeiss10×、SICONG8×)、照相機(7D，100～400 mm)、計數器.鳥類鑒定參考文獻[23]進行.鳥類的種類、居留型分類參考文獻[24]進行.

1.2.4 統計方法

鳥類密度(M): 計算公式為

M=N/(2LW)，

式中，N為樣線內記錄的鳥類數量，L為樣線長度，W為樣線單邊寬度[25].

鳥類活動頻率：采用數量百分比計算，即

Beta多樣性分解：采用Beta多樣性分解方法，將Beta多樣性分解為周轉分組βsim及嵌套分組βsne，其中，物種周轉表示不同群落間的物種替換，物種嵌套指當物種豐富度差異沿著某一梯度呈現出有序排列時，擁有較少物種的群落將是擁有較多物種的群落的子集.

式中，a為共有物種數，b和c分別是2個群落各自特有的物種數[27].

數據分析：采用SPSS 22.0及Excel軟件.

1.2.5 鳥類數量等級劃分

按照鳥類不同種群數量占鳥類統計總數的百分比(P)來確定優勢種和數量級，將P≥10%定為優勢種；1%≤P<10%定為常見種；0.1%≤P<1%定為稀有種；P<0.1%定為罕見種[28].

1.2.6 鳥類取食集團劃分

按照冬季植被狀況以及鳥類食性的不同，將冬季機場鳥類劃分為4 種取食集團.

食谷鳥：主要取食植物種子或農作物種子，如玉米、小麥等；

食蟲鳥：主要以昆蟲的成蟲、幼蟲，蠕蟲等為食的鳥類；

食肉鳥：主要取食鼠類、小型鳥類等小型脊椎動物；

雜食性鳥類：食性較雜，食物來源取決于周邊環境.

2 結果與分析

2.1 鳥類組成

機場冬季鳥類調查共記錄到鳥類19 種，隸屬7 目11 科.其中，雀形目(PASSERIFORMES)鳥類有5 科11 種，占鳥種總數的57.89%，其鳥類多樣性最豐富；非雀形目鳥類有6 科8 種.從居留型看，留鳥9 種，占鳥種總數的47.37%；冬候鳥5 種，占26.32%；旅鳥3 種，占15.79%；夏候鳥2 種，占10.53%.由此可見，冬季機場鳥類群落主要以留鳥和冬候鳥為主，其中留鳥以雀形目、鴿形目居多，冬候鳥主要為雀形目鳥類.

優勢種為麻雀(Passermontanus)、鐵爪鹀(Calcariuslongspur)、云雀(Alaudaarvensis)和短趾百靈(Alaudalacheleensis)，優勢種個體數量占鳥類個體總數量的83.38%；常見種為達烏里寒鴉(Corvusdauuricus)、喜鵲(Picapica)、葦鹀(Emberizapallasi)等5 種，占鳥類個體總數量的15.06%；稀有種為毛腿沙雞(Syrrhaptesparadoxus)、環頸雉(Phasianuscolchicus)、戴勝(Upupaepops)等7 種，占鳥類個體總數量的1.45%；罕見種為鳳頭百靈(Galeridacristata)、長耳鸮(Asiootus)、短耳鸮(Asioflammeus)等3 種，占鳥類個體總數量的0.11%.

從取食集團看，雜食性鳥類10 種，占鳥種總數的52.63%；食谷鳥5 種，占鳥種總數的26.32%；食肉鳥3 種，占鳥種總數的15.79%；食蟲鳥1 種，占鳥種總數的5.26%.此外，本次記錄到國家Ⅱ級重點保護野生鳥類共計3 種：長耳鸮、短耳鸮和紅隼(Falco tinnunculus)，占鳥種總數的15.79%(表1).

表1 機場內鳥類組成

續表1Continued Tab.1

2.2 鳥類活動規律

2.2.1 日活動規律

2.2.1.1 日節律

機場冬季全天不同時段鳥類活動存在差異，上午9:00—10:00鳥類物種豐富度最大，達到峰值，為16 種，占機場內鳥類物種總數的84.21%；其次為上午10:00—11:00，鳥類物種數為14 種，占73.68%；下午鳥類物種最豐富的時段為13:00—14:00，達到12 種，占63.16%.此外，機場鳥類密度變化呈現雙峰型曲線，上午9:00—10:00達到第1個峰值(最大值)，為2.22只/hm2；下午13:00—14:00鳥類密度達到第2個小高峰，為1.68只/hm2(圖2).

圖2 機場內各時段鳥類豐富度與密度Fig .2 Bird richness and density at different time periods in the airport

2.2.1.2 峰值時段鳥類活動情況

9:00—10:00共記錄鳥類16 種，其中優勢種為達烏里寒鴉、麻雀、鐵爪鹀和云雀，該時段優勢種個體數量占該時段鳥類個體總數量的80.03%；常見種為短趾百靈、小嘴烏鴉(Corvuscorone)、葦鹀和喜鵲，占該時段鳥類個體總數量的16.88%；稀有種為大嘴烏鴉(Corvusmacrorhynahos)、毛腿沙雞、鳳頭百靈(Galeridacristata)、環頸雉等7 種，占該時段鳥類個體總數量的3.00%；罕見種為紅隼1 種，占該時段鳥類個體總數量的0.09%.此外，雜食性鳥類10 種，占該時段鳥種總數的62.5%；食谷鳥4 種，占該時段鳥種總數的25%；食肉鳥1 種，占該時段鳥種總數的6.25%；食蟲鳥1 種，占該時段鳥種總數的6.25%.

13:00—14:00共記錄鳥類12 種，其中優勢種為麻雀、鐵爪鹀、短趾百靈和云雀，該時段優勢種個體數量占該時段鳥類個體總數量的83.41%；常見種為達烏里寒鴉、小嘴烏鴉、喜鵲等6 種，占該時段鳥類個體總數量的16.37%；稀有種為紅隼和環頸雉2 種，占該時段鳥類個體總數量的0.23%.此外，雜食性鳥類7 種，占該時段鳥種總數的58.33%；食谷鳥4 種，占該時段鳥種總數的33.33%；食肉鳥1 種，占該時段鳥種總數的8.33%.

2.2.2 分布規律

2.2.2.1 區域分布

冬季機場內各區域鳥類分布明顯不同，E1區和E3區鳥類物種最多，為11 種，占機場內鳥類物種總數的57.89%；其次為F3區，鳥類物種數為9 種，占47.37%.F3區鳥類個體密度最大，為50.60只/hm2；其次為E3區，密度為34.15只/hm2(圖3).

圖3 機場內不同區域鳥類豐富度與密度Fig.3 Bird richness and density in different areas of the airport

2.2.2.2 高密區域鳥類活動情況

E3區：共記錄鳥類11 種，優勢種為麻雀，該區域優勢種個體數量占該區域鳥類個體總數量的77.03%；常見種為喜鵲、家鴿(Columbalivia)、鐵爪鹀等4 種，占該區域鳥類個體總數量的21.06%；稀有種為鳳頭百靈、灰斑鳩(Streptopeliadecaocto)、云雀等6 種，占該區域鳥類個體總數量的1.91%.此外，雜食性鳥類7種，占該區域鳥種總數的63.64%；食谷鳥3 種，占該區域鳥種總數的27.27%；食肉鳥1 種，占該區域鳥種總數的9.09%.

F3區：共記錄鳥類9 種，優勢種為麻雀和達烏里寒鴉，該區域優勢種個體數量占該區域鳥類個體總數量的79.50%；常見種為小嘴烏鴉、云雀、短趾百靈等4 種，占該區域鳥類個體總數量的18.77%；稀有種為大嘴烏鴉、環頸雉和灰斑鳩，占該區域鳥類個體總數量的1.73%.此外，雜食性鳥類7 種，占該區域鳥種總數的77.78%；食谷鳥2 種，占該區域鳥種總數的22.22%.

2.3 雪被對機場鳥類的影響

2.3.1 雪被有無對鳥類密度的差異性影響

有雪被時機場場區內的鳥類個體密度平均值、物種密度平均值與無雪被時存在顯著差異(P<0.05)(表2).

表2 雪被有無對鳥類密度的差異性影響

數值為平均值±標準誤差.同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)，相同字母表示差異不顯著(P>0.05).

2.3.2 雪被類型對鳥類密度的差異性影響

不同雪被類型間鳥類個體密度存在顯著性差異(P<0.05)，其中，裸露區具有最高的鳥類個體密度，不同雪被類型間鳥類個體密度變化趨勢表現為裸露區>過渡區>覆雪區(表3).

不同雪被類型間鳥類物種密度存在極顯著性差異(P<0.01)，其中，裸露區具有最高的鳥類物種密度，不同雪被類型間鳥類物種密度變化趨勢為裸露區>過渡區>覆雪區(表3).

表3 不同雪被類型間鳥類密度的差異性分析

數值為平均值±標準誤差.不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05) ，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01) .

2.3.3 雪被類型間的Bate多樣性分解

Bate多樣性分解表明：裸露區與過渡區的周轉分組(0.09±0.05)高于嵌套分組(0.07±0.04)，過渡區與覆雪區、裸露區與覆雪區的周轉分組均低于嵌套分組，表明鳥類有從裸露區向過渡區擴散的能力，且裸露區是吸引鳥類分布的直接生境(表4).

表4 群落Bate多樣性周轉分組βsim和嵌套分組βsne

3 討論

機場冬季鳥類調查共記錄鳥類19 種，隸屬7 目11 科，其中雀形目鳥類最多，是構成冬季機場鳥類群落的主體.從鳥類居留型來看，冬季機場主要以留鳥和冬候鳥為主：優勢種類為麻雀、鐵爪鹀、云雀和短趾百靈；從取食集團看，雜食性鳥類和食谷鳥類居多，且均為雀形目鳥類，因此冬季機場鳥擊防治的重點應主要針對雀形目鳥類.在鳥類物種組成上，冬季機場鳥類物種組成較為單一，這與機場所處的地理位置有密切關系：本次研究機場位于山西北部，屬于中國中部地區，研究結果與地處中國南部的南寧吳圩國際機場冬季鳥類組成存在明顯差異[13]，這與南寧的亞熱帶季風氣候(冬季氣溫高、植被茂密)有關，在冬季仍能為鳥類提供充足的食物和棲息場所；但本研究結果與地處中國北部的哈爾濱機場冬季鳥類居留組成具有較高的相似性，即均以留鳥和冬候鳥為主[29]，這與二者均屬于大陸性季風氣候、冬季漫長和寒冷有關.

本研究表明，機場冬季全天不同時段鳥類活動存在差異，全天鳥類活動最頻繁的時段為9:00—10:00和13:00—14:00，該時段鳥類物種豐富度和鳥類個體密度均為全天最大值，雜食性鳥類和食谷鳥類是該時段的主體.就區域分布而言，各區域分布明顯不同.其中，E3區和F3區為冬季機場的高密區域，即鳥類豐富度、個體密度最大，其中E3區優勢種為麻雀，同時該區域大部分鳥類為雜食性鳥類和食谷鳥類：由于E3區位于區域4的南側，周邊生境相對復雜，除大部分草地外，在E3區與滑行道之間生長1小片茂密的楊樹林，而E3區西側多由灌叢組成，周邊還有一些生活垃圾和建筑垃圾，空間異質性學說認為，空間環境越復雜，物種多樣性就越高[30]，因此E3區的鳥類豐富度最高與該區域環境復雜密切相關.F3區位于區域四的建筑區域，部分建筑區域已荒廢，無人居住，建筑內有茂密的柳樹林和槐樹，人為干擾較輕，且南側緊鄰E3區，所以F3區更適合鳥類棲息，因此鳥類個體密度最大.由此可見，9:00—10:00和13:00—14:00、E3區和F3區應作為冬季重點關注和整治的時段和區域.

冬季機場雪被條件下鳥類個體密度顯著增加(P<0.05)，但鳥類物種密度顯著下降(P<0.05)，此現象與雪被條件下機場及周邊地區鳥類覓食地減少，而機場內跑道、滑行道和聯絡道的雪會被及時清理，緊鄰的草叢也被吹開，出現裸露區，從而吸引機場及周邊地區大量食谷鳥類在機場裸露區集群覓食有關.機場不同雪被類型間鳥類密度存在顯著差異或極顯著差異(P<0.05或P<0.01)，其中裸露區鳥類的個體密度和物種密度顯著大于過渡區和覆雪區，表明裸露區是吸引鳥類進入機場活動的主要環境因素.Bate多樣性分解表明，鳥類有從裸露區向過渡區擴散的趨勢：隨著時間遷移，裸露區的食物極大消耗，導致鳥類覓食受限，為尋求更多的食物來源，鳥類會逐漸轉向過渡區進行覓食[31].因此，裸露區應是雪后鳥擊防范的重點區域.