黃越 顧燚蕓 李雪珊 聞丞

北京市的主要城市建成區(qū)在平原地區(qū)，有多達(dá)24種受脅鳥類主要分布在北京市平原地區(qū)。世界自然保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）全球物種紅色名錄將生物物種瀕危程度分為9個(gè)等級(jí)[1]，其中易危（vulnerable VU）、瀕危（endangered EN）和極度瀕危（critically endangered CR）的物種統(tǒng)稱為受脅物種，是常用于生物保護(hù)規(guī)劃的指示物種級(jí)別。本文作者以北京市平原區(qū)的24種受脅鳥類為研究對(duì)象，識(shí)別這24種受脅鳥類的棲息地，繪制其棲息地分布地圖，并預(yù)測(cè)這24種受脅鳥類的空間分布，評(píng)價(jià)其目前的保護(hù)狀況，得出各類鳥類棲息地的保護(hù)行動(dòng)優(yōu)先級(jí)，為北京市平原區(qū)（北京市主要城區(qū)所在地）的鳥類保護(hù)提出空間參考建議。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域

研究區(qū)域?yàn)楸本┦衅皆瓍^(qū)（圖1），位于北京市東南部，西靠西山，北靠軍都山，東南和華北平原相連，面積為6 338.80km2，約占北京市總面積的38%。地勢(shì)從西北到東南逐漸降低，海拔多在100m以下，永定河、溫榆河、潮白河三大河流從北向南穿過，土地覆蓋類型多樣，包括林地、農(nóng)田、水域、建設(shè)用地等。

1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

1.2.1 受脅鳥類名錄和棲息地信息

受脅鳥類名錄來自世界鳥類數(shù)據(jù)庫(kù)（avibase-the world bird database），該數(shù)據(jù)庫(kù)列出了北京市域范圍內(nèi)分布的32種受脅鳥類[2]。經(jīng)驗(yàn)核，其中的勺嘴鷸（Eurynorhynchus pygmeus）和小青腳鷸（Tringa guttifer）是誤認(rèn)，實(shí)際只有30種，且其中24種分布在平原地區(qū)。依據(jù)《中國(guó)動(dòng)物志 鳥綱》[3]和《中國(guó)鳥類野外手冊(cè)》[4]等鳥類學(xué)文獻(xiàn)，參考城市區(qū)域的用地特性和“中國(guó)土地資源分類系統(tǒng)”[5]，為每種受脅鳥類判定棲息地類型（表1）[1,4,6]。

1.2.2 高清衛(wèi)星影像圖

高清衛(wèi)星影像圖空間分辨率為0.5m，覆蓋北京市平原區(qū)范圍，時(shí)相以2017年為主，部分區(qū)域使用2015年或2016年數(shù)據(jù)。

1.2.3 鳥類分布數(shù)據(jù)

1 北京市平原區(qū)The map of plain areas of Beijing

2 技術(shù)路線圖Technology roadmap

表1 在北京市平原區(qū)分布的24種受脅鳥類名錄Tab. 1 The list of 24 threatened birds distributed in the plain areas of Beijing

表2 各類棲息地的面積及占平原區(qū)面積的比例Tab. 2 The size of area of each category of avian habitats and the proportion

從中國(guó)觀鳥記錄中心數(shù)據(jù)庫(kù)獲取在北京市平原區(qū)分布的24種受脅鳥類的點(diǎn)位數(shù)據(jù)[7]，并對(duì)其坐標(biāo)進(jìn)行矯正。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

1.3.1 人工目視解譯

按照上文中的鳥類棲息地分類體系，在高清衛(wèi)星影像圖上對(duì)北京市平原區(qū)的鳥類棲息地進(jìn)行目視解譯，獲得北京市平原區(qū)實(shí)際的鳥類棲息地分布圖（distribution range）。識(shí)別棲息地類型時(shí)，由于部分鳥類對(duì)靜水體面積有要求，因此將水庫(kù)和坑塘分別統(tǒng)計(jì)。水庫(kù)水域?yàn)槊鞔_的水庫(kù)區(qū)域，如懷柔水庫(kù)、沙河水庫(kù)等；湖泊水域?yàn)槊娣e≥8hm2的非水庫(kù)靜水體；坑塘為面積＜8hm2的靜水體[8]。

1.3.2 受脅鳥類空間分布模型生成

使用24種受脅鳥類的實(shí)際空間分布點(diǎn)位，采用最大熵模型（MaxEnt model）方法得到受脅鳥類空間分布模型[9-10]。最大熵模型是一種以最大熵原理作為準(zhǔn)則的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，它從環(huán)境變量和物種點(diǎn)位數(shù)據(jù)集中獲取符合最大熵的分布模型[11]，即最優(yōu)分布模型。

1.3.3 受脅鳥類豐富度分布格局生成

在所獲得的鳥類棲息地分布圖上，根據(jù)每一種受脅鳥類依賴的棲息地類型，生成二值化柵格（1、0），作為每種受脅鳥類棲息地類型的掩膜。對(duì)受脅鳥類空間分布模型進(jìn)行棲息地掩膜得到受脅鳥類預(yù)測(cè)分布（predicted occupied pattern）圖層[9]。將受脅鳥類預(yù)測(cè)分布圖層直接疊加得到受脅鳥類豐富度分布格局。

1.3.4 棲息地保護(hù)行動(dòng)優(yōu)先級(jí)評(píng)估的方法

利用受脅鳥類豐富度分布格局，采用地理信息系統(tǒng)（GIS）中的分區(qū)統(tǒng)計(jì)（zonal statistics as table）方法，計(jì)算每個(gè)二級(jí)棲息地區(qū)域內(nèi)分布的鳥類種類數(shù)平均值，作為評(píng)價(jià)現(xiàn)有棲息地保護(hù)行動(dòng)優(yōu)先級(jí)的指標(biāo)，鳥類種類平均值越大，保護(hù)行動(dòng)優(yōu)先級(jí)越高（圖2）。

2 研究結(jié)果

2.1 受脅鳥類棲息地分布

研究共獲得5類一級(jí)棲息地，17類二級(jí)棲息地的空間分布信息、面積及占平原區(qū)總面積的比例（表2，圖3）。

研究識(shí)別的棲息地面積為3 484.83km2，占平原區(qū)總面積的54.98%。林地的面積最大，占平原區(qū)總面積的31.13%，其中有林地占27.30%，其他林地占2.80%，位列各二級(jí)棲息地的第1和第3位；林地勻質(zhì)分布在平原區(qū)，中心城區(qū)稍稀疏。耕地面積位居第2，占平原區(qū)總面積的17.76%，主要以旱地為主，位列二級(jí)棲息地第2位；水田的面積很小，僅占0.01%；耕地主要分布在中心城區(qū)外圍，以順義區(qū)、通州區(qū)、平谷區(qū)、大興區(qū)和房山區(qū)為主。

水域僅占平原區(qū)總面積的2.96%；其中河渠面積最大，占1.30%，位列二級(jí)棲息地的第5位；其次是坑塘，占0.89%；湖泊和水庫(kù)的面積相當(dāng)；灘地的面積最小，僅占0.10%。河渠中，僅溫榆河流域的水系連通性較為完整，潮白河和永定河均被隔離為若干個(gè)獨(dú)立的條狀水體，并不構(gòu)成流動(dòng)的河流。水庫(kù)主要分布在西北和西側(cè)，有近1/3面積的湖泊分布在城市綠地內(nèi)，坑塘主要為養(yǎng)殖池塘，大部分分布在順義區(qū)、平谷區(qū)、通州區(qū)和大興區(qū)。

草地和未利用地面積相當(dāng)，分別占1.57%和1.56%。草地以高覆蓋度草地為主（0.93%）；低覆蓋度草地面積最少，占0.27%；大部分草地分布在干涸河道中。未利用地以裸土地為主，占1.34%，位列二級(jí)棲息地的第4位。裸土地可能是未來變化最大的棲息地類型，因?yàn)榇蟛糠致阃恋厥窃诮ㄔO(shè)用地空置階段形成的，短期可變?yōu)椴莸?，長(zhǎng)期將變?yōu)榻ㄖＵ訚傻貫橄鄬?duì)封閉的、挺水植物占水面1/3以上的靜水體，如無穩(wěn)定水源供給，未來將逐漸發(fā)育為高覆蓋度草地。沙地多分布在干涸的河道中，為鳥類臨時(shí)的不穩(wěn)定棲息地。

2.2 受脅鳥類空間分布與保護(hù)空缺

2.2.1 受脅鳥類豐富度分布格局

從24種受脅鳥類的預(yù)測(cè)空間分布及其疊加之后的鳥類豐富度分布格局可以看出，潮白河、溫榆河、永定河、大石河、拒馬河、泃河等河渠棲息地，懷柔水庫(kù)、十三陵水庫(kù)、沙河水庫(kù)、崇青水庫(kù)等水庫(kù)棲息地，頤和園、奧林匹克森林公園、朝陽(yáng)公園、玉淵潭公園、中南北海和后海、龍?zhí)段骱珗@等城市綠地水體是鳥類豐富度高的區(qū)域。位于平谷區(qū)和通州區(qū)的多個(gè)坑塘水體也是鳥類豐富度高的區(qū)域?？傮w而言，水域棲息地支持了最高的受脅鳥類豐富度（圖4、5）。

2.2.2 保護(hù)空缺分析

將圖5與北京市現(xiàn)有國(guó)家級(jí)和市級(jí)自然保護(hù)區(qū)疊加進(jìn)行保護(hù)空缺分析，結(jié)果顯示（圖6），北京市的自然保護(hù)區(qū)多分布在山地區(qū)域，平原區(qū)僅漢石橋市級(jí)濕地自然保護(hù)區(qū)和懷沙河懷九河市級(jí)水生野生動(dòng)物自然保護(hù)區(qū)全部或部分分布在平原區(qū)。因此，自然保護(hù)區(qū)并不能有效保護(hù)這些受脅鳥類，這些受脅鳥類的保護(hù)與平原區(qū)的城市發(fā)展建設(shè)、城市綠地空間的管理密切相關(guān)。

3 各類棲息地在北京市平原區(qū)的分布The distribution map of each category of avian habitats in the plain areas of Beijing

4 24種受脅鳥類的預(yù)測(cè)空間分布圖The maps of predicted occupied range for the 24 threatened birds

5 北京市平原區(qū)受脅鳥類豐富度分布格局The richness pattern of threatened birds in the plain areas of Beijing

6 北京市平原區(qū)受脅鳥類豐富度分布格局與北京市國(guó)家級(jí)和市級(jí)自然保護(hù)區(qū)的關(guān)系The relationship between the richness pattern of threatened birds and the National/Municipal Natural Reserves

2.3 棲息地保護(hù)行動(dòng)優(yōu)先級(jí)

從各類棲息地的保護(hù)優(yōu)先級(jí)評(píng)分可以看出，5類一級(jí)棲息地中，水域棲息地的整體評(píng)分最高，林地整體評(píng)分最低（表3）。其中，河渠棲息地因河流流域包含多級(jí)支流，因此保護(hù)行動(dòng)優(yōu)先級(jí)評(píng)分整體位于中等水平；未利用地中的沼澤地評(píng)分與水域棲息地相當(dāng)，保護(hù)行動(dòng)優(yōu)先級(jí)較高；草地棲息地中高覆蓋度草地評(píng)分最高，位于整體保護(hù)行動(dòng)優(yōu)先級(jí)的中等水平；耕地中的水田和旱地評(píng)分分值較低；林地中的灌木林評(píng)分最高，未利用地中的裸地和沙地評(píng)分均較低。

3 討論

3.1 各類型棲息地與受脅鳥類保護(hù)的關(guān)系

24種受脅鳥類的預(yù)測(cè)空間分布絕大部分不在現(xiàn)有自然保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)，這些鳥類的保護(hù)與城市建設(shè)和管理息息相關(guān)?？傮w而言，北京市平原區(qū)受脅鳥類及其棲息地的保護(hù)工作十分嚴(yán)峻。受脅鳥類的保護(hù)不應(yīng)局限于自然保護(hù)區(qū)這類嚴(yán)格的保護(hù)地，應(yīng)突破各個(gè)政府職能部門的權(quán)限，設(shè)立北京市域整體性的保護(hù)地體系[12]，特別是將平原地區(qū)的水域、耕地、草地納入保護(hù)地體系中，尋求保護(hù)與利用平衡的管理方法。

3.1.1 水域和濕地

24種受脅鳥類中有18種分布在水域棲息地，加上沼澤地，分布在濕地區(qū)域的受脅鳥類種類數(shù)達(dá)19種，因此，與水相關(guān)的棲息地是保護(hù)需求最緊迫的棲息地類型。目前，水域棲息地和沼澤棲息地面積總計(jì)195.46km2，僅占平原區(qū)面積的3.08%，是林地棲息地面積的1/10。平原區(qū)是城市發(fā)展的優(yōu)良土地，整個(gè)北京市平原區(qū)的河流、湖泊、水庫(kù)、坑塘、灘地、沼澤地等濕地都會(huì)受到城市發(fā)展的影響，如溝渠化河流，沿河流修建濕地公園時(shí)侵占河灘地，填埋坑塘水體等。這些行為都將不同程度地影響水域和濕地棲息地的質(zhì)量。

表3 受脅鳥類棲息地保護(hù)行動(dòng)優(yōu)先級(jí)評(píng)分表Tab. 3 The protection priority grade of each avian habitat

水域棲息地中的灘地是最易被忽視的棲息地類型之一，目前北京市平原區(qū)僅有6.6km2的灘地，且主要呈線狀分布在河流干流的兩側(cè)，對(duì)灘地棲息地威脅最大的行為主要是在灘地上種植喬木。值得一提的是，在21.5km2的湖泊棲息地中，有5.89km2位于城市綠地范圍內(nèi)；在56.14km2的坑塘水面中，有1.73km2位于城市綠地范圍內(nèi)，位于城市綠地范圍內(nèi)的湖泊和坑塘棲息地總計(jì)7.62km2，雖然此面積不到湖泊和坑塘總面積的1/10，但卻是多種受脅鳥類被記錄的區(qū)域，如在頤和園水體曾有大量青頭潛鴨的記錄，也有長(zhǎng)尾鴨的記錄[13]。城市綠地水體多處在人為可控的管理范圍內(nèi)，作為受脅鳥類棲息地保護(hù)的潛力很大。

3.1.2 林地

林地是北京市平原區(qū)面積最大的棲息地類型，占比將近1/3。而24種受脅鳥類中，僅4種鳥類需依賴林地生存。目前的林地棲息地中，存在如下問題：1）樹種相對(duì)單一，難以抵抗植食性昆蟲的爆發(fā)，不利于生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，需要大量藥劑控制植食性昆蟲，危害平原地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)；2）林齡相對(duì)單一，僅能提供單一棲息地類型和有限的食物；3）部分林地種植過密，林下缺乏陽(yáng)光，野生動(dòng)物難以獲得有效的生存資源。建議在北京市平原區(qū)盡快開展林地的可持續(xù)更新管理工作，間伐密林，并將樹種、樹齡單一的林地改造為多種鄉(xiāng)土樹種間雜種植、多年齡層樹木混合分布的林地棲息地。

3.1.3 耕地

24種受脅鳥類中有10種鳥類依賴耕地生存，旱地是北京市平原區(qū)面積第2的棲息地，其中1 010.67km2的耕地為劃定的基本農(nóng)田區(qū)域，受到《基本農(nóng)田保護(hù)條例》的保護(hù)。但需要說明的是，依賴耕地生存的10種鳥類，如黃胸鹀、大鴇、白枕鶴等，它們主要需要在遷徙過程中從耕地棲息地獲取食物，如燕麥、小麥、玉米等。因此，種植糧食作物的耕地才能最大程度地發(fā)揮受脅鳥類棲息地的作用。

3.1.4 草地

草地是最易被忽視的棲息地之一，而依賴草地生存的受脅鳥類有11種。目前，北京市平原區(qū)草地棲息地有99.5km2，位置多在干涸河道、未耕作耕地以及未建設(shè)的建設(shè)用地上，此種情況易導(dǎo)致草地棲息地消失。野生的雜草地草本植物多樣，能為受脅鳥類提供豐富的食物，在水域濕地、耕地旁邊的草地尤其具有重要的保護(hù)價(jià)值。

3.2 棲息地保護(hù)優(yōu)先級(jí)

在實(shí)際保護(hù)資源有限的情況下，可以按照2.3所述受脅鳥類棲息地保護(hù)行動(dòng)優(yōu)先級(jí)評(píng)分的結(jié)果分期開展保護(hù)行動(dòng)。但是，在實(shí)際保護(hù)資源充分的情況下，各類棲息地均需開展保護(hù)行動(dòng)，因?yàn)?4種受脅鳥類對(duì)棲息地的需求不同（表1），各類棲息地是協(xié)同支持受脅鳥類生存的，特別是水域、沼澤地、草地和耕地，需要同時(shí)在相鄰空間開展保護(hù)行動(dòng)。

4 結(jié)論

本研究得出北京市平原區(qū)分布有3 484.83km2鳥類棲息地，可作為鳥類分布最大的預(yù)測(cè)范圍（distribution range），其中有5類一級(jí)棲息地和17類二級(jí)棲息地。水域和沼澤地是鳥類豐富度最高的棲息地類型，包括河渠（干流）、湖泊、水庫(kù)、坑塘、灘地、沼澤地等棲息地。在保護(hù)優(yōu)先級(jí)評(píng)分中，除河渠因多級(jí)支流評(píng)分不高而整體評(píng)分被拉低之外，上述5種棲息地得分均在10以上，為保護(hù)優(yōu)先級(jí)最高的棲息地。但由于各類棲息地對(duì)受脅鳥類的生存有協(xié)同支持作用，因此各類棲息地應(yīng)該綜合保護(hù)，特別是空間臨近的水域、沼澤地、耕地和草地棲息地。突破政府各職能部門的管轄權(quán)限，擬定北京市域整體性、多類型的保護(hù)地體系，尋求保護(hù)和利用平衡的保護(hù)管理方法，對(duì)北京市的受脅鳥類保護(hù)尤為關(guān)鍵。

致謝：

感謝北京市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院提供的高清衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)；感謝課題“基于生物多樣性的區(qū)域生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究”的資助。

注釋：

本文圖表均由作者團(tuán)隊(duì)繪制。