吳海輪 周琳 徐華林 沈小雪 柴民偉 李瑞利,?

粵港澳大灣區(qū)紅樹(shù)林濕地鳥(niǎo)類承載力評(píng)估與提升對(duì)策——以深圳灣福田紅樹(shù)林為例

吳海輪1周琳1徐華林2沈小雪1柴民偉1李瑞利1,?

1.北京大學(xué)深圳研究生院環(huán)境與能源學(xué)院, 深圳 518055; 2.廣東內(nèi)伶仃島–福田國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū), 深圳 518041; ?通信作者, E-mail: liruili@pkusz.edu.cn

針對(duì)濕地生態(tài)健康評(píng)價(jià)中的鳥(niǎo)類承載力評(píng)估問(wèn)題，建立底棲動(dòng)物去灰分干重(AFDW)的換算方法, 優(yōu)化濕地鳥(niǎo)類體型分類標(biāo)準(zhǔn)。以深圳灣福田紅樹(shù)林濕地為例, 通過(guò)計(jì)算底棲動(dòng)物總資源量、可支持水鳥(niǎo)總熱值和水鳥(niǎo)種群的野外代謝率, 評(píng)估福田紅樹(shù)林濕地的水鳥(niǎo)承載力。結(jié)果表明: 1)福田紅樹(shù)林濕地底棲動(dòng)物的總資源量具有明顯的季節(jié)特征, 冬季(4.67×104kg)<春季(6.08×104kg)<夏季(8.00×104kg)<秋季(1.23×105kg), 以秋季為例, 不同生境的單位面積資源量為紅樹(shù)林植被區(qū)(89.22g/m2)>灘涂區(qū)(3.58g/m2)>基圍魚(yú)塘區(qū)(0.22g/m2); 2)濕地不同季節(jié)可支持水鳥(niǎo)的總熱值為冬季(1.03×108kJ)<春季(1.36×108kJ)<夏季(1.76×108kJ)<秋季(2.70×108kJ); 3)福田紅樹(shù)林濕地水鳥(niǎo)種群野外代謝率為 467.27 kJ/d; 4)秋季、冬季和春季是候鳥(niǎo)遷徙期, 福田紅樹(shù)林濕地對(duì)水鳥(niǎo)的承載力分別為 6431, 2438 和 3235 只, 而實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)高于研究結(jié)果, 說(shuō)明當(dāng)前福田紅樹(shù)林濕地對(duì)水鳥(niǎo)的承載力不足, 不能滿足候鳥(niǎo)遷徙季節(jié)的鳥(niǎo)類食物需求, 濕地水鳥(niǎo)可能存在數(shù)量下降的風(fēng)險(xiǎn)。建議從加強(qiáng)紅樹(shù)林的保護(hù)與恢復(fù)重建、開(kāi)展基圍魚(yú)塘生態(tài)修復(fù)和功能提升工程、強(qiáng)化鳥(niǎo)類和底棲動(dòng)物的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 3 個(gè)方面, 繼續(xù)加大對(duì)福田紅樹(shù)林濕地的生態(tài)保護(hù)力度, 以期提高底棲動(dòng)物總資源量, 進(jìn)而提升紅樹(shù)林濕地的鳥(niǎo)類承載力。

深圳灣; 紅樹(shù)林濕地; 底棲動(dòng)物資源量; 鳥(niǎo)類承載力

紅樹(shù)林濕地是熱帶、亞熱帶海岸帶的重要濕地類型, 是地球上生產(chǎn)力最高的四大海洋生態(tài)系統(tǒng)之一, 其特殊的咸淡水交替環(huán)境使之成為動(dòng)植物及微生物豐富的基因庫(kù)[1]。紅樹(shù)林具有高光合率、高呼吸率和高歸還率的特點(diǎn), 為濕地底棲動(dòng)物的生命活動(dòng)提供能量來(lái)源, 豐富的底棲動(dòng)物又為鳥(niǎo)類等高等動(dòng)物提供充足的食物來(lái)源[2–3]。紅樹(shù)林濕地在粵港澳大灣區(qū)廣泛分布, 是大灣區(qū)濱海濕地的重要組成部分[4]。生態(tài)健康評(píng)價(jià)是紅樹(shù)林監(jiān)測(cè)管理的重要內(nèi)容, 鳥(niǎo)類承載力評(píng)估是其中的重要環(huán)節(jié)。紅樹(shù)林濕地中的鳥(niǎo)類生境可分為 4 個(gè)部分: 紅樹(shù)林植被區(qū)、灘涂區(qū)、基圍魚(yú)塘區(qū)和農(nóng)田稀樹(shù)灌叢區(qū)[5]。灘涂區(qū)是水鳥(niǎo)覓食的主要區(qū)域, 漲潮時(shí)以游禽為主, 退潮時(shí)以涉禽(如鸻鷸類和鷺類等)為主[6]。紅樹(shù)林植被區(qū)是鷺類的棲息地和繁殖地以及一些秧雞類的覓食地?；鶉~(yú)塘是水鳥(niǎo)另一個(gè)適宜的覓食地點(diǎn), 調(diào)查顯示, 20世紀(jì) 90 年代福田保護(hù)區(qū)基圍魚(yú)塘的破壞顯著地影響鸻鷸類水鳥(niǎo)的數(shù)量[6]。農(nóng)田稀樹(shù)灌叢區(qū)是多種雀形目鳥(niǎo)類和其他陸鳥(niǎo)的棲息場(chǎng)所。

環(huán)境對(duì)生物的承載力表示環(huán)境所能承載的生物數(shù)量的范圍, 主要受食物資源量、棲息地面積以及其他脅迫因子的影響。計(jì)算承載力時(shí), 通常將食物供應(yīng)量作為主要的考慮因素[7]。日消耗量模型(Daily Ration Model, DRM)是計(jì)算鳥(niǎo)類承載力的一種重要方法, 該模型定義生境中鳥(niǎo)類可獲得的食物總生物量與每只鳥(niǎo)每日消耗的生物量的商即為該生境的鳥(niǎo)類承載力[8]。然而, 現(xiàn)有研究中對(duì)鳥(niǎo)類食量的直接觀察較少, 多是根據(jù)林德曼效率原則進(jìn)行換算[9–11]。Meire 等[12]通過(guò)分析涉禽去脂體重、基礎(chǔ)代謝率以及日攝食量的關(guān)系, 評(píng)估河口區(qū)水鳥(niǎo)對(duì)底棲動(dòng)物的消費(fèi)量和承載力。底棲動(dòng)物是紅樹(shù)林濕地水鳥(niǎo)的主要食物來(lái)源, 其資源量與水鳥(niǎo)豐度和多樣性等指標(biāo)之間有很好的相關(guān)性[13]。現(xiàn)有研究主要根據(jù)濕地底棲動(dòng)物提供的總能量、水鳥(niǎo)每天野外代謝消耗的能量以及遷徙時(shí)的滯留時(shí)間, 計(jì)算濕地所能支持水鳥(niǎo)最大種群數(shù)量[8,14]。

Custard 等[8]在評(píng)價(jià)鳥(niǎo)類承載力時(shí), 主要使用底棲動(dòng)物的去灰分干重?cái)?shù)據(jù), 由于數(shù)據(jù)獲取難度較大, 影響評(píng)價(jià)的可行性; 在考慮鳥(niǎo)類的體型種群結(jié)構(gòu)時(shí), 僅將體型劃分為大、中、小 3 類, 影響鳥(niǎo)類種群綜合代謝率計(jì)算的準(zhǔn)確性。

本研究構(gòu)建底棲動(dòng)物“濕重–干重–去灰分干重”的換算方法, 能夠降低數(shù)據(jù)獲取難度, 提高評(píng)估效率。同時(shí), 細(xì)化基于體型的鳥(niǎo)類種群結(jié)構(gòu)劃分標(biāo)準(zhǔn), 有效地提高鳥(niǎo)類承載力評(píng)價(jià)方法的準(zhǔn)確性。本文基于深圳灣福田紅樹(shù)林濕地面積和底棲動(dòng)物生物量濕重?cái)?shù)據(jù)以及底棲動(dòng)物“濕重–干重–去灰分干重”的換算方法, 計(jì)算濕地底棲動(dòng)物總資源量和可支持水鳥(niǎo)的總熱值情況?；趦?yōu)化的鳥(niǎo)類種群結(jié)構(gòu)劃分標(biāo)準(zhǔn), 對(duì)濕地水鳥(niǎo)進(jìn)行種群結(jié)構(gòu)的再構(gòu)建以及種群野外代謝率的計(jì)算。本研究進(jìn)一步評(píng)價(jià)福田紅樹(shù)林濕地對(duì)水鳥(niǎo)的承載力, 并提出相應(yīng)的鳥(niǎo)類承載力提升對(duì)策。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

深圳福田紅樹(shù)林國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)是全國(guó)唯一地處城市腹地的國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū), 位于深圳灣東北部(113°45′E, 22°32′N), 與香港米埔紅樹(shù)林濕地隔海相望, 屬南亞熱帶季風(fēng)氣候, 年平均氣溫為 22℃, 年均降水量為 1927mm, 年均相對(duì)濕度為 79%[15]。深圳灣福田紅樹(shù)林濕地內(nèi)水鳥(niǎo)的主要覓食場(chǎng)所包括灘涂區(qū)、紅樹(shù)林植被區(qū)和基圍魚(yú)塘區(qū)。該區(qū)域總面積為 337.95hm2, 其中灘涂區(qū)面積為 137.79hm2, 紅樹(shù)林植被區(qū)面積為 132.84hm2, 基圍魚(yú)塘區(qū)面積為67.32hm2[16]。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究使用的底棲動(dòng)物生物量(fresh weight, FW)數(shù)據(jù)和鳥(niǎo)類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)自《廣東內(nèi)伶仃–福田國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)福田紅樹(shù)林生物多樣性與生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)告(2017 年度)》, 簡(jiǎn)稱《監(jiān)測(cè)報(bào)告(2017年度)》。底棲動(dòng)物的生物量依據(jù)《海洋調(diào)查規(guī)范》、《海洋底棲生物研究方法》和《紅樹(shù)林生態(tài)檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》, 于 2017 年 2—11 月進(jìn)行春、夏、秋、冬(分別為 5 月、8 月、11 月和 2 月)周年采樣, 采樣點(diǎn)包括觀鳥(niǎo)亭、鳳塘河、沙咀和基圍魚(yú)塘。采用樣點(diǎn)法, 通過(guò)野外觀測(cè)獲取鳥(niǎo)類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù), 包括53 種水鳥(niǎo)(分屬 6 目 10 科)的各月份數(shù)量及各種類數(shù)量, 監(jiān)測(cè)點(diǎn)包括鳳塘河口、沙嘴魚(yú)塘和新洲河口。

1.3 數(shù)據(jù)處理

以日消耗量模型和林德曼效率原則為理論基礎(chǔ)[11], 計(jì)算福田紅樹(shù)林濕地不同季節(jié)的水鳥(niǎo)承載力。主要包括底棲動(dòng)物總資源量、濕地可支持水鳥(niǎo)總熱值、鳥(niǎo)類種群野外代謝率和濕地水鳥(niǎo)承載力。

1.3.1底棲動(dòng)物總資源量

通過(guò)文獻(xiàn)檢索, 收集多毛綱、雙殼綱、腹足綱、甲殼綱和硬骨魚(yú)綱底棲動(dòng)物的含水率和去灰分干重百分比數(shù)據(jù), 基于濕重?cái)?shù)據(jù)計(jì)算深圳灣福田紅樹(shù)林濕地底棲動(dòng)物的去灰分干重生物量。結(jié)合福田紅樹(shù)林植被區(qū)、灘涂區(qū)和基圍魚(yú)塘區(qū)的面積, 計(jì)算底棲動(dòng)物的總資源量。主要步驟如下。

1)計(jì)算底棲動(dòng)物去灰分干重生物量?；诓煌愁愋椭械讞珓?dòng)物的濕重?cái)?shù)據(jù), 計(jì)算福田紅樹(shù)林濕地底棲動(dòng)物的去灰分干重生物量(ash free dry weight, AFDW)(g/m2):

AFDW = FW × (1 –0) ×1, (1)

式中, FW 為底棲動(dòng)物的濕重生物量(g/m2),0為底棲動(dòng)物的含水率(%),1為底棲動(dòng)物干重中的去灰分干重百分比(%)。

鑒于福田紅樹(shù)林濕地中鳥(niǎo)類覓食區(qū)主要在紅樹(shù)林植被區(qū)、灘涂區(qū)和基圍魚(yú)塘區(qū), 依此對(duì)原始采樣點(diǎn)進(jìn)行基于覓食場(chǎng)所的分類和再計(jì)算, 將底棲動(dòng)物生物量的平均值作為各覓食場(chǎng)所的底棲動(dòng)物生物量。底棲動(dòng)物基于綱分類的含水率(0)通過(guò)文獻(xiàn)檢索獲取: 雙殼綱為 80.0%[17–18], 腹足綱為 80.7%[18], 硬骨魚(yú)綱為 81.5%[19], 多毛綱為 80.2%[20], 甲殼綱取蝦和蟹的平均值為 78.8% (蝦為 76.3%[21]、蟹為81.2%[22])。底棲動(dòng)物基于綱分類的去灰分干重百分比(1)通過(guò)文獻(xiàn)獲取: 多毛綱為 81.5% (用 0.5mm 和0.2mm 網(wǎng)孔采集條件下的數(shù)據(jù)平均值代替)[23], 雙殼綱為 75.0%[23], 腹足綱為 75.4%[24], 甲殼綱為75.0%[25], 硬骨魚(yú)綱為84.6%[26]。

2)計(jì)算底棲動(dòng)物總資源量。紅樹(shù)林濕地的底棲動(dòng)物總資源量為濕地中所有底棲動(dòng)物的去灰分干重的總和, 計(jì)算公式如下:

C=S×AFDW×10, (2)

=1+2+3, (3)

式中,1,2和3分別為紅樹(shù)林植被區(qū)、灘涂區(qū)和基圍魚(yú)塘區(qū)的底棲動(dòng)物資源量(kg),S為各生境類型的面積(hm2), AFDW為各生境類型內(nèi)的單位面積底棲動(dòng)物去灰分干重(g/m2),為紅樹(shù)林濕地中的底棲動(dòng)物總資源量(kg)。

1.3.2濕地可支持水鳥(niǎo)總熱值

基于紅樹(shù)林濕地中鳥(niǎo)類的實(shí)際種群結(jié)構(gòu), 將所調(diào)查的全部鳥(niǎo)類視為紅樹(shù)林濕地碎屑食物鏈中的一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí), 底棲動(dòng)物為濕地鳥(niǎo)類直接且唯一的下一營(yíng)養(yǎng)級(jí), 反之亦然。根據(jù)林德曼效率原則, 濕地可支持水鳥(niǎo)的總熱值約為底棲動(dòng)物總熱值的 1/10[10]。計(jì)算公式如下:

=×1000××10%, (4)

式中,為濕地可支持水鳥(niǎo)總熱值(kJ), 潮間帶底棲動(dòng)物的熱值=22 kJ/g[27]。

1.3.3鳥(niǎo)類種群野外代謝率

以 2017 年的福田紅樹(shù)林濕地鳥(niǎo)類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ), 根據(jù)水鳥(niǎo)體長(zhǎng)(數(shù)據(jù)來(lái)自文獻(xiàn)[28], 部分取中值), 將監(jiān)測(cè)的水鳥(niǎo)劃分為大型(體長(zhǎng)>50cm)、較大型(40cm<體長(zhǎng)≤50cm)、中型(30cm<體長(zhǎng)≤40cm)、較小型(20cm<體長(zhǎng)≤30cm)和小型(體長(zhǎng)<20cm)5 個(gè)等級(jí), 并基于體長(zhǎng), 對(duì)鳥(niǎo)類的種群結(jié)構(gòu)進(jìn)行再構(gòu)建。

根據(jù)不同體長(zhǎng)水鳥(niǎo)的代謝率, 計(jì)算紅樹(shù)林濕地水鳥(niǎo)種群的野外代謝率(field metabolic rate, FMR) (kJ/d), 公式如下:

式中, BMR為各體型鳥(niǎo)類的平均基礎(chǔ)代謝率(kJ/ d)[12]: 308.50(大型)、195.00(較大型)、125.00(中型)、113.00(較小型)和53.00(小型);P為各體型鳥(niǎo)類在濕地鳥(niǎo)類種群中的占比(%); 常數(shù) 3 的含義為FMR 按各鳥(niǎo)類種群中個(gè)體平均綜合基礎(chǔ)代謝率的 3倍計(jì)算[9]。

1.3.4濕地水鳥(niǎo)承載力

各季節(jié)水鳥(niǎo)承載力(只)及承載力密度計(jì)算公式如下:

式中,N為各季節(jié)的水鳥(niǎo)承載力(只),N′為以鳥(niǎo)日計(jì)的各季節(jié)單位面積的水鳥(niǎo)承載力(鳥(niǎo)日/hm2),為各季節(jié)單位面積的水鳥(niǎo)承載力(只/hm2),Q為各季節(jié)的可支持水鳥(niǎo)總熱值(kJ),為紅樹(shù)林濕地生境總面積(hm2), 常數(shù) 90 的含義為各季節(jié)水鳥(niǎo)的停留時(shí)間按 90 天計(jì)算。

2 結(jié)果與討論

2.1 福田紅樹(shù)林濕地底棲動(dòng)物生物量與總資源量

根據(jù)最優(yōu)覓食理論(Optimal Foraging Theory)[29], 動(dòng)物在覓食時(shí), 期望用最小的成本獲得最大的收益。野生動(dòng)物更傾向于在生物量更高的環(huán)境中覓食, 因此底棲動(dòng)物的生物量和分布可能會(huì)影響鳥(niǎo)類對(duì)覓食場(chǎng)所的選擇和食物構(gòu)成。如圖 1 所示, 深圳灣福田紅樹(shù)林濕地 3 種鳥(niǎo)類覓食區(qū)(紅樹(shù)林植被區(qū)、灘涂區(qū)和基圍魚(yú)塘區(qū))底棲動(dòng)物生物量(FW)的季節(jié)變化特征為冬季<春季<夏季<秋季, 最高的底棲動(dòng)物生物量出現(xiàn)在秋季的紅樹(shù)林植被區(qū)(FW= 586.34g/m2), 這一季節(jié)性分布特征與周細(xì)平等[30]在九龍江口海門(mén)島紅樹(shù)林濕地的調(diào)查結(jié)果類似, 該研究發(fā)現(xiàn)大型底棲動(dòng)物生物量最高的季節(jié)為秋季(FW =419.48g/m2)。

這種季節(jié)變化規(guī)律可能與底棲動(dòng)物的生長(zhǎng)規(guī)律以及當(dāng)?shù)氐镍B(niǎo)類活動(dòng)規(guī)律有關(guān)。由于鳥(niǎo)類與底棲動(dòng)物之間存在捕食與被捕食的關(guān)系, 福田紅樹(shù)林濕地鳥(niǎo)類的活動(dòng)時(shí)間集中在 11 月至次年 4 月, 在這期間對(duì)底棲動(dòng)物的消耗使其生物量降低, 由于鳥(niǎo)類的遷徙行為, 底棲動(dòng)物資源量又逐步恢復(fù), 直至秋季達(dá)到最大量。對(duì)香港米埔紅樹(shù)林濕地的相關(guān)研究也支持這一觀點(diǎn), 該研究在對(duì) 3 種主要水鳥(niǎo)(涉禽類、鴨類和鷗類)周年食物消耗量的觀察中發(fā)現(xiàn)明顯的季節(jié)性特點(diǎn), 食物消耗集中在 11 月至次年 4 月(冬季), 且在 1 月達(dá)到最高峰[6]。九段沙濕地位于長(zhǎng)江口區(qū)域, 春秋遷徙季節(jié)是主要的水鳥(niǎo)活動(dòng)季節(jié)[31], 其底棲動(dòng)物的季節(jié)分布與緯度較低的福田紅樹(shù)林濕地和九龍江海門(mén)島紅樹(shù)林濕地呈現(xiàn)不同的規(guī)律, 春季(AFDW = 3.13~100.17g/m2)大于秋季(AFDW = 17.73 ~47.59g/m2)[30]。

以秋季為例, 總底棲動(dòng)物生物量(以濕重計(jì))在不同生境類型間的分布特征為紅樹(shù)林植被區(qū)(586.34g/m2) > 灘涂區(qū)(23.11g/m2) > 基圍魚(yú)塘區(qū)(1.39g/m2), 但不同種類底棲動(dòng)物之間存在差異。全年范圍內(nèi), 腹足綱和多毛綱分別為紅樹(shù)林植被區(qū)和基圍魚(yú)塘區(qū)主要的底棲動(dòng)物種類, 但不同種類底棲動(dòng)物具有不同的分布規(guī)律, 可能與紅樹(shù)林植被區(qū)獨(dú)特的環(huán)境特征有關(guān)。紅樹(shù)植物的隱蔽作用使得紅樹(shù)植被區(qū)的物理環(huán)境(溫度、光照、空氣濕度及海浪的沖擊程度等)更加穩(wěn)定溫和, 底棲動(dòng)物受到的環(huán)境脅迫較小(比如腹足類通常聚集在蔭蔽和潮濕的紅樹(shù)植物周圍的地表或地面根中[32]), 紅樹(shù)林植被區(qū)軟體動(dòng)物物種數(shù)量和生物量都高于灘涂區(qū)[33]; 紅樹(shù)植物殘片在底質(zhì)中的分解和淋溶, 提高了紅樹(shù)林植被區(qū)底質(zhì)有機(jī)質(zhì)的含量, 并為底棲動(dòng)物提供營(yíng)養(yǎng)來(lái)源[34]。這些因素決定了紅樹(shù)林植被區(qū)更適宜底棲動(dòng)物的生存, 因而擁有較高的底棲動(dòng)物生物量。

福田紅樹(shù)林濕地的底棲動(dòng)物單位面積去灰分干重生物量和總資源量如表 1 所示。福田紅樹(shù)林濕地的總資源量在秋季最大(1.2×105kg), 在春季最小(4.7×104kg)。經(jīng)換算后, 秋季底棲動(dòng)物的去灰分干重生物量在不同生境類型間的分布趨勢(shì)總體上與濕重生物量類似: 紅樹(shù)林植被區(qū)(85.42g/m2) > 灘涂區(qū)(3.58g/m2) > 基圍魚(yú)塘區(qū)(0.22g/m2)?？傊? 紅樹(shù)林植被區(qū)的資源量最高, 鳥(niǎo)類的主要食物類型可能是腹足綱的底棲動(dòng)物。福田紅樹(shù)林濕地的底棲動(dòng)物生物量與九段沙濕地(春季 23.13~100.17g/m2, 秋季17.73~47.59g/m2, AFDW)[11]相近。紅樹(shù)林植被區(qū)的生物量與九龍江紅樹(shù)林濕地的底棲動(dòng)物年平均生物量(77.58g/m2, AFDW)[30]相近, 灘涂區(qū)和基圍魚(yú)塘區(qū)的生物量遠(yuǎn)低于此值。鳥(niǎo)類生境的退化使得潿洲島濕地潮間帶的生物量(春季 4.2±3.9g/m2, 秋季 5.4± 5.0g/m2, AFDW)遠(yuǎn)低于福田紅樹(shù)林濕地。中街山列島巖礁潮間帶底棲動(dòng)物平均濕重生物量達(dá)到9651.97±3911.92g/m2 [35], 江蘇北部的東西連島、車牛山島、達(dá)山島及平山島為 4150.2g/m2[36], 這些潮間帶環(huán)境中的底棲動(dòng)物生物量遠(yuǎn)高于福田紅樹(shù)林濕地。因此, 福田紅樹(shù)林濕地的底棲動(dòng)物生物量仍有很大的提升空間。

表1 福田紅樹(shù)林各生境類型面積和不同季節(jié)底棲動(dòng)物資源量(以去灰分干重計(jì))

福田紅樹(shù)林濕地各生境不同季節(jié)的可支持水鳥(niǎo)總熱值情況如圖 2 所示?？芍С炙B(niǎo)總熱值的季節(jié)特征與總資源量的趨勢(shì)一致: 冬季(1.03×108kJ) <春季(1.36×108kJ) <夏季(1.76×108kJ) <秋季(2.70×108kJ)。生境分布特征也與總資源量分布特征一致, 以總熱值最高的秋季為例, 基圍魚(yú)塘區(qū)(6.78×105kJ) < 灘涂區(qū)(1.09×107kJ) <紅樹(shù)林植被區(qū)(2.59×108kJ)。為了保證評(píng)價(jià)結(jié)果的可獲得性, 本研究對(duì)所有底棲動(dòng)物采用相同的熱值(=22kJ/g[27])。作為評(píng)估濕地總熱值的關(guān)鍵性數(shù)據(jù), 底棲動(dòng)物熱值對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性有較大影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定底棲動(dòng)物的實(shí)際熱值情況, 能夠增強(qiáng)評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性和可靠性, 但也會(huì)增加工作量, 從而影響評(píng)價(jià)效率, 在評(píng)價(jià)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求做出取舍。

2.2 福田紅樹(shù)林濕地水鳥(niǎo)承載力

根據(jù)福田紅樹(shù)林濕地鳥(niǎo)類遷徙規(guī)律[37], 11 月至次年 4 月鳥(niǎo)類種類和數(shù)量較多(即冬候鳥(niǎo)活動(dòng)期)。因此, 對(duì)該區(qū)鳥(niǎo)類承載力的分析以秋季、冬季和春季為主。同時(shí), 該區(qū)鳥(niǎo)類種群結(jié)構(gòu)以水鳥(niǎo)為主(約99%, 數(shù)據(jù)來(lái)自《監(jiān)測(cè)報(bào)告(2017 年度)》), 因此以水鳥(niǎo)作為主要研究對(duì)象。福田紅樹(shù)林濕地各種屬水鳥(niǎo)的居留型特征、體型分類以及種群占比見(jiàn)附錄?；隗w型分類的種群結(jié)構(gòu)再構(gòu)建及綜合基礎(chǔ)代謝率折算結(jié)果如表 2 所示。水鳥(niǎo)體型以較大型(40cm <體長(zhǎng)≤ 50cm)和較小型(20cm < 體長(zhǎng) ≤ 30cm)為主, 占比分別為 35.66%和 29.46%, 水鳥(niǎo)種群的綜合基礎(chǔ)代謝率為 155.76 kJ/d, 野外代謝率為 467.27 kJ/d。

進(jìn)一步地, 根據(jù)福田紅樹(shù)林濕地可支持水鳥(niǎo)總熱值、鳥(niǎo)類的野外綜合基礎(chǔ)代謝率以及遷徙期滯留天數(shù), 得到福田紅樹(shù)林濕地的水鳥(niǎo)承載力及承載力密度(表 3)。深圳灣福田紅樹(shù)林濕地對(duì)水鳥(niǎo)的承載力(秋季、冬季和春季)分別為 6431, 2438 和 3235只, 承載力密度分別為 19.0, 7.2 和 9.6 只/hm2, 相當(dāng)于 1712.7, 649.3 和 861.6 鳥(niǎo)日/hm2。根據(jù)《監(jiān)測(cè)報(bào)告(2017 年度)》中基于樣點(diǎn)法的野外觀測(cè)獲得的福田紅樹(shù)林濕地水鳥(niǎo)數(shù)量周年變化情況, 水鳥(niǎo)數(shù)量在 448 只(8 月份)~8994 只(12 月份)之間。一年中濕地對(duì)水鳥(niǎo)的最大承載力(6431 只, 秋季)仍小于濕地在 12 月份水鳥(niǎo)的個(gè)體數(shù)量(8994 只), 表明當(dāng)前福田紅樹(shù)林濕地對(duì)水鳥(niǎo)的承載力不足, 尚不能滿足候鳥(niǎo)遷徙季節(jié)的鳥(niǎo)類食物需求, 濕地水鳥(niǎo)存在數(shù)量下降的風(fēng)險(xiǎn)。潿洲島濕地對(duì)鸻鷸類水鳥(niǎo)的承載力, 春秋季分別為 874~1236 只和 1001~1302 只; 承載力密度(只/hm2)為春季庫(kù)塘(10.7)>沼澤(5.6)>潮間帶(4.8), 秋季沼澤(6.8) >庫(kù)塘(4.3) >潮間帶(3.6); 承載力相當(dāng)于 568~739 鳥(niǎo)日/hm2[9]。長(zhǎng)江口九段沙的春季以及秋季鳥(niǎo)類承載力分別為 174.7 和 138.8 鳥(niǎo)日/hm2[11]。美國(guó)南舊金山灣鹽田濕地的承載力為 9443±1649 鳥(niǎo)日/hm2[12]?？梢?jiàn), 與處于生境退化時(shí)期的潿洲島濕地相比, 福田紅樹(shù)林濕地對(duì)水鳥(niǎo)的承載力處于較高水平, 但與一些其他的濕地鳥(niǎo)類生境相比, 仍有較大的提升空間。

表 2 福田紅樹(shù)林濕地水鳥(niǎo)種群結(jié)構(gòu)和綜合基礎(chǔ)代謝率折算

表3 福田紅樹(shù)林濕地越冬期水鳥(niǎo)的承載力

2.3 福田紅樹(shù)林濕地鳥(niǎo)類承載力提升對(duì)策與建議

1)加強(qiáng)紅樹(shù)林植被的保護(hù)與恢復(fù)重建。福田紅樹(shù)林濕地的紅樹(shù)林植被區(qū)擁有最高的底棲生物資源量, 在承載濕地鳥(niǎo)類方面起著重要的作用。一方面, 應(yīng)積極維持和加強(qiáng)紅樹(shù)林植被的保護(hù), 遏制紅樹(shù)林生態(tài)功能退化; 另一方面, 對(duì)已破壞的紅樹(shù)林進(jìn)行植被恢復(fù)和重建, 適度增加紅樹(shù)植物面積。

2)開(kāi)展基圍魚(yú)塘生態(tài)修復(fù)和功能提升工程?；鶉~(yú)塘區(qū)也是鳥(niǎo)類覓食和棲息的重要場(chǎng)所[38–39], 本研究的評(píng)估結(jié)果表明, 福田紅樹(shù)林濕地中的基圍魚(yú)塘區(qū)底棲動(dòng)物資源量較低, 對(duì)鳥(niǎo)類承載力的貢獻(xiàn)較低。已開(kāi)展的基圍魚(yú)塘生態(tài)功能提升工程已取得明顯的效果, 如 2000 年對(duì)福田沙嘴魚(yú)塘的改造提升了鳥(niǎo)類的密度、豐度和種群多樣性指數(shù), 表明魚(yú)塘的定向改造對(duì)其生態(tài)功能和生態(tài)承載力的恢復(fù)和提高有積極的作用[40]。因此, 針對(duì)福田紅樹(shù)林濕地基圍魚(yú)塘生態(tài)功能低下的問(wèn)題, 可進(jìn)一步實(shí)施生態(tài)修復(fù)和功能提升工程, 如通過(guò)控制水位的方式, 借助潮汐, 為水鳥(niǎo)帶來(lái)豐富的餌料, 提高底棲動(dòng)物和魚(yú)類等的資源量; 通過(guò)堤埂修整、合理配置植物的方式提升魚(yú)塘的生境多樣性; 通過(guò)引入鳥(niǎo)類實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)等智能監(jiān)測(cè)技術(shù), 及時(shí)有效地開(kāi)展修復(fù)后評(píng)價(jià), 檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)工程效果。

3)加強(qiáng)鳥(niǎo)類和底棲動(dòng)物的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。目前, 福田紅樹(shù)林濕地對(duì)鳥(niǎo)類的承載力不足, 存在一定的生態(tài)健康風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)生態(tài)系統(tǒng)主要組分的系統(tǒng)調(diào)查和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是評(píng)價(jià)濕地生態(tài)健康狀況的基礎(chǔ)[41]。因此, 應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鳥(niǎo)類和底棲動(dòng)物的資源調(diào)查和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè), 以便實(shí)時(shí)掌握底棲動(dòng)物和鳥(niǎo)類的健康狀況, 及時(shí)識(shí)別風(fēng)險(xiǎn), 并做出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

3 結(jié)論

本研究針對(duì)濕地生態(tài)健康評(píng)價(jià)中的鳥(niǎo)類承載力評(píng)估問(wèn)題, 建立底棲動(dòng)物去灰分干重(AFDW)的換算方法, 優(yōu)化濕地鳥(niǎo)類體型分類標(biāo)準(zhǔn)。本文以深圳灣福田紅樹(shù)林濕地為例, 通過(guò)計(jì)算底棲動(dòng)物總資源量、可支持水鳥(niǎo)總熱值以及水鳥(niǎo)種群的野外代謝率, 來(lái)評(píng)估福田紅樹(shù)林濕地的水鳥(niǎo)承載力, 得到如下結(jié)論。

1)福田紅樹(shù)林濕地底棲動(dòng)物的總資源量具有季節(jié)性特征: 冬季(4.67×104kg)<春季(6.08×104kg)<夏季(8.00×104kg)<秋季(1.23×105kg)。以資源量最高的秋季為例, 不同生境的單位面積資源量存在差異: 紅樹(shù)林植被區(qū)(89.22g/m2)>灘涂區(qū)(3.58g/m2)>基圍魚(yú)塘區(qū)(0.22g/m2)。底棲動(dòng)物以腹足綱為主。

2)福田紅樹(shù)林濕地不同季節(jié)可支持水鳥(niǎo)的總熱值為冬季(1.03×108kJ)<春季(1.36×108kJ)<夏季(1.76×108kJ)<秋季(2.70×108kJ)。

3)深圳灣福田紅樹(shù)林濕地水鳥(niǎo)種群的綜合基礎(chǔ)代謝為 155.76kJ/d, 野外基礎(chǔ)代謝率為 467.27kJ/d。體型類別以較大型(40cm<體長(zhǎng)≤50cm)和較小型(20cm<體長(zhǎng)≤ 30cm)為主, 占比分別為 35.66%和29.46%。

4)冬季、春季和秋季是候鳥(niǎo)的遷徙期, 深圳灣福田紅樹(shù)林濕地對(duì)水鳥(niǎo)的承載力分別為 2438, 3235和 6431 只, 承載力密度分別為 7.2, 9.6 和 19.0 只/hm2, 相當(dāng)于 649.3, 861.6 和 1712.7 鳥(niǎo)日/hm2。2017年基于樣點(diǎn)法的野外觀測(cè)結(jié)果表明, 福田紅樹(shù)林濕地水鳥(niǎo)數(shù)量最多時(shí)可達(dá) 8994 只, 當(dāng)前濕地的水鳥(niǎo)承載力不足。

建議從加強(qiáng)紅樹(shù)林的保護(hù)與恢復(fù)重建、開(kāi)展基圍魚(yú)塘的生態(tài)修復(fù)和功能提升工程以及強(qiáng)化鳥(niǎo)類和底棲動(dòng)物的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 3 個(gè)方面, 繼續(xù)加大對(duì)福田紅樹(shù)林濕地的生態(tài)保護(hù)力度, 以期提高底棲動(dòng)物總資源量, 進(jìn)而提升濕地的鳥(niǎo)類承載力。

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附錄 2017年福田紅樹(shù)林濕地水鳥(niǎo)體長(zhǎng)和種群占比

Appendix Body length and community ratio of shorebirds in Futian mangrove wetland in 2017

續(xù)表

目、科、種體長(zhǎng)/cm體型種群占比/% 黃葦鳽Ixobrychus sinensis38中0.005 夜鷺Nycticorax nycticorax61大0.117 鹮科Threskiornithidae 黑臉琵鷺 Platalea minor76大0.277 雁形目 ANSERIFORMES 鴨科 Anatidae 針尾鴨Anas acuta55大1.843 琵嘴鴨Anas clypeata50較大7.229 赤頸鴨Anas penelope48較大5.307 白眉鴨Anas querquedula37中2.634 鳳頭潛鴨Aythya fuligula45較大4.850 鶴形目 GRUIFORMES 秧雞科 Rallidae 骨頂雞Fulica atra36~39中0.019 黑水雞 Gallinula chloropus30~38中0.190 白胸苦惡鳥(niǎo) Amaurornis phoenicurus33中0.103 鸻形目 CHARADRIIFORMES 反嘴鷸科 Recurvirostridea 黑翅長(zhǎng)腳鷸 Himantopus himantopus37中2.371 反嘴鷸 Recurvirostra avosetta44較大11.035 鸻科Charadriidae 環(huán)頸鸻Charadrius alexandrinus17小2.904 金眶鸻Charadrius dubius16小0.772 鐵嘴沙鸻Charadrius leschenaultii22較小0.073 蒙古沙鸻Charadrius mongolus20小0.005 金斑鸻Pluvialis fulva23較小5.111 灰頭麥雞Vanellus cinereus35中0.003 灰斑鸻Pluvialis squatarola30較小0.253 鷸科 Scolopacidae 黑腹濱鷸Calidris alpina22較小3.292 彎嘴濱鷸 Calidris ferruginea23較小13.267 紅頸濱鷸 Calidris ruficollis16小0.245 大濱鷸 Calidris tenuirostris28較小0.005 磯鷸 Actitis hypoleucos20小0.389 扇尾沙錐 Gallinago gallinago27較小0.008 黑尾塍鷸Limosa limosa36~44中5.843 白腰杓鷸 Numenius arquata50~60大0.449 中杓鷸 Numenius phaeopus40~46較大0.014 鶴鷸Tringa erythropus32中0.022 林鷸Tringa glareola22較小0.568 青腳鷸Tringa nebularia35中2.610 澤鷸Tringa stagnatalis26較小6.519 紅腳鷸 Tringa totanus29較小6.381 翹嘴鷸Xenus cinereus23較小0.024 半蹼鷸 Limnodromus semipalmatus33~36中0.005 尖尾濱鷸Calidris acuminata22較小0.106 闊嘴鷸Limicola falcinellus18小0.068 鷗科 Laridae 紅嘴鷗 Larus ridibundus40中7.017 紅嘴巨鷗 Sterna caspia47~54大0.003 黑嘴鷗 Larus saundersi32中0.003 灰林銀鷗 Larus heuglini60大0.033

說(shuō)明: 體長(zhǎng)數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[28], 種群占比數(shù)據(jù)來(lái)自《監(jiān)測(cè)報(bào)告(2017年度)》。

Evaluation and Promotion Countermeasures of Bird Carrying Capacity of Mangrove Wetland in Guangdong-Hong Kong-Macau Greater Bay Area: A Case Study of Futian Mangrove, Shenzhen Bay

WU Hailun1, ZHOU Lin1, XU Hualin2, SHEN Xiaoxue1, CHAI Minwei1, LI Ruili1,?

1. School of Environment and Energy, Peking University Shenzhen Graduate School, Shenzhen 518055; 2. Guangdong Neilingding Futian National Nature Reserve, Shenzhen 518041; ?Corresponding author, E-mail: liruili@pkusz.edu.cn

Focus on bird carrying capacity assessment in wetland ecological health assessment, the conversion method of ash free dry weight (AFDW) data of benthos was established, and the classification standard was optimized based on bird length. Taking Futian mangrove wetland as an example, the total food mass of benthos, the maximum calories for shorebirds and the field metabolic rate of shorebirds population were calculated. Furthermore, the carrying capacity of shorebirds was evaluated. The results are as follows. 1) The total food mass of benthos in Futian mangrove wetland had evident seasonal characteristics: winter (4.67×104kg) < spring (6.08×104kg) beach area (3.58 g/m2) > gei wei fish pond area (0.22 g/m2). 2) The maximum calories for shorebirds in different seasons were winter (1.03×108kJ) < spring (1.36×108kJ) < summer (1.76×108kJ) < autumn (2.70×108kJ). 3) The field metabolic rate of the shorebirds population in Futian mangrove wetland was 467.27 kJ/d. 4) Autumn, winter and spring were the migration periods for migratory birds, and the carrying capacity of Futian mangrove wetland to shorebirds was 6431, 2438 and 3235 birds respectively. The actual observation data was higher than the research results, indicating that the current carrying capacity of shorebirds in the Futian mangrove wetland was insufficient to meet the food needs of birds in migration season, and the number of shorebirds might be reduced. It is suggested that the ecological protection of mangrove wetland in Futian should be strengthened in the following three aspects: the restoration and reconstruction of mangrove vegetation, the ecological restoration and functional improvement of gei wei fish pond, and the dynamic monitoring of birds and benthos. In this way, the total food mass of benthos and the bird carrying capacity can be lifted.

Shenzhen Bay; mangrove wetland; benthos food mass; bird carrying capacity

10.13209/j.0479-8023.2020.066

廣東省海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展專項(xiàng)([2020]059號(hào))和深圳市科創(chuàng)委自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(JCYJ20200109140605948)資助

2019-10-24;

2019-12-25