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多尺度下的城市公园生境格局对鸟类群落的影响

杨刚  
【摘要】:城市化致使生物多样性丧失是一个引起全球关注的生态问题。上海作为中国城市化率最高的城市,城市化导致的生物群落组成变化尤其明显。鸟类作为生物多样性的重要组成部分,是城市生态系统健康的重要指标类群。城市公园绿地是城市鸟类的主要栖息地,为鸟类直接或间接的提供食物。上海鸟类资源丰富,对上海野生鸟类资源的保护不仅对本地生物多样性的提高存在重要意义,而且保护了所有迁徙路线途径上海的野生鸟类资源。上海绿地建设近年来不断加快,截止2012年,上海森林覆盖率达到12.58%。然而一直以来,公园的植被配置主要考虑景观和休闲的需要,其作为野生动物栖息地的生态服务功能未得到足够关注。在各尺度上,尤其是微生境尺度和城市化斑块尺度上,关于上海城市绿地生境格局对鸟类群落尤其是陆生鸟类群落影响的研究情况还不完善。因此,本研究选择上海大型城市公园作为研究地点,分析不同尺度下的城市公园生境格局对鸟类群落的影响。作为上海城市化对城市鸟类影响的基础研究,为有效改善高度城市化地区鸟类多样性水平提出合理建议,对于城市公园作为鸟类栖息地生态服务功能的实现具有现实的指导意义。本研究选择滨江森林公园、共青森林公园、上海植物园、世纪公园、海湾森林公园等大型城市公园作为研究地点。采用样线法、样点法等调查方法,对公园的鸟类种类、数量和行为进行调查。采用样方法对公园的植被进行分析和鉴定。采用照片法对样方盖度等生态指标进行测量。使用主成分分析(Principal component analysis)、多元回归分析(Multivariate regression analysis)、回归树分析(Regression tree)、单因素方差分析(One-Way ANOVA)、卡方检验(Chi-square test)等统计方法对数据进行分析。比较微生境尺度、植被垂直分层结构、生境尺度、斑块尺度以及城市化背景下的城市公园生境格局对鸟类群落及陆生鸟类集团的影响。主要研究结果如下:(1) 2009年10月到2010年9月,采用样线法和样点法相结合的方法对滨江森林公园鸟类群落进行调查;采用样方法对公园植被群落和生境因子进行调查或测量。研究结果表明,植被复杂度和植被群落结构均对鸟类群落具有显著影响。木本植物丰富度和多样性对鸟类丰富度、鸟类多度和鸟类多样性均具有显著影响。植被水平盖度,尤其是灌木层的水平盖度对鸟类群落具有显著影响。植被的水平盖度比植被的垂直盖度对鸟类群落的影响更加明显,因为植物的水平盖度可以有效屏蔽水平方向上游人的干扰。另外,水源对于鸟类多样性、鸟类多度和鸟类丰富度均具有显著的影响。从植被分层的结果来看,乔木层多样性和乔木层丰富度是对鸟类变量起重要作用的两个变量。乔木层变量和灌木层变量都进入回归树中分析,对于鸟类变量(鸟类多样性、鸟类丰富度和鸟类多度)最重要的影响因子均为灌木层变量。在鸟类多样性的回归模型中,植被的水平盖度对鸟类多样性具有显著影响,而灌木层水平盖度又是鸟类多样性最主要的影响因子。对于灌木层的水平盖度而言,也并非越大越好,回归树模型显示,当灌木层水平盖度(HCs)21.7%时,灌木层水平盖度与鸟类多样性呈显著正相关,而灌木层水平盖度21.7%时,与鸟类多样性呈显著负相关。(2) 2009年10月至2011年10月,采用样线法对上海滨江森林公园进行鸟类调查,利用主成分分析划分鸟类集团,用高度定义植被层次,用卡方检验分析鸟类行为在植被层次上的差异。结果表明,滨江森林公园陆生鸟类群落在乔木层的栖息行为和运动行为频次显著多于其在灌木层和地被层的行为频次,在地被层的取食行为频次显著多于其在乔木层和灌木层的行为频次。陆生鸟类可划分为8个鸟类集团,分别是:食虫拾取集团\食虫探取集团(Insectivorous pecking, IP)、食虫飞取集团(Insectivorous flying catching, IF)、杂食性拾取集团(Omnivorous collecting, OC)、杂食性探取集团(Omnivorous pecking, OP)、植食拾取集团(Herbivorous collecting, HC)、植食探取集团(Herbivorous pecking, HP)和食肉飞取集团(Raptorial flying catching, RF)。鸟类集团之间存在栖息、运动和取食空间生态位的重叠。食虫拾取集团、杂食拾取集团、食肉飞取集团和植食拾取集团在栖息、运动和取食空间生态位上均存在较高的重叠度,其通过食性分离各自空间生态位。食虫探取集团和食虫飞取集团互为栖息空间生态位重叠度最高集团,其通过取食方式的不同来实现生态位的分离。(3) 2011年12月--2012年11月,在上海世纪公园和滨江森林公园对鸟类群落和植物群落进行调查,通过对12个植被变量进行主成分分析,将两个公园分为8种不同的生境类型,包括乔木层植物发达的生境(T型)、灌木层植物发达的生境(S型)、地被层植物发达的生境(G型)、乔木层和灌木层植物都发达的生境(T+S型)、乔木层和地被层植物都发达的生境(T+G型)、灌木层和地被层植物都发达生境(S+G型)、植被分层结构复杂生境(T+S+G型)和人工修饰生境(D型)。结果表明:两个公园生境构成存在显著差异,滨江森林公园灌木层植物发达的生境(S型)以及灌木层和地被层植物都发达的生境(T+S型)数量显著多于世纪公园,世纪公园地被层发达的生境(G型)以及乔木层和地被层植物都发达的生境(T+G型)数量显著多于滨江森林公园。世纪公园不同生境中鸟种数差异显著,而滨江森林公园中差异不显著。两个公园有24种共有鸟种,对共有鸟种生境利用率的配对t检验结果表明,滨江森林公园共有鸟类生境利用率显著高于世纪公园。对两个公园共有生境类型中鸟种数进行分析,发现滨江森林公园鹟科(Muscicapidae)鸟类种数显著大于世纪公园。根据以上结果,本研究认为上海城市公园不同生境类型对鸟类群落结构存在显著影响。因此,建议在规划和建设大型城市公园时,应构建植被分层结构复杂的生境,多样化种植各类乔木,林下多样化搭配灌木。在保留供游客休憩草坪区域的同时种植各类草本植物,以此提高鸟类生境利用率,增加城市公园的鸟类多样性。(4) 以滨江森林公园、共青森林公园、海湾森林公园、上海植物园和世纪公园5个大型城市公园作为研究地点,2012年5月到2013年4月,采用样线法对5个公园进行鸟类群落调查。借助ArcGIS10.0对5个公园的卫星图像进行斑块分类,结果得到5种斑块类型,分别是建筑斑块、草地斑块、林地斑块、道路斑块和水体斑块。基于Arcgis10.0对公园斑块的分类,设置34个斑块结构变量(斑块数变量、斑块密度变量、斑块面积变量、斑块边界长度变量、斑块面积周长比变量和斑块多样性指数等)。采用卡方检验比较5个公园鸟类种类和数量以及斑块数量是否具有显著差异。使用鸟类数据(鸟类种类和鸟类数量)与34个公园斑块结构变量进行多元线性回归分析。结果表明,5个公园斑块总数量存在显著差异(x2=332.00,p0.001),海湾森林公园斑块数量最多,共青森林公园斑块数量最少。其中建筑斑块海湾森林公园最多,滨江森林公园和上海植物园最少(x2=43.18,p0.001)。草地斑块海湾森林公园最多,上海植物园最少(x2=59.56,p0.001)。林地斑块海湾森林公园最多,共青森林公园最少(x2=228.60,p0.001)。道路斑块海湾森林公园最多,共青森林公园最少(x2=44.80,p0.001)。水体斑块海湾森林公园最多,共青森林公园园最少(x2=25.59,p0.001)。5个公园共调查到鸟类107种,21551次/只。分属14目39科。其中世纪公园43种,3005次/只,;滨江森林公园68种,3999次/只;共青森林公园40种,3932次/只;海湾森林公园81种,7828次/只;上海植物园42种,2787次/只。卡方检验结果表明5个公园的鸟类种类(x2=29.91,p0.001)和数量(x2=4891.12,p0.001)均存在显著差异。多元线性回归模型显示,鸟类种数与水体斑块数、草地斑块面积周长比和最大斑块指数具有显著的相关性。对于鸟类总数量,林地斑块面积、林地斑块周长和平均斑块面积与其显著相关。雀形目鸟类与林地斑块面积、斑块多样性指数呈显著的正相关,与建筑斑块总面积呈显著负相关。鹳形目鸟类与林地斑块总面积呈显著的正相关。鹏鹏目与斑块总面积呈显著正相关。鸽形目与草地斑块总面积呈显著正相关与边界总长度呈显著负相关。(5) 以滨江森林公园、共青森林公园、海湾森林公园、上海植物园和世纪公园5个大型公园为研究地点,2012年5月到2013年4月,采用样线法对5个公园进行鸟类群落调查。借助ArcGIS10.0对以公园几何中心为中心,周边5km×5km区域进行斑块分类,结果得到6种不同的斑块类型,分别是建筑斑块、草地斑块、林地斑块、道路斑块、水体斑块和滩涂斑块。将建筑斑块和道路斑块统称为硬地斑块,其它斑块统称为非硬地斑块,用硬地斑块的面积作为该公园的城市化指数。采用卡方适合性检验分析5个公园周边5km×5km区域内硬地斑块面积和非硬地斑块面积是否具有显著差异。使用卡方独立性检验(r×c列联表检验)分析五个公园斑块组成是否存在显著差异。采用Pearson相关性分析检验城市化指数与公园鸟类种类和数量的相关性。结果表明,5个公园周边5km×5km区域硬地斑块面积和非硬地斑块面积均具有显著差异。上海植物园周边5km×5km区域内的城市化水平最高,海湾森林公园周边5km×5km区域内的城市化水平最低。5个公园斑块组成是否存在显著差异,世纪公园、共青森林公园和上海植物园周边5km×5km区域内硬地斑块面积显著高于非硬地斑块面积,而滨江森林公园和海湾森林公园周边5km×5km区域内的非硬地斑块面积显著高于硬地斑块面积。公园鸟类种类与城市化指数呈显著的负相关。公园鸟类数量与公园周边5km× 5km区域内水体斑块面积呈显著的正相关。城市化指数与隼形目鸟类呈显著的负相关(r=-0.890,p=0.043)。城市化指数与鹎科鸟类(r=-0.885,p=0.046)、伯劳科鸟类(r=-0.991,p=0.001)、鹀科鸟类(r=-0.889,p=0.044)、长尾山雀科鸟类(r=-0.986,p=0.002)呈显著的负相关;而与鸦科鸟类呈显著的正相关(r=0.993,p=0.001)。另外,城市化指数与优势鸟种的优势度呈显著的正相关(r=-0.977,p=0.004)。城市化指数与冬候鸟数量呈显著显著的负相关(r=-0.955,p=0.011)。5个公园的城市化指数存在显著差异,上海植物园的城市化指数最高;共青森林公园和世纪公园的城市化指数相当,均较高;滨江森林公园的城市化指数较低;海湾森林公园的城市化指数最低。与之相对应的是,上海植物园的优势鸟种的优势度最高,共青森林公园和世纪公园的优势鸟种的优势度相当,滨江森林公园的优势鸟种的优势度较低,海湾森林公园的最低。因此,随着城市化水平的提高,鸟类群落呈现出物种单一化的趋势,优势物种更加优势,而非优势物种更加稀少。


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