湿地公园鸟类栖息地营建研究——以北京琉璃河湿地公园为例

刘 旭,张文慧,李咏红,*,高鹏杰,李 黎, 王 彤

1 北京东方园林环境股份有限公司,北京 100015 2 湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室,北京 100015 3 清华大学环境学院,北京 100084

鸟类是湿地不可或缺的组成部分,它们能够促进湿地的物质循环、能量流动以及信息传递等过程,从而维持湿地的稳定与健康。从另一方面来看,湿地因其便利的水源、丰富的生物资源,也为鸟类(尤其水鸟)提供了良好的栖息环境[1- 3]。然而,随着我国城市化进程的加快,对湿地以及生活在其中的鸟类产生的影响越来越大,湿地面积减少、破碎化、功能退化、环境质量下降等问题愈发突出,鸟类种类和数量发生明显的下降[4- 7]。对此,通过设立自然保护区或湿地公园并根据不同鸟类的具体生境需求有针对性的进行栖息地恢复是当前保护鸟类工作中一种较为有效的手段[8- 10]。

近些年,受到城市化进程等人为活动加剧的影响,北京地区的生态环境质量有显著下降,存在水环境污染、生境破碎化等问题。同时由于该区处于全球候鸟东亚-澳大利西亚的迁徙路线上,鸟类资源丰富,生境破碎化问题不仅影响着本土生物的生存同时威胁着过境迁徙鸟类的生存,因而保障该地区的生境良好对鸟类的保护起着重要的作用。琉璃河生态湿地公园工程占地528.6 hm2,是北京地区最大的生态湿地建设项目,项目的实施将有效改善该地区生态环境质量,打造出京西南的绿色屏障,同时可为鸟类提供适宜的生境以吸引并保护鸟类。本文针对琉璃河湿地公园生境现状,以恢复鸟类多样性为目标,选择适宜该区生活的鸟类,围绕水际岸线重塑、水位控制、植物配置、引鸟设施等方面规划设计鸟类栖息地营建,以期提升鸟类栖息地适宜程度,实现鸟类多样性提升。

1 鸟类栖息地的选择

1.1 鸟类栖息地选择的影响因素

栖息地又称生境,是生物生活或居住范围的环境,即生物个体、种群或群落完成其生命过程的空间[11]。生境或群落的结构愈复杂,其含有的生物种类愈多[12- 13]。对于鸟类而言,栖息地就是个体、种群或群落在其某一生活史阶段所占据的环境类型,是其各种生命活动的场所。鸟类栖息地选择在不同空间尺度、不同季节、鸟类生活史的不同时期都有不同特点。

空间尺度上对栖息生境进行分类,可以分为两类:一类为鸟类分布的宏观区域,包括地形、地貌、土壤、植被类型、水源、气候等环境因子,第二类则特指植物群落组成和植物空间结构等植被因子[14- 15]。鸟类栖息地选择是不同空间尺度上多种因子的共同作用结果[16]。

栖息地的季节变化主要与鸟类的迁徙越冬以及季节变化导致的鸟类栖息地植被变化有关,即改变鸟类栖息地的隐蔽条件和食物供给。此外,鸟类栖息地的季节性变化也会受到人类农业生产活动的影响[17]。

鸟类生活史的不同时期,主要是指鸟类的繁殖期栖息地选择。繁殖期是鸟类至关重要的时期,繁殖的成功率决定了相应鸟类种群动态和物种延续。鸟类为了增加繁殖期的隐蔽性,多倾向于选择空间异质性高且植被浓密的地点筑巢。除此之外,筑巢地的高度也是重要的影响因素,对防御天敌方面起到十分重要的作用[18- 19]。

1.2 鸟类的栖息地要求

我国分布的的鸟类可分为鸣禽、游禽、涉禽、陆禽、猛禽、攀禽六大生态类群。不同鸟类的生活习性不同,对栖息地生境的要求也有所差异。其中游禽和涉禽通常栖息于内陆湖泊、水塘、河口、芦苇沼泽、水稻田以及沿海岛屿和海滨沼泽地带,主要以水生植物、水中昆虫、贝类、鱼类等为食,是主要的湿地型鸟类[20]。

表1 湿地生态类群鸟类生态习性及对生境的需求

2 鸟类栖息地恢复原则

(1)根据鸟类的繁殖特点和巢位空间分布、食性特点、活动空间特点等为鸟类创造宜居环境,辅以布设人工鸟巢;

(2)根据鸟类的觅食特点,在保证环境友好的条件下,合理配置食源,在北方冬季,要考虑食物匮乏的情况,协调鸟类栖息地构成要素与鸟类活动的时间关系;

(3)对于点状分布的鸟类栖息生境,通过植被群落规划、水系改造、微地形营造等措施形成连续性、网络形态的面状空间,保证生态效益最大化;

(4)对于湿地公园性质的鸟类栖息地,设置对鸟类栖息地与游览区的安全距离以确保鸟类得到充分保护,结合不同鸟类与人类的亲近程度,合理规划鸟类栖息环境与人类活动区域的关系,可在游人活动区适当增加引鸟设施和食源植物。

3 琉璃河鸟类栖息地恢复

3.1 项目区概况

研究区域位于北京市房山区琉璃河镇大石河流域,处入琉璃河—兴礼河段两堤之间,长10.6 km,面积为528.58 hm2(图1)。涉及房山区大石河及其支沟白草洼沟等多条水系。区内交通发达,有京原铁路、京广铁路、京石高速公路、107、108国道穿越境内。

项目区现有植物品种较少、层次单一,结构简单,抗干扰功能较差;河道生态用水的不足以及两岸污水的直排,造成了河道断流,水生生物、微生物、湿地等大量消亡,既丧失了水体的自净能力,也破坏了生物赖以生存的环境。

图1 琉璃河湿地公园项目区地理位置示意图Fig.1 The location of the project area of the Liuli river wetland park

3.2 项目区鸟类分布状况

3.2.1 房山区鸟类分布情况

图2 琉璃河鸟类现场调查不同生态类群鸟类分布图 Fig.2 The bird distribution map of different ecological groups in project area

根据国家林业局第二次全国湿地资源调查结果《中国湿地资源(北京卷)》[21],北京房山地区的湿地鸟类共计45种,其中国家级保护鸟类5种,北京市保护鸟类30种,且鸟类群落以旅鸟和夏候鸟为主。按照生态类群划分,包括游禽23种、涉禽18种、攀禽3种和猛禽1种。游禽中,小天鹅和鸳鸯为国家II级保护鸟类,其他游禽为北京市I级或II级保护鸟类;涉禽中,黑鹳、东方白鹳为国家I级保护鸟类,另有8种为北京市I级或II级保护鸟类;攀禽中,蓝翠鸟为北京市I级保护鸟类;猛禽中,鹗为国家II级保护鸟类。

3.2.2 项目区鸟类现场调查

项目区鸟类现场调查共记录到鸟类27种,分属10目19科,总数为746只。从种类组成来看(图2),六种生态类群在项目区均有分布,鸣禽数量最多,占比高达88.2%。调查结果中鸟类种类和数量较少。其中涉水鸟类中游禽共2种,包括小鷿鷈、绿头鸭,涉禽6种,包括大白鹭、池鹭、黄斑苇鳱、黑水鸡、扇尾沙锥、白腰草鹬。

3.3 琉璃河鸟类栖息地恢复措施

在琉璃河湿地公园的河道上游第二个河湾附近营建鸟类栖息地,面积共计约4 hm2,其中一处为河岸右侧的集中鸟类栖息地,一处为河道中的生态鸟岛(图3)。针对湿地公园特性,重点针对水鸟开展鸟类栖息地的营建,同时兼顾攀禽、猛禽、陆禽等适宜陆域的鸟类。根据房山区和项目区的鸟类物种分布,鸟类栖息地目标恢复物种中涉禽选择大白鹭、池鹭、苍鹭、黄斑苇鳱、扇尾沙锥、白腰草鹬、东方白鹳,主要为鹭科和鹬科 。游禽选择小鷿鷈、绿头鸭、绿翅鸭、斑嘴鸭、风头潜鸭、小天鹅,主要为鷿鷈科和鸭科。结合其栖息特点(表2),通过岸线设计、水深设计、植物配置、生态鸟岛来开展鸟类栖息地的恢复。

表2 琉璃河湿地公园部分目标恢复鸟种生态习性适宜栖息环境

图3 琉璃河湿地公园鸟类栖息地位置示意图 Fig.3 Location map of the bird habitat restoration area in Liuli River wetland park

3.3.1 岸线设计

一般而言,岸线相对复杂的水域能够支持相对高的生物多样性。因此岸线在设计时要适当延长岸线的长度,增加岸线的曲折不规则形式以增加水体与陆地的接触面,改善水体的循环,增强湿地的净化能力,为鸟类提供理想的栖息生境[22]。

在琉璃河湿地公园规划设计中,顺应水流的自然规律保留并进行岸线的柔化以形成曲折的自然形态。在河流凸岸处铺设砂石、卵石设计成坡度较小的边滩,疏剪植物,为鸟类提供觅食地;在河流边缘季节性水淹的洼地则营造出部分成漫滩沼泽,搭配沼生植物,营造隐蔽的草本植被密丛,供鸟类栖息营巢[23]。

3.3.2 水深设计

水陆交错带是水鸟(游禽和涉禽)最为重要的栖息生境。水流两侧的滩地由于周期性被水淹,土壤保水量较高,是适宜湿地植被的生长环境,也是两栖动物、甲壳类动物的适宜栖息环境,是水鸟极为重要的觅食地以及部分水鸟的适宜营巢地。滩地生境多样性直接影响在此栖息的水鸟多样性。不同种类水鸟在觅食和营巢上对水深有着不同的水深需求[24- 27](表3)。项目区的主要游禽为鸭科和科,针对这类游禽以及小天鹅,应重点营造水深大于1 m的开阔水域以满足其栖息。此外对于科,还应构建水深0.3—1 m的浅水区域。涉禽中,针对鹭科和鹳科鸟类,重点构建水深小于30 cm的水域;针对鹬科这类小型涉禽,则应重点构建水深0—20 cm的水域;对于鹭科和鹳类等涉禽,可扩大构建水深15—20 cm的区域。在浅滩区形成水域逐步由浅至深的过渡分布(图4)。在湿地公园内形成开阔水面、沙滩、石滩、泥滩和沼泽等多样化生境。

3.3.3 植物配置

鸟类的生存与植物的多样性息息相关,选取配置植物时,要将植物的食源性、庇护性和鸟类的食性、繁殖筑巢习性结合分析,同时遵循乡土物种为主和丰富植物群落类型的原则。

(1)植物种类选择

水鸟的食源以湿生和水生植物为主,除了考虑直接向鸟类提供食源的种类,还应考虑通过为鱼、虾等水生动物提供生存环境来间接为鸟类提供食物的种类。

表3 适宜项目区的部分湿地水鸟水深要求

图4 琉璃河湿地公园鸟类栖息地水深设计示意图 Fig.4 Water depth design of birds habitat in Liuli River wetland park

针对水鸟的栖息,需营造出高大的挺水植物水生植物群落,以减缓上覆水流速度、消减风浪,保持湿地的杂草丛以向鸟类提供重要的停歇地。此外,挺水植物的茎、叶鞘、花序、根须也可作为水鸟重要的巢材。陆鸟营巢地的主要树种最好以落叶阔叶乔木为主[28- 32],主干有较高硬度,高度一般应在5 m以上;灌木要求枝条舒展,便于鸟类落脚。陆鸟的食源以乔木和灌木为主,考虑果期、虫害爆发时期与鸟类习性一致。北方地区应多种植春夏挂果或其他部位可食的植物,适当增加冬季挂果植物,多选挂果期长的植物。为满足不同鸟类取食的习性差异,注意搭配不同果型大小、不同果质。此外,灌木的幼芽是鸟类在冬季的重要食物,因而可选择冬季幼芽较为发达的品种。

综合考虑目标鸟类的取食、营巢特性及北京地区植物区系,琉璃河湿地公园的水生植物选择芦苇、千屈菜、香蒲、水葱、鸢尾、睡莲,近水陆域草本植物选择狼尾草、白茅、结缕草,灌木选择迎春、木槿、水蜡,乔木主要配置以国槐、毛白杨、雪松、西府海棠、垂柳、梧桐、榆树、栾树、杏、山楂等北京乡土树种。空间布局上,集中鸟类栖息地从水域到陆地依次形成沉水植物、浮叶植物、挺水植物、地被、灌木、乔木的水平群落模式,生态鸟岛考虑到行洪需求则从水域到陆地形成沉水植物、挺水植物、湿生草本、灌木的群落模式。增加植物群落垂直多样性,形成低草湿地、高草湿地、浅水植物、疏林灌丛等不同的生境,为不同类型的鸟类提供栖息场所。

(2)植物群落宽度

滨水植被带是水鸟的重要栖息生境,也是重要的缓冲带。不同的缓冲带宽度具有不同的鸟类保护的效果[33](表4),缓冲带宽度越大,鸟类多样性越高,保护效果越佳。为了保证水鸟栖息地生态安全,滨水缓冲带的宽度应至少为60 m,以满足鸟类物种迁移的需要;最适宜宽度为100—200 m,最有利于本土鸟类种群的维持和保护。琉璃河湿地公园根据项目区河道及其周边地势分布,缓冲带的宽度设计为60—120 m不等,以满足鸟类物种迁移的需要和本土鸟类种群的维持和保护。缓冲带内的植物群落形成低草湿地、高草湿地、浅水植物、疏林灌丛等不同的生境种类,增强鸟类多样性保护效益。

表4 鸟类保护廊道适度宽度值

(3)植被覆盖率

植被覆盖度是指植被(包括叶、茎、枝)在地面的垂直投影面积占统计区总面积的百分比。对鸟类而言,植被覆盖率过低意味着栖息环境隐蔽性差,容易被天敌发现;而植被覆盖率过大则会阻碍鸟类看清植物的根、种子,有时亦意味着地下球茎小、埋深大,不利于植食性鸟类觅食。

参考一些鸟类对适宜栖息地植被覆盖率的要求,琉璃河湿地公园鸟类栖息地中的高草湿地植被覆盖率控制为约20%左右,以提升鸟类多样性;低草湿地生境植被覆盖度则小于25%;位于岸上的林灌丛乔木的盖度要为60%—70%。水域生境中植被覆盖率控制50%左右,乔、灌、挺水植物的比例控制在1∶3∶6左右。

3.3.4 生态鸟岛

在琉璃河湿地公园上游,考虑到河道的行洪需求,需在原有的弯曲的河道的基础上新建直线型河道,新老河道之间将形成岛屿。该区所属区域拟建设成为封闭保育区,未来受到人为活动影响较少。水鸟在繁殖时期比较敏感,容易受到干扰和惊吓,因此可在该区域结合开挖河道后的岛屿的地形进行岛屿的重构形成鸟岛。生态岛距岸边的距离为10 m以上。鸟类对岛屿生境的需求包括浅滩和水深大于1.5 m的水湾,其中浅滩可满足鸟类的营巢、觅食和活动,而深水湾则有利于鱼类生活,进而满足一些鸟类的觅食需求。因此,新河道开挖后,水流将主要从新河道通过,弯曲的老河道水流将较缓,对河岸的冲刷作用弱,适宜将其构成 “凸”形的岸线,通过铺设砂石、卵石,形成浅水湾和浅滩为水鸟提供栖息及觅食场所;在鸟岛接近新河道的部分,考虑河流的水速较快,对河岸的冲刷作用强,可构造一些“凹”面岸线,并营造出深度不少于1.5 m的水湾以满足鱼类栖息,进而为游禽提供食物。鸟岛的地形应具有一定的变异性,可随着丰水期、枯水期水位变化得以形成裸地、浅滩、浅水区、深水区的不同区域。植物配置上,鸟岛边缘种植一些耐贫瘠和水湿的挺水和湿生草本植物,内侧则重点营造以灌木为主的植物群落,并根据鸟类栖息地的构建原则尽可能构成丰富的植被层次。

4 结语

城市化以及其他人为活动导致了生境破碎化,造成生物多样性的下降,影响着鸟类的生存。在琉璃河湿地公园项目中,调研了区域内鸟类分布,在湿地公园中通过植物配置、水深设计等手段规划设计鸟类栖息地营建,鸟类栖息地的恢复可提升琉璃河湿地公园生物多样性和生态功能,是京津冀城市群生态安全的保障。