朱明暢， 曹銘昌， 汪正祥， 徐海根， 雷軍成， 吳 翼， 趙 軍

(1.湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院， 武漢 430062； 2.環(huán)境保護(hù)部 南京環(huán)境科學(xué)研究所， 南京 210042；3.東營市人民政府辦公室， 山東 東營 257091)

?

黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)水禽生境適宜性模糊綜合評價(jià)

朱明暢1，2， 曹銘昌2*①， 汪正祥1*②， 徐海根2， 雷軍成2， 吳 翼2， 趙 軍3

(1.湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院， 武漢 430062； 2.環(huán)境保護(hù)部 南京環(huán)境科學(xué)研究所， 南京 210042；3.東營市人民政府辦公室， 山東 東營 257091)

基于地理信息系統(tǒng)(GIS)、MaxEnt模型和模糊綜合評價(jià)法，在2013年～2014年水禽野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，以丹頂鶴(Grusjaponensis)、東方白鸛(Ciconiaboyciana)、大天鵝(Cygnuscygnus)作為指示物種，開展黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)水禽生境適宜性模糊綜合評價(jià).MaxEnt模型結(jié)果表明：到翅堿蓬灘涂距離、到檉柳-翅堿蓬灘涂距離是影響丹頂鶴越冬生境選擇的主要環(huán)境變量， 其綜合貢獻(xiàn)率分別為63.5%和23.3%；到蘆葦沼澤距離、到黃河距離是影響東方白鸛繁殖生境選擇的主要環(huán)境變量，其綜合貢獻(xiàn)率分別為68.8% 和18.0%；到水源距離、到鹽田-蝦池距離、到蘆葦沼澤距離3個(gè)環(huán)境變量對大天鵝越冬生境選擇有重要影響，其綜合貢獻(xiàn)率分別為48.4%、21.1%和15.6%.模糊綜合評價(jià)結(jié)果表明：水禽生境“適宜”面積為20 291 hm2，“較適宜”面積為6 103 hm2，分別占保護(hù)區(qū)陸域面積的17.8%和5.3%，主要集中分布在保護(hù)區(qū)南部的大汶流管理站和黃河口管理站.空缺分析表明：保護(hù)區(qū)內(nèi)存在2個(gè)比較明顯的保護(hù)空缺，即大汶流管理站人工濕地恢復(fù)區(qū)域、黃河口管理站東南部區(qū)域.為有效保護(hù)水禽生境，建議加強(qiáng)保護(hù)區(qū)濕地生境監(jiān)測、評價(jià)和規(guī)劃，以及對人為干擾活動進(jìn)行監(jiān)督和管理.

模糊綜合評價(jià)； GIS； MaxEnt模型； 生境適宜性； 黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)

濕地是地球上具有重要功能的生態(tài)系統(tǒng)和人類最重要的生存環(huán)境之一，它不僅為人類的生產(chǎn)、生活提供多種資源，而且有巨大的環(huán)境功能和效益，被譽(yù)為“地球之腎”[1].同時(shí)濕地也是眾多野生動植物的重要棲息地之一，鳥類尤其是水鳥是濕地特有的高等生物類群，為濕地中主要的頂級消費(fèi)者，對濕地環(huán)境變化尤為敏感，濕地環(huán)境的優(yōu)劣直接關(guān)系到水鳥的繁衍和生存[2-3].近年來，選擇鳥類作為指示物種開展?jié)竦厣鷳B(tài)環(huán)境監(jiān)測和評價(jià)逐漸引起了國內(nèi)外學(xué)者的高度重視，并應(yīng)用到濕地植被評價(jià)、濕地生境適宜性評價(jià)、濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)、濕地生物多樣性評價(jià)等方面的研究中[4-7].

黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)地處東北亞鳥類遷徙路線喉咽要道，是鳥類重要的遷徙停歇地和越冬地[8].由于地理位置優(yōu)越、生態(tài)環(huán)境獨(dú)特，保護(hù)區(qū)內(nèi)的鳥類資源豐富，珍稀瀕危鳥類眾多，每年吸引丹頂鶴(Grusjaponensis)、灰鶴(Grusgrus)、東方白鸛(Ciconiaboyciana)、大天鵝(Cygnuscygnus)等珍稀瀕危鳥類來此繁殖、遷徙和越冬.近年來，隨著人工濕地生態(tài)恢復(fù)工程的實(shí)施，保護(hù)區(qū)已成為我國東方白鸛的主要繁殖地之一，到2011年8月，共有89對東方白鸛成功繁育幼鳥235只[9].同時(shí)，黃河三角洲也是我國的重要油氣與農(nóng)業(yè)開發(fā)基地，我國第二大油田——?jiǎng)倮吞锞臀挥趨^(qū)內(nèi).保護(hù)區(qū)內(nèi)石油和農(nóng)業(yè)開發(fā)活動日益加劇，對區(qū)內(nèi)的水禽及珍稀瀕危鳥類的生存和繁衍造成了嚴(yán)重威脅.近年來，國內(nèi)學(xué)者圍繞保護(hù)區(qū)的水禽生境保護(hù)開展了諸多研究，例如舒瑩等[10]以丹頂鶴為研究對象，對黃河三角洲地區(qū)1986年～2001年期間丹頂鶴生境適宜性變化進(jìn)行了分析和研究，曹銘昌等[11]從多尺度的角度出發(fā)，利用生境適宜性模型和GIS技術(shù)對保護(hù)區(qū)丹頂鶴生境適宜性進(jìn)行了定量評價(jià)，段玉寶等[12]則開展了保護(hù)區(qū)東方白鸛繁殖期巢址選擇的研究工作.不難發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)研究均是從單物種保護(hù)角度出發(fā)，還沒有相關(guān)研究從多物種角度開展水禽生境保護(hù).保護(hù)區(qū)內(nèi)分布有涉禽、游禽、濱海鳥類等多個(gè)生態(tài)類群，單一物種顯然難以反映各生態(tài)類群的生境需求，以及保護(hù)區(qū)濕地生境綜合狀況及其變化.為此，本研究擬以水禽生境保護(hù)為出發(fā)點(diǎn)，選擇丹頂鶴、東方白鸛、天鵝作為指示物種，利用物種分布預(yù)測模型——MaxEnt模型和模糊綜合評價(jià)方法，并結(jié)合GIS 和遙感技術(shù)，開展基于多物種的水禽生境適宜性綜合評價(jià)研究，希冀為保護(hù)區(qū)水禽生境保護(hù)以及功能規(guī)劃提供指導(dǎo)和基礎(chǔ)資料.

1 研究區(qū)概況

黃河三角洲國家自然保護(hù)區(qū)位于中國山東省東營市的黃河入?？?，北臨渤海，東靠萊州灣.地理坐標(biāo)為118°33′～119°20′E， 37°35′～38°12′N之間，是以保護(hù)黃河口新生濕地生態(tài)系統(tǒng)和珍稀、瀕危鳥類為主體的國家級自然保護(hù)區(qū).下轄黃河口、一千二、大汶流 3 個(gè)管理站.據(jù)統(tǒng)計(jì)，保護(hù)區(qū)總面積為15.3萬hm2，其中核心區(qū)面積7.9萬hm2，緩沖區(qū)1.1萬hm2，實(shí)驗(yàn)區(qū)6.3萬hm2.現(xiàn)行黃河入?？谠诒Ｗo(hù)區(qū)境內(nèi)，由于黃河每年攜帶大量泥沙入海，使黃河口每年向海延伸平均達(dá)2.2 hm2，年造陸約 32.4 hm2.從而也使黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)的面積在逐年增大，是世界上土地面積自然增長最快的自然保護(hù)區(qū)之一.保護(hù)區(qū)內(nèi)還坐落著我國第二大油田——?jiǎng)倮吞铮瑓^(qū)域資源的開發(fā)(干擾)強(qiáng)度逐年增大，再加上近年來黃河流量銳減，對保護(hù)區(qū)內(nèi)的水禽生境影響很大.

2 材料與方法

2.1 指示物種選取

在綜合考慮數(shù)據(jù)的可獲取性和專家咨詢的基礎(chǔ)上，依據(jù)李曉文等[13]的指示種標(biāo)準(zhǔn)，選取丹頂鶴、東方白鸛、大天鵝作為指示物種.這3個(gè)物種均是保護(hù)區(qū)主要的保護(hù)物種，對濕地環(huán)境變化和植被演替較為敏感.同時(shí)，3個(gè)物種的生物學(xué)特征及對生境的需求也不相同，丹頂鶴為大型涉禽，主要生境類型為沿海灘涂濕地和蘆葦沼澤，且偏好選擇植被覆蓋率低、人類干擾較小、有淺水水域分布的地點(diǎn)覓食或棲息[10-11].東方白鸛雖也為大型涉禽，但更偏好選擇在蘆葦沼澤濕地和寬闊明水面中覓食或棲息，繁殖期則選擇在蘆葦沼澤中的電線桿上筑巢[12].大天鵝為游禽，主要生境類型為大型深水區(qū)域，且喜歡選擇植被種類較少、水較深、所在水域面積較大、隱蔽和安全等級較高的水域活動[14].

2.2 水禽分布數(shù)據(jù)

2014年3～7月，保護(hù)區(qū)管理人員對保護(hù)區(qū)3個(gè)管理站的東方白鸛繁殖巢址分布及周邊覓食生境狀況進(jìn)行了全面調(diào)查，共采集到49個(gè)東方白鸛繁殖巢址分布點(diǎn).2013年1月及2014年1月、3月作者對保護(hù)區(qū)丹頂鶴和天鵝越冬期的覓食生境進(jìn)行了3次調(diào)查.調(diào)查采用路線調(diào)查法和定點(diǎn)觀察法，共采集到75個(gè)丹頂鶴覓食分布點(diǎn)，46個(gè)天鵝覓食分布點(diǎn).

2.3 環(huán)境數(shù)據(jù)

2.3.1 環(huán)境變量的選擇 參照前人對丹頂鶴[10-11]，東方白鸛[9，12]和大天鵝[14]的研究，綜合考慮3個(gè)指示物種的生境需求和野外觀測的實(shí)際情況，分別選擇到翅堿蓬灘涂距離、到檉柳-翅堿蓬灘涂距離、到蘆葦沼澤、到農(nóng)田距離、到潮溝距離、到水源距離、到道路距離、到油井距離作為丹頂鶴MaxEnt模型的環(huán)境變量；到蘆葦沼澤距離、到翅堿蓬灘涂距離、到農(nóng)田距離、到蘆葦草甸距離、到水源距離、到黃河距離、到道路距離、到油井距離作為東方白鸛MaxEnt模型的環(huán)境變量；到蘆葦沼澤距離、到鹽田蝦池距離、到黃河距離、到農(nóng)田距離、到潮溝距離、到水源距離、到道路距離、到油井距離作為大天鵝MaxEnt模型的環(huán)境變量.

2.3.2 環(huán)境變量的篩選 由于變量之間多重共線性會影響到MaxEnt模型預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，需對預(yù)測變量進(jìn)行篩選.本研究選用SPSS軟件對環(huán)境變量進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)，F(xiàn)ielding[15]建議兩個(gè)環(huán)境變量之間的Spearman秩相關(guān)系數(shù)不超過0.7.我們應(yīng)用更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)， 將此值設(shè)為0.5.如果超過0.5， 則去除對水禽分布影響較小的環(huán)境變量.例如，到潮溝距離和到黃河距離之間的Spearman秩相關(guān)系數(shù)大于0.5，考慮到潮溝是丹頂鶴主要利用的生境類型， 則去除到黃河距離.經(jīng)過篩選，進(jìn)入3個(gè)指示物種MaxEnt模型的環(huán)境變量選取如下(表1).

表1 進(jìn)入MaxEnt模型的環(huán)境變量

2.3.2 數(shù)據(jù)來源及處理 利用遙感影像來提取相關(guān)環(huán)境變量信息，所用遙感影像為1景2013年5月30日的Landsat 8數(shù)據(jù)，經(jīng)過影像融合處理后，分辨率為15m×15m.在實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，采用監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類相結(jié)合的方法，輔以人工目視解譯，對保護(hù)區(qū)進(jìn)行植被分類，生成2013年保護(hù)區(qū)植被分布圖，經(jīng)實(shí)地驗(yàn)證，解譯準(zhǔn)確率在90%以上，能夠滿足研究需求.主要植被類型包括：林地、檉柳灌叢、蘆葦草甸、互花米草草甸、蘆葦沼澤、翅堿蓬灘涂、檉柳-翅堿蓬灘涂、光灘、鹽田蝦池、農(nóng)田等10類.水分變量包括：到水源的距離、到黃河的距離、到潮溝的距離.水源在Erdas9.2中進(jìn)行監(jiān)督分類提取，黃河、潮溝在ArcMap 9.3中進(jìn)行目視解譯并結(jié)合實(shí)地調(diào)查提取.干擾變量：包括到油井的距離、到道路的距離.干擾變量在ArcMap9.3中進(jìn)行目視解譯并結(jié)合實(shí)地調(diào)查提取.所有信息提取完畢后， 均轉(zhuǎn)化為15 m×15 m的ASCII數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲和管理.

2.4 MaxEnt模型

MaxEnt模型是一種基于最大熵理論的生態(tài)位預(yù)測模型，預(yù)測結(jié)果優(yōu)于其他預(yù)測模型[16-17].為此，本研究采用MaxEnt模型來預(yù)測物種在研究區(qū)的潛在適宜生境，采用Jackknife法檢驗(yàn)環(huán)境變量對物種分布的重要性，該方法依次忽略1個(gè)環(huán)境變量，重建基于剩余環(huán)境變量的模型來檢驗(yàn)該環(huán)境變量在生成物種潛在分布區(qū)時(shí)的作用大小.MaxEnt模型用ROC曲線(受試者工作特征曲線)下面積(Area Under Curve， AUC)對MaxEnt模型的精度進(jìn)行評價(jià)，AUC值越大，表示模型預(yù)測精度越高[18].

將丹頂鶴、東方白鸛和大天鵝分布數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)分別導(dǎo)入MaxEnt模型，隨機(jī)選取25%的分布點(diǎn)作為測試集(test data)，剩余的作為訓(xùn)練集(training data)，其他參數(shù)為模型默認(rèn)值，輸出結(jié)果為0～1之間的連續(xù)柵格數(shù)據(jù).采取自然斷點(diǎn)方法[19]將適宜性等級分為3級(不適宜、較適宜、適宜).將分級結(jié)果導(dǎo)入ArcMap9.3后可分別得到丹頂鶴、東方白鸛、大天鵝在保護(hù)區(qū)內(nèi)的生境適宜性分布圖.

2.5 水禽生境的模糊綜合評價(jià)方法

模糊綜合評價(jià)法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評價(jià)方法，是目前多指標(biāo)綜合評價(jià)實(shí)踐中應(yīng)用最廣的方法之一.近年來，該方法已經(jīng)在環(huán)境評價(jià)、生境評價(jià)、地質(zhì)評價(jià)等眾多領(lǐng)域得到大量應(yīng)用[20-24].本研究選用此方法并結(jié)合GIS技術(shù)進(jìn)行基于多物種的水禽生境適宜性綜合評價(jià).

2.5.1 建立評價(jià)指標(biāo)集 建立評價(jià)指標(biāo)集U={u1，u2，u3，…，ui}，本研究是對丹頂鶴、東方白鸛、大天鵝3種水禽的生境適宜性進(jìn)行模糊綜合評價(jià)，因此評價(jià)指標(biāo)是MaxEnt模型計(jì)算得到3種水禽的生境適宜性值.

2.5.2 建立評價(jià)指標(biāo)隸屬函數(shù) 模糊綜合評價(jià)的關(guān)鍵是隸屬度的計(jì)算，本研究采用分級法來評定隸屬度模糊矩陣，將丹頂鶴、東方白鸛、大天鵝生境適宜性分為3級：即{不適宜(V1)、較適宜(V2)、適宜(V3)}，通過統(tǒng)計(jì)各柵格數(shù)據(jù)層的標(biāo)準(zhǔn)差與平均值來確定等級劃分間隔值，取標(biāo)準(zhǔn)差與均值的最小值作為柵格數(shù)據(jù)模糊子集分級的間隔值[25](表2)，采用降半梯形隸屬函數(shù)計(jì)算隸屬度[26-27].設(shè)uiVj表示評價(jià)指標(biāo)ui對評語等級Vj的隸屬程度，則隸屬度函數(shù)如公式(1)，(2)，(3)所示，其中d1、d2、d3表示生境適宜性分級間隔點(diǎn).

表2 間隔點(diǎn)設(shè)置

(1)

(2)

(3)

2.5.3 確定評價(jià)指標(biāo)權(quán)重 根據(jù)閻傳海的權(quán)重確定方法[28]，比較每一植被類型與大型水域?qū)θ我鈨蓚€(gè)物種的重要性大小，當(dāng)某個(gè)植被類型相對一個(gè)物種來說，其重要程度遠(yuǎn)大于另一個(gè)物種時(shí)，給3分；相對重要者給2分；不重要者給1分.每一物種得分之和與各物種得分之和的比值即為該物種的權(quán)重.權(quán)重值設(shè)置方法如表3所示，權(quán)重確定結(jié)果如表4所示.

表3 權(quán)重值設(shè)置——以翅堿蓬灘涂為例

表4 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重值

2.5.4 模糊綜合評價(jià) 采用徐明德等[29]模糊綜合評價(jià)方法，在ArcMap9.3的柵格計(jì)算器里編程計(jì)算每個(gè)評價(jià)指標(biāo)相對于不同級別評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度函數(shù)，然后加權(quán)疊加得到不適宜、較適宜、適宜3個(gè)級別的隸屬度圖層.根據(jù)模糊綜合評價(jià)的最大隸屬度原則，通過編程在柵格計(jì)算器中確定各柵格單元的最大隸屬度，最后得到各柵格單元標(biāo)記的等級即為該單元的生境適宜性的等級.

3 研究結(jié)果

3.1 MaxEnt模型預(yù)測結(jié)果

3.1.1 丹頂鶴預(yù)測結(jié)果 訓(xùn)練集和驗(yàn)證集的AUC值分別為0.983和0.987，表明MaxEnt模型預(yù)測結(jié)果非常好.Jackknife檢驗(yàn)結(jié)果顯示：到翅堿蓬距離、到檉柳-翅堿蓬距離、到潮溝距離是影響丹頂鶴生境選擇的主要環(huán)境變量.環(huán)境變量對模型綜合貢獻(xiàn)值表明，到翅堿蓬距離、到檉柳-翅堿蓬距離2個(gè)環(huán)境變量對丹頂鶴生境選擇有重要影響， 其綜合貢獻(xiàn)值分別為63.5%和23.3%.到潮溝距離、到農(nóng)田距離、到道路距離、到油井距離對丹頂鶴生境選擇的影響相對較小(表5).

根據(jù)自然斷點(diǎn)法，丹頂鶴適宜生境分級標(biāo)準(zhǔn)為：適生值<0.127(不適宜)；0.127≤適生值≤0.304(較適宜)；適生值>0.304(適宜).結(jié)果表明：丹頂鶴在保護(hù)區(qū)的“適宜”生境面積為15 341hm2，“較適宜”生境面積為11 300hm2，分別占保護(hù)區(qū)陸域面積的13.4%和9.9%.“適宜”和“較適宜”生境大部分分布在保護(hù)區(qū)大汶流管理站以及黃河口管理站的黃河兩岸區(qū)域，部分分布在一千二管理站南部區(qū)域(圖1).

表5 環(huán)境變量對指示物種生境適宜性的貢獻(xiàn)率

3.1.2 東方白鸛預(yù)測結(jié)果 訓(xùn)練集和驗(yàn)證集的AUC值分別為0.996和0.995，表明MaxEnt模型預(yù)測結(jié)果非常好.Jackknife檢驗(yàn)結(jié)果顯示：到蘆葦沼澤距離、到蘆葦草甸距離、到黃河距離是影響東方白鸛繁殖生境選擇的主要環(huán)境變量.環(huán)境變量對模型綜合貢獻(xiàn)值表明， 到蘆葦沼澤距離、到黃河距離對東方白鸛生境選擇有重要影響，其綜合貢獻(xiàn)值分別為68.8%、18.0%，到蘆葦草甸距離，到翅堿蓬灘涂距離、到道路距離、到油井距離等變量對東方白鸛生境選擇的影響相對較小(表5).根據(jù)自然斷點(diǎn)法，東方白鸛適宜生境分級標(biāo)準(zhǔn)為：適生值<0.110(不適宜)；0.110≤適生值≤0.302(較適宜)；適生值>0.302(適宜).結(jié)果表明：東方白鸛繁殖期在保護(hù)區(qū)的“適宜”生境面積為2 735hm2，“較適宜”生境面積為2 822hm2，分別占保護(hù)區(qū)陸域面積的2.4%和2.5%.“適宜”和“較適宜”生境大部分分布在保護(hù)區(qū)大汶流管理站的核心區(qū)以及黃河口管理站的黃河北岸區(qū)域，而北邊的一千二管理站則沒有分布(圖2).

圖1 黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)丹頂鶴生境適宜性分布圖Fig.1 Habitat suitability map of Grus japonensis in the Yellow River Delta Nature Reserve

圖2 黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)東方白鸛生境適宜性分布圖Fig.2 Habitat suitability map of Ciconia boyciana in the Yellow River Delta Nature Reserve

3.1.3 大天鵝預(yù)測結(jié)果 訓(xùn)練集和驗(yàn)證集的AUC值分別為0.984和0.973，表明MaxEnt模型預(yù)測結(jié)果非常好.Jackknife檢驗(yàn)結(jié)果顯示：到水源距離、到鹽田蝦池距離、到蘆葦沼澤距離是影響大天鵝生境選擇的主要環(huán)境變量.環(huán)境變量對模型綜合貢獻(xiàn)值表明(圖5)，到水源距離、到鹽田蝦池距離、到蘆葦沼澤距離3個(gè)環(huán)境變量對大天鵝生境選擇有重要影響， 其綜合貢獻(xiàn)值分別為48.4%、21.1%和15.6%，到道路距離、到黃河距離、到油井距離對大天鵝生境選擇的影響相對較小(表5).根據(jù)自然斷點(diǎn)法，東方白鸛適宜生境分級標(biāo)準(zhǔn)為：適生值<0.130(不適宜)；0.130≤適生值≤0.317(較適宜)；適生值>0.317(適宜).結(jié)果表明(圖3)：大天鵝在保護(hù)區(qū)的“適宜”生境面積為12 786hm2，“較適宜”生境面積為9 627hm2，分別占保護(hù)區(qū)陸域面積的11.2%和8.4%.“適宜”和“較適宜”生境大部分分布在大水面區(qū)域，尤其是一千二管理站的黃河故道及周邊區(qū)域，以及大汶流管理站核心區(qū)的人工濕地恢復(fù)水域.

圖3 黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)大天鵝生境適宜性分布圖Fig.3 Habitat suitability map of Cygnus cygnus in the Yellow River Delta Nature Reserve

3.2 模糊綜合評價(jià)結(jié)果

根據(jù)每個(gè)柵格單元標(biāo)記的生境適宜性等級，可以得到保護(hù)區(qū)丹頂鶴、東方白鸛、大天鵝生境適宜性模糊綜合評價(jià)結(jié)果(圖4).結(jié)果表明：保護(hù)區(qū)內(nèi)水禽 “適宜”生境的面積是20 291hm2，“較適宜”生境的面積是6 103hm2，分別占保護(hù)區(qū)陸域面積的17.8%和5.3%.水禽“適宜”與“較適宜”生境面積大部分集中在保護(hù)區(qū)南部，其中南部“適宜”生境面積為15 042hm2，占保護(hù)區(qū)“適宜”生境面積的74.1%；南部“較適宜”生境面積為4 629hm2，占保護(hù)區(qū)“較適宜”生境面積的75.8%.

將水禽生境適宜性模糊綜合評價(jià)圖與保護(hù)區(qū)功能區(qū)劃圖疊加，通過ArcMap9.3柵格計(jì)算器計(jì)算，結(jié)果表明：核心區(qū)內(nèi)水禽“適宜”與“較適宜”生境面積達(dá)到3 640hm2，占保護(hù)區(qū)“適宜”與“較適宜” 生境面積的13.7%，占核心區(qū)總面積的10.1%.緩沖區(qū)內(nèi)水禽“適宜”與“較適宜”生境面積達(dá)到4 273hm2，占保護(hù)區(qū)“適宜”與“較適宜”生境面積的16.1%，占緩沖區(qū)總面積的48.1%.大部分水禽“適宜”與“較適宜”生境分布在核心區(qū)外.從圖4中可以看出，保護(hù)區(qū)內(nèi)存在2個(gè)明顯的保護(hù)空缺，即大汶流管理站人工濕地生態(tài)恢復(fù)區(qū)、黃河口管理站東南部區(qū)域.

圖4 黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)水禽生境適宜性模糊綜合評價(jià)圖Fig.4 Fuzzy synthetic evaluation map of the waterfowl habitat suitability in the Yellow River Delta Nature Reserve

4 討論與建議

濕地水禽生境保護(hù)研究是近年來研究的熱點(diǎn)之一，學(xué)者們運(yùn)用不同方法開展了黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)內(nèi)單物種的水禽生境保護(hù)研究，曹銘昌等[11]基于多尺度模型對保護(hù)區(qū)內(nèi)丹頂鶴生境進(jìn)行適宜性評價(jià)，結(jié)果表明丹頂鶴適宜生境占保護(hù)區(qū)陸域面積的25%以上，且大部分集中在保護(hù)區(qū)南部.王立冬[9]通過對保護(hù)區(qū)內(nèi)繁殖期東方白鸛的研究發(fā)現(xiàn)，東方白鸛喜好食物豐富而且生態(tài)環(huán)境比較優(yōu)越的蘆葦沼澤，且巢址主要集中在大汶流管理站人工濕地恢復(fù)區(qū).本研究MaxEnt模型預(yù)測結(jié)果與上述研究結(jié)果基本一致.同時(shí)，MaxEnt模型結(jié)果顯示3種指示物種的AUC值都超過了0.970，因此預(yù)測結(jié)果具有較高的可信度與參考價(jià)值.

模糊綜合評價(jià)方法在濕地鳥類生境適宜性評價(jià)中也取得了比較好的結(jié)果.杞銀鳳等[30]選用游禽、涉禽及保護(hù)物種作為評價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用模糊綜合評價(jià)法對拉市海濕地恢復(fù)效益進(jìn)行綜合評判.邱觀華等[31]根據(jù)甘肅敦煌西湖國家自然保護(hù)區(qū)的濕地鳥類調(diào)查種類和數(shù)量數(shù)據(jù)，運(yùn)用模糊綜合評判法對敦煌西湖濕地鳥類棲息地重要性進(jìn)行評價(jià).但這些研究沒有實(shí)現(xiàn)評價(jià)結(jié)果空間化.本研究利用GIS的空間運(yùn)算，將評價(jià)結(jié)果落實(shí)到每個(gè)柵格，清晰展示評價(jià)結(jié)果的空間差異，使評價(jià)結(jié)果較為合理可信.

在本研究的MaxEnt模型結(jié)果中可以看出，距道路距離和距油井距離對水禽生境分布起負(fù)面影響，一定程度上驗(yàn)證了油田開發(fā)所帶來的道路建設(shè)、油井建設(shè)等人為干擾活動已影響到水禽的生境選擇.為有效保護(hù)水禽棲息地，建議在保護(hù)過程中做好以下幾點(diǎn)：1)加強(qiáng)濕地和水禽生境監(jiān)測.利用地面調(diào)查、定點(diǎn)觀測和遙感等多種手段對保護(hù)區(qū)內(nèi)的濕地進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，為保護(hù)區(qū)的濕地規(guī)劃和管理提供科學(xué)依據(jù).2)加強(qiáng)對保護(hù)區(qū)現(xiàn)有濕地和水禽生境的規(guī)劃和管理.本研究模糊綜合評價(jià)結(jié)果顯示大部分水禽適宜生境分布在核心區(qū)外，建議及時(shí)調(diào)整保護(hù)區(qū)規(guī)劃，重新劃分核心區(qū)、緩沖區(qū)和實(shí)驗(yàn)區(qū).3)封閉管理，降低干擾.在水禽覓食和繁殖的區(qū)域加強(qiáng)管理，尤其是大汶流管理站人工濕地恢復(fù)等核心區(qū)域，盡可能實(shí)行封閉管理，減少人為干擾的影響.

致謝： 野外工作中得到了黃河三角洲國家級自然保護(hù)區(qū)劉月良總工、單凱老師以及遼寧大學(xué)李東來老師的大力支持與幫助，謹(jǐn)致謝意!

[1] 雷 昆， 張明祥.中國的濕地資源及其保護(hù)建議[J].濕地科學(xué)， 2005， 3(2)：81-86．

[2] 王 強(qiáng)， 呂憲國. 鳥類在濕地生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測與評價(jià)中的應(yīng)用[J].濕地科學(xué)， 2007， 5(3)：274-281．

[3] 孟憲民. 濕地與全球環(huán)境變化[J].地理科學(xué)， 1999， 19(5)：385-391．

[4] 況潤元， 周云軒， 李 行， 等. 崇明東灘鳥類生境適宜性空間模糊評價(jià)[J].長江流域與資源環(huán)境， 18(3)：229-233．

[5] 孔 博， 張樹清， 張 柏， 等. 遙感和GIS技術(shù)的水禽棲息地適宜性評價(jià)中的應(yīng)用[J].遙感學(xué)報(bào)， 2008， 12(6)：1001-1009．

[6] 鄒麗麗， 陳曉翔， 何 瑩， 等. 基于邏輯斯蒂回歸模型的鷺科水鳥棲息地適宜性評價(jià)[J].生態(tài)學(xué)報(bào)， 2012， 32(12)：3722-3728．

[7] 田 波， 周云軒， 張利權(quán)， 等. 遙感與GIS支持下的崇明東灘遷徙鳥類生境適宜性分析[J].生態(tài)學(xué)報(bào)， 2008， 28(7)：3049-3059．

[8] 李若楠， 單 凱. 2001—2006 年黃河三角洲鶴類生境選擇分析[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2012， 40(5)：112-130．

[9] 王立冬. 黃河三角洲東方白鸛繁殖研究[J].山東林業(yè)科技， 2012， 3:48-49

[10] 舒 瑩， 胡遠(yuǎn)滿， 郭篤發(fā)， 等. 黃河三角洲丹頂鶴適宜生境變化分析[J].動物學(xué)雜志， 2004， 39(3)：33-41．

[11] 曹銘昌， 劉高煥， 單 凱， 等. 基于多尺度的丹頂鶴生境適宜性評價(jià)——以黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)為例[J].生物多樣性， 2010， 18(3)：283-291．

[12] 段玉寶， 田秀華， 朱書玉. 黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)東方白鸛的巢址的利用[J].生態(tài)學(xué)報(bào), 2011，31(3)：0666-0672．

[13] 李曉文， 肖篤寧， 胡遠(yuǎn)滿. 遼河三角洲濱海濕地景觀規(guī)劃各預(yù)案對指示物種生態(tài)承載力的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)， 3001， 21(5)：709-715．

[14] 董 超， 張國鋼， 陸 軍， 等. 新疆巴音布魯克繁殖期大天鵝的生境選擇[J].生態(tài)學(xué)報(bào)， 2013， 33(16)：4885-4891．

[15]FieldingAH，HaworthPF.Testingthegeneralityofbird-habitatmodels[J].ConservationBiology， 1995， 9:1446-1481．

[16]PhillipsSJ，Dudk.ModelingofspeciesdistributionswithmaxEnt:newextensionsandacomprehensiveevaluation[J].Ecography， 2008， 31(2)：161-175．

[17]ElithJ，GrahamCH，AndersonRP，etal.Novelmethodsimprovepredictionofspecies’distributionsfromoccurrencedata[J].Ecography， 2006(29)：129-151．

[18]SwetsK.Measuringtheaccuracyofdiagnosticsystems[J].Science， 1988， 240:1285-1293．

[19] 盧 輝， 鐘義海， 徐雪蓮, 等. 基于MaxEnt模型的對粒材小蠹的適生性分析[J].熱帶作物學(xué)報(bào), 2013， 34(11)：2239-2245．

[20] 馬麗麗， 田淑芳， 王 娜. 基于層次分析與模糊數(shù)學(xué)綜合評判法的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境評價(jià)[J].國土資源遙感， 2013， 25(3)：165-170．

[21] 王良杰， 趙玉國， 郭 敏， 等. 基于GIS與模糊數(shù)學(xué)的縣級耕地地力質(zhì)量評價(jià)研究[J].土壤， 2010， 42(3)：131-135.

[22]SlamZ，MettemichtG.Theperformanceoffuzzyoperatorsonfuzzyclassificationofurbanlandcovers[J].PhotogrammetricEngineeringandRemoteSensing，2005(1)：59-68．

[23]LeroyB，PaschettabM，CanardA.Firstassessmentofeffectsofglobalchangeonthreatenedspiders:potentialimpactsondolomedesplantarius(clerck)anditsconservationplans[J].BiologicalConservation， 2013， 161：155-163．

[24]PawarS，MichelleS，KelleyC.Conservationassessmentandprioritizationofareasinnortheastindia：prioritiesforamphibiansandreptiles[J].BiologicalConservation， 2007， 136：346-361．

[25] 王洪玉， 王 慧， 劉 杰. 基于GIS的洪水災(zāi)害危險(xiǎn)性評價(jià)模型及應(yīng)用[J].建材世界， 2012， 33(1)：91-95．

[26] 李黎武， 施 周. 基于模糊事件概率理論的水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)率計(jì)算方法[J].水利學(xué)報(bào)， 2007， 38(4)：417-426．

[27] 潘 朝， 吳 立， 左清軍， 等. 基于模糊數(shù)學(xué)的武漢市地下空間開發(fā)地質(zhì)適宜性評價(jià)[J].安全與環(huán)境工程， 2013， 20(2)：19-23．

[28] 閻傳海. 安徽省蕭縣皇藏峪自然保護(hù)區(qū)評價(jià)研究[J].農(nóng)村生態(tài)環(huán)境， 1997， 13(4)：12-15．

[29] 徐明德， 曹 露， 何 娟， 等. 基于GIS的生態(tài)環(huán)境脆弱性模糊綜合評價(jià)[J].中國水土保持， 2011(6)：19-21．

[30] 杞銀鳳， 廖峻濤， 彭貴鴻， 等. 麗江拉市海濕地恢復(fù)區(qū)越冬水鳥棲息地適宜性的模糊綜合評價(jià)[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版， 2013， 35(4)：565-570．

[31] 邱觀華， 李 飛， 雷 霆， 等. 敦煌西湖濕地鳥類棲息地重要性模糊綜合評判[J].生態(tài)學(xué)報(bào)， 2009， 29(7)：3485-3492．

Fuzzy evaluation of waterfowl habitat suitability at the Yellow River Delta Nature Reserve

ZHU Mingchang1，2， CAO Mingchang2， WANG Zhengxiang1， XU Haigen2，LEI Juncheng2， WU Yi2， ZHAO Jun3

(1.School of Resources and Environment， Hubei University， Wuhan 430062；2. Nanjing Institute of Environmental Sciences， Ministry of Environmental Protection， Nanjing 210042；3.Office of Dongying Municipal Government， Dongying， Shandong 257091)Abstract: MaxEnt model method， fuzzy evaluation method， and geographic information systems (GIS) were employed to perform a fuzzy evaluation of the waterfowl habitat suitability at Yellow River Delta Nature Reserve(YRDNR) on the basis of 2013-2014 waterfowl field investigation. Red-crowned crane(Grusjaponensis)，oriental white stork(Ciconiaboyciana) and whooper swan(Cygnuscygnus) were selected as indicator species. Results of MaxEnt analysis showed that the distance to saline seepweed tidal flats and distance to Chinese tamarisk-saline seepweed tidal flats were the main factors influencing habitat selection of red-crowned crane， with a contribution of 63.5% and 23.3%， respectively. The distance to reed swamp and distance to Yellow River had the greatest effect on habitat selection of Oriental White Stork， with a contribution of 68.8% and 18.0%， respectively. The distance to water sources， distance to salt pan-shrimp pond and distance to reed swamp had the greatest effects on habitat selection of Whooper Swan， with a contribution of 48.4%， 21.1% and 15.6%， respectively. Results of fuzzy evaluation showed that waterfowl suitable habitat area and subordinate suitable habitat area were 20 291 hm2and 6 103 hm2， which occupied 17.8% and 5.3% of the reserve land area， mainly distributed in Dawenliu and Huanghekou Station. Gap analysis showed that the wetland restoration region of the Dawenliu Station and southeast of the Huanghekou Station were two main gap areas for waterfowl protection in YRDNR. For effective protection of waterfowl habitats in YRDNR， we suggest that wetland monitoring， assessment， planning should be strengthened and human disturbance should be under surveillance．

fuzzy evaluation; GIS; MaxEnt model; habitat suitability; the Yellow River Delta Nature Reserve

2014-11-14.

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41101424,41471041)；江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(BK2011083).

1000-1190(2015)02-0287-08

F205; X826

A

*通訊聯(lián)系人. E-mail: ①caomingc@163.com;②wangzx66@hubu.edu.cn;huzmc2010@163.com.