譚宋文 , 陳林麗, 蔣磊, 時磊 郭鵬, 吳亞勇
(1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,烏魯木齊 830052; 2. 宜賓學(xué)院農(nóng)林與食品工程學(xué)部,四川 宜賓 644000;3. 宜賓機場有限責任公司,四川 宜賓 644002)
鳥擊是指飛機在起飛、飛行或降落過程中被鳥類撞擊而發(fā)生的飛行安全事件、事故或事故征候(Metzet al.,2020)。機場生態(tài)環(huán)境復(fù)雜多樣、人為干擾程度低,易吸引多種鳥類,從而發(fā)生鳥擊事故(Soldatiniet al.,2010)。鳥擊事故的發(fā)生,不僅會造成嚴重的經(jīng)濟損失,同時也會削弱人們對航空安全的信心(Blackwellet al.,2009)。研究表明,多數(shù)鳥擊事故發(fā)生在飛機的起飛滑跑、爬升、進近和著陸滑行階段(Cocconet al.,2015)。其中,大約有54%的鳥擊事故發(fā)生于起飛和著陸時距離地面100 m 以下的高度,38%的鳥擊發(fā)生于起飛滑跑和爬升過程中(Huet al.,2020)。因此,機場內(nèi)部及周邊區(qū)域既是鳥情調(diào)查的重點區(qū)域,同時也是鳥擊防范工作的關(guān)鍵區(qū)域(MacKinnonet al.,2001)。
對機場及其周邊地區(qū)進行鳥類活動和生態(tài)學(xué)調(diào)查,是明確鳥擊災(zāi)害根源并對其進行生態(tài)防治的必要先決條件,可有效降低鳥擊概率(Metzet al.,2016,2019)。而由于受季節(jié)遷徙、生境差異等因素的影響,機場內(nèi)的鳥類活動常呈現(xiàn)出顯著的時間和空間差異(Sarkheilet al.,2020),導(dǎo)致鳥類威脅的時空差異。因此,分析機場鳥類時空變化是對機場及其周邊地區(qū)進行鳥類活動和生態(tài)學(xué)調(diào)查的重點。但現(xiàn)階段國內(nèi)機場鳥類調(diào)查仍以鳥類多樣性評估為主(陳斌,鄧寶琴,2020),較少涉及鳥擊風險的評估(王瑩瑩等,2021),特別是對機場不同時空的鳥擊風險評估研究更少(郭東龍,弓慧瓊,2021)。此外,目前機場鳥擊防范研究多集中于我國中、東部地區(qū),而對于環(huán)境和鳥情更復(fù)雜,且航空業(yè)正迅速發(fā)展的西南地區(qū)關(guān)注較少(李萬德等,2020),這一定程度上增加了西南地區(qū)機場鳥擊防范措施制定的難度。因此,本研究選擇地處我國西南腹地的宜賓五糧液機場作為研究對象,通過為期1 年的鳥情調(diào)查,在評估鳥類風險等級的基礎(chǔ)上,探討了機場危險性鳥類的時空變化,并基于調(diào)查結(jié)果,提出相應(yīng)的鳥擊防范建議。本研究可以為機場的鳥擊防控工作提供一定的參考依據(jù)。
宜賓五糧液機場位于四川盆地向云貴高原過渡區(qū)域的四川省宜賓市(104°31′44.6″E,28°51′12.2″N),4C 級機場,2019 年12 月由原菜壩機場遷建而成,海拔420 m,面積2.4×104m2。屬中亞熱帶氣候,兼有南亞熱帶氣候特點,雨量充沛,熱量豐足,雨熱同季;年均氣溫18.7 ℃,年均降水量1 143.5 mm。機場周邊主要生境為林區(qū)、農(nóng)耕地、水域、居民地、草地等;植被類型主要為亞熱帶常綠闊葉林,以人工樟樹Cinnamomum cam?phora、竹林為主,此外還有大量農(nóng)作物及少量松林灌叢、闊葉灌叢、禾草草叢和芒萁Gleichenia linearis草叢。根據(jù)飛機起飛降落的方向分成4個區(qū)域,包括爬升區(qū)(P1)、降落區(qū)(P2)和2 個錐形面(Z1 和Z2),其中,P1 和P2 區(qū)域以農(nóng)耕地和水域為主,鑲嵌分布有少量林區(qū)和居民地;Z1 區(qū)域以人工香樟林為主,另分布極少量農(nóng)耕地和居民地;Z2 區(qū)域生境較為復(fù)雜,以天然林和次生林為主,但間雜部分水域和農(nóng)耕地。
1.2.1 調(diào)查樣線設(shè)置及方法 主要采用固定樣線法。調(diào)查范圍為機場周圍直徑約8 km 的圓形區(qū)域,依據(jù)通行的便捷性,在4 個區(qū)域共設(shè)置了10 條固定監(jiān)測樣線,每條樣線長3~4 km,單側(cè)寬約50 m(圖1)。為了對鳥類危險等級評估值進行驗證,對機場圍界內(nèi)網(wǎng)捕鳥類的種類和數(shù)量進行統(tǒng)計。
圖1 宜賓五糧液機場調(diào)查樣線Fig. 1 Transect lines at Yibin Wuliangye Airport
調(diào)查過程中,調(diào)查人員以1~2 km·h?1的速度步行沿樣線借助雙筒望遠鏡進行觀察,記錄觀測到的鳥類種類、數(shù)量、棲息生境和活動高度等信息?;邙B類活動規(guī)律,調(diào)查工作一般在05∶30—09∶30 和16∶00—18∶00開展,2020年3月—2021年2 月的每月中旬調(diào)查一次,時間為3~5 d。季節(jié)劃分為:3—5月為春季,6—8月為夏季,9—11月為秋季,12月至次年2月為冬季。
鳥類物種鑒定、分類及居留型主要參考《中國鳥類野外手冊》(約翰·馬敬能等,2000)、《中國鳥類識別手冊(第二版)》等(聶延秋,2019)。鳥類分類系統(tǒng)、物種名參考《中國鳥類分類與分布名錄(第三版)》(鄭光美,2017)。
1.2.2 數(shù)據(jù)處理方法 鳥類數(shù)量等級主要采用某種鳥類數(shù)量占所有鳥類數(shù)量之和的百分比來劃分:占比10%以上為優(yōu)勢種(++++),5%~10%為常見種(+++),1%~5%為偶見種(++),1%以下為罕見種(+)。
鳥類密度(M)為單位面積范圍內(nèi)鳥類個體數(shù)量,計算公式為:M=N/2LW(ind·hm?2),式中,N為樣線內(nèi)記錄的鳥類數(shù)量,L為調(diào)查樣線長度,W為調(diào)查樣線單邊寬度(高瑋,楊志杰,1991),機場內(nèi)網(wǎng)捕鳥類不納入計算。
據(jù)所調(diào)查鳥類的數(shù)量、大小、活動高度、活動季節(jié)、活動區(qū)域等參數(shù)綜合計算鳥類的危險指數(shù),危險指數(shù)(R)=相對重要性值(VI)×風險系數(shù)(r),其中,VI=(Q+T+S+W)/4,Q為相對數(shù)量成分,為某種鳥個體數(shù)/數(shù)量最多鳥的個體數(shù)×100,T為相對時間成分,為某種鳥出現(xiàn)的調(diào)查次數(shù)/總調(diào)查次數(shù)×100,S為相對空間成分,為某種鳥出現(xiàn)的樣線數(shù)/總樣線數(shù)×100,W為相對重量成分,為某種鳥體重/最重鳥體重×100(吳云豪等,2020),r=(A+F)/2,A為區(qū)域系數(shù),將活動在機場內(nèi)的鳥類區(qū)域系數(shù)設(shè)置為0.5,將活動在機場外的鳥類區(qū)域系數(shù)設(shè)置為0.1,F(xiàn)為飛行系數(shù),將飛行高度在0~5 m、5~20 m、20~50 m、50~100 m、100 m 以上的鳥類飛行系數(shù)分別設(shè)定為0.1、0.5、1、0.5、0.1(李萬德等,2020)。其中,R≥25為極危險鳥類,15≤R<25 為很危險鳥類,5≤R<15為一般危險鳥類,R<5為較危險鳥類。根據(jù)危險等級,將極危險鳥類和很危險鳥類劃為高風險鳥類,一般危險鳥類和較危險鳥類劃為低風險鳥類(王瑩瑩等,2021)。
通過鳥類種數(shù)、密度、累積危險指數(shù)對不同季節(jié)或不同區(qū)域的鳥類威脅程度進行比較。累積危險指數(shù)=R1+R2+R3+R4+…+Rn,其中,n為物種數(shù)。由于各區(qū)域樣線布置情況存在一定差異,故采用各區(qū)域單條樣線的平均鳥類種數(shù)、密度、累積危險指數(shù)進行危險鳥類的區(qū)域性差異比較。利用Pearson相關(guān)性分析不同季節(jié)和不同區(qū)域的累積危險指數(shù)與鳥類種類及數(shù)量的相關(guān)性。
鳥類數(shù)據(jù)統(tǒng)計和危險指數(shù)等計算均在Excel 2019中完成,相關(guān)性分析在SPSS 27.0中完成。
宜賓五糧液機場及其周邊地區(qū)共記錄鳥類16 目46 科110 屬128 種(名錄見https://doi.org/10.11984/j.issn.1000-7083.20220333),其中,雀形目Passeriformes 68 種,占53.13%;多樣性最高的科為鹟科Muscicapidae,共11 種,占8.59%。繁殖鳥共98種,占76.56%,包括留鳥64種和夏候鳥34種;非繁殖鳥30 種,占23.44%,包括22 種冬候鳥和8 種旅鳥。從生境來看,林區(qū)的鳥類最多,共97 種,其次為農(nóng)耕地50種、水域31種、居民區(qū)25種,草地最少,僅16種。機場圍界內(nèi)共記錄到鳥類62種,其中,雀形目27 種,從居留型來看,留鳥27 種、夏候鳥18種、冬候鳥14種和旅鳥3種。
此外,2020—2021 年網(wǎng)捕鳥類數(shù)量前10 的分別為:小鹀Emberiza pusilla(55 只)、白鹡鸰Mo?tacilla alba(46 只)、珠頸斑鳩Streptopelia chinensis(44 只)、麻雀Passer montanus(42 只)、烏鶇Turdus mandarinus(41 只)、黑卷尾Dicrurus macrocercus(39 只)、白頰噪鹛Garrulax sannio(37 只)、棕背伯勞Lanius schach(37 只)、紅嘴藍鵲Urocissa erythro?ryncha(33 只)和鷹鵑Hierococcyx sparverioides(28只)。
根據(jù)調(diào)查結(jié)果,機場及其周邊地區(qū)所調(diào)查到的128 種鳥類均為危險鳥類。其中,極危險鳥類6 種,平均危險指數(shù)30.21,包括白鷺Egretta ger?zetta、池鷺Ardeola bacchus、珠頸斑鳩、鷹鵑、家燕Hirundo rustica和紅嘴藍鵲;很危險鳥類14種,平均危險指數(shù)19.11,包括金腰燕Cecropis daurica、噪鵑Eudynamys scolopaceus、麻雀等;一般危險鳥類31 種,平均危險指數(shù)9.23,包括白腰雨燕Apus paci?ficus、牛背鷺Bubulcus ibis等;較危險鳥類77 種,平均危險指數(shù)2.27,包括灰喉鴉雀Sinosuthora alphon?siana、灰胸竹雞Bambusicola thoracicus、烏鵑Sur?niculus lugubris等(表1)。
表1 宜賓五糧液機場不同危險等級鳥類Table 1 Birds of different risk levels at Yibin Wuliangye Airport
整體來看,機場鳥類種數(shù)呈現(xiàn)出“春秋高、夏冬低”的趨勢,鳥類密度呈現(xiàn)出“春冬高、夏秋低”的趨勢(圖2)。5 月的鳥類種類最多,共80 種,最少為8 月,僅37 種;從密度來看,最高為2 月,為9.04只/hm2;最低為9月,僅3.84只/hm2。Pearson相關(guān)性分析顯示,不同月份的鳥類密度與物種數(shù)無顯著相關(guān)性(r=0.128,P>0.05)。
圖2 宜賓五糧液機場各月鳥類種數(shù)和密度Fig. 2 Monthly change of bird species and density at Yibin Wuliangye Airport
各季節(jié)的危險指數(shù)表現(xiàn)為:春季(762.14)>夏季(703.48)>秋季(645.74)>冬季(607.83);從危險鳥類組成來看,春季(92 種)>秋季(81 種)>夏季(69 種)=冬季(69 種);從危險鳥類密度來看,冬季(7.31 只/hm2)>春季(5.84只/hm2)>秋季(4.99只/hm2)>夏季(4.22只/hm2)。Pearson相關(guān)性分析顯示,不同季節(jié)累積危險指數(shù)與高風險鳥類物種數(shù)有明顯的相關(guān)性(r=0.983,P<0.05)。
高風險鳥類表現(xiàn)為春季(17種)>夏季(15種)>秋季(14 種)>冬季(12 種),其中,春季重點防控對象為家燕和白鷺,夏季為家燕和金腰燕,秋季為白鷺,冬季為紅嘴藍鵲、白鷺和珠頸斑鳩(圖3)。從居留型來看,高風險鳥類以留鳥為主,共13 種,包括白鷺、珠頸斑鳩、池鷺、環(huán)頸雉Phasianus colchi?cus、紅嘴藍鵲、白鹡鸰、白頭鵯Pycnonotus sinensis、棕背伯勞、烏鶇、白頰噪鹛、白腰文鳥Lonchura striata、麻雀和金翅雀Chloris sinica;其次為夏候鳥,共7 種,包括家燕、金腰燕、大杜鵑Cuculus canorus、四聲杜鵑Cuculus micropterus、噪鵑、鷹鵑和黑卷尾;無冬候鳥和旅鳥。
圖3 宜賓五糧液機場高風險鳥類的季節(jié)變化Fig. 3 Seasonal changes of high-risk birds at Yibin Wuliangye Airport
Z2 區(qū)域的累積危險指數(shù)最高,為586.78;其次為P2 區(qū)域,為559.69;最低的為Z1 區(qū)域,為491.17(圖4);而P1 區(qū)域的物種數(shù)和密度(38 種,3.88 只/hm2)明顯低于其余3 個區(qū)域(45~49 種,5.51~6.09 只/hm2)。相關(guān)性分析顯示,各區(qū)域累積危險指數(shù)與高風險鳥類種數(shù)具有明顯相關(guān)性(r=0.964,P<0.05)。
圖4 宜賓五糧液機場不同區(qū)域鳥類的比較Fig. 4 Comparison of birds in different regions of Yibin Wuliangye Airport
對高風險鳥類進一步分析顯示,Z2(18種)=P1(18種)>P2(17種)>Z1(10種)。其中,Z1區(qū)域的高風險鳥類為白鷺,Z2 區(qū)域的為紅嘴藍鵲、白鷺和珠頸斑鳩,P1區(qū)域的為白鷺和紅嘴藍鵲,P2區(qū)域的為白鷺和珠頸斑鳩。此外,從危險鳥類的活動生境來看,林區(qū)(19種)>農(nóng)耕地(16種)>居民地(12種)>水域(4種)>草地(3種)。
根據(jù)調(diào)查結(jié)果,宜賓五糧液機場高風險鳥類雖只有20 種,占15.63%,但因其種群數(shù)量較大(9 140 只,占總記錄數(shù)量的77.81%),對于飛行安全具有較高的危險性,是機場的重點防范對象;而低風險鳥類雖種類較多(108 種,占84.37%),但個體數(shù)較少(2 907 只,占22.19%),對飛行安全的威脅相對較小。因此,高風險鳥類對航空安全的威脅遠大于低風險鳥類。機場內(nèi)鳥類網(wǎng)捕數(shù)據(jù)亦支持此結(jié)論,調(diào)查結(jié)果顯示,網(wǎng)捕數(shù)量前10的鳥類有9 種為高風險鳥類。該結(jié)果表明,本研究的風險評估模型所預(yù)測的鳥種危險等級可有效地反映各鳥種對機場航空安全的威脅程度,類似研究已在廣漢機場(蔡建軍,2021)、銀川河?xùn)|機場(柳毅等,2021)等獲得支持。
近年來,西南地區(qū)的南充高坪機場(李曉娟等,2007a,2007b,2008)、昆明巫家壩機場(廖峻濤等,2012)、西昌青山機場(亓東明,2014)、重慶江北機場(吳雪等,2015)、昆明長水機場(廖峻濤等,2018)、成都雙流機場(張瓊悅等,2019)、寧蒗瀘沽湖機場(李萬德等,2020)、滄源佤山機場(王瑩瑩等,2021)、凱里黃平機場(史躍亞,王海鑫,2022)、云南大理機場(田靜等,2022)等10 個機場先后開展了危險性鳥類研究,統(tǒng)計結(jié)果顯示,出現(xiàn)頻次前10的極危險鳥類依次為家燕、家鴿、白鷺、麻雀、棕背伯勞、金腰燕、白鹡鸰、金翅雀、紅隼和珠頸斑鳩。通過與西南地區(qū)其他機場極危險鳥類進行對比研究,發(fā)現(xiàn)五糧液機場的部分極危險鳥類(家燕、白鷺、珠頸斑鳩)與其他機場研究結(jié)果表現(xiàn)出一致性,但也有部分極危險鳥類(池鷺、鷹鵑、紅嘴藍鵲)與其他機場研究結(jié)果不一致,其原因可能是機場周邊生境為池鷺等3 種極危險鳥類提供了適宜的生存環(huán)境,使其常活動于機場圍界內(nèi)外或機場上空,因此對航空安全威脅極大。
圖5 宜賓五糧液機場高風險鳥類的區(qū)域差異Fig. 5 Regional difference of high-risk bird composition at Yibin Wuliangye Airport
遷徙是鳥類沿固定路線,有規(guī)律的、長距離的遷居活動。這種遷徙行為,使得鳥類種類組成和數(shù)量呈現(xiàn)出顯著的季節(jié)性變化(Metzet al.,2016),這給機場的鳥擊防范工作帶來極大挑戰(zhàn)。因此,摸清鳥類的季節(jié)性變化,是開展機場鳥擊防控工作的首要前提(Metzet al.,2019)。本研究通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),宜賓五糧液機場鳥擊威脅程度整體呈現(xiàn)出“春季>夏季>秋季>冬季”的規(guī)律,這與西南地區(qū)其他機場的情況基本一致(吳雪等,2015)。宜賓五糧液機場地處四川盆地向云貴高原過渡地區(qū),多數(shù)遷徙的夏候鳥自3 月下旬開始逐步遷徙進入宜賓地區(qū),使得春季鳥類種類呈現(xiàn)出急劇增長的趨勢,因此,春季是機場鳥擊防范的重點季節(jié),應(yīng)重點關(guān)注留鳥和夏候鳥。宜賓地區(qū)夏季炎熱,持續(xù)時間長,白天氣溫較高,僅杜鵑科Cuculidae、燕科Hirundinidae 等夏候鳥較為活躍,而其余鳥類集中活動于早晚時間,因此,夏季重點防范對象為林鳥。秋季也是鳥類重要的遷徙季節(jié),宜賓地處長江、岷江、金沙江三江交匯處,遷徙水鳥較多(趙成等,2020),但從調(diào)查結(jié)果來看,機場冬候鳥和旅鳥中并無高風險鳥類,這可能與五糧液機場距江邊較遠這一因素有關(guān)。冬季,五糧液機場重點防范對象主要為麻雀、金翅雀、白腰文鳥、小鹀等小型集群鳥類,集群原因主要和冬季食物資源缺乏有關(guān),鄰近的南充高坪機場和重慶江北機場均有此現(xiàn)象(李曉娟等,2007a;吳雪等,2015)。
除季節(jié)變化以外,生境的差異也是造成鳥類群落結(jié)構(gòu)差異的重要因素,包括多樣性、豐富度、均勻度等(Arshad & Malik,2020)。本研究發(fā)現(xiàn)五糧液機場的不同區(qū)域的危險性鳥類表現(xiàn)出較大差異,推測可能與各區(qū)域的生境有關(guān):Z2 區(qū)域鳥類種數(shù)雖最多,但由于站前廣場的阻隔,使得該區(qū)域多數(shù)鳥類威脅較小,主要威脅來自于偏好高空飛行的鳥類,如杜鵑科、燕科、鷹科Accipitridae、鴨科Anatidae 等類群;P1 和P2 區(qū)域位于機場起飛線和降落線,主要威脅鳥類為鷺科Ardeidae 水鳥,區(qū)域內(nèi)廣泛分布的魚塘和稻田為鷺科鳥類提供了豐富的食物來源;而Z1區(qū)域整體生境單一,食物資源匱乏,本區(qū)域鳥類多樣性整體較低,主要威脅為圍界外林區(qū)和農(nóng)耕地的鳥類。類似的研究結(jié)果在國內(nèi)外其他機場也有發(fā)現(xiàn)(Cocconet al.,2015;吳雪等,2015;柳毅等,2017;劉振江等,2021)。
鳥擊事件具有長期性、不確定性和高風險性等特點(吳雪等,2015),因此,鳥擊的防范工作應(yīng)從時間和空間2個層次進行考慮?;谡{(diào)研結(jié)果,對五糧液機場的鳥擊防范工作提出以下建議:
時間層面,應(yīng)重點關(guān)注春、秋季,加強遷徙鳥類的監(jiān)測,隨時準備驅(qū)趕機場內(nèi)及附近的集群鳥類,并在鳥類覓食和遷徙的早晚高峰時段,通過調(diào)整航班時間降低鳥擊發(fā)生的概率(Huet al.,2020)。夏季,應(yīng)重點關(guān)注林鳥類,可適當清理機場周邊的林區(qū),特別是清除跑道延長線中心線150 m 以內(nèi)的竹林和喬木,根除鳥類停棲、筑巢的條件(Sarkheilet al.,2020)。冬季,應(yīng)重點關(guān)注小型鳥類的集群現(xiàn)象,可通過停種機場外圍的農(nóng)耕地,切斷食物來源,避免鳥類集群。
空間層面,應(yīng)重點關(guān)注起飛面和降落面的水鳥,該區(qū)域水鳥數(shù)量較大,活動頻繁,又處在飛機起飛和降落航線上,可加強該區(qū)域水鳥的持續(xù)監(jiān)測,一旦發(fā)現(xiàn)大規(guī)模集群現(xiàn)象,及時驅(qū)離;同時,應(yīng)加強植被的清理和居民凈空宣傳,砍伐茂密林區(qū),禁止鴿子養(yǎng)殖(Huet al.,2020);錐形面1 主要關(guān)注機場外圍植被的管理,可通過清理林區(qū)和停耕農(nóng)耕地根除鳥類筑巢和覓食條件;錐形面2重點監(jiān)測對象為偏好高空飛行的鳥類,可采用煤氣炮、氣槍射擊的方式進行恐嚇驅(qū)趕(金麟雨等,2021)。此外,機場圍界內(nèi)區(qū)域應(yīng)當做好草坪管理,可通過栽種不結(jié)草籽的種類,控制草坪高度在20 cm 以下,在草籽大量成熟前對草坪進行修剪,做好草坪昆蟲和嚙齒動物的密度控制等方式(Owinoet al.,2004;程雷等,2020),減少機場周圍鳥類進入機場內(nèi)覓食。
本研究通過危險等級評估和對不同時空危險性鳥類變化的分析,對機場及其周邊地區(qū)的鳥類分布進行了解析,有利于機場開展針對性防范措施。但本研究的野外調(diào)查均在白天進行,而夜行性鳥類對機場航空飛行安全也存在很大威脅,后續(xù)研究將進一步完善。此外,五糧液機場位于成都平原向云貴高原過渡的關(guān)鍵地帶,機場危險性鳥類同時具有2 個地區(qū)的不同特點,因此,四川盆地和云貴高原機場危險性鳥類的變化特點仍有待進一步研究。
致謝:感謝沈陽師范大學(xué)李科、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)廖琳鴻、西華師范大學(xué)譚又源、山西大學(xué)吳映青、宜賓學(xué)院李嘉鴻、顏嘉豪在野外數(shù)據(jù)收集過程中的辛苦付出,調(diào)查過程得到了宜賓五糧液機場場務(wù)部的大力支持和鼎力協(xié)作,特此致謝。