CN109816230B

CN109816230B - 一种鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法

Info

Publication number: CN109816230B
Application number: CN201910040620.0A
Authority: CN
Inventors: 彭士涛; 郑天立; 孙嘉徽
Original assignee: Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering MOT
Current assignee: Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering MOT
Priority date: 2019-01-16
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2022-11-25
Anticipated expiration: 2039-01-16
Also published as: CN109816230A

Abstract

本发明涉及鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法，所述方法包括以下步骤：A、计算各水鸟种保护重要性指数；B、通过不同年份该区域野生水鸟的观测数据，计算各水鸟种年均数量下降比；C、计算该区域各水鸟种的综合得分，选定鱼塘生态系统修复的目标物种；D、根据目标物种综合得分、生态习性等因素，计算退渔还湿工程中水鸟各生境类型占比情况；本发明针对现有退渔还湿与鱼塘生态修复工程普遍存在的缺乏技术指导，仅依赖经验的现状，给出一种生境类型占比更加科学合理，修复后更适宜区域内的水鸟种繁衍生息的生境各类型占比确定方法，能够提高生态修复效果，保护所在区域水鸟资源，提升目标物种种群数量，实现人与自然的和谐发展。

Description

一种鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法

技术领域

本发明属于生态修复技术领域，尤其涉及一种鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法。

背景技术

自然湿地具有净化水源、调节气候、维持生物多样性等生态服务功能，也是水鸟赖以生存的繁殖地、越冬地和迁徙中转站。然而，随着经济的发展、人口的增长，大量湿地尤其是湿地边缘被人类人为的改造为鱼塘。养殖鱼塘由农户承包，为了不影响鱼塘产量，农户们采取了一系列的防鸟、赶鸟甚至捕鸟手段，对水鸟产生了严重威胁，同时鱼塘内大量饵料的投放也造成了水质的恶化，导致了湿地的退化。为减少人类活动对鸟类与湿地生态系统的干扰，天津等地区开展了大量退渔还湿与鱼塘生态修复工程。然而不同种的鸟类所适宜的觅食、栖息、繁殖生境类型有很大不同，依靠经验决定各生境占比可能导致最需要保护的物种缺乏满足其生存的基础条件而迁移，从而产生了目前很多人工湿地空有湿地但鸟很少的现状。因此，提出一种鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法，明晰如何科学的将鱼塘生态修复区域划分为不同生境，确定各生境在修复区域中的占比，以保证这些生境能够满足水鸟生存繁衍的需要，对让需要保护的鸟类得到切实保护，维持和提升鸟类数量，修复湿地生态系统具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有鱼塘修复工程普遍存在的缺乏技术指导，依赖经验判定的不足，提出一种鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法，以保证修复后生境能够满足水鸟生存繁衍的需要，从而指导鱼塘生态修复。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法，所述方法包括以下步骤：

A、计算鱼塘生态修复区域各水鸟种保护重要性指数

根据鱼塘生态修复所在区域的水鸟物种调查数据，综合文献资料与专家打分法，结合保护等级、保护名录、濒危程度计算区域内各水鸟种的保护重要性得分，计算保护重要性指数；

其中，各水鸟种保护重要性指数为其保护重要性得分占保护重要性满分的百分比，计算过程如下：

其中，式中T_i为第i种水鸟保护重要性指数，S_i为第i种水鸟保护重要性得分，S_总为保护重要性满分；

B、计算各水鸟种年均数量下降比

通过收集资料与实际观测，获得该区域水鸟任意两年的观测数据，计算各水鸟年均数量下降比，并将水鸟年均数量下降比作为其保护迫切性的判断依据；

定义R_i为第i种水鸟在第a-b年间年均数量下降比，则：

式中：N_i(a)为第i种水鸟在a年观测到的数量，N_i(b)为第i种水鸟在b年观测到的数量，a＜b；

C、选定鱼塘生态修复目标物种

结合步骤A、B中得到的各水鸟种保护重要性指数与年均数量下降比，计算该区域各水鸟种的综合得分，将各综合得分由大至小依次排列，根据综合得分取一定数量的水鸟为鱼塘生态修复的目标物种；

其中，各水鸟综合得分计算方法过程如下：

定义Z_i为第i种水鸟的综合得分，即

式中T_i为第i种水鸟保护重要性指数，R_i为第i种水鸟在第a-b年间年均数量下降比，a＜b。

D、确定鱼塘生态修复各生境类型占比

结合目标物种的综合得分及其生态习性与对应生境类型，计算各生境类型应在鱼塘生态修复中的占比情况；

其中，生态习性包括觅食、栖息、繁殖三种习性行为；

D1、计算目标物种i在生境类型为j时的得分

定义D_ij为目标物种i在生境类型为j时的得分，则：

D_ij＝Z_i×e

式中e为生境j作为目标物种i觅食、栖息、繁殖任一行为最适宜生境的次数；其中，根据资料分析与实际观测数据，判定若生境j为目标物种i的觅食、栖息、繁殖任一习性行为的最适宜生境，则每为一种习性行为的最适宜生境记为1次；

D2、计算目标物种在生境类型为j的总得分

定义M_j为目标物种在生境类型j的总得分，则：

式中n为该区域目标物种的种数；

定义M_总为修复鱼塘可提供生境类型得分总和，则：

式中m为该修复鱼塘可提供生境类型的种数；

定义C_j为生境类型j应在鱼塘生态修复区域的占比，则：

则鱼塘生态修复后生境类型j面积为实际可修复鱼塘面积与C_j的乘积。

进一步的，所述步骤A中的保护等级包括国家Ⅰ级保护鸟类、国家Ⅱ级保护鸟类；所述保护名录包括《中日保护候鸟及其栖息环境的协定》、《中澳保护候鸟及其栖息环境的协定》；所述濒危程度包括世界自然保护联盟物种红色名录划定的极危、濒危、易危、近危、无危；通过对保护等级、保护名录、濒危程度分别赋值来计算区域内各水鸟种的保护重要性得分，从而计算保护重要性指数。

进一步的，所述步骤B中各水鸟年均数量数据为不同年份相同时间段观测获得的数据，观测次数至少为每月3次。

进一步的，所述步骤D中所述生境类型包括生态岛、水域、浅滩沼泽三种类型；所述生态岛、水域、浅滩沼泽三种生境类型可根据面积、水深、水质、建群植被物种细化为更多的生境类型选项。

进一步的，所述生境类型还包括草地、林地，可根据计算结果，在鱼塘外进行配套设置。

进一步的，所述步骤C中将各综合得分由大至小依次排列，取排名前10％的水鸟为鱼塘生态修复的目标物种，若排名前10％的水鸟种数不足10种，则取排名前10的水鸟物种为目标物种。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明聚焦我国当前存在的大量退养鱼塘生态修复应如何进行生境配比的问题，强调用科学的统计方法，满足需要保护的水鸟的生存繁衍条件，避免盲目修复所导致的资源浪费与修复效果不佳现象，可满足我国生态文明建设需求；

2、本发明以水鸟生境适宜性为依据，指导退渔还湿与鱼塘生态修复，从生态与资源的保护和科学配置相结合的角度进一步完善和发展了人工湿地生态系统修复的理论和方法；

3、本发明的鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法具有普适性，可应用于我国大部分地区，辐射示范作用非常明显。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1本发明的鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法步骤图；

图2本发明实施例的鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比示意图。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面就结合图1至图2来具体说明本发明。

实施例1

下面结合附图，以天津市宁河区七里海湿地退养鱼塘为例对本发明的鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法做进一步的说明。如图1所示为该区域鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法，具体步骤如下：

步骤一、计算鱼塘生态修复区域各水鸟种保护重要性指数

通过对天津市宁河区七里海湿地相关科考报告的研究，了解鱼塘生态修复区域的水鸟资源现状。综合文献资料与专家打分法，结合保护等级、保护名录、濒危程度统计区域内各水鸟种的保护重要性得分，计算保护重要性指数。

其中，属于国家Ⅰ、Ⅱ级保护鸟类的分别赋值为10分、5分；列入《中日保护候鸟及其栖息环境的协定》、《中澳保护候鸟及其栖息环境的协定》的赋值为3分；属于世界自然保护联盟(IUCN)物种红色名录划定的极危(CR)、濒危(EN)、易危(VU)、近危(NT)、无危(LC)的分别赋值为10分、8分、6分、4分、0分；列入其余名录等赋值为1分。

定义T_i为第i种水鸟保护重要性指数，即：

式中S_i为第i种水鸟保护重要性得分，S_总为保护重要性满分。

步骤二、计算各水鸟种年均数量下降比

结合2017年与2018年的观测数据，分别统计2017、2018年观测到的该区域各水鸟数量，依据数量变化，计算保护迫切性指数。

其中，各水鸟年均数量下降比计算方法过程如下：

定义R_i为第i种水鸟在第2017-2018年间年均数量下降比，当N_i(2017)＞0时，即

式中N_i(2017)为第i种水鸟在2017年观测到的数量，N_i(2018)为第i种水鸟在2018年观测到的数量。

其中，以各水鸟年均数量下降比，作为其保护迫切性的判断依据。当N_i(2017)＞0时，若年均数量下降比为正数，则证明该种水鸟数量下降，那么数值越大保护迫切性越高；若年均数量下降比为负数，则证明该种水鸟数量增加；若年均数量下降比为零，则证明该种水鸟数量没有变化。当N_i(2017)＝0时，若N_i(2018)＞0，则证明该种水鸟数量增加；若N_i(2018)＝0，则证明2017、2018两年未观测到该种水鸟。

步骤三、选定鱼塘生态修复目标物种

结合步骤一、步骤二中所获各水鸟种保护重要性指数与年均数量下降比，计算该区域各水鸟种的综合得分。将各综合得分由大至小依次排列，取排名前10％(若排名前10％的水鸟种数不足10种，则取排名前10的水鸟物种为目标物种)的水鸟为鱼塘生态修复的目标物种，如表1所示。

其中，各水鸟综合得分计算方法过程如下：

定义Z_i为第i种水鸟的综合得分，即

式中Ti为第i种水鸟重要程度占比，R_i为第i种水鸟在2017-2018年间年均数量下降比。

鱼塘生态修复区域观测鸟类共98种，其综合得分由大至小依次排列，排名前10的鸟类物种名与得分如表1所示。

表1鱼塘生态修复区域目标物种综合得分情况

编号	中文名	学名	保护重要性指数	保护迫切性指数	综合得分
						1	黑脸琵鹭	Platalea minor	32.00％	100.00％	1.32
2	角䴙䴘	Podiceps auritus	28.00％	100.00％	1.28
						3	大杓鹬	Numenius madagascariensis	28.00％	100.00％	1.28
4	黑鹳	Ciconia nigra	26.00％	100.00％	1.26
						5	青头潜鸭	Aythya baeri	26.00％	100.00％	1.26
6	黄嘴白鹭	Egretta eulophotes	22.00％	100.00％	1.22
						7	白腰杓鹬	Numenius arquata	20.00％	100.00％	1.20
8	弯嘴滨鹬	Calidris ferruginea	20.00％	100.00％	1.20
						9	黑尾塍鹬	Limosa limosa	20.00％	98.77％	1.19
10	半蹼鹬	Limnodromus semipalmatus	14.00％	100.00％	1.14

步骤四、确定鱼塘生态修复区域各生境类型占比

结合目标物种的综合得分及其生态习性(包括觅食、栖息、繁殖)与对应生境类型，计算各生境类型应在鱼塘生态修复中的占比情况。

其中，通过大量研究与实际观测发现，野生水鸟生境类型主要为草地、林地、生态岛、水域、浅滩沼泽五种类型。修复鱼塘可提供的生境类型主要为生态岛、水域、浅滩沼泽三种。实际应用中，这三种类型生境可根据面积、水深、水质、建群种等细化为更多的生境类型选项，在本实施例中将浅滩沼泽细分为水深小于等于10cm的浅滩沼泽与大于10cm的芦苇沼泽两种生境；将水域细分为水深小于等于40cm的水域与大于40cm的水域两种生境。

其中，各生境类型在鱼塘生态修复中占比计算方法过程如下：

定义D_ij为目标物种i在生境类型为j时的得分。其中j包含生态岛、水域、浅滩沼泽这三种类型。根据资料分析与实际观测数据，判定若生境j为目标物种i的觅食、栖息、繁殖任一行为的最适宜生境，则每为一种行为的最适宜生境记为1次，最高3次，最低0次。

D_ij＝Z_i×e

式中e为生境j作为目标物种i觅食、栖息、繁殖任一行为最适宜生境的次数。

定义M_j为目标种在生境类型j的总得分。

式中n为该区域目标物种的种数。

定义M_总为修复鱼塘可提供生境类型得分总和，即：

M_总＝M_岛+M_沼+M_水

定义C_j为生境类型j应在鱼塘生态修复区域的占比，即：

根据上述方法将10种水鸟分别在生态岛、≤40cm水域、＞40cm水域、芦苇沼泽、浅滩沼泽的得分分别列出，如表2所示，并按公式计算生境类型生态岛、≤40cm水域、＞40cm水域、芦苇沼泽、浅滩沼泽应在鱼塘生态修复区域的占比。

表2目标物种适宜生境类型得分分析

其中，各生境类型应在鱼塘生态修复中的占比计算步骤如下：

修复鱼塘可提供生境类型得分总和为：3.86+11.13+11.18+7.68+22.18＝56.03

鱼塘生态修复后生境类型j面积为实际可修复鱼塘面积与C_j的乘积。该区域实际可修复鱼塘面积为4.83平方公里，则修复后各生境面积分别为生态岛0.33平方公里、≤40cm的水域0.96平方公里、＞40cm的水域0.96平方公里、芦苇沼泽0.66平方公里、浅滩沼泽1.92平方公里，具体图例参考附图2。

实施例2

由于本发明针对的鱼塘生态修复一般不会产生草地与林地生境，但这两种生境又是一些鸟类生存繁衍不可或缺的部分，因此在具体实施时，可根据计算结果，在鱼塘外进行配套设置。具体计算时，依据如下公式：

其中，M_总＝M_岛+M_沼+M_水；

结合表3，经计算，林地、草地在鱼塘生态修复中的占比情况如下：

因此，周边可配套设置林地0.65平方公里、草地1.16平方公里。

表3目标物种适宜生境类型得分分析

通过应用本发明的鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法，使得：

1)确保鱼塘修复后的生境满足鸟类的实际需要

本发明聚焦我国当前存在的大量退养鱼塘生态修复应如何进行生境配比的问题，强调用科学的统计方法，满足最需要保护的水鸟的生存繁衍条件，确保修复后的鱼塘生境可以满足鸟类繁衍生息的实际需要，避免盲目修复所导致的资源浪费与修复效果不佳现象；

2)提高鱼塘所在区域的物种多样性

本发明的目的是通过退养还湿和合理分配不同类型生境的占比，营造适宜野生水鸟繁衍生息的环境，提高区域内的野生水鸟物种丰富度，提高该地区的物种多样性，使得鱼塘生态系统乃至整个区域的生物网得以修复和进一步完善。

3)增强鱼塘生态系统所在区域的吸引力

鉴于原有鱼塘生态系统具有物种单一(仅包含养殖的鱼虾等水产品)、水体富营养化严重、只考虑产量而忽略了区域野生鸟类保护等不足，本发明经过退养还湿和生境改造，为野生鸟类提供资源丰富、自然和谐的人工湿地景观，同时也对周边地区的环境产生良性辐射，增强区域景观吸引力。

本发明的修复方法，以野生水鸟生境适宜性为依据，对退出养殖活动的鱼塘生态进行修复，最大限度地保护区域野生鸟类资源，并将理论应用于实践。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims

1.一种鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

A、计算鱼塘生态修复区域各水鸟种保护重要性指数

B、计算各水鸟种年均数量下降比

通过收集资料与实际观测，获得该区域水鸟任意两年的观测数据，计算各水鸟年均数量下降比，并将水鸟年均数量下降比作为其保护迫切性指数的判断依据；

定义R_i为第i种水鸟在a-b年间年均数量下降比，则：

C、选定鱼塘生态修复目标物种

其中，各水鸟综合得分计算方法过程如下：

定义Z_i为第i种水鸟的综合得分，即

式中T_i为第i种水鸟保护重要性指数，R_i为第i种水鸟在第a-b年间年均数量下降比，a＜b；

D、确定鱼塘生态修复各生境类型占比

其中，生态习性包括觅食、栖息、繁殖三种习性行为；

D1、计算目标物种i在生境类型为j时的得分

定义D_ij为目标物种i在生境类型为j时的得分，则：

D_ij＝Z_i×e

D2、计算目标物种在生境类型为j的总得分

定义M_j为目标物种在生境类型j的总得分，则：

式中n为该区域目标物种的种数；

定义M_总为修复鱼塘可提供生境类型得分总和，则：

式中m为该修复鱼塘可提供生境类型的种数；

定义C_j为生境类型j应在鱼塘生态修复区域的占比，则：

2.根据权利要求1所述的鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法，其特征在于：所述步骤A中的保护等级包括国家Ⅰ级保护鸟类、国家Ⅱ级保护鸟类；所述保护名录包括《中日保护候鸟及其栖息环境的协定》、《中澳保护候鸟及其栖息环境的协定》；所述濒危程度包括世界自然保护联盟物种红色名录划定的极危、濒危、易危、近危、无危；通过对保护等级、保护名录、濒危程度分别赋值来计算区域内各水鸟种的保护重要性得分，从而计算保护重要性指数。

3.根据权利要求1所述的鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法，其特征在于：所述步骤B中各水鸟年均数量数据为不同年份相同时间段观测获得的数据，观测次数至少为每月3次。

4.根据权利要求1所述的鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法，其特征在于：所述步骤D中所述生境类型包括生态岛、水域、浅滩沼泽三种类型。

5.根据权利要求4所述的鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法，其特征在于：所述生态岛、水域、浅滩沼泽三种生境类型可根据面积、水深、水质、建群植被物种因素细化为更多的生境类型选项。

6.根据权利要求4或5所述的鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法，其特征在于：所述鱼塘外可进行配套设置生境类型草地、林地。

7.根据权利要求6所述的鱼塘生态修复中水鸟生境类型占比确定方法，其特征在于：所述步骤C中将各综合得分由大至小依次排列，取排名前10％的水鸟为鱼塘生态修复的目标物种，若排名前10％的水鸟种数不足10种，则取排名前10的水鸟物种为目标物种。