干扰强度和斑块结构对广州城市公园鸟类群落的影响研究.pdf
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1、82023 年 6 月第 39 卷第 3 期干扰强度和斑块结构对广州城市公园鸟类群落的影响研究*黄子峻1,2佟富春1麦艳仪1何欣瞳1林嘉莉1杨洪炳3肖以华2(1.华南农业大学 林学与风景园林学院,广东 广州 510642;2.中国林业科学研究院 热带林业研究所,广东 广州 510520;3.中国林业科学研究院 森林生态环境与保护研究所,北京 100091)摘要 以广州主要城市公园鸟类群落为研究对象,从中国观鸟记录中心获取 20172021 年间广州市主要城市公园的鸟类观测数据,采用单因素方差分析、聚类分析、相关性分析和冗余分析探究干扰强度和斑块结构对鸟类群落的影响,揭示影响城市公园鸟类群落组成
2、和物种丰富度的主要环境因子,研究结果如下:(1)广州主要城市公园共有鸟类 243 种,隶属于 19 目 58 科。(2)高干扰强度下鸟类丰富度显著高于低强度(P0.05),低干扰强度下 Pielou 均匀度指数显著高于中干扰强度和高干扰强度(P0.05),但 Shannon 多样性指数无显著差异。(3)鸟类丰富度和 Shannon 多样性指数与公园面积、水域斑块数呈正相关,与绿地破碎度和周长面积比(PAR)呈负相关。鸟类食性集团和取食集团的分布不仅受到绿地斑块数和水域斑块数的正向影响,还受到绿地破碎度、水域破碎度和建筑面积占比率的负面影响。研究结果表明,不同的干扰强度和斑块结构均会对城市公园鸟
3、类群落造成显著影响,在建设城市公园时应综合考虑公园的面积、形状、水域占比率、水域斑块数和绿地斑块数,丰富公园的生境异质性。关键词 城市公园;干扰强度;斑块结构;鸟类多样性;广州中图分类号:Q958.1、S718.63文献标志码:A文章编号:2096-2053(2023)03-0008-11The Effects of Interference Strength and Patch Structure on Bird The Effects of Interference Strength and Patch Structure on Bird Communities in Urban Park
4、s of GuangzhouCommunities in Urban Parks of GuangzhouHUANG Zijun1,2TONG Fuchun1MAI Yanyi1HE Xintong1LIN Jiali1YANG Hongbing3XIAO Yihua2(1.College of Forestry and Landscape Architecture,South China Agricultural University,Guangzhou,Guangdong510642,China;2.Research Institute of Tropical Forestry,Chine
5、se Academy of Forestry,Guangzhou,Guangdong510520;China;3.Ecology and Nature Conservation Institute,Chinese Academy of Forestry,Beijing100091,China)Abstract Taking the bird communities in major urban parks in Guangzhou as the research object,the bird observation data of major urban parks in Guangzhou
6、 from 2017 to 2021 were obtained from the China Bird Report platform.One-way ANOVA,cluster analysis,correlation analysis,and redundancy analysis were used to explore the effects of interference strength and patch structure on bird communities,and to reveal the main environmental factors affecting bi
7、rd communities composition and species richness in urban parks,so as to provide a reference*基金项目:广东省科技厅林业生态监测网络平台建设(2021CG632),国家科技支撑计划(2015BAD07B06-8),广东珠江三角洲森林生态系统国家定位观测研究站资助。第一作者:黄子峻(1998),男,在读硕士,主要从事野生动物保护研究,E-mail:。通信作者:肖以华(1976),男,副研究员,主要从事城市森林生态研究,E-mail:。9黄子峻等:干扰强度和斑块结构对广州城市公园鸟类群落的影响研究for ur
8、ban park construction and bird protection in Guangzhou.(1)There are 243 species of birds in the main urban parks of Guangzhou,belonging to 19 orders and 58 families.(2)Bird richness under the high interference strength was significantly higher than that under the low interference strength(P0.05).Pie
9、lou evenness index under the low interference strength was significantly higher than that under medium disturbance intensity and high interference strength(P0.05),but Shannon diversity index was not significantly different.(3)Bird richness and Shannon diversity index were positively associated with
10、park area and water patch number,and negatively correlated with green space fragmentation and perimeters-to-area ratio(PAR).The number of green space patches and water patches had a positive impact on the number of bird species in each diet and foraging guild,however,green space fragmentation,water
11、fragmentation and construction percentage had a negative impact.The results showed that different interference strength and patch structures can significantly affect the bird communities in urban parks.Therefore,when building urban parks,attention should be paid to the park area,shape,percentage of
12、water,number of water patches,green space patches,and enrich the habitat heterogeneity of the parks.Keywords urban park;interference strength;patch structure;bird community;Guangzhou 随着城市化的发展,自然生境逐渐被人造景观所替代,生境破碎化程度加剧、人为干扰强度增强,这导致城市鸟类群落组成发生显著改变,如自然林地中常见的筑地面巢或树洞巢鸟类的种类和数量随城市化程度的上升呈减少趋势1,但由于城市中具有丰富的食物资源
13、,且天敌相对稀少,因此部分鸟类的密度和多度会随着城市化程度提高而增加2。城市绿地即城市中被植被部分或完全覆盖的土地,是城市生态系统的重要组成部分3。城市公园作为城市绿地的重要组成部分,能为野生动物提供充足的生存空间和食物资源,成为城市鸟类的重要栖息地之一4-5。广州市位于粤港澳大湾区腹地,以南亚热带季风常绿阔叶林为主,森林覆盖率较高,动植物种类丰富6。另外,广州位于我国鸟类东部迁徙路线上,是东亚-澳大利西亚迁徙路线的重要节点,是候鸟迁徙的重要交汇地和停歇地7。以往对广州城市公园鸟类群落的研究更加注重于单一公园鸟类的物种组成和多样性8-10,但干扰强度和公园斑块结构对鸟类群落影响的研究却鲜见报道
14、11-12。大时空尺度上的鸟类监测需要耗费大量的人力和物力,亟需整合鸟类系统调查和观鸟记录的数据对城市环境与鸟类群落结构、组成和多样性间的关联性进行全面分析13-14。中国观鸟记录中心是我国观鸟数据最为齐全的共享平台之一,诸多学者亦利用此平台共享的鸟类数据,开展了鸟类迁徙、群落组成、多样性和分布等相关研究14-16。本研究依托该平台数据,分析了 2017 年至 2021年期间广州市城市公园的鸟类群落特征,探讨了广州中心城区不同干扰强度以及斑块结构对鸟类群落的影响,阐明鸟类种数与斑块结构、干扰强度的关系,其结果可为城市绿地的鸟类保护提供科学依据,促进粤港澳大湾区生态文明建设和生物多样性保护目标的
15、实现。1研究地概况广 州 市(1125711403E,22262356N)位于广东省中南部,珠江三角洲北部,面积 7 434.4 km。据刘月亮等17统计,2015 年广州市景观格局主要由 6 部分组成,面积由大到小分别为林地 3 028.53 km、农田 2 142 km、建设用地 1 435 km、水域486.11 km、草地 98.96 km、未利用地 4.27 km。广州市目前共有城市公园 245 个,其中广州市越秀区、天河区和海珠区共 114 个,且公园类型多样,涵盖了综合公园、专类公园、社区公园等现行分类标准中所有类型的公园18。2研究方法2.1数据收集由于市中心区对城市公园需求更
16、加敏感18,因此选取广州市区人为干扰和公园斑块结构具代表性的 3 个区域(越秀区、天河区和海珠区)内的城市公园作为研究对象。从中国观鸟记录中心平台收集到 2017 年至 2021 年广州市中心城区 47处城市公园共 2 003 条鸟类数据。为保证其准确林 业 与 环 境 科 学2023 年6 月第 39 卷第 3 期10性,将观鸟记录小于 5 次的公园排除出统计范围,并剔除错误、存疑和重复的观鸟记录,并在查阅广州城市绿地相关资料和试验地全面踏查的基础上,选择广州市景观斑块具有代表性的公园。最后共选出 16 处城市公园,1 500 条有效鸟类记录,其中,越秀区 9 处,海珠区 4 处,天河区 3
17、 个,详情见表 1 和图 1。2.2鸟类功能特征数据收集鸟类分类地位和生态类型参照中国鸟类观察手册19,鸟类居留型和区系参考中国动物地理20。鸟类取食位置参考 Elton Traits 数据库21,将取食位置划分为 8 种类别:地面取食集团、林冠取食集团、水域取食集团、空中取食集团、地面/空中取食集团、水域/地面取食集团、地面/林冠取食集团、多层取食集团。鸟类食性参考AVONET:morphological,ecological and geo-graphical data for all birds22,将食性划分为 6 种类型:虫食性、杂食性、肉食性、种食性、草食表 1研究区域信息Tabl
18、e1Informationofstudysite编号ID公园名称Park name面积/hm2Area地铁路线数Subway routes公交路线数Bus routes距市中心距离/kmDistance to the city center记录数Number of records1麓湖公园Luhu Park166.911324.371862东山湖公园Dongshanhu Park30.791273.451223黄花岗公园Huanghuagang Park13.222282.88154广州雕塑公园Guangzhou Sculpture Park54.191185.63175传祺公园Chuanqi
19、 Park8.45162.4566越秀公园Yuexiu Park73.292675.822097烈士陵园Martyrs Cemetery17.141303.72518二沙岛艺术公园Ershadao Art Park3.14112.31119流花湖公园Liuhuahu Park53.322707.3831510晓港公园Xiaogang Park16.151435.664611庄头公园Zhuangtou Park7.332348.061212海珠湖公园Haizhuhu Park84.29196.537013广州会展公园Guangzhou Exhibition Park20.06144.612814
20、天河公园Tianhe Park70.152634.536115珠江公园Zhujiang Park27.551102.122116华南国家植物园South China National Botanical Garden159.51227.3333011黄子峻等:干扰强度和斑块结构对广州城市公园鸟类群落的影响研究性和果食性。2.3斑块结构数据获取利用奥维互动地图将各个公园中的生境类型划分为 3 类,分别为绿地(林地、灌草丛和草地)、水域(河流、池塘、湖泊)和建设用地(居住地和交通用地)3 类,量化各公园内 3 种斑块类型的面积和周长,统计各个公园中绿地斑块数量和水域斑块数量,并计算不同生境类型面积
21、占比和每个公园的周长面积比(PAR)。2.4数据分析与处理2.4.1干扰强度划分 对每个城市公园周边的地铁线路数(半径 1 km 范围内)、公交线路数(半径 500 m 范围内)进行标准化处理。并测量每个公园距广州市行政中心(广州市人民政府)的距离,如表 1 所示。以这 3 种指标量化各个公园所处位置的干扰强度,并以此进行聚类分析,划分干扰强度水平23。标准化公式为:(1)式中,Si为参数的标准化值,xi为参数 x 在第i 个公园的测量值,xmax为参数 x 的最大值,xmin为参数 x 的最小值。2.4.2景观破碎度 采用景观破碎度描述各个公园的景观破碎程度:(2)式中,Ci为景观 i 的破
22、碎度,Ni为景观 i 的斑块数,Ai为景观 i 的总面积。2.4.3鸟类物种指数 鸟类物种指数采用 Shan-non-Wiener 指数(H)、Pielou 指数(J)、Gleason指数(G)、Sorensen 相似性指数(X):H 1ln (3)max (4)ln (5)max (6)2S (7)式中,S 为物种数,SA为 A 区域的鸟类物种数,SB为 B 区域的鸟类物种数,SAB为 AB 区域共有的鸟类物种数,Pi为物种 i 的个体数与总个体数的比值,Hmax为理论上最大多样性指数值,A 为研究区域总面积。2.4.4数据处理 数据统计和整理采用 Excel 2019;采用 Estimat
23、e 9.1.0 对 16 处城市公园的抽样水平进行检验,将 Estimate 计算结果中的基于多度的物种估计值(ACE)和基于盖度的物种估计值(Incidence-based coverage estimator,ICE)的平 均值作为物种数的估计值;采用 SPSS 26.0 对城市公园干扰强度进行聚类分析(系统聚类),对不同干扰强度的鸟类群落指标进行单因素方差分析(One-Way ANOVA),对鸟类群落指标和斑块结构之间进行 Spearman 相关性分析;采用蒙特卡洛置换检验斑块结构对鸟类食性集团和取食集团的影响,并使用 Canoco 5.0 对三者进行冗余分析;不符合正态分布的数据用 l
24、n(x+1)进行转化,转化后仍不符合正态分布的数据使用非参数检验进行分析。显著性水平设定为(P0.05)。制图采用 Ori-gin 2021。3结果与分析3.1城市公园鸟类群落结构16 处公园共统计鸟类 18 目 58 科 243 种。其中麓湖公园记录的鸟类物种数最多,共 150 种,二沙岛艺术公园最少,仅 21 种。本研究中各个公园的实际物种数与估计值的比例均高于 60%,表注:公园编号同表 1。Note:Park ID as shown in table 1.图 1研究区域分布示意Fig.1Locationofstudysite林 业 与 环 境 科 学2023 年6 月第 39 卷第 3
25、 期12明抽样接近充分,调查效果较好。3.2城市公园斑块结构特征研究选取的城市公园面积介于3.14166.91 hm2之间(平均 50.0012.73 hm2);周长面积比(PAR)介于 3.8324.86 之间(平均 10.271.42);绿地面积介于 2.82136.95 hm2之间(平均 36.5410.38);水域面积 049.25 hm2(平均 9.733.44);建筑用地 面 积 介 于 0.7219.03 hm2(平 均 4.071.19)。16 处城市公园中麓湖公园面积、周长和绿地面积最大,分别为 166.91 hm2、6.85 km 和 136.95 hm2,最小是二沙岛艺术
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