基于Maxent模型的深圳湾鸟类热点生境判别及修复研究

李晖/LI Hui

华南农业大学林学与风景园林学院教授，博士生导师

刘彦/Liu Yan

华南农业大学林学与风景园林学院在读硕士研究生

黄伊琳/Huang Yilin

华南农业大学林学与风景园林学院在读硕士研究生

汪俊志/Wang Junzh

华南农业大学林学与风景园林学院在读硕士研究生

高伟*/Gao Wei

华南农业大学林学与风景园林学院副教授，博士生导师

摘要： 鸟类热点生境判别对于掌握鸟类空间分布格局、识别保护空缺及指引生境修复策略具有科学价值。采用最大熵模型确定深圳湾2000与2020年的鸟类热点生境，分析鸟类生境的变化及其与景观格局演变的关系。结果表明：1)各环境因子对不同生态类群的鸟类影响程度各不相同，除鸣禽以外水源距离对其他类群鸟类的影响较大，其次为高程和年降水量；2)2020年深圳湾的鸟类热点生境占总研究区的3%(22km ² )，呈现从自然保护区向城市内陆逐渐减少的趋势，存在2km ² 的保护空缺；3)20年间深圳湾鸟类的热点生境减少了7%，热点生境下降的地区主要集中在深圳湾沿海滩涂、香港山贝河与屯门河流域中，且猛禽与游禽的生境退化最为严重；4)鸟类热点生境面积随斑块的数量、密度、形状与用地类型等景观指数的增加而降低，景观破碎化和景观连通性降低是导致鸟类生境退化的主要原因。研究为深圳湾鸟类多样性保护及生境修复提供了参考，对粤港澳大湾区协同生态保护与城市建设的关系具有重要意义。

关键词： 风景园林；生态修复；鸟类；生物多样性；Maxent模型；蓝绿生态网络；深圳湾

Abstract: The identification of bird hotspot habitats is of scientific value in understanding the spatial distribution patterns of birds, identifying conservation gaps and guiding habitat restoration strategies. The maximum entropy model (Maxent model) was used to identify bird hotspot habitats in Shenzhen Bay in 2000 and 2020, and to analyze the changes in bird habitats and their relationship with the evolution of the landscape pattern. The results show that: 1) Environmental factors have different degrees of influence on birds of different ecological groups, with the distance to water sources having a greater influence on birds of other groups than songbirds, followed by elevation and annual precipitation; 2) Bird hotspot habitats in Shenzhen Bay in 2020 accounted for 3% (22km ² ) of the total study area, showing a trend of gradual decrease from the nature reserve to the urban interior, with a 2km ² conservation gap; 3) The hotspot habitats of birds in Shenzhen Bay decreased by 7% in 20 years, and the areas where the hotspot habitats decreased were mainly concentrated in the coastal mudflats of Shenzhen Bay, the Shanbei River and the Tuen Mun River basin in Hong Kong, and the habitats of raptors and wading birds were most seriously degraded; 4) The area of bird hotspot habitats decreased with the increase of landscape indices such as the number, density, shape and land type of patches, and landscape fragmentation and reduced landscape connectivity were the main reasons for the degradation of bird. The main causes of habitat degradation were landscape fragmentation and reduced landscape connectivity. The study provides a reference for bird diversity conservation and habitat restoration in Shenzhen Bay, and is important for the relationship between synergistic ecological conservation and urban construction in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area.

Keywords: landscape architecture, abandoned quarry; ecological restoration; underwater botanical garden; plant diversity

生物多样性是生物圈持续进化的结果，不仅是生态系统服务的自然基底，也是人类社会赖以生存的保障。随着现代城市建设的发展与人口数量的增长，全球生物多样性遭受了前所未有的破坏。然而，城市也是人类与生物群落并存的区域，蕴藏着生物多样性保护的巨大潜力。对城市区域的生物空间分布格局进行模拟，识别生物热点生境，可据此划定生物多样性重点保护区域，并为相关物种的生境修复提供科学依据。鸟类分布的范围广，对环境的敏感性高，因此常作为生物多样性的重要指示类群。鸟类热点生境判别对于掌握鸟类空间分布格局、识别保护空缺及指引生境修复策略具有科学价值。

深圳湾位于东亚-澳大利亚候鸟迁飞区(EAAF)的中点上，沿岸的深圳福田红树林自然保护区与香港米浦国际重要湿地为高密度城市群中不可多得的鸟类栖息地，是粤港澳大湾区蓝绿生态网络上的重要节点(图1)。但仅一水之隔，为何鸟类在上述2个保护区域的分布种群及数量存在较大差异？

图1 研究区与鸟类分布记录

研究基于12个环境因子数据及32种国家重点保护鸟类的分布点位，利用Maxent模型对深圳湾2000与2020年的鸟类热点生境进行判别，分析鸟类生境的变化及其与景观格局演变的关系。揭示了深圳湾鸣禽、涉禽、游禽、攀禽和猛禽等不同类群鸟类生境空间分布格局及时序变化特征，明确了不同鸟类的影响因素与分布机制，为深圳湾乃至粤港澳大湾区生物多样性保护及生境修复提供了科学有效的依据。

从不同生态类群来看，各类环境因子对不同类型鸟类的影响程度呈现出一定的差异性。其中，鸣禽受水源距离的影响程度较小，但对人口密度与坡度较为敏感；猛禽与攀禽对环境的需求较为接近，不同的是水源距离与高程对攀禽的影响最大，而猛禽则受年降水量的限制较大；对于涉禽来说，水源距离、年降水量和年相对湿度是其最大的环境影响因素；游禽相对其他鸟类而言，受到土地覆被类型的限制较大(图2)。

图2 全部鸟类和各生态类群鸟类环境因子贡献度

根据ArcGIS的分级结果，鸟类的热点生境均集中于香港米浦湿地的基塘中，逐渐向沿海的红树林、滩涂与内陆的河流、山林地扩散。按照鸟类生态类群划分，游禽的热点生境范围最小，鸣禽的热点生境范围最大；游禽集中分布于基塘区域，涉禽则分布在深圳福田红树林保护区与香港米浦国际重要湿地的自然湿地组团中，而鸣禽、猛禽、攀禽的分布区则多数蔓延到了香港区域的山林地中，少数分布于深圳南山区的西丽水库周边地块(图3)。

图3 猛禽、鸣禽、攀禽、涉禽、游禽生境空间分布格局

以2020年的结果为例，鸟类的热点生境主要分布于香港米浦湿地的基塘与红树林中，少量分布在深圳福田红树林与深圳河流域，以及米浦湿地外围的基塘与锦田河东南方向的流域中，次热点生境则分布在热点区域的外延(图4)，研究区内的鸟类生境仍存在2km2的保护空缺。

图4 全部鸟类生境空间分布格局 

景观斑块的周长、面积比值与鸟类生境变化关联性不大，而斑块的数量、密度、形状、用地类型与鸟类生境变化密切相关，鸟类热点生境面积随着景观指数的增加而降低，即景观破碎化进一步导致了鸟类的生境质量降低(图5)。

图5 2000—2020年景观格局指数变化及其对鸟类生境影响程度

20年间深圳湾景观破碎化趋势明显，景观连通性进一步降低，剧烈的人类活动对景观格局的改造是导致鸟类生境退化的重要原因。研究结果为深圳湾乃至粤港澳大湾区生物多样性保护及生境修复提供了科学有效的依据，对粤港澳大湾区协同生态保护与城市建设的关系具有重要意义。

致谢：感谢华南农业大学潘新园博士对本文提供的鸟类专业指导，以及陈燕明副教授对课题的指导；感谢深圳福田红树林自然保护区石俊慧研究员及深圳红树林基金会谢恺琪主任、唐瑾华助理提供的基础资料。