常州奔牛机场鸟类群落结构及鸟击防范

吴云豪 刘 威 台德运 袁思佳 陈 婉 胡超超，4* 常 青*

(1.南京师范大学生命科学学院，南京，210046；2.生态环境部南京环境科学研究所，南京，210042；3.江苏开放大学，南京，210036；4.南京师范大学分析测试中心，南京，210046)

鸟击(bird strike)是指飞机在起飞、飞行或降落过程中被鸟类撞击而导致的飞行受损或航空安全事故。鸟击已成为威胁飞机等航空飞行器飞行安全的重要因素，具有多发性和突发性，对人民的生命、财产安全带来极大的威胁，鸟击对飞行安全的威胁逐年上升[1-2]。中国航空运输的迅速发展与生态环境的日益改善不断加剧了鸟击风险，鸟击防范问题也越来越受到重视[3]。

鸟击的发生与机场及其周边地区的鸟类组成、数量特征、生活习性、活动状况密切相关。引起鸟击的原因较复杂，从鸟类分布和活动地点的角度，建立了鸟击防范体系[4]。通过鸟类食性方面的研究，杂食性鸟类发生量与昆虫数量呈显著正相关[5]，提示控制机场鸟类数量可以从控制昆虫开始。通过研究鸟类的夜间迁徙规律，为沈阳桃仙国际机场的夜间鸟击防范措施提供了重要的参考资料[6]。各机场具有独特的生态系统类型，群落结构不尽相同，其鸟类分布和活动特征各具特点。因此，制定鸟击防范措施前，需依据机场周边环境与鸟类群落特征，因地制宜制定鸟击防范策略。

目前国内的机场鸟情生态研究，多数集中在规模较大的机场，且地理位置集中在上海、天津、合肥、沈阳等经济体量较大的城市，如上海虹桥机场[7-8]、天津滨海国际机场[9]、合肥新桥机场[10]、沈阳桃仙国际机场[6，11]等。而长江中下游地处中国东部鸟类重要迁徙通道上，域内湿地资源丰富，河道纵横、沟渠稠密、湖荡众多，亦有低山丘陵等众多生态系统类型，扮演着候鸟停歇中转地的角色。然而该区域机场的鸟情生态调研及鸟击防范研究则相对匮乏。

常州奔牛国际机场(Changzhou Benniu International Airport，以下简称“常州机场”)，位于中国长江三角洲苏南中部地区，为4E级民用运输机场，是常州市加快构建现代综合交通运输体系的重要载体。为准确掌握常州机场鸟击防范所需的鸟类基础资料，指导该机场开展有针对性的鸟击控制工作以建立切合本场实际的综合防治措施，本研究于2016年7月至2017年8月，在机场周边8 km范围内对常州奔牛国际机场及周边地区的鸟类多样性进行调查，同时对鸟类多样性的季节变化进行分析研究，以帮助了解常州机场及机场周围对鸟撞造成威胁的主要鸟类的生境因素，从而更好地规划和预防鸟撞工作，为指导应对机场潜在的鸟击事故和鸟击防范提供科学依据。

1 研究地区及研究方法

1.1 研究区概况

常州机场(119°46′38.5″E，31°55′10.1″N)位于常州市西北，属长江三角洲冲积平原，境内地势平坦，河流纵横，沟渠交错，湖泊沼泽较多。机场地区气候宜人，7月平均温度最高32.2 ℃；1月平均温度最低0.4 ℃，平均年降水量982.6 mm。机场内有4种植被类型，分别为落叶针叶林、落叶阔叶林、草丛以及沼泽植被，其中草丛占绝对优势，约占总植被覆盖面积的80%；在机场周边地区主要有农田、水网、道路和村庄4种生境，9种植被类型，其中农田占调查区总面积80%以上，大面积的农田造就机场外生境类型较为单一，机场外的村庄中人为活动和周边的交通设施的干扰，迫使鸟类向机场内迁移[12]。

1.2 研究方法

1.2.1 调查时间和调查方案

于2016年7月至2017年8月，进行1年周期的调查，每月调查1次，在鸟类的迁徙季节增加观察1次，统计所见鸟类的种类、数量及活动情况等。对机场外开阔区鸟类采用样线法进行调查，样线长度约5 km，单侧宽度定为50—100 m，调查在天气晴朗、风力不大(一般在3级以下)的条件下进行；调查时间为清晨或傍晚。调查时对路线两侧看见或听见的所有鸟类的种类及数量进行直接计数及记录。结合机场鸟网捕获和驱鸟记录进行数据补充。

根据机场内的地理状况及植被情况，将常州机场内飞行区及周围8 km范围内的生态环境划分为草丛、农田、湿地、树林、公路及建筑5个生境类型。在机场净空障碍物限制面的锥形面，跑道中心线及其延长线、跑道两侧及机场外8 km的范围内设置调查样线与样点。机场内共设置2条调查样线；机场外共设置4条调查样线，其中2条为跑道延长线调查样线，2条为平行跑道调查样线，在每条调查样线附近选取1—2个样点进行定点鸟类观察[13](图1)。根据江苏省气候特点，本文将3—5月定义为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月—翌年2月划为冬季。

图1 常州奔牛机场鸟类调查样线Fig.1 Transect sampling sketch map of bird survey of the Changzhou Benniu Airport

1.2.2 野外调查方法

采用样点法和固定距离样线法进行鸟类调查，记录鸟类种类、数量、行为、飞行高度等。鸟类物种鉴定、居留类型、区系划分以及生态类群划分查阅相关文献资料进行确定[14-16]。对调查中生境的描述、数量统计方法等，参照国家林业和草原局颁发的陆生野生动物调查与监测技术规程及生物多样性观测技术导则-鸟类(HJ 710.4-2014)。本文鸟类物种命名和分类参考《中国鸟类分类与分布名录(第二版)》。

1.3 数据处理

(1)鸟类多样性指数采用Shannon-Wiener 指数(H′)测算：

式中：H′为物种多样性指数，S为总的物种数，Pi为第i物种个体数与所有物种个体总数的比值[17]。

(2)均匀度指数采用Pielou 指数计算：

J=H/Hmax

式中：Hmax为理论上最大的多样性指数，即Hmax=lnS，S为总物种数[18]。

(3)优势度指数采用Simpson优势度指数C计算：

式中：S为总的物种数，Pi为第i物种个体数与所有物种个体总数的比值[19]。

(4)分布系数(ADC)

ADC=(n/N+m/M)×100%

式中：n为某种鸟类出现的样线数；m为某种鸟类出现的生境数；N为调查总样线数；M为调查区域的生境类型总数。

根据鸟类在不同生境的分布系数，将鸟类分为广性分布(100%以上)、中性分布(50%)和狭性分布(50%以下)3种[20]。

(5)危险指数=相对重要值(IV)× 风险系数(R)

相对重要值IV=(相对数量成分+相对时间成分+相对空间成分+相对重量成分)/4；

其中，相对数量成分=某种鸟的个体数/数量最多的那种鸟的个体数×100；相对时间成分=某种鸟出现的调查次数/总调查次数×100；相对空间成分=某种鸟出现的样线数/总样线数×100；相对重量成分=某种鸟体重/体重最重的那种鸟的体重×100。

将调查中观察到鸟类的飞行高度分为：0—5、5—30、30—50、50—100和100 m以上5个等级，将不同飞行高度区间鸟类的风险系数(H)赋值为0.1、0.5、1.0、0.5和0.1。

危险指数=相对重要值(IV)× 风险系数(R)

建立核磁共振成像仪管理档案，定期进行效益分析，弄清影响效益的因素及影响程度，从而提高设备的使用率，充分挖掘设备潜力。与大型医疗机构开展设备维修合作，由于中心大型设备较少，如引进专业技术维修人员，则大大增加设备运行成本，降低设备经济效益，通过维修、维护合作，可达到共享技术优势和人才资源的目的，这种方法既可提高中心设备维修、维护的专业化水平，又可降低设备的运行成本，提高设备的经济效益。提升设备操作人员的专业水平，加强职业培训，增加他们外出交流学习的机会，开阔专业视野，科学合理使用检测设备，减少误诊漏诊、误治漏治情况的发生。

将危险指数 ≥25定为严重危险，15 ≤ 危险指数<25定为很危险，5 ≤ 危险指数<15定为较危险，危险指数<5定为一般危险[21]。

(6)RB频率指数(r)：

r=R×B=(d/D× 100)×(N/D)

式中：R为调查期间某种鸟的遇见率，R=d/D×100，B为其平均遇见数量，B=N/D，d为遇见该种鸟的天数，D为工作总天数，N为该种鸟的遇见总数量。RB频率指数 ≥500的为优势种，200—500为常见种，200以下的为稀有种。

(7)群落相似性系数S：

S=2c/(a+b)

式中：a为群落A中的鸟类种数，b为群落B中的鸟类种数，c为两个群落中共有的鸟类种数。将各样线的鸟类作为单独的鸟类群落，比较分析空间上各样线间的群落相似性[22]。

2 结果与分析

2.1 鸟类物种组成

经过1年周期(2016年7至2017年8月)调查，共记录到鸟类99种，隶属于12目32科(表1)。其中属于国家重点保护鸟类7种，中日候鸟保护协定38种，中澳候鸟保护协定16种。候鸟是组成该区域的主要成分，夏候鸟38种，占总数38.38%；冬候鸟21种，占总数21.21%；留鸟有31种，占总数31.31%；旅鸟9种，占总数9.09%。根据分布型，古北界鸟类45种，占总数45.45%；东洋界鸟类18种，占总数18.18%；广布种鸟类36种，占总数36.36%。

表1 常州奔牛机场鸟类名录Tab.1 The list of birds of Changzhou Benniu Airport

机场内、外鸟类群落结构差异较大，物种数差异较大。整体上看，机场外鸟类物种数明显多于机场内。12月机场外鸟类物种数达到峰值，而机场内则在8月达到峰值。机场内外鸟类个体数的变化趋势大致相同，在8月左右鸟类个体数最少，而在2月鸟类个体数最多。在7—8月，机场外个体数的下降趋势明显，在11月观测到鸟类个体较多。

续表1

续表1

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2.2 鸟类危险等级

鸟类危险指数分析发现常州奔牛机场严重危险鸟类有17种，其中危险程度最高有麻雀(Passermontanus)、喜鹊(Picapica)和家鸽(Columbaliviadomestica)；很危险鸟类19种，如普通翠鸟(Alcedoatthis)、斑鱼狗(Cerylerudis)、山斑鸠(Streptopeliaorientalis)等；较危险的鸟类有44种，如小鸦鹃(Centropusbengalensis)、红脚苦恶鸟(Amaurornisakool)、中杓鹬(Numeniusphaeopus)等；一般危险鸟类有19种(19.19%)，如环颈雉(Phasianuscolchicus)、骨顶鸡(Fulicaatra)、楔尾伯劳(Laniussphenocercus)等。

2.3 空间分布特征

机场外鸟类数量显著高于机场内，主要是因为机场内部地区大部分为人工种植的草坪以及机场建筑，机场内没有树木与灌丛，缺少鸟类栖息捕食的栖息位，再加上机场会采取一些驱逐鸟类的措施而导致了这种现象。机场外北部样线鸟类个体数量在全年都在较高的水平，其他的3条样线各月变化趋势大体一致，总体略低于北样线。就机场内2条样线来看，西样线的鸟类多样性指数较高，且变化趋势有很大不同。机场内西样线1—3月鸟的多样性急剧下降。

群落相似性指数计算结果显示，机场周边的4条样线群落相似性指数范围为：0.65—0.74，均大于机场内。群落相似性最高的为南样线与西样线(0.74)，其次是南样线与东样线(0.73)。常州机场周边4条样线生境差异较小，主要为农田生态系统，而机场内主要为次生草地(表2)。

表2 常州奔牛机场不同样线鸟类群落相似性Tab.2 The similarity coefficient of bird communities in different transects of Changzhou Benniu Airport

2.4 鸟类季节变化

常州机场不同季节的鸟类物种数由高到低为：夏>冬>春>秋。鸟类物种数在夏季出现峰值，高达70种，占据全年调查鸟类物种数总数的77.71%；而秋季鸟类物种数最低，仅48种，占全部种数的48.48%。鸟类个体数由高到低为：春>夏>冬>秋，在春夏季节鸟类活动较秋冬季节频繁，鸟类个体数量较多，在进行实地调查时易于观测到比较活跃的个体。

3 讨论

常州机场的农田生境占调查区总面积80%以上[12]。农业生产活动的季节性，造就了鸟类活动的季节变化，尤其在农田果实成熟期，吸引了众多鸟类前来觅食。常州机场周边鸟类中候鸟成分居多，涉禽和广布种鸟类占比例较高，而攀禽种类较少，食虫鸟类比例大，以果实等为食的种类比较少。在春夏季节鸟类活动较秋冬季节频繁，鸟类个体数量较多。大量鸟类在春季迁徙至常州机场周边，造成了春夏季鸟类物种数显著增加的现象。虽然秋冬季观测到的鸟类物种数和个体数低于春夏季，但是机场外鸟类物种数在12月达到峰值，这与鸟类的秋季迁徙有直接关系。当机场处在鸟类迁徙路线上，迁徙期内会有大量鸟类经过、出现或栖息于机场周围，加剧了鸟击事件发生的风险[23]。不仅如此，鸟类也可能在觅食或归巢时途经机场飞行区，从而威胁到飞机的安全飞行。

机场外南部和北部有成片的树林以及开阔的水域湿地，环境异质性高，吸引了众多鸟类来此觅食、栖息，即观测统计到该区域较高的物种多样性和较大种群数量。而机场东、西侧人为干扰较高，生境构成主要为密集的居民区，城镇用地占比高，该区域的鸟类主要为麻雀、家燕(Hirundorustica)、八哥(Acridotherescristatellus)等伴人种。机场内由于驱鸟活动较多，栖息地类型相对单一，观测结果显示机场内物种多样性较低，与国内多数机场具有相似的特点[24-25]。但机场西侧的鸟类多样性指数较高，且变化趋势较大，分析可能是由于西样线生境类型丰富，不仅有居民区，而且在机场围墙外有较多高大树木以及开阔农田容易吸引较多种类的鸟类在此区域觅食、繁殖。

常州机场周边各调查样线的鸟类多样性随月份的变化趋势大致相同，共有3个峰值，这与冬候鸟和夏候鸟所占比例较高相关。5—8月各样线多样性指数到全年的最高水平，与夏季鸟类繁殖和抚育活动有关，说明夏候鸟的活动造成安全飞行的鸟击隐患。国内机场鸟击事故在4—5月、9—10月的发生率维持在一个较高的水平。因此每年5—8月，以及候鸟迁徙活动的月份，常州机场应加大防范力度，尤其注重南北样线的鸟类活动，采取生态综合防治的措施，以减少鸟类在机场地区的活动，防范鸟击事件发生。

通过鸟类危险指数分析发现，常州机场严重危险鸟类共17种，其中危险指数最高的为麻雀和喜鹊，但是实际调查中表明麻雀和喜鹊对飞机的威胁并不大。在严重危险鸟类中，对飞机安全飞行影响较高的有家鸽、白鹭(Egrettagarzetta)和八哥等。机场内家鸽的活动十分频繁，有集群活动的习性，一般十多只或数百只集群，常在机场及周边地区上空盘旋，在场外的耕地、垃圾堆、村庄空地上觅食，或在场内草坪、道面上觅食、停留，对机场的安全飞行是一个比较大的威胁。白鹭的种群数量为5—8只，并且有集群觅食的现象。奔牛机场地区是鹭科(Ardeidae)鸟类理想的栖息地，机场周边的农田、灌丛和水体等为鹭鸟提供了丰富的食物来源。周边良好的觅食环境，吸引鹭鸟从机场周边的山体穿越机场进入北部水田区域觅食，对机场内航班的起降造成了极大的威胁。按分布型划分，严重危险鸟类中广布种有9种，东洋界鸟类7种，古北界鸟类1种；按居留型划分，其中留鸟11种，夏候鸟4种，冬候鸟2种，由此可见，虽然在迁徙季节机场周边候鸟较多，但是本地的留鸟依然是鸟击防范的首要问题。严重危险鸟类中有鸣禽9种，涉禽5种，攀禽2种，游禽1种，其中鸣禽和涉禽占大多数，这与机场内及周边的树林、草地较多、水源丰富的生境有关[26]。因此在鸟击防范过程中也需注意这几种鸟类的活动特点和活动区域，采取合理措施应对。

本研究主要集中在白天对日航的鸟类调查，但在实际观察中发现夜间鸟击占比较高，夜行鸟类对机场航行产生严重的威胁。因此，对夜行鸟类的危害评估需要在将来的研究中进一步完善。防范鸟击不仅需要根据鸟类在全年的变化规律来统筹安排，还需要注意机场内外，尤其是机场外生境对鸟类的影响。

4 结论

本文从时空角度分析常州机场的鸟类群落分布格局，补充并丰富了该区域的鸟类群落研究。在常州机场范围内，候鸟的数量占大多数，且活动规律具有明显的季节性，因此在鸟击防范过程中需着重关注不同季节的鸟类活动情况。同时也需重点防范对机场有严重威胁的17种鸟类，本地的留鸟依然是鸟击防范的首要问题。在防范过程中，需要同时进行机场生态环境治理与社会经济活动管理，以最大限度地减少鸟击威胁。

致谢：本研究得到了常州奔牛机场保障部的大力支持，胡东方、张怡、杨瑞颖、朱雅、赵方正参加了部分野外调查工作，在此表示衷心的感谢！