基于MAXENT模型的丹顶鹤越冬生境变化分析：以盐城保护区为例

曹铭昌，孙孝平，乐志芳，崔 鹏，龚 溪，徐海根①

(1.环境保护部南京环境科学研究所，江苏 南京 210042；2.南京林业大学江苏省南方现代林业协同创新中心，江苏 南京 210037；3.南京信息工程大学地理与遥感学院，江苏 南京 210044)



基于MAXENT模型的丹顶鹤越冬生境变化分析：以盐城保护区为例

曹铭昌1，孙孝平2，乐志芳1，崔 鹏1，龚 溪3，徐海根1①

(1.环境保护部南京环境科学研究所，江苏 南京 210042；2.南京林业大学江苏省南方现代林业协同创新中心，江苏 南京 210037；3.南京信息工程大学地理与遥感学院，江苏 南京 210044)

盐城保护区是全球野生丹顶鹤(Grusjaponensis)迁徙种群主要的越冬栖息地之一。近年来，丹顶鹤越冬生境变化显著。应用MAXENT模型，结合丹顶鹤野外调查数据和主要环境特征变量，对2000—2013年盐城保护区丹顶鹤越冬生境变化和主要原因进行分析。模型分析结果表明，到道路距离、到养殖塘距离和到米草滩距离，以及到芦苇滩距离和到碱蓬滩距离分别是2000和2013年影响丹顶鹤分布的主要环境因子。2000—2013年期间，盐城保护区内丹顶鹤适宜生境面积持续减少，由94 571 hm2减少为22 365 hm2；适宜生境破碎化程度不断加剧，分布格局由连续分布变为集中分布在核心区周围区域。丹顶鹤适宜生境丧失与保护区内碱蓬滩、泥滩、盐田面积大幅减少，养殖塘面积大幅增加有关。建议保护区在丹顶鹤越冬生境保护中做好以下工作：(1)加强核心区湿地生境保护和恢复；(2)加强实验区和缓冲区人工湿地管护；(3)加强对保护区内人为干扰活动的监督和管理。

丹顶鹤；MAXENT模型；越冬生境；适宜生境；盐城保护区

生境(栖息地)是野生动物生活的周围环境,即动物个体、种群或群落在其生长、发育和分布地段上各种环境因子的总和,其优劣直接关系到野生动物的生存和繁衍[1]。要保护好野生动物,首要问题是弄清它们的生境需求,预测和评估其适宜生境的空间分布格局和变化趋势,为制定合理保护对策提供科学依据[2]。

自20世纪90年代以来,国内外学者开始利用物种分布模型来预测目标物种适宜生境分布,开展物种生境适宜性评价。其中,应用较广的包括广义线性模型、广义加法模型、分类回归树和人工神经网络等[3]。然而,以上模型需要物种的“出现点”和“不出现点”数据,对于一些珍稀濒危物种而言,“出现点”数据可以通过野外调查获取,而“不出现点”数据很难获取。同时,物种在某一地点没有出现,并不代表该地点为不适宜生境[4]。为此,只需要物种“出现点”数据的MAXENT模型近年来发展迅速,且预测精度较高,在物种分布预测、生境适宜性评价和外来物种入侵等研究中表现出较大的应用优势[5-10]。

丹顶鹤(Grusjaponensis)是我国Ⅰ级重点保护物种,被《世界自然保护联盟濒危物种红色名录》定为濒危物种,全世界野生丹顶鹤种群数量约为2 750只[11-12]。丹顶鹤是一种大型湿地鸟类,对人类活动的敏感性较高,其繁殖地、停歇地和越冬地湿地生境的丧失和破碎化是全球丹顶鹤种群数量下降的主要原因之一[13]。

江苏省盐城国家级珍禽自然保护区是全球野生丹顶鹤迁徙种群主要的越冬栖息地之一。近年来,受湿地围垦、填海造陆和互花米草(Spartinaalterniflora)入侵的影响,保护区内丹顶鹤越冬栖息的原生生境持续丧失,丹顶鹤种群数量从2000年的1 100 只下降到近年的不足500只[13-14]。如何保护好丹顶鹤赖以生存的湿地生境,维持丹顶鹤野生种群数量,已成为保护区急需解决的问题。近年来,国内学者围绕保护区丹顶鹤种群动态[14]、生境选择[15-17]、越冬期行为[18]和生态承载力[19]等开展了诸多研究,但鲜有研究利用生境评价模型定量分析丹顶鹤与环境关系,确定丹顶鹤适宜生境,分析丹顶鹤适宜生境变化及其原因。为此,笔者利用MAXENT模型,结合丹顶鹤野外调查数据和环境特征变量,对2000—2013年盐城保护区丹顶鹤越冬生境变化和主要原因进行分析,并提出保护对策与建议,希冀为保护区丹顶鹤生境保护与管理提供科学依据。

1 研究方法

1.1 研究区范围

研究地点位于江苏省盐城国家级珍禽自然保护区。2006年,盐城保护区对保护区边界范围进行了较大调整。为便于比较分析丹顶鹤越冬生境变化,将研究区界定为相同范围:西、南、北边界以2006年调整前的保护区边界为准,东边界以2006年调整后的保护区边界为准(图1)。

图1 研究区域范围

盐城保护区地处江苏省盐城市沿海地区,为中国最大的海岸带保护区,海岸线长582 km,总面积247 260 hm2,辖东台、大丰、射阳、滨海、响水和亭湖6 个县(市、区)的滩涂,主要保护对象是丹顶鹤等珍稀野生动物及其赖以生存的滨海滩涂湿地生态系统。1983年保护区经江苏省人民政府批准建立,1992 年经国务院批准晋升为国家级自然保护区,同年被联合国教科文组织接纳为“国际生物圈保护区网络”成员,1996 年被纳入“东北亚鹤类保护网络”,1999年被纳入“东亚—澳大利亚迁徙涉禽保护区网络”,2002 年被列入《国际重要湿地名录》。

1.2 丹顶鹤分布数据

近年调查结果表明,丹顶鹤在盐城保护区的分布由连续分布变为点状分布,且集中分布在保护区核心区和北缓冲区范围内[20]。因此,将调查区域设定在保护区的核心区和缓冲区内,并根据丹顶鹤近期分布记录和道路可达性,在调查区域内设置18条调查样线。2013年12月—2014年1月,采用样线调查和定点观察相结合的方法,在保护区内开展3次丹顶鹤越冬分布调查。调查过程中,利用单、双筒望远镜观察丹顶鹤,如在某地发现丹顶鹤分布,则记录分布点上丹顶鹤数量、生境类型和经纬度坐标。通过剔除3次调查中重复观测到的丹顶鹤分布点,最后共获得85个丹顶鹤越冬分布点。同时,王会等[21]和LIU等[16]在其研究成果中提供了2000年盐城保护区丹顶鹤越冬期同步调查分布记录,笔者提取了其中70个丹顶鹤越冬分布点的经纬度坐标数据。

1.3 环境因子数据

1.3.1 环境因子的选择

以往研究表明,在盐城保护区,芦苇滩、碱蓬滩和盐田等是丹顶鹤喜好的生境类型,也是丹顶鹤生境选择的主要影响因素[15]。同时,丹顶鹤栖息和觅食的地点一般有水源分布,并对人类活动十分敏感[22]。笔者选择生境类型、水分和人类干扰等作为影响丹顶鹤分布的主要环境因子。其中,生境类型因子包括到芦苇滩、碱蓬滩、米草滩、泥滩和盐田等的距离;水分因子包括到水源和河流的距离;人类干扰因子包括到道路、居民点、农田和养殖塘的距离。

1.3.2 环境因子数据来源及处理

利用遥感影像提取环境因子数据。所用遥感数据为2景2013年12月1日Landsat 8影像,以及2景2000年6月5日Landsat 5 TM影像。考虑到植被季节变化,在遥感解译过程中还参照了2013年4月14日Landsat 8影像和2000年3月1日Landsat 5 TM影像。

在野外实地调查的基础上,首先利用目视解译法提取农田、养殖塘、盐田、居民点和海水水域等人工特征明显的生境类型(图2);随后,基于目视判读和野外调查采集的训练样本,采用监督分类和非监督分类相结合的方法,提取碱蓬滩、米草滩、泥滩和芦苇滩等生境类型信息(图2)。采用监督分类和非监督分类相结合的方法,提取保护区内的水分信息,采用目视解译方法提取保护区内的道路信息。所有信息提取完毕后,均将其转化为30 m×30 m的栅格数据统一存储和管理。利用野外采集的随机样本检验影像解译精度,各类环境因子的总体分类精度均达80%以上,能够满足研究需求。

图2 2000和2013年保护区生境类型分布

1.4 丹顶鹤生境适宜性评价

利用MAXENT模型构建丹顶鹤越冬生境分布预测模型。在模型构建过程中,随机选取25%的丹顶鹤分布点作为测试集(test data),剩余的作为训练集(training data),其他参数为模型默认值。采用Jackknife法检验环境因子对物种分布的重要性和贡献率,并利用受试者工作特征曲线(receiver operator characteristic,ROC)下面积(area under curve,AUC)评估模型预测精度。AUC取值范围为0～1之间,其评估标准为:0.50～0.60,不及格;>0.60～0.70,较差;>0.70～0.80,一般;>0.80～0.90,良好;>0.90～1.00,优秀[23]。

由于模型输出结果为0～1之间的连续栅格数据,需要将输出结果重分类为0或1,其中,1为适宜生境,0为不适宜生境。MAXENT模型提供了多种阈值法将连续栅格数据转换为适宜/不适宜生境分布图,其中,相同训练敏感性和特异性(equal training sensitivity and specificity,ETSS)被认为能够提供优于其他方法的模型预测精度[24]。为此,笔者采用ETSS阈值法对模型输出结果进行转换。

利用景观格局分析软件Fragstats 4.1计算丹顶鹤越冬生境的景观格局指数,包括生境类型面积(CA)、生境类型面积比例(PLAND)、生境类型斑块数(NP)、平均斑块面积(AREA-AM)和最大斑块指数(LPI)[25]。

2 研究结果

2.1 主要生境类型变化

2000—2013年,盐城保护区内呈碱蓬滩、盐田、泥滩面积减少,养殖塘和居民点面积增加的趋势。碱蓬滩面积从18 603 hm2减少为2 301 hm2,主要转为养殖塘和芦苇滩。盐田面积从37 547 hm2减少为9 496 hm2,主要转为养殖塘。养殖塘面积由52 995 hm2增加到108 624 hm2,主要由盐田、泥滩、农田、碱蓬滩和米草滩转变而来(表1，图3)。

从核心区和缓冲区来看,2000—2013年期间呈现养殖塘、农田和米草滩面积增加,而碱蓬滩、芦苇滩、泥滩和盐田面积减少的趋势。养殖塘面积增加最显著,从11 801 hm2增加到27 787 hm2,主要由碱蓬滩、盐田、芦苇滩和米草滩转来;碱蓬滩面积减少最显著,从12 926 hm2减少为1 909 hm2,主要转为养殖塘和芦苇滩(图3,表2)。

表1 2000—2013年盐城保护区主要生境类型面积转移矩阵

Table 1 Transition matrix of main types of habitats during 2000-2013 in Yancheng Nature Reserve hm2

生境类型泥滩居民点养殖塘农田碱蓬滩米草滩芦苇滩盐田泥滩46349100812665 494 24989893310 8居民点11246523033600180养殖塘7063100370521138706510110农田59117078266237859052483碱蓬滩15812169462668201978642850米草滩360119710589117734337817040芦苇滩1522153982911016958220盐田216126324827153801509475

行数据表示某类生境类型面积转为其他生境类型面积，列数据表示其他生境类型面积转为某类生境类型面积。

图3 2000—2013年盐城保护区全境以及核心区和缓冲区主要生境类型面积变化

2000—2013年期间,保护区核心区和缓冲区以及北部实验区为碱蓬滩、芦苇滩和盐田等丹顶鹤喜好生境类型的主要转变区域。北部实验区主要是大量盐田转为养殖塘;核心区和缓冲区则主要是碱蓬滩、芦苇滩和盐田转为养殖塘和农田,以及部分碱蓬滩自然演替为芦苇滩(图4)。

2.2 丹顶鹤越冬生境分布与环境因子关系

ROC曲线分析结果表明,2000和2013年模型训练集和验证集的AUC值均大于0.98,模型预测精度达到优秀水平。Jackknife检验结果表明,到道路距离、到米草滩距离和到养殖塘距离是影响2000年丹顶鹤越冬生境分布的主要环境因子,其贡献率分别为28.8%、26.4%和20.1%。而到芦苇滩距离和到碱蓬滩距离对2013年丹顶鹤越冬生境分布有重要影响,其贡献率分别为69.4%和21.2%(图5)。

表2 2000—2013年盐城保护区核心区和缓冲区主要生境类型面积转移矩阵

Table 2 Transition matrix of main types of habitats in the core area and the buffer area in Yancheng Nature Reserve during 2000-2013 hm2

生境类型泥滩居民点养殖塘农田碱蓬滩米草滩芦苇滩盐田泥滩8285 01513 192 02900 00居民点03677220000养殖塘0596162061011160农田0295556626100100碱蓬滩205784576190078038820米草滩802464692450960芦苇滩0123507212012512529410盐田004238510000

行数据表示某类生境类型面积转为其他生境类型面积，列数据表示其他生境类型面积转为某类生境类型面积。

图4 盐城保护区内丹顶鹤喜好生境类型的主要转变区域

2.3 丹顶鹤越冬生境适宜性变化分析

根据ETSS阈值法,2000年丹顶鹤越冬生境适宜性分级标准:Ia(适生值)<0.251,不适宜;Ia≥0.251,适宜。2013年分级标准:Ia<0.147,不适宜;Ia≥0.147,适宜。2000—2013年,保护区丹顶鹤越冬生境表现为适宜生境面积减少、生境破碎化程度加剧的趋势(表3)。其中,保护区丹顶鹤适宜生境面积由94 571 hm2减少为22 365 hm2;最大斑块指数从8.37减少到4.06,平均斑块面积从25 593 hm2·块-1减少为22 365 hm2·块-1。核心区和缓冲区也表现出相同趋势。

A～K分别指到泥滩、养殖塘、碱蓬滩、米草滩、芦苇滩、盐田、农田、水源、河流、道路和居民点距离。

由图6可知,2000—2013年保护区丹顶鹤适宜生境从连续分布变为集中分布在核心区周围区域,保护区北部丹顶鹤适宜生境全部丧失,核心区、缓冲区和南部实验区适宜生境面积也显著减少。

表3 2000和2013年保护区丹顶鹤适宜生境景观指数比较

Table 3 Landscape indices of the red-crowned crane suitable habitats in Yancheng Nature Reserve in 2000 and 2013

区域年份适宜生境面积/hm2适宜生境面积比例/%斑块数/块最大斑块指数平均斑块面积/(hm2·块-1)保护区 20009457117.151148.37255932013223654.0614.0622365核心区和缓冲区20003631546.552042.803074420132074426.59126.5920744

图6 2000和2013年保护区丹顶鹤越冬生境适宜性分布

3 讨论与建议

MAXENT模型是一种基于最大熵原理的生态位预测模型,已由PHILLIPS等[5]开发成操作便捷、简单易用的软件系统。模型只需要“出现点”数据,且在“出现点”数据较少的情况下,也具有较高的预测精度[5,23]。目前,MAXENT模型已经成功地用于珍稀濒危鸟类的生境适宜性预测研究中,且表现出较高的预测精度。例如,颜文博等[26]应用MAXENT模型对秦巴山区朱鹮(Nipponianippon)适宜繁殖地的分布及其主要影响因子进行综合分析;朱明畅等[27]利用MAXENT模型对丹顶鹤、东方白鹳(Ciconiaboyciana)和大天鹅(Cygnuscygnus)在黄河三角洲自然保护区的适宜生境分布进行预测;吴庆明等[10]基于MAXENT模型开展了扎龙保护区丹顶鹤营巢生境适宜性分析研究。笔者利用MAXENT模型对盐城保护区丹顶鹤越冬适宜生境进行预测,预测精度达到优秀水平(AUC值大于0.98),模型预测结果与近年保护区丹顶鹤同步调查结果(丹顶鹤分布呈现向核心区集中分布的趋势)基本相符[14,20]。

植被、水分和人为干扰被认为是影响丹顶鹤分布的主要环境因子[22]。笔者研究中2000年环境因子的模型贡献率结果表明,到道路距离、到养殖塘距离和到米草滩距离对丹顶鹤空间分布的影响较大,而到2013年,对丹顶鹤空间分布影响较大的环境因子则为到芦苇滩距离和到碱蓬滩距离。这表明2000年人为干扰是影响丹顶鹤分布的主要环境因子,到2013年,芦苇滩和碱蓬滩等丹顶鹤喜好的生境类型则成为主要限制因子。这是因为2000年保护区丹顶鹤适宜生境面积较大,能够满足丹顶鹤生境需求,因而丹顶鹤在生境选择时尽量避开人为干扰活动较大的区域;而到2013年,丹顶鹤适宜生境面积缩减到保护区核心区和北缓冲区内,且以芦苇滩和碱蓬滩为主。为此,有限的芦苇滩和碱蓬滩面积成为限制丹顶鹤分布的主要因素[16,20]。

自20世纪90年代以来,受大规模、高强度、多类型的人类围垦开发活动影响,盐城保护区丹顶鹤越冬生境面积急剧减少,生境破碎化加剧,丹顶鹤越冬分布由过去的连续分布变成目前的点状分布,栖息生境也逐渐由原生湿地转为人工和半人工湿地[14,16]。笔者研究结果也证实了这一点。2000—2013年期间,盐城保护区内碱蓬滩和泥滩等自然湿地面积大幅减少,而养殖塘和芦苇滩等人工、半人工湿地面积大幅增加。碱蓬滩为保护区内的原生湿地生境,一直以来是丹顶鹤的主要栖息地。随着保护区内湿地围垦和工农业开发活动的不断加剧,碱蓬滩面积从18 603 hm2减少为2 301 hm2,减少比例达87.6%。同时,由于水产养殖具有较高的经济效益,在经济利益的驱使下,保护区养殖塘面积由52 995 hm2增加到108 624 hm2,增加比例达105%。

湿地生境类型的变化导致丹顶鹤适宜生境发生变化。以往研究表明,2000—2009年期间,保护区丹顶鹤适宜生境面积大幅减少,由94 686 hm2减少为42 788 hm2,减少比例达54.8%,丹顶鹤越冬生境也由连续分布退缩分布到保护区核心区和缓冲区内[14,20]。笔者研究结果与以上研究结果基本一致,且显示保护区丹顶鹤越冬生境持续丧失,2013年保护区丹顶鹤适宜生境仅为22 365 hm2。

建议盐城保护区加强湿地生境保护和恢复,逐步增加丹顶鹤适宜生境面积,并做好以下工作:(1)加强核心区湿地生境保护和恢复。近年来,受人为干扰和互花米草入侵影响,核心区湿地生境变化显著,碱蓬滩面积不断减少,建议启动核心区湿地生境保护和恢复工程,引入淡水灌溉,控制互花米草入侵,同时对区域内养殖塘进行“退渔还湿”,维持并扩大碱蓬滩和芦苇滩等湿地生境类型面积。(2)加强实验区和缓冲区人工湿地管护。在丹顶鹤越冬期间,有计划收割芦苇,同时保留部分芦苇作为丹顶鹤隐蔽物;养殖塘收获时保持低水面,以利于丹顶鹤觅食;稻田收割时不翻耕,预留部分谷物作为丹顶鹤食物来源[20]。(3)加强对保护区内人为干扰活动的监督和管理。严格限制农业开发、风力发电等人为干扰活动出现在保护区核心区或缓冲区内,尤其是在丹顶鹤的适宜生境范围内。

[1] 杨维康,钟文勤,高行宜.鸟类栖息地选择研究进展[J].干旱区研究,2000,17(3):371-378.

[2] 曹铭昌,刘高焕,单凯,等.基于多尺度的丹顶鹤生境适宜性评价:以黄河三角洲自然保护区为例[J].生物多样性,2010,18(3):283-291.

[3] 王娟,倪健.植物种分布的模拟研究进展[J].植物生态学报,2006,30(6):1040-1053.

[4] VINA A,TUANMU M N,XU W H,etal.Range-Wide Analysis of Wildlife Habitat:Implication for Conservation[J].Biological Conservation,2010,143(9):1960-1969.

[5] PHILLIPS S J,DUDIK M.Modeling of Species Distributions With Maxent:New Extensions and a Comprehensive Evaluation[J].Ecography,2008,31(2):161-175.

[6] MEROW C,SILANDER J A Jr.A Comparison of Maxlike and Maxent for Modeling Species Distribution[J].Methods in Ecology and Evolution,2014,5(3):215-225.

[7] RADOSAVLJEVIC A,ANDERSON R P.Making Better MAXENT Models of Species Distribution:Complexity,Overfitting and Evaluation[J].Journal of Biogeography,2014,41(4):629-643.

[8] 雷军成,徐海根.基于Maxent的加拿大一枝黄花在中国的潜在分布区预测[J].生态与农村环境学报,2010,26(2):137-141.

[9] 齐增湘,徐卫华,熊兴耀.基于MAXENT模型的秦岭山系黑熊潜在生境评价[J].生物多样性,2011,19 (3):343-352.

[10]吴庆明,王磊,朱瑞萍,等.基于MAXENT模型的丹顶鹤营巢生境适宜性分析:以扎龙保护区为例[J].生态学报,2016,36(12):1-7.

[11]Birdlife International.Species Factsheet:Grusjaponensis[EB/OL].(2012)[2012-09-28].http:∥www.birdlife.org.

[12]IUCN.The IUCN Red List of Threatened Species[EB/OL].(2014)[2014-11-17].http:∥www.iucnredlist.org.

[13]SU L Y,ZOU H F.Status,Threats and Conservation Needs for the Continental Population of the Red-Crowned Crane[J].China Birds,2012,3(3):147-164.

[14]吕士成.盐城沿海丹顶鹤种群动态与湿地环境变迁的关系[J].南京师范大学学报(自然科学版),2009,32(4):89-93.

[15]MA Z J,WANG Z J,TANG H X.Habitat Use and Selection by Red-Crowned CraneGrusjaponensisin Winter in Yancheng Biosphere Reserve,China[J].Ibis,1999,141(1):135-139.

[16]LIU C Y,JIANG H X,ZHANG S Q,etal.Multi-Scale Analysis to Uncover Habitat Use of Red-Crowned Cranes:Implications for Conservation[J].Current Zoology,2013,59(5):604-617.

[17]WANG X,SUN X P,CAO M C,etal.A Multi-Scale Approach to Investigating the Wintering Habitat Selection of Red-Crowned Cranes in the Yancheng Nature Reserve,China[J].Pakistan Journal of Zoology,2016,48(2):349-357.

[18]LI Z Q,WANG Z,GE C.Time Budgets of Wintering Red-Crowned Cranes:Effects of Habitat,Age and Family Size[J].Wetlands,2013,33(2):227-232.

[19]董科,吕士成,HEALY T.江苏盐城国家级珍禽自然保护区丹顶鹤的承载力[J].生态学报,2005,25(10):1608-1614.

[20]刘大伟,张亚兰,孙勇,等.江苏盐城滨海湿地越冬丹顶鹤种群动态变化与生境选择[J].生态与农村环境学报,2016,32(3):473-477.

[21]王会,楚国忠,钱法文,等.江苏盐城国家级自然保护区1999—2000年丹顶鹤越冬调查报告[C]∥中国鸟类学会,台北市野鸟会,中国野生动物保护协会.中国鸟类研究:第四届海峡两岸鸟类学学术研讨会文集.北京:中国林业出版社,2000:186-189.

[22]舒莹,胡远满,冷文芳,等.黄河三角洲丹顶鹤秋冬季生境选择机制[J].生态学杂志,2006,25(8):954-958.

[23]PHILLIPS S J,ANDERSON R P,SCHAPIRE R E.Maximum Entropy Modelling of Species Geographic Distributions[J].Ecological Modelling,2006,190(3/4):231-259.

[24]CAO Y,DE WALT R E,ROBINSON J L,etal.Using Maxent to Model the Historic Distributions of Stonefly Species in Illinois Streams:The Effects of Regularization and Threshold Selections[J].Ecological Modelling,2013,259(24):30-39.

[25]MAGARIGAL K,CUSHMAN S A,NEEL M C,etal.FRAGSTATS:Spatial Pattern Analysis Program for Categorical Map Computer Software[EB/OL].(2012)[2013-03-04].http:∥www.umass.edu/landeco/research/fragstats/documents/fragstats-documents.

[26]颜文博,王琦,王超.应用Maxent模型分析秦巴山区朱鹮适宜栖息地的分布[J].动物学杂志,2015,50(2):185-193.

[27]朱明畅,曹铭昌,汪正祥,等.黄河三角洲自然保护区水禽生境适宜性模糊综合评价[J].华中师范大学学报(自然科学版),2015,49(2):287-301.

(责任编辑： 李祥敏)

Analysis of Changes in Wintering Habitat of Red-Crowned Cranes Based on MAXENT Model: A Case Study of Yancheng Nature Reserve.

CAO Ming-chang1, SUN Xiao-ping2, LE Zhi-fang1, CUI Peng1, GONG Xi3, XU Hai-gen1

(1.Nanjing Institute of Environmental Sciences, Ministry of Environmental Protection, Nanjing 210042, China；2.Jiangsu Provincial Collaborative Innovation Center of Southern China Sustainable Forestry, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China；3.School of Geography and Remote Sensing, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China)

The Yancheng Nature Reserve (YNR) is an important wintering ground for wild red-crowned crane (Grusjaponensis) in the world on their migration route. Recently, the wintering ground of YNR has undergone significant changes. An analysis was done of changes in the wintering habitat of red-crowned cranes in YNR during the period of 2000-2013 and their major causes, using the MAXENT Model, data of field surveys, and environmental characteristic variables extracted from Landsat 5 TM and Landsat 8 images of 2000 and 2013. The analysis reveals that the distance to roads, fishponds and smooth cordgrass (Spartinaalterniflora), and the distance to reed shoals and seepweed shoals, as well, were the main factors that influenced selection of wintering habitat by red-crowned cranes in 2000 and 2013, respectively. During the period of 2000-2013, suitable habitats for red-crowned cranes decreased from 94 571 to 22 365 hm2in area, and were getting more and more fragmented. The distribution of red crowned crane habitats changed in pattern, from a continuous one to one concentrated around the core area of YNR. The loss of suitable habitats may be related to drastic reduction of seepweed tidal flats, mudflats and salt pans in area, and rapid expansion of fish ponds. It is, therefore, recommended that more efforts be devoted to the following aspects of work in protecting red-crowned crane habitats in YNR: (1) strengthen protection and restoration of the wetland habitats in the core area; (2) intensify management and conservation of the artificial wetlands in the buffer area and the experimental area; and (3) enforce supervision and management of human disturbance activities in YNR.

red-crowned crane; MAXENT; wintering habitat; suitable habitat; Yancheng Nature Reserve

2016-01-27

国家自然科学基金(41101424,31461143033);江苏省自然科学基金(BK2011083)

X36;X826

A

1673-4831(2016)06-0964-07

10.11934/j.issn.1673-4831.2016.06.015

曹铭昌(1979—),男,江西安福人,副研究员,博士,主要从事大尺度生物多样性监测、评估和预警研究。E-mail: caomingc@163.com

① 通信作者E-mail: xhg@nies.org