动物栖息地结构、场地整治方法论证

溪红点鲑栖息地适宜性指标案例研究

Corroborating StructuralSpatial Treatments
A Brook Trout Habitat Suitability Index Case Study

撰文 （美国）乔-布莱恩-布雷
Text by Jon Bryan Burley (US)

翻译 杨云峰
Translation by YANG Yun-feng

摘要：规划师、设计师、环境保护论者、市民以及政府官员都对环境的评估和管理方法感兴趣。其中一种评估和管理野生动物栖息地的方法最先由美国政府机构研发的数值/定量栖息地模型技术。在笔者的研究课题中，调查了美国密歇根州三条河流中溪红点鲑的栖息地适宜性模型。该研究结果表明栖息地适宜性模型的平方乘以系数208.069所预测的每一研究河段的鱼类生物量的数值，在79.5%的研究区域有效。经过验证，该模型能够用于监测在研究区域内的溪红点鲑。
关键词：风景园林；生物栖息地；研究；野生动物管理；景观生态学

Abstract: Planners, designers, environmentalists, citizens, and government officials are interested in methods to assess and manage the environment. One method to assess and manage wildlife habitat is the numerical/quantitative habitat modeling technique developed primarily by governmental agencies in the United States of America. In my study I investigated the habitat suitability model of the Brook Trout (Salvelinus fontinals, Mitchill 1814) in three Michigan rivers. The results of the study indicated that the habitat suitability model squared times the coefficient of 208.069 predicts the amount of fish biomass per study reach (p<0.001), explaining 79.5% of the variance. The validation of this equation suggests that the model can be employed to manage Brook Trout within the study area.
Key words: Landscape Architecture; Habitat; Research; Wildlife Management ; Landscape Ecology

译者按：随着环境问题的不断凸显，风景园林行业将来会更多涉足生态整治、生物栖息地恢复的实践。在处理人类（游览）活动和动植物栖息地保护的关系中，科学的进行定量分析非常重要。本文基于案例介绍了HSI这种定量分析法，具有参考价值。我们的现状是，在很多自然气息浓厚的场地上建设的项目过于从人的角度考虑，而本案例只考虑动物。或许，将两者结合是我们的一个努力方向。

1 引言

尽管栖息地模型可能是一个重要的景观评估工具，但是许多环境学家、规划师以及园林设计师还并不熟悉HSI①和HEP②技术[1]。本研究在整个流程中通过详细地计算、应用和验证得出溪红点鲑（Salvelinus fontinals）HSI模型，并可适用于密歇根州多个不同的河段。该研究阐明了如何测量和评估环境空间容量，从而研究在开发和管理栖息地过程中，景观措施的效果。

2 文献回顾

在栖息地模型出现前，规划师和设计师往往是在总体规划中制定一些设计原则来为野生动物改善和管理环境。1987年，笔者对于鸣禽生境所制定的规划和设计原则便属于这类[2]。然而，科学家一直希望通过可靠的统计逐步建立一种从定性向定量分析的方法。

在野生动物栖息地规划、设计、管理中引入定量的方法还不到200年[3]，而大量早期的研究甚至不足100年[4-6]。关于计算野生动物的种群丰度和分布，泰勒提供了一个相对比较近期的文献回顾[7]。

在美国，《野生动物生态和管理学》[8]一书已成为对这一课题感兴趣的研究者们常常参考和引用的文献。在19世纪70年代末和80年代初的几个实际应用案例中，美国联邦政府在野生动物栖息地的评估开始采用定量分析，当时笔者便将地理信息系统（GIS）运用到了黑顶山雀（Peocile atricapillus）栖息地模型的建立流程中[2]。

基本上这些模型都是建立在经验基础上，这意味着那些非常熟悉某类野生动物的专家可以在此基础上建立公式来研究特定类型的野生动物栖息地的适宜性。但即使通过公式得出一个确定的数值，也是基于研究专家的主观意见而产生的，而并没有直接以统计数据和实验为依据[9]。

在美国鱼类和野生动物管理局（Fish and Wildlife Service）的模型中，得分范围从0到1.0，1.0便是一个完善的栖息地。这些模型通常从景观结构、空间形态和内容出发，确定适宜的栖息地。土地管理局、陆军工程兵团、国家公园管理局和美国林业局探索了各种栖息地模型的用途。而在20世纪80年代，美国鱼类和野生动物公共机构更致力于建立超过100个这样的栖息地模型[10-11]。约翰逊认为，在预测、理解和运用栖息地模型以及对其进行说明解释时，应当十分谨慎[12]。1988年，笔者等人研究了对明尼苏达州沿明尼苏达河的一个采石场的运用几个模型进行分析。其中举例说明了弗里德曼的差异性分析和弗里德曼的多重比较检验[13]，以确定各种景观措施在面对所有的野生动物类型时出现的统计数据上的差异。而后，笔者还在1989年发表在红河流域的明尼苏达州/北达科他州的一个类似的研究[14]，以及在1996年公布了对科罗拉多州韦尔滑雪场的研究结果，该研究运用栖息地模型和GIS技术探讨了滑雪坡的发展。笔者和团队首先假定这些模型有效，因为我们感兴趣的是什么模型能为规划和设计提供依据。然而，种种原因我们只验证了很少数的模型。

在2003年，笔者发表了基于栖息地模型验证的一项研究[15]。该研究调查了10个美国鱼类和野生动物公共机构所制定的栖息地模型，包括树松鼠（栗鼠属）、绒啄木鸟（Picoides pubescen）、黑顶山雀（Peocile atricapillus）、美东棉尾兔（Sylvilagus floridanus）、鳄龟（Chelydra serpentina）、蓝鹭（Ardea herodias）、北美鷿鷈（Aechmophorus occidentalis）、美洲红翼鸫（Agelaius phoeniceus）、白腹鱼狗（Ceryle alcyon，翠鸟的一种）以及美洲骨顶鸡（Fulica americana），并进行了模型验证实验，自1989年至1990年，历时1年，共涵盖了科罗拉多州柯林斯堡瑞格登矿区（Rigden Mine, Fort Collins, Colorado）的10种类型用地（75-100%郁闭度、51-76%郁闭度、26-50%郁闭度、草原/城市平原、裸露地、幼树林、浅水/泥滩，水深超过2英尺的水域以及河流）。

此外，第二个实验是采用预测性模型，在监控年份中，即1975年（采矿前）、1977、1979、1981、1986、1996，以及2036年（采矿结束后），谨慎地监测采矿作业，测定矿区十类野生动物数量的变化。分析表明，所得栖息地分值有效（p≤0.05）预测了实际观测到的栖息地使用情况，但只解释32%的差异。在开矿前和矿山作业中以及开矿结束后，其栖息地景观特征无显著差异。本研究表明，在完善野生动物栖息地的预测模型方面仍然有许多工作需要进行，譬如在采矿作业期间通过渐进的修复过程，将采矿作业对矿区野生动物栖息地的影响降至最低的做法具有很大潜力。渐进修复要求在对矿区一小部分进行开采的同时，对上一个开采期的开采区进行生态修复，从而一个片区到一个片区逐步推进，进而将开采工作对矿区的破坏减至最小。瑞滕豪斯等人研究了密苏里州两类鸟类栖息地模型——画眉鸟（Hylocichla mustelina）和黄胸巨莺（Icteria virens）[16]。其中，研究者证实了该模型有效，并建议继续用其进行栖息地的评估。特帕克等人在37个栖息地模型间建立了相互联系，并且反驳了在中部阔叶林和西部沿海的美国平原地区的3个涉禽栖息地模型，同时验证了25个涉禽栖息地模型[17]。弗莱明等人于2004年通过航拍图中的土地覆盖数据评估了白尾鹿（Odocoileus virginianus）栖息地模型[18]。此外，费利克斯等人提供了一些关于栖息地模型建立和实用性的见解[19]。

1980年以来，少数模型获得发展，并有几个模型已经被研究和验证。相比20世纪80年代，预测性模型的发展似乎停滞了，相关的发展、验证、批驳方面的研究进展极其缓慢。此外，所需要的环境评估模式的多样化发展减缓。尽管模型类型超过100种，但在一个给定区域能够使用和选择模型的余地相当有限（模型涵盖的物种相对自然界仍然很有限）。我们不知道将来是否会有更多的模型建立、验证，笔者的报告表明这些模型有时非常有效，但是只能解释少数指标。我们还有很多需要进一步学习的地方，特别是当我们关心整个地球的物种数量，以及需要策略预测环境变化对生物栖息地的影响，并进行科学的生态整治需求加大时。

作者简介：

乔-布莱恩-布雷/博士/美国密歇根州立大学规划设计建设学院风景园林系教授/美国风景园林师协会资深会员

译者简介：

杨云峰/1981年生/博士/南京林业大学风景园林学院讲师/美国密歇根州立大学访问学者/本刊特约编辑/风景园林新青年网站核心编辑 (南京 210037)

—未完待续—