喜鵲巢址挑選的生態因素

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喜鵲巢址挑選的生態因素

 

0引言   多年來,農田防護林在提高自然資源利用率、改善農田小氣候、減少風蝕和水蝕等方面具有良好的效果,但農田生態系統農田防護林的生物多樣性的保育作用沒有得到足夠的重視.鳥類的繁殖活動是其生活史中的重要環節,也是鳥類將同類的干擾、天敵的捕食以及環境因子影響降低到最低水平提高繁殖成功率的途徑,其中巢址的選擇策略是鳥類順利完成繁衍的先決條件[1-2].各國學者針對各種鳥類開展了大量的工作,研究對象涉及到雀形目、鸛形目、鸮形目、鵑形目等,結果認為鳥類巢址選擇受周圍植被結構如植被的高度、蓋度和視野開闊度等因素影響較大,同時還受競爭和干擾多種因素影響[3-5].喜鵲(Picapica)為廣泛分布的世界性鳥類,主要棲息在荒野、農田、城郊,為本地居留型優勢種群,在鳥類群落結構中占有重要地位[6].喜鵲食性雜食量大,在消滅農林害蟲和維護生態平衡方面發揮重要作用.近些年,我國針對喜鵲在城市、校園、山地次生林中的巢址選擇做了一些工作[7-8],但農林復合生態系統中不同模式的防護林在喜鵲巢址選擇中的作用和地位如何研究較少.本研究通過對農田生態系統中影響喜鵲巢址選擇因素的調查分析,以期為農田防護林建設、鳥類繁育、棲息地恢復和病蟲害的生物防治提供科學依據.   1研究方法   1.1研究地概況   開封是黃河中下游黃淮海平原典型地區,黃河沖積扇平原,地理位置為113°51′51″~115°15′42″E,34°11′43″~35°11′43″N,海拔69~78m.該地區屬暖溫帶大陸性季風氣候,年平均降雨量670mm,平均氣溫14℃,≥0℃積溫5100℃以上,無霜期220d左右,全年日照時數在2300~2500h之間,日照率為55%.該地區主要農作物為小麥、玉米、水稻等,種植制度為一年兩熟制,主要樹種為毛白楊、柳樹、法國梧桐、刺槐和國槐.主要鳥類有40多種,優勢種類有喜鵲、珠頸斑鳩(Streptopeliachinensis)、家燕(Hirundorustica)、白頭鵯(Pycnonotussinensis)、灰喜鵲(Cyanopicacyana)、黃腰柳鶯(Phylloscopusproregulus)、麻雀(Passermontanus)等.   1.2巢址選擇研究方法   2009年和2010年2-5月喜鵲營巢繁殖期,對黃河中下游典型地區開封農林復合生態系統中喜鵲巢址進行調查.2009年和2010年共調查4個區域.①辛堤頭,調查面積約160hm2,該區北臨連霍高速公路,南至開封市北環城路.研究區內有村莊、學校、冬小麥田、梨園和池塘.②劉李崗,面積約200hm2,該區域內有楊樹林地、村莊、小學、鄭開大道、桃園、西瓜地、蔬菜大棚以及小池塘.③水稻鄉,面積約170hm2,該區域北臨黃河,有219省道、村莊、學校、養殖場、楊樹林、楊槐混交林、冬小麥田、水稻田等.④梅莊,調查面積約111hm2.該區域內有楊樹林、柳樹林、槐樹林、黃河水沉淀池、養殖場、村莊和公路,主要種植作物冬小麥、油菜、花生、水稻等.4個區域根據農田防護林功能可劃分為以下4種模式:A.村莊防護林,村莊內和圍繞村莊建造的防風人工林(簡稱為村莊);B.公路兩旁防風綠化林帶(簡稱道路);C.片狀防護林(簡稱林地),主要功能為防風固沙和短期工業用材;D.農田林網防護林帶,包括沿農田、果園和水渠等營建的縱橫交錯的綠色網絡通道(簡稱為農田).A,B模式人為活動較多,為干擾相對嚴重環境,C,D模式為干擾較輕環境.利用雙筒望遠鏡(8×30)調查記錄有營巢活動的喜鵲巢.巢址特征變量測量,以營巢樹為中心、半徑為10m的圓作一個樣方(10m內有其他巢樹不做重復統計).統計巢樹種類,記錄巢樹樣方內胸徑大于5cm的喬木數目(計為喬木數量,TN).每一大樣方中劃出1m×1m小樣方,共212個樣方,統計小樣方中草本植物蓋度(WC)(%).用陳化鵬方法統計最近巢間距(ND)(m),采用間距小于200m的記錄實際測量距離,間距大于200m的記做200m,附近有多個巢時,選取距離最近的巢記錄[2].記錄巢樹水源的距離(NWD)(m).巢樹特征變量測定,常規法測定巢樹高度(NH)(m)、巢樹胸徑(NDBH)(cm)、巢樹冠層高度(NTCH)(m)、巢樹冠層蓋度(NTC)(m2),以直徑大于2cm枝條距主干最寬距離為半徑,計算冠層覆蓋面積,以及巢距地高度(NGH)(m).   1.3數據處理和分析方法   對所有的數據進行統計描述,不同年份間求平均數、標準差和標準誤.不同功能防護林間數據LSD方差分析,并利用主成分分析法分析喜鵲巢址選擇的主要生態因子及其影響程度.文中數據用Mean±SE表示,其中Mean為算術平均值,SE為標準誤.所有的數據均采用SPSS進行統計分析,Origin繪圖.   2結果與分析   2.1喜鵲巢位描述性特征   2009和2010年共調查喜鵲巢302個,其中2009年158個,2010年144個.通過對巢址、巢樹變量進行統計分析,變量在年份間無顯著差異(P>0.05),因此將兩年數據匯總進行統一分析.喜鵲巢址主要分布在農田,占總調查數量的46.84%,其次分布于道路周圍和林地中,分別占22.25%和20.27%,村莊分布較少,僅有10.63%(圖1).喜鵲選擇巢樹以高大喬木樹種為主,選擇筑巢的喬木有毛白楊(Populustomentosa)、刺槐(Sophorajaponica)、苦楝樹(Meliaazedaeach)、柳樹(Salixmatsudana)和榆樹(Ulmuspumila),其中毛白楊樹占絕對優勢,其選擇頻率高達89.20%.巢樹樣方內草本植物主要有艾蒿(Artemisiaprinceps)、狗牙根(Cynodondactylon)、婆婆納(Veronicadidyma)、刺兒菜(Cirsiumsetosum)、莎草(Cyperusrotundus)等30多種,草本植物蓋度30%~65%,不同功能防護林之間草本植物蓋度無顯著性差異.巢樹距水源距離為(538.06±34.61)m(df=301,t=15.54,P<0.01).不同功能防護林中喜鵲巢址最小巢間距明顯不同(圖1),其中村莊和道路周圍巢間距較大,分別為(92.35±14.46)m和(88.26±13.12)m,顯著高于林地(74.03±11.01)m和農田(79.09±8.20)m(P<0.05).#p#分頁標題#e#   2.2喜鵲巢位數量化特征   通過對不同環境中喜鵲巢的生境因子參數的測量和分析,發現所測定的變量符合正態分布,變量方差分析表明組間具有較大的差異(圖2).不同功能防護林中喜鵲對筑巢喬木的高度、冠蓋度和冠層高度的選擇差異較大.巢樹選擇14.0~19.0m的高大喬木,不同環境中巢樹高度分別為(16.67±0.65)m、(15.40±0.26)m、(15.17±0.52)m和(13.03±0.36)m,NHA>NHB和NHC>NHD(P<0.05).巢樹冠蓋度(NTC)選擇范圍在26~55m2,其中NTCA最大,為(45.12±8.71)m2,顯著大于NTCB、NTCC和NTCD(P<0.05).巢樹冠層高度(NTCH)的選擇A、B和C模式下分別為(5.50±0.5)m、(4.79±0.19)m和(4.66±0.26)m,三者高度顯著高于D模式下巢樹冠層高度(4.05±0.20)m(P<0.05).喜鵲巢位高度(NGH)與巢樹高度選擇一致,巢的高度距樹頂部多為2~3m,其中A模式和B模式喜鵲巢高度沒有顯著差異,分別為(14.25±0.59)m和(13.14±0.27)m,但顯著高于C和D模式,即(12.25±0.36)m和(10.74±0.33)m,D模式又顯著低于C模式(P<0.05).巢樹胸徑(NDBH)選擇范圍在27.8~37.7cm,不同模式下巢樹胸徑差異不顯著.巢樹周圍胸徑大于5cm喬木的數目(TN)在5~12株,不同環境間也沒有顯著差異(P>0.05).   2.3喜鵲巢主成分分析   通過對不同干擾環境中喜鵲巢位選擇的因子進行主成分分析,得到9個因子的相關矩陣和特征值,前三個主成分顯著特征值大于1,貢獻率分別是36.53%、17.96%和13.29%,累積貢獻率67.78%,基本包含了9個變量的信息(表1).表2顯示巢樹特性NH、NTC,NGH對第一主分量的負荷量較大,反映了喜鵲巢址選擇首要因素是較高大且冠層蓋度也較大的喬木.第一主分量主要反映喜鵲巢址選擇的喬木因子.第二主成分干擾程度和巢樹周圍喬木數量(TN)有較大的因子負荷量,喜鵲選擇在周圍喬木數量較多的地方筑巢,反映了喜鵲巢址選擇較為隱蔽的環境因子.第三個主分量反映營巢間距(ND),因子負荷量達0.71,體現了喜鵲巢址選擇排除同類干擾、保證充足食物來源的領地因子.喬木因子、安全因子和領地因子是喜鵲筑巢選擇的三個主要因子,這樣的筑巢環境選擇可以為繁殖提供更好的食物來源和安全保障.   3討論   鳥類對營巢生境的選擇是長期進化適應的結果,決定動物生境選擇的因素是復雜的.鳥類巢址選擇是由鳥類形態結構、行為功能及其在環境中獲得食物等必要生存條件的能力所決定[9-10].本研究中喜鵲巢址選擇高大的喬木,喬木的特征成為第一主要因素,主要是喜鵲的先天遺傳因素和環境誘導的共同作用.喜鵲為樹棲鳥類,選擇一定高度的喬木筑巢是遺傳因素決定,但巢樹的高度受環境因素的影響,如人類活動干擾較大的村莊、道路周圍巢樹高度比農田和林地中巢樹高1~2m,這種選擇可以使鳥類繁殖活動遠離嘈雜環境,較高大喬木還能使喜鵲有較大的視野開闊度.喜鵲在選擇巢樹時還多選冠層覆蓋度大的巢樹,巢址高度常距冠頂1.5~3m,這種上層遮蔽少、下層蓋度高的環境隱蔽性更強、更安全,這種視覺隱蔽有利于其巢卵躲避捕食性天敵[11-12].另外,鳥巢還能夠獲得較為適宜的光照和溫濕條件,有利于幼鳥的發育和生長.在育雛期,育雛食物主要是動物性食物,親鳥主要在巢周圍的林下草地、果園、農田等環境覓食,因此,喜鵲巢址選擇的另一重要因素是巢樹周圍需有一定數量的喬木,環境的異質性和濃密植被能提供較豐富的食物資源、增加巢卵的隱蔽性和潛在的營巢點,最大限度地減少天敵對巢卵的捕食[13].最小巢間距是鳥類選擇巢址的第三重要因素,一定距離的巢間距可避免同類之間的干擾和對資源的利用,喜鵲的領域性很強,一般巢距在30m以內.本研究中干擾較少的農田和林地中喜鵲巢間距小于村莊和道路周圍,這可能是農田和林地具有豐富的食物,如植物種子、瓜果、糧食粒和農田昆蟲等[14-15],道路周圍食物相對較少,巢間距較大.巢間距的大小常受環境中可應用食物、水、高大喬木的數量、遺傳以及其他生物等因子限制[16-17].從巢址分布看,有近一半(46.84%)的喜鵲巢分布在農田的網格防護林中,這也說明食物來源的重要性.因此,在受季風氣候影響大、旱澇頻繁、農業機械化水平高、化肥投入高的黃河中下游地區,調整種植業結構、建立起農田林網、林帶和間作林的農林復合生態系統能抗御干熱風、風沙等危害,為農作物生長創造良好的農田生態和環境,為喜鵲提供理想的棲息地.   上述研究結果表明,喜鵲繁殖棲息地選擇,尤其是巢址選擇主要取決于小尺度上的植被結構,如巢樹的條件,巢址周圍植被的蓋度、高度和視野開闊度等.同時喜鵲能很好地適應人口密集地區的生態條件,能很好地適應農耕區的條件.在農林復合生態系統中農田防護林,不僅能保護利用喜鵲消滅農田和防護林中的害蟲,而且還可以保護鳥類群落結構及農林復合生態系統生物多樣性.

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