多尺度景观特征对朝鲜半岛稻田水鸟群落时空格局的影响机制研究

本研究针对稻田作为水鸟关键栖息地的生态功能，通过整合自组织映射(SOM)和随机森林分析，系统解析了韩国中西部稻田水鸟群落的季节动态及其与多尺度(1/5/10 km2)景观特征的关联。研究发现冬季水禽、春季鸻鹬类、夏季鹭类和过渡期混合群落四类典型集群，其分布格局分别受海岸距离、湿地面积和水库规模等景观因子差异调控，为农业景观生物多样性保护提供了基于时空异质性的管理策略。

　　

在东亚地区，稻田作为人工湿地的重要类型，长期为水鸟提供觅食、繁殖和迁徙停歇地。然而随着农业集约化发展，稻田景观的均质化导致水鸟栖息地功能持续退化。尽管前人研究关注了单一物种或局部尺度的栖息地利用，但多尺度景观特征如何通过时空异质性影响水鸟群落构建，仍是生态保护领域亟待解决的科学问题。

韩国国立生物资源研究所的Seok-Jun Son和Incheon国立大学的Han-I. Choi领衔的研究团队，在《Landscape Ecology》发表的研究中，创新性地将神经网络算法与景观生态学相结合。通过2017年对韩国中西部40个稻田样点的月度调查，记录到32种19,424只水鸟个体，运用自组织映射(SOM)进行群落分类，并采用随机森林分析量化多尺度景观因子的相对重要性。

研究主要采用三项关键技术：1) 标准化水鸟调查方法（每月在500×500 m网格内设置50 m半径样圈进行15分钟观测）；2) 基于Kohonen算法的自组织映射（12×8神经元阵列，Ward连接法聚类）；3) 多尺度景观因子分析（通过ArcGIS 10.3提取1/5/10 km²缓冲区内的湿地、森林等景观参数）。

研究结果揭示：

1. 群落季节动态：SOM分析识别出四类显著差异的水鸟集群（MRPP检验，A=0.14, P<0.01）。冬季集群（Cluster 1）以豆雁(Anser serrirostris)、绿头鸭(Anas platyrhynchos)等水禽为主，偏好收割后稻田；春季集群（Cluster 2）以金眶鸻(Charadrius dubius)、林鹬(Tringa glareola)等鸻鹬类为代表，利用淹水期稻田；夏季集群（Cluster 4）以中白鹭(Ardea intermedia)、夜鹭(Nycticorax nycticorax)等鹭类为主，依赖生长期稻田；而秋季过渡期（Cluster 3）群落多样性和数量均最低。

2. 多尺度景观效应：随机森林分析显示关键景观因子存在尺度依赖性。冬季水禽集群与10 km²尺度湿地面积呈正相关（Gini指数=92.5），但受1 km²尺度草地面积负向调控（80.0）；春季鸻鹬类对5 km²尺度湿地响应最强（66.3）；夏季鹭类则显著受5 km²尺度最大水库面积影响（100.0），且沿海稻田利用强度更高。

3. 稻田类型关联：收割后稻田支持的水鸟数量（469.03±145.89只）显著高于其他类型（Kruskal-Wallis检验，χ²=99.41），而生长期稻田维持了最高的鹭类多样性（IndVal指数达0.463）。

该研究首次系统阐明了稻田水鸟群落的多尺度驱动机制：1) 不同功能群对景观特征的响应存在显著尺度效应，保护策略需考虑50-100 km²的区域尺度规划；2) 稻田管理应维持收割后残留谷物、春季浅水区等关键微生境；3) 邻近海岸线且镶嵌小型水库的稻田景观具有更高的生物多样性价值。这些发现为制定基于景观异质性的农业生态保护政策提供了定量依据，特别对东亚水稻种植区的迁徙水鸟保护具有重要指导意义。