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2025 , Vol. 32 >Issue 8: 49 - 57

DOI: https://doi.org/10.3724/j.fjyl.LA20250226

Special: Ecosystem Conservation and Restoration

Habitat Optimization Design and Effectiveness Assessment of Urban Lake Islands for Waterbird Diversity Conservation

  • WU Yedan ,
  • YUAN Jia ,
  • TANG Ting ,
  • YUAN Xingzhong
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  • School of Architecture and Urban Planning, Chongqing University

WU Yedan is a master student in the School of Architecture and Urban Planning, Chongqing University. Her research focuses on ecological restoration of urban lakes and biodiversity conservation

YUAN Jia, Ph.D., is an associate professor and doctoral supervisor in the School of Architecture and Urban Planning, Chongqing University, a fixed research fellow in the Key Laboratory of New Technology for Construction of Cities in Mountain Area（Chongqing University）, Ministry of Education. His research focuses on ecological landscape design, and ecological restoration and biodiversity conservation

TANG Ting is a Ph.D. candidate in the School of Architecture and Urban Planning, Chongqing University. Her research focuses on earthscape and ecological restoration

YUAN Xingzhong, Ph.D., is a full professor in the School of Architecture and Urban Planning, Chongqing University, serves as the executive director of the China Wetland Conservation Association. His research focuses on ecosystem design, wetland ecology

Received date: 2025-04-04

  Revised date: 2025-07-03

  Online published: 2025-12-09

Copyright

Copyright reserved © 2025.
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Abstract

[Objective]

In lake ecosystems, islands, as isolated terrestrial areas and stepping-stone habitats, are scarce yet high-quality habitats for birds, especially waterbirds, providing them with suitable environments for resting, breeding, and foraging. The construction and habitat optimization of lake islands are effective means to promote the conservation of waterbirds and enhance wetland biodiversity. Currently, research on urban lake islands remains limited, particularly regarding the relationships among spatial configuration, habitat characteristics, and bird diversity. This research aims to assess the effectiveness and ecological impact of the habitat optimization design of the island in Xinglong Lake, explore the relationship between bird diversity and island habitat structure, and provide a scientific basis and replicable design framework for improving habitat quality on artificial islands in urban lake ecosystems.

[Methods]

Concentrating on three key island spatial categories: Island interior, island shoreline, surrounding waters, this research selects waterbirds as indicator taxa, and takes Xinglong Lake’s island in Tianfu New Area, Sichuan as the main research object. Field survey is conducted to document species composition, abundance, spatial distribution patterns, and habitat conditions of bird communities. To assess the ecological outcomes of habitat optimization, comparative analyses are performed using three control sites within the Chengdu metropolitan area: Jincheng Lake’s island and Qinglong Lake’s island (both exhibiting similar natural setting, while differing in morphology and lacking ecological restoration), as well as Qinhuang Lake (containing no constructed islands). Habitat classification and mapping are carried out through GIS-based spatial analysis and habitat unit delineation, following standardized protocols from the urban habitats biodiversity assessment (UHBA) standard and the urban habitat categories (UHCs) classification system. Island habitats are systematically categorized, visualized, and quantified to investigate the relationship between habitat structure and bird community attributes. This approach enables the identification of key habitat variables influencing bird diversity and the underlying ecological mechanisms driving relevant habitat patterns.

[Results]

According to the UHCs system, a total of 12 habitat types are identified across all research sites. The restored Xinglong Lake’s island exhibits the highest habitat diversity, comprising 11 distinct types, compared to 8 and 4 types recorded on Qinglong Lake’s island and Jincheng Lake’s island, respectively. The restored island also displays more complex habitat structures and element assemblages, forming a nested spatial mosaic of habitat types across vertical and horizontal gradients — from the island’s interior to its shoreline and adjacent waters. By constructing diverse composite habitat structures such as dense forests, sparse forests – grasslands, sparse forests – meadows, forests – ponds, micro-wetland, island shoreline grasses, grasslands, fallen logs, dead branches, bare soil, and island surrounding waters forests – swamps along waters surrounding the island, grasses – swamps, shrubs – grass swamps, shallows, and deep pools – shallows, Xinglong Lake has formed a composite pattern of alternating habitat types, providing key support for different bird community types. The contagion index, dispersion index and aggregation index further verify the highly mosaic habitat pattern and high habitat heterogeneity of Xinglong Lake’s island. The habitat diversity index (DIVh = 2.043) of Xinglong Lake’s island is significantly higher than that of Jincheng Lake’s island (DIVh = 0.883) and Qinglong Lake’s island (DIVh = 1.188). A total of 26 bird species (14,510 birds in total, Dmg = 2.61) are recorded on Xinglong Lake’s island, where many birds are attracted, including the Aythya baeri (a critically endangered [CR] bird species identified by IUCN and listed as a national first-class protected bird in the “National Key Protected Wildlife List”), significantly more than the control group’s 13 species (1,984 birds in total). The ecological restoration strategy for Xinglong Lake’s island based on the key spatial categories of “island interior – island shoreline – surrounding waters” can effectively optimize the island’s spatial configuration, and enhance its habitat diversity and heterogeneity, while providing essential functional habitats for waterbirds’ nesting, breeding and foraging. Waterbird diversity on the restored island is significantly higher than that observed at the control sites, demonstrating notable ecological restoration benefits. Pearson correlation analysis shows that waterbird diversity has no significant correlation with lake area or general lake-scale indicators, indicating minimal interference from lake size. Island area, water depth gradient around the island, and the types, forms and structures of island habitats are core variables affecting waterbird diversity. These findings highlight the importance of habitat spatial heterogeneity and effective niche construction as primary mechanisms driving the enhancement of waterbird diversity in urban lakes.

[Conclusion]

The ecological restoration strategies implemented on Xinglong Lake’s island have provided crucial functional habitats for waterbirds that can support nesting, breeding, and foraging activities, thus being able to effectively enhance the bird diversity of urban lakes. Habitat optimization strategies for urban lake islands, designed based on “topography – vegetation” coordination, “forest – water” composite habitats, and “underwater topography reshaping with food web construction”, have significantly enriched island habitat heterogeneity and improved spatial configuration. Research on the internal mechanisms of “habitat structure – habitat configuration – bird diversity” provides a scientific basis for the design and optimization of waterbird habitats on artificial islands in urban lakes. The aforesaid findings may offer scientific guidance and establish a replicable and promotable innovative technical paradigm for ecological restoration and biodiversity conservation of urban lakes.

Key words： landscape architecture; ecological restoration; island habitat design; waterbird diversity

Cite this article

WU Yedan , YUAN Jia , TANG Ting , YUAN Xingzhong . Habitat Optimization Design and Effectiveness Assessment of Urban Lake Islands for Waterbird Diversity Conservation[J]. Landscape Architecture, 2025 , 32(8) : 49 -57 . DOI: 10.3724/j.fjyl.LA20250226

城市湖泊作为重要的城市生态斑块，不仅是城市水系的重要节点，也在城市生物多样性保育中发挥着关键作用[1]。水鸟是湖泊湿地中的代表性生物类群，主要包括游禽和涉禽，其多样性和数量是衡量湖泊生态系统健康状态的重要生物指标[2-3]。在湖泊生态系统中，岛屿作为被水体环绕的陆地单元，兼具独立性与生态连通功能，具有典型的“踏脚石”生境特征，能够为水鸟等湿地物种提供高质量的繁殖、觅食与庇护环境，是湖泊生态系统中重要的栖息地与生态服务功能承载体[4-5]。因此，优化岛屿生境是提升城市湖泊生态质量与水鸟多样性保护的关键途径[6]。
在河流、湖泊中建设人工岛屿已成为恢复城市湿地生态系统、保护湿地物种栖息地的重要手段。现有岛屿生态修复与鸟类多样性提升的相关研究多聚焦于滨海区域或自然大型岛屿，如新西兰Tiritiri Matangi岛通过原生植被重建与入侵物种控制，成功恢复濒危鸟类种群数量[7-8]；中国浙江舟山群岛与海南岛则通过红树林恢复和潮间带生境优化显著提升了涉禽多样性[9-12]。相较于自然岛屿，人工岛屿普遍存在地形结构单一、植物种类匮乏、生境异质性不足等问题，进而限制了可用生态位空间，导致岛屿生态功能弱化及湖泊生物多样性下降[13-14]。目前，城市湖泊人工岛屿的生态修复仍面临以下关键问题：1）修复维度单一，多聚焦于植被恢复[15]，忽视地形、食物网等生态要素的协同设计；2）对岛屿空间格局、生境配置与鸟类多样性之间的响应机制缺乏系统探讨[16]；3）对岛屿的“岛内—岛岸—岛周水域”生态空间缺乏整体认知，岛屿生境异质性不足，难以支撑多样化生物群落的栖息需求[17]。总体而言，当前城市湖泊岛屿生态修复仍处于探索阶段，亟须形成科学的设计路径与实证支持。
本研究以四川天府新区兴隆湖岛屿为研究对象，旨在探索城市湖泊岛屿生境优化的有效路径，提升其水鸟多样性保育功能。聚焦岛内、岛岸、岛周水域3类岛屿生态空间，围绕“地形-植物”协同配置、“林-水”复合生境构建以及“水下地形重塑+食物网构建”3项核心策略，构建城市湖泊人工岛屿的生境优化框架。基于兴隆湖修复实践，选取成都市域内锦城湖、青龙湖与秦皇湖为对照组，开展水鸟多样性调查，并结合生境单元制图，解析岛屿生境及结构特征，探讨它对水鸟多样性的影响机制，旨在为城市湖泊生境优化设计与鸟类多样性保育提供科学依据与可推广的技术路径。

1 研究区概况

兴隆湖位于四川省成都市东南部的天府新区，原为鹿溪河流域的一处滞洪洼地，后经筑坝壅水形成人工湖泊（图1）。兴隆湖水体面积约30万 m2，湖水深度为1.5~7 m，总蓄水量达670万 m3，是目前成都中心城区面积最大的湖泊。在2020年启动生态修复之前，兴隆湖整体生境类型单一，生物多样性呈下降趋势。其中，岛屿占地面积约50 507 m2，以香樟（Cinnamomum camphora）、女贞（Ligustrum lucidum）、栾树（Koelreuteria paniculata）等市政绿化树种为主，植物种类多样性低。此外，岛体地形平坦、岸线陡直、生境结构单一，难以支撑复杂的生态过程与多样的生物栖息需求，导致鸟类种类与种群数量贫乏。
图1 研究区域区位及岛屿修复前后航拍影像对比

Fig. 1 Location of the research area and aerial image comparison before and after island restoration

2 兴隆湖岛屿生境优化设计策略

围绕提升鸟类多样性与构建多层次景观结构的城市湖泊岛屿修复目标，笔者团队提出了岛内“地形-植物”协同配置、岛岸“林-水”复合生境构建，以及岛周水域“水下地形重塑+食物网构建”的岛屿生境优化设计策略[18]，并于2020年实施了兴隆湖岛屿生态修复工程。该策略在结构层面实现了岛屿“陆—岸—水”的生态梯度构建，在功能层面提供了鸟类觅食、栖息、繁殖3类生态行为的生境支持，创新性地拓展了城市湖泊中小型岛屿生态系统的修复设计范式（图2）。
图2 兴隆湖岛屿设计总平面图、新增生境模式图及剖面图

Fig. 2 Master plan, newly introduced habitat patterns, and sectional drawings of Xinglong Lake’s island

2.1 岛内“地形-植物”协同配置

将地形设计与高程调控相结合，使岛屿岸线向岛屿几何中心逐渐抬升，形成整体高差≤2.0 m的缓坡地形，以模拟自然岛屿的地形特征；通过营造洼地、浅水塘、土垄、草丘、坑塘及土丘等多样化的微地形单元，形成岛内小微湿地系统，提升地形异质性与水文复杂度。在植物配置上，保留岛内部分原有片状密林，并引入南川柳（Salix rosthornii）、柽柳（Tamarix chinensis）等耐水湿灌木，结合小微湿地结构，在岛内构建近自然林塘与林泽生境。新增朴树（Celtis sinensis）、无患子（Sapindus mukorossi）、黄葛树（Ficus virens）、黄连木（Pistacia chinensis）等鸟类营巢树种，提升鸟类营巢资源的可获得性；同时配置枸杞（Lycium chinense）、火棘（Pyracantha fortuneana）、桑（Morus alba）、樱桃（Prunus pseudocerasus）等，丰富食果和杂食性鸟类的食物来源。通过调节乔木密度、优化植物配置结构，重构近自然、具有复层结构的岛屿林地生态系统，为不同生态需求的鸟类群落提供多样化的栖息与觅食环境。

2.2 岛岸“林-水”复合生境构建

通过重塑岛屿蜿蜒曲折的岸线边界，增设卵砾石滩、沙滩及草滩等异质性边岸结构，模拟自然岛屿的岸线形态。同时，沿岸构建小型潟湖状水湾以及连续性的环岛草洲，并营造缓坡入水的柔性岛岸，在增强岛缘抗冲刷能力的同时，为水鸟提供多样化的栖息与觅食环境，满足不同生态习性的水鸟种群需求。此外，依据近岸水深梯度进行精细的分区植物配置，在浅水区种植耐湿草本植物如细叶芒（Miscanthus sinensis ‘Gracillimus’）、矮蒲苇（Cortaderia selloana ‘Pumila’）、菖蒲（Acorus calamus）和鸢尾（Iris tectorum），增强岸线生态缓冲功能；在过渡带引入耐水淹乔木池杉（Taxodium distichum var. imbricatum）、落羽杉（T. distichum），耐湿灌木南川柳和柽柳，以及荇菜（Nymphoides peltata）等浮水植物，构建由林泽、草泽至水泽的连续生态梯度序列，形成更为多元化的岛屿“林-水”复合生境。

2.3 岛周水域“水下地形重塑+食物网构建”

重塑兴隆湖岛屿岛周水下地形，营造多层次水深分布格局，构建水下沙洲、“深潭-浅滩”组合等复合地形单元。在平均深度为1.0 m的近岸浅水区种植苦草（Vallisneria natans）、穗状狐尾藻（Myriophyllum spicatum）、黑藻（Hydrilla verticillata）等11种沉水植物，构建沉水植物群落。人工投放可作为鸟类食物的腹足纲和软甲纲底栖动物，如梨形环棱螺（Bellamya purificata）、日本沼虾（Macrobrachium nipponense）。依据食物链结构配置滤食性鱼类如鳙（Aristichthys nobilis）、鲢（Hypophthalmichthys molitrix），肉食性鱼类如鳜（Siniperca chuatsi），并引入草食性与杂食性鱼类，形成多营养级鱼类混养模式。通过构建以鸟类为顶端消费者的水下食物网，提升岛屿及其周边水域的生态系统能量流效率与稳定性，为水鸟提供更丰富、可持续的觅食资源，强化岛屿生态功能支撑能力。

3 修复效果评估及分析

3.1 评估方法

以水鸟为指示生物[1, 3]，围绕岛屿及其周边水域生境开展系统性实地调查，结合对照组对比分析，评估兴隆湖岛屿生境优化设计的生态成效。通过生境单元制图技术识别与量化岛屿生境类型及空间格局，结合鸟类群落数据，综合应用可视化与统计分析方法，揭示鸟类多样性与岛屿生境结构之间的关联机制。
对照组的筛选遵循以下原则：1）均位于成都市域范围内，为近年来建成或实施生态修复的人工湖泊；2）具备相近的水文背景、用地类型与人类干扰强度，生态建设目标一致；3）各湖泊岛屿虽均体现生态导向建设理念，但在生境类型、微地形营造及植被配置方面存在明显差异；4）岛屿植被结构已趋于稳定，避免因植被动态变化引入额外干扰变量；5）各湖泊间距大于3 km，可有效降低空间自相关性对结果分析的影响。上述筛选原则为探究不同生境修复策略对鸟类多样性维持与提升的作用机制提供了可靠的比较基础。最终确定锦城湖岛屿、青龙湖岛屿及无岛屿的秦皇湖作为对照组（图3，表1）。
图3 实验组与对照组地理位置及遥感影像

Fig. 3 Geographic locations and remote sensing images of the experimental and control groups

表1 实验组与对照组基本概况[18-19]

Table 1 Basic overview of the experimental and control groups[18-19]

研究区域 区域性质 湖泊 类型 建成 时间 水域面 积/hm2 平均水 深/m 地表水 水质等级 沉水植物 覆盖率/% 岛屿面 积/m2 岛屿周 长/m 能否 登岛
实验组 兴隆湖 城市新区 人工湖 2019年 300 2.5 Ⅱ类 75.3 50 507 1 410 否
对照组 锦城湖 城市建成区 人工湖 2013年 21.6 3.0 Ⅱ类 94.8 2 380 250 否
青龙湖 生态保育区 人工湖 2008年 94.9 2.5 Ⅲ类 28.2 50 100 1 390 否
秦皇湖 商务活动中心 人工湖 2017年 19.8 2.5 Ⅱ类 64.8

3.1.1 生境调研与数据统计

生境单元制图作为一种有效的可视化分析工具，可直观表征生境类型及其空间分布，被广泛应用于城市生物多样性评估及特定物种栖息地保护研究[20]。本研究借鉴城市生境生物多样性评估标准（urban habitats biodiversity assessment, UHBA），并结合城市生境类型（urban habitat categories, UHCs）分类体 系[21-22]，开展生境分类与实地校核工作。本研究采用无人机（DJI Mavic 3 Pro，4 800万像素）获取高分辨率航拍影像，结合目视解译完成生境划分。利用ArcGIS 10.8进行鸟类生境类型制图，并将制图结果导入Fragstats 4.3平台，开展生境格局的定量分析，包括生境总丰富度（patch richness, PR）、景观形状指数（landscape shape index, LSI）、蔓延度指数（contagion index, CONTAG）、分散指数 （splitting index, SPLIT）、聚合度指数 （aggregation index, AI）、生境多样性指数（habitat diversity index, DIVh）和生境均匀度指数（Shannon’s evenness index, SHEI）[23]。其中，生境多样性指数采用香农-威纳指数计算：
$ H^\prime =-\sum （{P}_{i} \times \mathrm{I}\mathrm{n}（{P}_{i}）） \text{，} $
式中：$H^\prime$为生境多样性指数；P i 为第i个类型的相对丰度，即该类型的面积占总面积的比例。
生境均匀度指数（ISHE）的计算式为：
$ I_{{\rm{SHE}}} ={H^\prime}/{\mathrm{I}\mathrm{n}S} \text{，} $
式中，S为景观中斑块类型的总数。

3.1.2 鸟类调查与数据统计

依据《陆生野生动物及其栖息地调查技术规程 第4部分：鸟类》（GB/T 37364.4—2024）及《鸟类多样性及栖息地质量评价技术规程》（DB11/T 1605—2018），本研究于2023年8月—2024年4月，对各湖泊岛屿及其周边水域进行水鸟群落调查，记录鸟类物种、个体数量、行为活动。实地调查采用无人机航拍与望远镜观测相结合的方法，覆盖春、夏、秋、冬四季，每季调查3次，共计完成12次。为提高识别精度与数据质量，调查选择在光照充足、风速≤5 m/s、能见度良好的条件下进行，具体调查时间为：春秋季10：00—14：00，夏季08：00—17：00，冬季10：00—15：00。所用设备包括Olympus 8-16×40双筒望远镜及DJI Mavic 3 Pro无人机。调查过程中，依据鸟群活动状态灵活调整无人机飞行高度与拍摄角度，力求在最小化干扰的前提下，获取清晰的鸟类影像资料。通过图像解译与视频回放，完成鸟类物种识别与数量统计，并对每季度3次重复调查数据取平均值进行分析（单次出现的鸟种除外）。鸟类的分类与居留型（R=留鸟，P=旅鸟，S=夏候鸟，W=冬候鸟）参考《中国鸟类分布与名录（第4版）》[24]。鸟类多样性测度指标选取以下指标。
1）鸟类物种丰富度即单个样地内记录到的鸟类物种数（$S^\prime$），种。
2）鸟类多度即单个样地内记录到的鸟类个体的数量（N），只。
3）鸟类密度即单位面积内某鸟类的个体的数量（${\text{ρ}}_{{\rm{b}}} $），只/m2，计算式${\text{ρ}}_{{\rm{b}}} =N/A\mathrm{，} $式中，A为样地总面积。
4）鸟类多样性（H）采用香农-威纳指数表示，反映物种丰富度与个体数量的综合特征。
5）鸟类Pielou均匀度指数（$J^\prime$），反映鸟类个体数在群落中分配的均匀程度，计算式$J^\prime={H}/{\mathrm{I}\mathrm{n}S^\prime} $。
6）鸟类丰富度以Margalef指数（D）表示，用于衡量物种数量与个体总数之间的关系，不受样地面积因素的影响，能够较好地反映鸟类群落的物种丰富度特征，同样可用于反映鸟类的多样性，计算式$D={（S^\prime-1）}/{{\rm{In}}N}$。

3.2 结果与分析

3.2.1 生境单元制图及生境特征对比

依据UHCs生境分类体系，研究区域共识别出12类生境类型；通过生境单元制图，直观呈现了各岛屿在空间布局、生境类型分布、面积占比及形态特征方面的差异（表2，图4）。其中，对照组岛屿整体生境结构较为单一，主要以乔木-灌木与陆生草本生境为主，空间异质性较低。修复后的兴隆湖岛屿新增了稀疏植被与湿生草本生境，并通过不同斑块的镶嵌组合，形成了小微湿地、林-塘、密林、疏林-草地等复合生境结构，为不同生态需求的水鸟类群提供了功能多样的栖息空间。同时，兴隆湖岛屿通过蜿蜒岸线设计增强了空间异质性，使岛岸形态更接近自然岛屿；相较之下，对照组使用硬化岛岸或陡坎，导致岛屿与水体之间缺乏有效过渡。兴隆湖岛周水域通过多层次水深结构设计，呈现出从岛岸向水域的自然过渡，能够有效支持水鸟的各类活动需求；对照组则普遍存在水深结构单一、过渡性差等问题。
表2 不同岛屿生境类型统计

Table 2 Statistics on different island habitat types

生境类别 生境 类型 岛内陆域 岛岸 岛周水域
岛1 岛2 岛3 岛1 岛2 岛3 岛1 岛2 岛3
　　注：岛1、岛2、岛3分别代表兴隆湖岛屿、锦城湖岛屿和青龙湖岛屿。
乔木-灌木 常绿 乔灌 √ √ √ √
落叶 乔灌 √ √ √ √
陆生草本 陆生 草本 √ √ √ √ √
湿生草本 沉水 植物 √ √ √
沼生 植物 √ √ √ √
浮水 植物 √ √ √
挺水 植物 √ √ √ √
稀疏植被 滩涂 √ √
裸土 √ √ √
倒木 √ √
水体 √ √ √
人工建造 元素 构筑物 √
图4 岛屿生境单元制图

Fig. 4 Mapping of island habitat units

各研究岛屿的生境格局指数显示（表3），兴隆湖岛屿在生境总丰富度（PR）和景观形状指数（LSI）方面明显高于对照组，表明其生境类型更为多样，斑块形态更趋复杂。更低的蔓延度指数（CONTAG）与更高的分散指数（SPLIT）以及较高的聚合度指数（AI）表明，兴隆湖岛屿具备更高的生境镶嵌程度与景观连通性。此外，生境多样性指数（DIVh）与均匀度指数（SHEI）进一步验证了其在生境多样性与空间分布均衡性方面的优势。整体结果表明，兴隆湖岛屿的生境优化设计显著增强了岛屿的景观异质性与生态结构复杂度，为水鸟的栖息、觅食及繁殖等行为提供了更为丰富与稳定的生境支持。
表3 岛屿生境格局指数

Table 3 Island habitat pattern index

研究区域 PR LSI CONTAG SPLIT AI DIVh SHEI
兴隆湖 岛屿 11 10.191 56.543 12.246 99.509 2.043 0.852
锦城湖 岛屿 4 2.606 67.135 2.499 99.614 0.883 0.634
青龙湖 岛屿 8 6.000 70.132 5.635 99.231 1.188 0.571

3.2.2 水鸟群落组成与特征及生境偏好分析

调研期间，兴隆湖岛屿及其周边水域共记录水鸟26种、累计个体数达14 510只，隶属7目8科，水鸟物种多样性与种群数量明显高于对照组。居留型分析表明，冬候鸟是兴隆湖鸟类的主要类群，主要包括白骨顶、赤膀鸭、赤颈鸭、红头潜鸭，共记录个体数14 278只，占总记录数的98.4%。该结果表明，兴隆湖已具备支撑大规模水鸟越冬的生态条件，正在成为成都地区候鸟迁徙通道中的重要生态节点（表4）。此外，调查还记录到国家Ⅰ级重点保护野生鸟类青头潜鸭7只、国家Ⅱ级重点保护野生鸟类棉凫13只以及兴隆湖区域的新记录种鹗1只，进一步表明岛屿生态修复在水鸟保护方面的重要性，兴隆湖岛屿生境优化设计显著提升了岛屿生态承载力。
表4 研究区域水鸟种类、数量及留居型

Table 4 Waterbird species, quantity and residency type in the research area 单位：只

目 科 学名 居留型 实验组 对照组
兴隆湖 锦城湖 青龙湖 秦皇湖
　　注：a为国家Ⅰ级重点保护鸟类，并被世界自然保护联盟评为极危[CR]；b为国家Ⅱ级重点保护鸟类，并观察到棉凫的孵卵及育雏行为；c为兴隆湖新记录种。
鹤形目 （Gruiformes） 秧鸡科 （Rallidae） 白骨顶（Fulica atra） W 7 680 54 14 40
黑水鸡（Gallinula chloropus） R 138 35 1 1
鸻形目（Charadriiformes） 反嘴鹬科 （Recurvirostridae） 黑翅长脚鹬（Himantopus himantopus） P 4 0 0 0
鸥科 （Laridae） 棕头鸥（Chroicocephalus brunnicephalus） W 2 0 0 0
红嘴鸥（C. ridibundus） W 1 0 0 0
鲣鸟目 （Suliformes） 鸬鹚科 （Phalacrocoracidae） 普通鸬鹚（Phalacrocorax carbo） W 18 3 0 0
䴙䴘目 （Podicipediformes） 䴙䴘科 （Podicipedidae） 小䴙䴘（Tachybaptus ruficollis） R 522 33 7 8
鹈形目 （Pelecaniformes） 鹭科 （Ardeidae） 苍鹭（Ardea cinerea） R 200 14 223 0
大白鹭（A. alba） P 2 0 0 0
中白鹭（A. intermedia） S 6 0 0 0
白鹭（Egretta garzetta） R 65 21 89 0
夜鹭（Nycticorax nycticorax） S 10 59 61 0
雁形目 （Anseriformes） 鸭科 （Anatidae） 斑嘴鸭（Anas zonorhyncha） S 395 0 334 2
绿翅鸭（A. crecca） W 14 0 0 0
绿头鸭（A. platyrhynchos） W 314 53 512 2
白眼潜鸭（Aythya nyroca） P 172 17 100 61
凤头潜鸭（A. fuligula） W 6 3 0 11
红头潜鸭（A. ferina） W 870 108 0 117
青头潜鸭a（A. baeri） W 7 0 0 0
赤膀鸭（Mareca strepera） W 1 873 0 0 0
赤颈鸭（M. penelope） W 1 693 0 0 0
罗纹鸭（M. falcata） W 433 0 0 0
赤嘴潜鸭（Netta rufina） W 67 0 0 0
棉凫b（Nettapus coromandelianus） S 13 1 0 0
赤麻鸭（Tadorna ferruginea） W 2 0 0 0
鹰形目 （Accipitriformes） 鹗科 （Pandionidae） 鹗bc（Pandion haliaetus） R 1 0 0 0
鸟类群落特征指数分析结果显示（表5），兴隆湖鸟类资源最为丰富，尤其是鸟类物种丰富度、鸟类多度与鸟类丰富度指数最为突出。对照组中未设岛屿的秦皇湖各项指数的综合表现最差。鸟类密度表明，兴隆湖岛屿单位面积能够容纳更多的鸟类，充分验证了其生境优化策略的生态成效；兴隆湖岛屿最低的均匀度指数解释了其在鸟类资源明显优于对照组的情况下，鸟类多样性指数却表现为略低于锦城湖与青龙湖的原因：受香农-威纳指数计算机制的影响，该指数综合考虑物种丰富度与均匀度，而兴隆湖在秋冬季节观测到大量越冬鸟类集群，导致个别物种优势度显著提升，均匀度降低，进而影响整体多样性评分。鉴于此，考虑到鸟类多样性与密度易受均匀度波动影响，后续分析中不再作为主要指标，而选取鸟类物种丰富度、鸟类丰富度指数、鸟类多度作为鸟类多样性的核心测度指标，以更准确评估岛屿生境优化对鸟类群落结构的实际贡献。
表5 研究区域鸟类群落特征

Table 5 Bird community characteristics in the research area

研究区域 鸟类物种丰富度 鸟类多度 鸟类密度 Pielou均匀度指数 鸟类丰富度指数 鸟类多样性指数
实验组 兴隆湖岛屿 26 14 510 48.37 0.51 2.61 0.68
对照组 锦城湖岛屿 11 398 18.48 0.84 1.67 0.85
青龙湖岛屿 9 1 341 45.57 0.73 1.28 0.75
秦皇湖 8 242 12.22 0.65 1.11 0.67
各岛屿内部的密林区域成为鹭科鸟类重要的停栖（alighting）与栖止（perching）空间（图5）。兴隆湖岛屿的岛岸区域，特别是草洲、草泽、草丛、浅滩、裸土与倒木分布区域，聚集了大量游禽及涉禽，包括黑翅长脚鹬、苍鹭、白鹭等。岛周水域水深梯度丰富、水生植被结构复杂，吸引了数量可观的赤麻鸭、斑嘴鸭、绿头鸭等游禽前来觅食与栖息。调研期间观测到多种鸟类在兴隆湖岛屿发生繁殖行为，例如棉凫、绿头鸭、黑水鸡、小䴙䴘等。秋冬季的晨昏时段，常观测到数千只水鸟形成的混群聚集在岛屿西南或东南角的水域（图6）。由此可见，兴隆湖岛屿作为典型的“踏脚石”生境，不仅为水鸟提供了优质的栖息、繁殖与觅食环境，更在区域尺度上强化了生态连通性，在支持天府新区及成都平原地区水鸟迁徙及种群基因交流方面发挥了关键生态枢纽作用[18]。
图5 各季度鸟类群落组成及生境偏好

Fig. 5 Composition of birds communities and their habitat preferences by season

图6 兴隆湖鸟类分布

Fig. 6 Distribution of birds in Xinglong Lake

兴隆湖岛屿通过多模式、多类型的复合生境构建，拓展了岛内生态位空间，为多种水鸟及其他动物类群提供了栖息与共存条件[18]。岛内通过微地形设计调控土壤水分与营养分布，改善局地水热环境，实现微尺度生境优化。季节性小微湿地为两栖动物与昆虫提供了重要生境，而常年积水的小湿地则有利于沉水植物和挺水植物的稳定生长[4]。复层的密林结构，满足了鹭科等中大型涉禽及部分猛禽对高空巢址的生态偏好，提供了良好的筑巢与栖止环境。
岛岸区域则通过整合林地与湿地，营造出密集植被与湿润基质的边界带，成为游禽和涉禽的重要觅食及庇护区。通过营造缓坡水岸，并增设卵砾石滩、浅滩、草滩等多样边岸结构，形成蜿蜒曲折的岸线边界，不仅增加了水陆过渡区面积，也为小䴙䴘等不善飞行的鸟类提供了易于出入的岛屿登陆点。Weigelt等研究指出[25]，岛屿物种丰富度不仅取决于与陆地的空间距离，更依赖于周边“踏脚石”生境的数量及空间分布。基于此，通过在兴隆湖岛屿边岸区域营造出灌草丛、草洲、倒木、枯枝等多类型斑块，并在岛周水域构建林-泽、草-泽、灌丛-草泽及浅滩-深潭等生境组合，形成了高异质性的生境系统。该系统显著拓展了水生与陆生物种的可用栖息与繁殖资源，全面提升了岛屿生境的生态承载能力与多功能性。
通过岛周水域水下地形重塑、沉水植物群落构建，以及底栖动物与鱼类的引入，建立起结构完整、功能稳定的水下食物网系统。多层次的营养关系提供了丰富而可持续的食物来源，显著提升了水鸟栖息地的生态质量，有效促进了旅鸟与候鸟等多种水鸟类群的集聚与生境利用。沉水植物群落在增强水域初级生产力的同时，显著改善了水质，为水鸟营造出更加清洁、稳定的觅食环境，从而降低了因摄食引发的健康风险与繁殖障碍[26]。此外，岛周水域作为岛屿生态单元与湖泊水体之间的生态过渡带，不仅在生态功能上实现了系统联结，也为空间尺度更大的鸟类集群活动提供了支持。岛周水域作为人类活动的天然缓冲带，有效削弱了岸线人类干扰对鸟类行为与生存的负面影响，为鸟类营造出以自然为主导的“似荒野”型生境，实现局部区域的再野化[27]。

3.2.3 鸟类群落特征与生境特征相关性分析

为系统探讨岛屿生境特征与鸟类多样性之间的关联性，选取湖泊水域面积、岛屿面积及岛周水深梯度等4项关键环境因子及岛屿生境格局指数，分别与核心鸟类多样性指标进行Pearson相关性分析（表6）。分析结果表明，岛屿面积、岛周水深梯度、生境总丰富度、斑块形态及其空间结构为影响鸟类多样性的关键因子，具体而言：湖泊水域面积与各鸟类多样性指标之间均无显著相关性，说明湖泊规模并不是导致该区域鸟类资源丰富的主要原因。岛屿面积与各鸟类多样性指标之间呈现极显著正相关关系（p<0.01），符合“更大面积支持更丰富物种”的经典生态学假设。然而，结合鸟类密度指标分析发现，兴隆湖岛屿单位面积承载能力明显高于对照组，进一步说明面积并非唯一决定性因素，鸟类资源优势更依赖于高质量生境结构的提供。
表6 鸟类群落特征与岛屿生境特征的相关性系数

Table 6 Correlation coefficient between bird community characteristics and island habitat characteristics

岛屿生境特征 鸟类群落特征
物种丰富度 多度 丰富度指数
　　注：**在0.01级别（双尾）相关性显著；*在0.05 级别（双尾）相关性显著。
湖泊水域面积/m2 0.503 0.503 0.177
岛屿面积/m2 0.918** 0.739** 0.798**
岛周水深梯度 0.821** 0.717** 0.563
沉水植物覆盖率/% 0.415 0.237 0.621*
PR 0.754** 0.404 0.507*
LSI 0.742** 0.445 0.448
CONTAG －0.207 －0.261 －0.040
SPLIT 0.795** 0.463 0.542*
AI －0.191 －0.031 －0.026
DIVh 0.794** 0.471 0.545*
SHEI 0.212 0.262 0.050
进一步分析发现，岛周水深梯度与物种丰富度及鸟类多度均极显著正相关（p<0.01），凸显了水下地形重塑在提升鸟类多样性方面的重要作用。沉水植物覆盖率与丰富度指数之间的显著正相关性（p<0.05）表明，水生植被群落的构建通过食物网与庇护功能间接促进了鸟类多样性的提升。以上结果验证了兴隆湖岛屿“水下地形重塑+食物网构建”设计的岛周水域生境优化策略在生态效益提升上的显著性与科学合理性。
岛屿生境格局指数与鸟类多样性核心指标的相关性分析结果表明（表6），岛屿生境总丰富度与生境多样性指数均与鸟类物种丰富度极显著正相关（p<0.01），并与鸟类丰富度指数呈显著正相关关系（p<0.05），表明生境类型的丰富性显著提升了鸟类类群的多样性水平。同时，鸟类物种丰富度与景观形状指数、分散指数极显著正相关，说明生境斑块形态越复杂、越分散，越能提升鸟类物种的栖息选择空间；而鸟类物种丰富度与蔓延度指数及聚合度指数呈负相关关系，表明高度集中和过度连通的生境格局反而可能限制鸟类栖息的空间异质性。由此可见，形态复杂且空间异质性强的岛屿生境镶嵌结构，更具吸引鸟类的生态功能；湖泊岛屿的生境类型多样性是岛屿生物多样性的关键驱动因素[28]，在城市湖泊岛屿生态修复中，构建高异质性、高镶嵌度的复合生境格局，具有重要的生态实践意义。

4 结论与展望

本研究表明，修复后的兴隆湖岛屿鸟类多样性水平显著高于对照组。所构建的多层次、多功能复合生境结构有效满足了不同鸟类在觅食、繁殖和庇护等方面的生态需求，显著提升了城市湖泊鸟类群落的物种多样性与结构稳定性。其中生境空间异质性与生态位的有效营建被证实为提升多样性的核心机制。异质性强、类型多样的生境格局可增强鸟类对人工岛屿的生态响应与适应能力，验证了岛屿生境优化设计在水鸟保育中的有效性。
本研究为城市湖泊人工岛屿水鸟栖息地构建与生态功能提升提供了理论支持与技术范式。然而，受限于研究周期，以水鸟作为指示生物对兴隆湖岛屿的生态修复成效进行的初步评估，尚不足以全面揭示鸟类对修复后岛屿及湖泊生态系统的长期响应机制与变化趋势。未来应加强长期定量监测，系统记录鸟类的数量动态、空间分布、繁殖行为与觅食策略，深入解析鸟类生态特征与岛屿生境结构之间的生态关系，发展契合中小型湖泊岛屿生态特征的修复与管理技术。同时，鉴于岛屿在城市生态网络中所扮演的生态枢纽角色，后续研究亦应关注岛屿与周边绿地、水体等生态单元之间的空间与功能连接，深入探讨复杂城市格局下鸟类多样性维持的生态机制，阐明岛屿在物种迁徙通道与基因流动中的关键作用，以实现城市生物多样性保护的系统性与实效性提升。

所有图表及照片均由作者绘制或拍摄，其中图1、3底图来自国家地理信息公共服务平台（map.tianditu.gov.cn）。

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