太湖地區生態環境演變的人為驅動

姜昊

摘要 太湖地區是我國經濟文化的中心地區之一，對長三角的區域可持續發展具有重要作用，而太湖是其核心。對太湖湖區面積、湖區人口、湖區水環境和湖區生物多樣性等方面的資料進行了歷史還原和整理，得到其各自的發展軌跡，并進行了互比及因素之間的相關分析。結果表明：在整個歷史時期中，人口數量及人為作用方式的變化對太湖地區生態環境演變有著重要影響，而且影響力隨著時間推移有不斷變大趨勢。在這個基礎上，總結出太湖地區生態環境演變人為驅動的過程和模式，可為今后治理太湖生態環境提供理論基礎與思路。

關鍵詞 太湖；面積；人口；污染；生物多樣性；人為驅動

中圖分類號 S181.3 文獻標識碼

A 文章編號 0517-6611（2014）27-09513-05

The HumanInduced Drive on the Development of Taihu Lake Ecoenvironment

JIANG Hao

（Hydro China Huadong Engineering Corporation， Hangzhou， Zhejiang 310012）

Abstract Lake Taihu catchment is an economic and cultural centre area of China， and it plays an important role of the sustainable development of Yangtze River Delta. Based on the historical rebuilding and coordination of the area， population， aquatic environment and biodiversity of Taihu Lake， we know how they were developed respectively. And then we compared these factors mutually to find the relationship between them. The result showed that in the long history of this area， the humaninduced driving has play an important role and the effect enhanced while years passed. Finally， we got the humaninduced mode and process which drives the ecological environment development， which provides us the practical possibility of humaninduced treatment of the Taihu Lake.

Key words Taihu Lake； Area； Population； Pollution； Biodiversity； Humaninduced driving

湖泊作為一種自然綜合體，對我國文明形成與發展有著重大影響，但也不可避免地受到人為因素的反作用^[1]。從蠻荒到后工業時代，人類活動對自然體的作用逐步加強^[2]。

近年來，對湖泊生態環境演變的人為驅動有所報道，主要集中在湖區水體富營養化^[3-8]、由富營養化引發的生物量與種類變化^[9-12]，以及宋代與建國以來湖區面積及土地格局變化^[13-17]等方面；但對湖區在更長歷史時期的生態環境變遷的人為驅動研究還未見報道。

因此，該研究在我國史料豐富且傳承有序的基礎上，以太湖為研究對象，從中國史籍中地理、人口、水利和農業，以及近幾十年來湖區面積、生物量、生物種類、流域工農業生產及人口等數據和資料的分析入手，展示各歷史時期人類活動對太湖生態環境的影響，探討太湖生態環境歷史變遷的人為驅動機制；旨在為當今太湖的合理利用及綜合治理提供參考。

1 研究區概況

太湖流域位于長江三角洲南側，西連天目山余脈的低山岳陵，東距東海不足百里，地跨江蘇、浙江、安徽與上海三省一市，以江浙為主^[18]。流域地勢西高東低，大致以丹陽-溧陽-宜興-湖州-杭州一線為界，分平原與山地丘陵兩大部分。東部為太湖平原，是全流域的主體，約占太湖流域總面積的80%，河網密集，湖泊眾多，江河湖海相通；西側山地丘陵，構成太湖流域的分水嶺，約占流域面積的20%^[19]。太湖面積2 292 km²，為中國第三大淡水湖泊^[1]。太湖流域地處北亞熱帶與中亞熱帶的過渡地帶，氣候溫和濕潤；土壤主要有潮土和水稻土^[20]。該地區有陸地生態系統和水生態系統及其過渡地帶，其中占主體的各類濕地具有很強的生態過濾功能，對于保護太湖生態環境和生物多樣性具有重要作用^[21]。歷來對該地區的研究有很多分類方法，筆者采用行政區劃的劃分方法，研究范圍包括江蘇省的蘇州、無錫、常州三市以及浙江省的嘉興和湖州兩市。

太湖流域歷史悠久，文明發達。在環太湖區域的馬家浜、羅家角、崧澤、草鞋山、圩墩、良渚等200余處發現有新石器時代的文化遺存，最早的距今逾7 000 a，是中華文明發展較早的區域之一[1，22-23]。良渚文化時期（5～4 kaBP），該地區的社會文明已經進化到相當高度，出現了早期社會分工和社會分化^[22]。隨后，該區域出現了吸收中原文化元素的馬橋文化，意味著太湖地區與中原地區在那個時期就已經有較深層次的交流^[24]。該區域孕育了燦爛的吳文化^[25]，而漢末興起的江東士族一直到唐朝都有著重要的政治地位和文化地位^[26-28]。中唐以來，該地區更是成為整個中國最重要的經濟中心之一[1，29]。與此同時，以太湖地區為中心的南方學派在宋、明、清、民國都對中國的文化以及學術發展起著重大作用^[30-33]。解放至今，該區域依舊是中國經濟發展的發達地帶，以不到全國0.4%的國土面積創造了約占全國1/8的國民生產總值，同時依然保持著中國文明的發達地區的地位^[1]。

2 研究方法

自然環境數據包括湖區面積、湖區物種數以及湖區污染指標3個方面。其中清代以前的數據主要來自于該區域各朝地方志及四庫全書收錄的有關部分；清代至20世紀中期數據則參考了這一時期的方志^[34-36]以及時人專著，如金友理的《太湖備考》^[37]等。對太湖面積的記載散見于各個時代的各類古籍中，其中包括地理專著、人物游記、詩作、前人筆記以及前人考古發現記錄等^[34-37]。由于詩歌中多用虛數，所以并未采納詩歌里關于湖區面積的數據。將上述數據與近年鉆孔分析所得沉積地層鉆孔剖面資料、黃土沉積分布范圍、湖盆地形分析以及考古發掘等資料印證^[38-43]，得到湖區面積變化圖。近60年來的數據則參考了建國后各時期的調查及近年發表的一些區域相關研究資料。社會數據則主要包括該區各時期人口數量及納糧數量。解放前的數據參考了各個歷史時期史書和近人對古代人口稅賦研究的專著《中國歷代戶口、田地、田賦統計》^[44]，解放后的數據則參考了國家編制的該區各年年鑒以及5次人口普查的結果^[45-46]。該區資料眾多，該研究所采用的史料，多數來源于歷代治學嚴謹的知名學者主編的正史或同時在幾種史料中得到證實的資料。同時對不同來源資料作互比，取有較好的一致性的數據。

依梁方仲先生《中國歷代度量衡變遷表》^[44]對面積數據進行單位統一換算后，獲得各參數的時間動態。將之與作為參照的全國發展變化的曲線對比，對出現異常波動的年份進行歷史還原，查詢有關歷史事件，分析事件和具體原因之間的因果聯系，由此得出湖區生態環境人為驅動的模式。

3 結果與分析

3.1 湖區面積演變

一些研究認為，太湖的形成很可能是由于突發洪水，于低地泛濫，集水成湖。而這樣的突發洪水與人類活動息息相關[38，43]。太湖成為大湖面在戰國時期，至清，一直緩慢擴展（圖1）[1，43]。這一趨勢不僅由史書中的面積數據給出，歷史時期的幾次發現對此也予以了證實。古書《吳縣水利志》曾載，1075年大旱，太湖水位驟減，東太湖干涸，湖底出現有丘墓、街道、水井、樹干等。1986年在吳縣通安鄉西太湖湖底，挖出戰國時古井4口，井中清理出漢代文物。這些發現都定性地說明了自太湖成大湖面以后，一直處于擴大狀態。其間，雖然唐宋元明數朝圍墾不斷，但洪水泛濫又會吞噬耕地，使湖面擴大，所以總體呈擴大趨勢[1，43]。清后，由于圍墾強度過大，湖區面積開始不斷縮小，這樣的趨勢一直延續到了近10年才有所緩解[1，13]。研究表明，太湖地區一直處于沉降階段^[1]，原本應擴大的湖面反而縮小，顯見自然以外的人為因素是其主要驅動力。

第一次異動出現在魏晉時期。雖然兩組數據同呈下降趨勢，但太湖地區的人口下降比例（30.2%）明顯小于全國同期下降比例（71.4%），這說明該區在這一時期有大量人口流入的事件。這一數據異動和歷史事件吻合。據載，西漢末，王室式微，王莽攝政，社會動亂，出現第一次北民南遷太湖地區高峰，這次遷徙實際為后來吳地發展奠定了人口基礎。后至三國，征戰連年，人口數量急劇減少，這一趨勢直到晉朝建立才得到一定緩解。晉朝人口稀少，但由于西晉末年永嘉之亂，導致相當人數南遷太湖，這是太湖地區又一次大規模的遷徙。這次大規模的遷徙還擴展到了整個長江流域，此前整個南方都處于一種地廣人稀的局面^[48-50]。

第二次異動則出現在隋唐之間。經對比，發現這一時期太湖地區人口增長率為260.9%，遠高于全國人口增長率的208%。這個變化也從史實得到了印證。據載，隋唐一統后，中國經濟進入一個高速發展時期。經濟增長、文化繁榮、政治穩定，人口亦伴隨著這些外部因素變化而大幅增長。至盛唐，中國人口達到高峰。終唐一朝，太湖地區人口數量迅速增加。安史之亂使得大批北方民眾又一次集中南遷至太湖流域，這次南遷之后，南方人少北方人多的人口不平衡情況逐漸得到改變^[51-52]。

第三次異動出現在宋元之間，也是3次變動中幅度最大、影響最廣的一次。這一時期該地區人口增長率達到了283.1%，但同期全國人口卻是減少了11%。這一異動也有相應歷史背景。宋朝人口首次過億，而軍事實力較弱。相比唐朝，中央政府更仰仗南方經濟，因此經濟中心南傾。這次異動使得南方人口超過北方，成為中國新的人口和經濟中心，長江流域也開始逐漸取代黃河流域成為中國歷史發展的主角^[53-54]。這一時期的變化也奠定了此后太湖地區的人口基礎。

今天，太湖已經成為全國乃至世界人口密度最大的地區。從西漢元始2年（公元2年）會稽郡人口密度的12.3人/km²，發展至唐代時江南東道人口密度為31.44人/km^2[44]，再到現在的1 000 人/km^2[55]，太湖地區人口發展速度驚人，而為這些人口生存和發展而付出的生態環境代價也相當巨大。

3.3 湖區水環境演變

湖區水體污染是伴隨著近代工業的興起而出現的。因此，太湖流域的污染過程和太湖流域現代工業發展歷程應當相吻合，早期有污染而無治理的時期更是如此。

太湖地區近代工業發端較早，洋務運動之后，就開始有零星的工業發端，但這些工業產業規模都不是很大。1882年由左宗棠奏準開創的徐法利國驛煤礦在當時已經屬于江蘇境內實力較強的工業企業，但就是這樣一個由左宗棠、李鴻章等人主持著重發展的企業，也僅維持7年時間就慘遭倒閉命運。相較之下，太湖地區那些中小型企業就更加不堪，而且其時太湖地區工業主要以污染較少的輕工業為主^[56]，這樣的工業規模和工業模式對水體的污染程度應該是有限的。這個結論可以從20世紀60年代，太湖地區水質依舊能夠保持一類水標準[1，43]這一事實中得到印證。因此大體上可以認為，從遠古時期到清末，太湖水幾乎沒有污染；從清末到建國初期，太湖水污染即使有，也極輕微。

真正的規模性污染出現在20世紀60年代之后。建國初，國家對太湖地區主要發展戰略定位在農業基地，于是20世紀60年代、70年代大量湖灘被圍墾。70年代開始，農藥、化肥大規模進入我國農業生產領域，作為農業基地的太湖地區農藥、化肥污染比較嚴重。伴隨著該地區的工業化進程，工業污染在70年代末、80年代初逐漸抬頭，并以驚人速度發展。除外源污染外，內源污染在湖區水環境惡化中也起著重要的作用。在富營養化地區，原本可以通過水生植物的大量生長降低污染^[57]，但太湖地區高強高密度的漁業養殖以及圍網的養殖方式導致水生植物退化，使太湖失去了一個重要的污染輸出途徑^[38]。內源外因的合力結果使得太湖污染加劇，以污染指標CODMn為例，1960年含量僅1.90 mg/L，1988年上升至3.30 mg/L，1995年則達到了5.53 mg/L，35年間增長了2.9倍（表1）。其中，前28年增長1.40 mg/L，僅后7年就增長了2.23 mg/L，前后的增長速度比達6.4倍，如不整治，這個趨勢還要加大。同時由于該區域人口眾多，因使用現代工業制品而產生的生活污染也隨著工業化進程同步增大[11，58]。據1994年統計資料，由城鎮生活污水排放的TN、TP和COD分別占全流域總量的25.1%、70.5%和42.1%，生活污水已成為太湖重要的污染源，這些污染物大多通過河道匯聚湖泊。除了從水體中測得的數據，對MS、DLS短沉積巖芯的研究也印證了這一趨勢^[7]。綜上所述，解放后，特別是近30年來，人為因素正在以空前速度污染著整個太湖流域，人類對由水體污染引發的一系列生態問題有著不可推卸的責任。

4 討論

4.1 湖區面積和湖區人為作用的關系 研究中提及的3次大異動都指向該區人口大幅增加。為養活湖區新增人口，在湖區土地總量一定的情況下，人類開始了不斷與水爭田的歷程。太湖地區與水爭田的方式主要有圍田、圩田以及充分利用自然條件的葑田等。

圍田是指以圍筑堤岸的方式向水面爭得的新耕地，也稱湖田，史載宜興“縣多湖田”。圩田則是指將已耕熟田筑以堤圍或圩岸的水利田。圍田所得的新拓耕田在耕熟之后一般要建為圩田。歷史時期大量圩田是由圍田改造而成的：宋代江陰境內的芙蓉湖，“周圍一萬五千三百頃，又號三山湖，今皆為圩田”；嘉定二年（1209年）湖州境內修筑堤岸“變草蕩為新田者凡十萬畝”；紹興年間，太湖“瀕湖之地，多為軍下兵卒侵據為田”，“蓋隊伍既眾，易于施工，累土增高，長堤彌望，名曰壩田”（壩田是圍田的別稱）^[16]。圍田等方式有效地增加了可耕地面積，據《琴川志·版籍》載，理宗時常熟有圍田2 916.8 hm²（54 016畝），約占全縣總耕地數13 067 hm²（241 982畝）的1/4。葑田主要有自然和人工兩種方式。北宋有載“吳中陂湖間，茭蒲所積，歲久根為水充蕩，不復與土相著，遂浮水面，動輒數十丈，厚亦數尺，隧可施種植拼鑿，人據其上，如木筏然，可撐以往來，所謂葑田是也。”葑田最初是自然形成的，當地人民受其啟發，有意“以木縛為田丘，浮系水面，以葑泥附木架上，而種藝之，故謂之架田。” 這種方式雖然于水利無害，但各地實際存在可能不多。只能作為南宋時人多地少，人們被迫想方設法擴大耕地的一種反映而已。

此外，太湖地區人民還種植水生作物作為耕地的延伸，并多以蓮藕和菱角種植為主。文獻記載“荷蓮之根為藕，出于葑門南塘最佳”（《姑蘇小志》）；“藕出梅灣北蓮塘，甘嫩勝高郵”（雍正《橫山志》）。此外，湖蕩及稻田的低洼處廣泛被用來種植茭白、蘆葦、莼菜、茨等植物。這些植物種植量很大，有“菱露葦荻，彌望無際，幾不辨涯岸。至港口之內支干各河，腳割則無處不有，圈占堆填，日新月盛”（清·莊有恭，查禁茭蘆魚籪告示）的記載。

清末以來，地方豪強大規模無計劃圍墾使得整個湖區面積繼續大規模縮小。到了民國，軍閥混戰，湖區水利更缺乏統一有效管理。建國后，政府組織對湖區進行了一番整治，但初步治理后，出于經濟需要，政府又組織對湖區進行了大規模高強度開發。由于高度統一的中央政府有著巨大權威，加之現代化機器開始在湖區發揮作用，湖區經歷了最嚴重的縮小時期。僅建國以后，被圍湖墾殖的湖泊就達239個，占建國初期原有湖泊總數708個中的33.8%，建圩面積528.5 km²，占建國初期面積3 884.9 km²的13%，因圍墾而消失或基本消失的湖蕩16個，面積約161.3 km²，其中太湖圍墾面積160.17 km²，占湖區圍墾總面積的30.3%^[1]。

但從古至今日益加強的圍墾力度并沒有使湖區消失，歷史上太湖面積有總體增大的趨勢，直至今日也還保持著2 292 km²的面積，維持著全國第三的大湖風貌^[1]。這一方面是由于人類圍墾活動在使湖區面積大幅減小的同時，也使得湖區蓄水能力大幅降低。遇水災年份，則湖水泛濫，淹田圍湖導致耕地面積縮小，湖區面積擴大。另一方面，人為活動對湖泊入海口，亦即吳淞口的作用使得入海口水道變窄，導致排水不暢，因而湖區面積反而增大^[43]。因此湖區面積絕對減少并不明顯，但湖區面積受到人為因素的影響還是顯見的，總而言之，歷史時期太湖湖區面積的擴大與縮小都與人為活動密切相關。

4.2 湖區水環境和生物多樣性的聯系

該區生物多樣性和物種組成的演變既有自然因素又有人為因素的作用。近年在太湖地區的百余個鉆孔孢粉鑒定分析，已將太湖地區自晚第四紀以來古植被演化情況揭示得比較清楚。從35 000年前含云杉、冷杉的森林草原發展到現今含針葉樹的闊葉林的過程，就是太湖地區植物種群因氣候，地形等自然環境變化以及植物種群自身演替而變化的過程^[43]。

近代以來，隨著湖區人口的增加，工農業生產發展，水體污染，湖泊被大量圍墾，水利建設又造成江湖阻隔，加之人類過度捕撈，這些因素都嚴重影響了生物生存環境，導致生物多樣性降低（圖4）。

水體污染直接影響著湖區的生物多樣性。太湖水體污染狀況嚴重，據報道，素以生命力頑強著稱的水花生在太湖的某些地區亦無法生存^[63]。研究表明，湖區水體富營養化與藻類爆發呈正相關^[64-65]。大量爆發的藻類導致溶解氧濃度迅速降低，直接導致魚蝦、螺螄等水生物大量死亡，對生物多樣性有著負面影響。

除了水體污染之外，水利建設造成江湖阻隔導致生境破碎化對生物多樣性的負面影響也顯而易見。首先破碎化導致水體形成大量小生境斑塊，而每個斑塊的大小很可能不足以維持一個局部種群生活^[66]；其次，在生境總體面積一定的情況下，破碎化的生境擁有更長的生境邊緣，這樣個體進入非適宜生境范圍的機率增大，同時威脅個體也更有機會接觸被威脅個體^[67]。這些都將增加種群死亡率，同時降低繁殖率，而這對物種多樣化無疑是有害的^[68]。

4.3 湖區面積和生物多樣性的聯系

湖區面積大幅縮小也是生物多樣性減少的一個重要因素。根據島嶼的種數面積關系原理，生境面積越大，種數越多。在同等條件下，生境面積決定了初級生產力大小，而初級生產力大小正是生物生活數量的一個重要制約因素，所以生境的面積與物種數呈顯著相關，用公式表達為S=cAz（其中S代表物種數，A表示生境面積）^[69]。通過公式分析可以看出，中國歷史時期不斷對太湖湖區進行圍墾導致湖區面積減小會對該地區物種多樣性產生消極影響。

因此，人類活動導致的湖區面積減小、水體污染和生境破碎這些后果對太湖地區生物多樣性有不利影響。研究表明，由于西北部湖區水體的污染與富營養化程度逐年加重，導致湖體生態系統急劇退化，水生高等植物快速減少。除沿岸尚存蘆葦間斷分布外，沉水植物已基本消亡，與之相對，藍藻等浮游植物瘋長^[46]。西太湖魚類種數從20世紀60年代的160種，減少至目前的60～70種，洄游性魚類幾乎絕跡。而東太湖魚類數量則由106種減少至48種^[11]。西太湖地區底棲生物物種減少，耐污類種群增大，生物多樣性下降^[56]；東太湖地區雖然底棲生物生物多樣性有所增加，但某幾種生物擁有絕對優勢的生物量，如果污染加劇，環境選擇將淘汰不耐污染物種，對生物多樣性不利^[11]。同時，一些耐污的外來種引入雖會增加其物種多樣性，但會改變其土著生態系統結構，導致原生態系統失衡。人為活動對湖區生物多樣性的影響之大，可謂驚人。

5 結論

綜上所述，可以看到整個歷史時期太湖地區生態環境在人為驅動下的演變過程。隨著湖區人口的增加和人力作用方式的轉變，人為因素已經影響了湖區水環境，湖區面積和湖區生物多樣性等方面，已經超越自然因素成為湖區發展主宰力量。雖然近幾十年來，人為因素對湖區的驅動大多是非良性驅動，但人為力量的強大還是為湖區提供良性人為驅動提供了現實可能性；同時，對歷史時期湖區生態環境人為驅動的系統研究則為良性驅動提供了現實的可能性。因此，可以在認識歷史時期人為作用方式及其影響的基礎上，結合現代生態學研究，搞好太湖地區的生態環境重建。

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