洞庭湖濕地研究進展

陳哲夫，肖化順，陳端呂

(1.中南林業科技大學 林學院，湖南 長沙 410004；2.湖南文理學院 資源環境與旅游學院，湖南 常德 415000)

洞庭湖濕地研究進展

陳哲夫1，肖化順1，陳端呂2

(1.中南林業科技大學 林學院，湖南 長沙 410004；2.湖南文理學院 資源環境與旅游學院，湖南 常德 415000)

指出了濕地資源與濕地生態過程保護對區域可持續發展和生態環境改善有著重要影響，洞庭湖區的經濟發展與人為干擾對湖區生態環境構成巨大壓力，因而一直是濕地生態專家們研究的重點對象。系統總結了洞庭湖區濕地資源開發與利用、濕地生態功能、濕地景觀結構的相關研究現狀，從三峽建成、人為干擾等方面歸納了洞庭湖區濕地動態的驅動因素，綜述了洞庭湖區濕地研究的技術方法，提出了洞庭湖濕地研究重點與研究前景。

濕地資源；濕地景觀；濕地生態；濕地研究方法；洞庭湖

1 引言

洞庭湖是北承長江，南接湘、資、沅、澧四水而具有蓄泄功能的過水性洪道型湖泊。洞庭湖濕地是中國最大的淡水濕地生態系統之一，主要由水面、洲灘、荻、湖草等實體元素構成，形成交錯鑲嵌的格局[1，2]，具有豐富的自然環境和生態資源，形成巨大的環境調節功能，在調節氣候、控制水土流失、涵養水源、抵御洪水、凈化環境、維護生物多樣性等方面起著重要的作用[3]。開展洞庭湖濕地系統研究，對研究濕地結構變化、功能退化、濕地資源合理開發利用與人類活動影響有重要意義。

2 洞庭湖區濕地結構與功能研究

2.1 洞庭湖濕地資源開發利用

濕地資源作為一種綜合性的資源形態，承載著土地、水體、生物、泥炭等資源類型及其相互作用，這種獨特的自然屬性，提供了豐富的資源特產、優越的生態環境、便捷的水運交通及良好的產業發展條件。董明輝針對洞庭湖濕地開發利用的相關問題，從經濟學與生態學的角度探討了洞庭湖濕地資源特征，并提出了發展避洪耐澇型濕地特色產業、建立濕地保護區的開發與保護途徑[4]。從單項資源來看，莊大昌等側重于洞庭湖濕地生態旅游資源開發，提出了湖泊河汊區開發模式、平原區資源開發模式與環湖低丘崗地區開發模式[5]，任勃等研究了洞庭湖區自然恢復、種植荻和種植楊樹等3種退田還湖模式下的植被特征，結果表明，種植楊樹模式的群落生產力最高，植荻模式的多樣性水平最低，而自然恢復模式為最優恢復模式[6]。袁正科等根據洞庭湖濕地植物資源的自覺、半自覺、未自覺3種開發利用現狀，提出了過渡發展荻、蘆葦，盲目地在低位洲灘栽種楊樹等利用的局限性與危害性[7]。李姣研究了洞庭湖區濕地資源對區域經濟的產業結構優化作用，發現認為農業直接依賴水體、土地等單項濕地資源，第三產業直接依賴濕地生態系統的各項服務[8]。侯志勇等研究了洞庭湖區濕地植物種類組成與利用現狀，認為濕地原有植物群落分布格局被打破，物種生物多樣性下降，并提出了將植物資源開發納入國民經濟發展規劃、優先發展特種水生蔬菜和藥材加工業等保護和可持續利用對策[9]。

2.2 洞庭湖濕地生態功能

濕地是自然界最富有生物多樣性和生態功能最完備的生態系統之一，是一個由濕地植物、動物、微生物群落及無機環境的相互作用所形成的復雜功能單元。對于洞庭湖濕地生態研究主要集中在3個方面。

(1)濕地生態功能價值。莊大昌運用生態經濟學與資源經濟學的理論與方法，根據對洞庭湖濕地資源的特點，對洞庭湖濕地的生態服務功能價值，即直接利用價值和間接利用價值進行了貨幣化評估[10]。江波等從生態系統服務功能入手，探討了洞庭湖濕地生態保護的重要性及現有研究在管理層面應用的局限性，提出了基于生態系統服務的洞庭湖濕地生態系統管理的DPSER框架[11]。毛德華等針對洞庭湖濕地生態服務價值提出了外生態恢復與內生態恢復相結合的濕地生態恢復對策[12]。

(2)濕地生態安全與健康。毛德華等研究了洞庭湖濕地洪澇災害、水質污染和生物多樣性減少等生態問題的形成機制，主要與自然與人為因素的復合疊加作用、濕地資源衰退、生態平衡遭破壞等因素有關[13]。許振宇等評價了洞庭湖生態災害應急能力，災害應急能力良好，但通過注重恢復、補償與保護、建設，完善生態功能，還有很大的提升空間[14]。廖丹霞等研究了洞庭湖濕地生態系統健康的演變動態，2003年以前處于下降趨勢，其后隨著合理的土地利用與生態保護，健康狀況逐步回升，但人類干擾等壓力對濕地健康狀態的影響存在時滯性[15]。

(3)濕地生態補償。熊鷹等采用環境經濟學理論與方法，對洞庭湖區濕地恢復的生態補償效應評估，提出了征收生態補償費與生態補償稅、政府補償補貼、推廣優惠信貸、流域范圍內補償等補償機制與實現途徑[16]。楊芳將社區參與理念的滲透進洞庭湖濕地生態補償機制中，社區集體與居民等多方參與，真正成為補償主體，構建了生態保護與社區發展相結合的生態補償機制[17]。

2.3 洞庭湖濕地景觀結構

近年來，湖區土地利用格局改變了濕地水文環境，影響湖灘濕地發育演化，形成了洞庭湖趨于復雜化的濕地景觀。評價濕地景觀現狀與格局，分析各種濕地類型的轉移方向、數量、速度與濕地景觀變化的區域差異成為研究洞庭湖濕地資源的主要內容。鄭建蕊等[18]運用洞庭湖區濕地的景觀格局指數分析濕地景觀信息及特征，總結了濕地具有景觀類型比例不均、水田與湖泊景觀優勢顯著的特征。石軍南等研究了濕地各類型的景觀格局變化，湖泊和林地的破碎化程度呈逐漸上升，水田正在逐漸降低，景觀多樣性、景觀異質度增大[19]。梁守真揭示了20年洞庭湖區濕地景觀總變化趨勢，研究認為，洞庭湖區濕地景觀面積在呈下降的趨勢，逐漸從以小斑塊、多種景觀類型共同控制的景觀格局向大斑塊、類型較單一的景觀格局演變，自然濕地向人工濕地轉移劇烈，由于受人類活動影響，自然濕地景觀破碎化程度增加，除水體外，泥灘地、草灘地、蘆葦灘地等其他濕地自然濕地景觀有不同程度的增大[20]。楊利分析了三峽工程建設前、建設后洞庭湖濕地景觀變化，濕地斑塊數逐年增加，景觀破碎化逐漸加大，斑塊間的結合度降低，景觀形狀經歷了由復雜到簡單再到復雜的過程[21]。

3 洞庭湖區濕地動態的驅動因素研究

3.1 三峽工程建設

三峽工程作為治理與開發長江的關鍵性骨干工程，運行后對長江下游徑流量在年內發生明顯變化，對洞庭湖區的濕地資源與環境產生一定的影響。對于三峽工程運行與洞庭湖區水位及湖洲灘面積變化的作用，鄒邵林等研究了三峽工程對洞庭湖灘地出露天數的影響，預測了三峽工程建成后露天數變化將影響湖區灘地的開發利用方式與動植物種群的演變[22]。周北達等[23]通過建立洞庭湖和長江的水力模擬模型，研究了三峽工程運行后對洞庭湖區洪水水位的影響，主要從影響三口入流與影響洞庭湖出口城陵磯處的長江水位兩個方面來影響洞庭湖的入流與出流，從而影響洞庭湖水位。顧慶福等研究了三峽工程運行中洞庭湖區3種典型來水組合的防洪作用差異，闡明了三峽工程建成后不能完全解除洞庭湖區的洪水威脅[24]，謝永宏等[25]從水位變化、極端水位及持續時間、泥沙淤積速率等方面，分析了三峽工程對洞庭湖區濕地植被發生逆向演替的影響。賴錫軍等運用水動力學方法分析了三峽水庫不同調節流量下湖泊水位與流量的變化特征，三峽工程建成將改變洞庭湖的水文過程，影響湖泊濕地生態系統，相對來說，受三峽水庫調節影響大的是東洞庭湖、南洞庭湖東部和西洞庭湖北部，而西洞庭湖南部影響較小[26]。黃群等研究認為三峽水庫運行后，洞庭湖中、低位洲灘提前出露，淹水歷時縮短，對蘆葦的分布界限影響很小，導致湖草分布界限向下延伸[27]。

3.2 湖區的人為干擾

人為干擾改變了湖區水文條件和泥沙輸移規律[28]，是洞庭湖濕地動態變化的重要影響因子。最大的人為干擾是人工裁灣，導致區域河段水位降低、河床沖刷加劇，長江三口分流入湖的水量、沙量減少[29]，但隨下荊江流量沙量增加，原本應沉積于洞庭湖的泥沙則游積到漢口-螺山段，下游河床抬高增加了城陵磯出湖泥沙的壓力[30]。湖區人口增加與產業的快速發展，加快了湖區湖水污染，激化了社會經濟發展與湖泊生態環境惡化的矛盾[31]。圍湖造田滿足了人口的土地需求，促進了社會經濟發展，但過度圍湖墾殖加快了洞庭湖湖面的減少，洲灘面積逐漸增多[32]，給湖區濕地生態系統造成不可逆轉的危害，濕地結構和功能發生了巨大的變化。自1998年以后，洞庭湖區進行了大規模的退田還湖[33]，主要有單退與雙退2種實施方式。退田還湖工程效果明顯，濕地面積呈增加趨勢，濕地生態環境得到了很好的恢復和保護，但天然濕地整體上仍處于退化狀態[34，35]。退田還湖能擴大洞庭湖的蓄洪能力、改善湖泊局地氣候和水質、有利于生物多樣性保護和水資源的可持續利用[36]。陶衛春等通過評價退田還湖前后的生態承載力，發現退田還湖在提高洪泛區生態承載力方面作用明顯, 但減輕環境承載力的作用要大于資源承載力的降低[37]。

4 洞庭湖區濕地研究的技方法術

4.1 3S技術

由于洞庭湖濕地內部通行條件限制，3S技術作為一種有效的監測手段在濕地監測中得到廣泛應用[38]。在3S技術運用中，GPS技術是作為野外調查的主要工具，GIS技術是洞庭湖濕地動態變化的空間分析手段，運用最多的為遙感資料作為數據源。袁正科等利用3S技術繪制植被類型分布圖分析洞庭湖濕地植被動態及對生物多樣性的影響[39]。在濕地分類方面，遙感影像處理的應用最多，邵家駒等[40]利用Landsat MSS 數據進行分類，鄧帆等[41]、王紅娟等[42]根據植被群落以及泥灘、水體等地物的光譜特征及其在不同時相影像上的光譜差異提取分類規則，進行決策樹分類。徐怡波等利用ENVISAT ASAR數據進行了洞庭湖植被分類研究[43]，黃進良用目視解譯和計算機分類兩種方法分別對洞庭湖多期影像進行濕地分類和面積提取[44]。宋仁飛等運用BP神經網絡、馬氏距離分類法、Bayes分類法、Fisher分類法、SAM、SVM等6種方法的濕地植被識別方法比較，SAM的精度最高[45]。在基于MODIS數據應用方面，杜濤等人統計洞庭湖區水體面積，結合相應日期的水文站點，建立洞庭湖區面積-水位相關關系擬合公式[46]；梁婕采取對MODIS13Q1數據的NDVI和NIR波段分別設定閾值的方法提取水面洞庭湖水體，通過分析，洞庭湖區濕地呈現明顯減小的趨勢，主要是三口、四水來水減少、降雨減少等多方因素共同作用的結果[47]；毛先成等人以MOS-1b/MESS R為數據源，得出了水體深度探測模型[48]。

4.2 數學建模方法

張晴等采用市場價值法、費用支出法、支付意愿法、機會成本法、碳稅法和造林成本法及影子工程法來對洞庭湖濕地進行生態經濟價值的評估，洞庭湖濕地生產力價值很高，但是旅游休閑、文化教育科研價值僅占直接使用價值的22%，調節氣候價值占間接使用價值的64%[49]。蔣衛國等采用了OECD建立的壓力-狀態-響應(簡稱 P-S-R)模型探討外界干擾的區域響應變化，研究表明東洞庭湖區濕地最大，南洞庭湖區濕地次之，西洞庭湖區濕地最小[50]。廖丹霞以壓力-狀態-響應模型為基礎選取評價指標，結合洞庭湖濕地的特點，建立洞庭湖濕地生態系統健康評價模型[51]。李姣利用主成分分析法、聚類分析法和線性加權平均法等，從生態-經濟系統耦合度分析了濕地生態和社會經濟系統的相互作用，反映濕地為區域發展提供的機會與約束[8]。

4.3 景觀生態學方法

洞庭湖濕地運用了景觀生態學的空間分析方法。鄭建蕊等對提取的濕地信息，結合景觀生態學分析軟件Fragstats計算濕地景觀指數，分析濕地的景觀結構與功能特征[18]。劉妍針對各個時段的各景觀類型的基礎資料，引入景觀格局分析方法，分析了洞庭湖區斑塊特征與動態變化的驅動力[52]。

5 存在的問題與展望

濕地環境的惡化趨勢并未得到根本性緩解，濕地保護面臨的最大問題是天然濕地面積銳減、濕地功能減弱、濕地生態環境退化，對濕地的結構、功能、生物多樣性、系統性等基礎研究及基礎支撐的不足，導致尚未形成科學合理的濕地保護機制。濕地保護已成為生態建設和生態惠民的重要領域，濕地保護與可持續利用模式的正在積極探索，但濕地保護體系和部門協作機制亟待完善，構建比較完善的濕地保護利用的法律、政策體系與動態監測、健康評估及預警管理支撐體系，成為未來濕地研究的重要方面。由于區域濕地水文過程、生態過程、地球化學等相關過程的復雜性與時空尺度性，衛星雷達觀測與水文模型、生化模型相結合是未來研究難點。在全面實施“海綿城市”的理論與實踐中，城市濕地在城市生態建設中的重要作用和地位越來越重要，城市濕地的“綠色海綿”研究成為熱點，具有較好的發展前景。

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Research Progress on Dongting Lake Wetland

Chen Zhefu1,Xiao Huashun1,Chen Duanlü2

(1.CollegeofForestry,CentralSouthUniversityofForestryandTechnology,Changsha410000,China;2.CollegeofResourcesandEnvironmentandTourism,HunanUniversityofArtsandScience,Changde41500,China)

The protection ofwetland resources and wetland ecological process makes great influence on the sustainable development ofthe region and on the improvement of ecosystem. The ecosystem of Dongting Lake has been under great pressure of the economic development and human disturbance, which has been the key study object of the wetland ecologists. The article summarizes the current state of the exploitation and utilization of the wetland resource of Dongting Lake, the ecological function of wetland and the structure of wetland landscape. This article discusses the driving factors of dynamic changes of wetland of Dongting Lake from the aspects of the completion of three gorges and human disturbanceand summarizes the technical method used in the study of the wetlands of Dongting Lake. In the end, the article proposes the key point and prospect of research on the wetlands of Dongting Lake.

wetlands resources; wetland landscape;wetland ecology;wetland research method; Dongting Lake

2015-10-27

湖南省科技計劃項目(編號：2015ZK3059)；湖南省社會科學基金(編號：13YBB160)；湖南省教育廳重點項目(編號：12A100)資助

陳哲夫(1990—)，男， 湖南武岡人，中南林業科技大學林學院碩士研究生。

肖化順(1968—)，男， 湖南武岡人，博士，副教授，碩士研究生導師，主要從事林業可持續發展教學與科研。

P331

A

1674-9944(2015)12-0020-04