


摘要:
長江中下游淺水湖泊是支撐區域經濟社會高質量發展的國家重要戰略資源,在維護區域水安全、糧食安全、生態安全和生物多樣性等方面占有重要地位。但該區域人口眾多、開發歷史悠久,在氣候變化和人類活動的雙重影響下,普遍存在水體富營養化、湖泊功能退化等生態環境問題。濕地植物是濕地生態系統物質循環和能量流動的基礎,從湖泊濕地植物保護修復的角度,梳理了長江中下游淺水湖泊總體情況及濕地植物保護現狀,分析了這些湖泊所面臨的主要生態環境問題:
水文過程改變、生境喪失、資源過度利用、水利富營養化、
洪澇災害、入侵種泛濫、流域綜合治理及科研觀測研究不足等。在此基礎上提出了相應地濕地植物保護修復的對策建議:優化水資源配置、恢復濕地生境、資源合理利用、改善水質、改善江湖關系、防治入侵生物、健全流域管理體系及加強觀測研究等。以期推動流域系統治理、資源可持續利用、促進湖泊水生態環境改善和湖泊功能恢復。
關" 鍵" 詞:
濕地植物; 保護與恢復; 水體富營養化; 流域綜合治理; 淺水湖泊; 長江中下游
中圖法分類號: X524
文獻標志碼: A
DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.01.008
收稿日期:2024-04-18;接受日期:2024-07-02
基金項目:
國家自然科學基金項目(42201436,41371513)
作者簡介:
趙素婷,女,副研究員,博士,研究方向為濕地植被保護與恢復。E-mail:zhaost@mail.whlib.ac.cn
通信作者:
厲恩華,男,研究員,博士,研究方向為濕地生態學、濕地生態修復和植物多樣性保護。E-mail:lieh@whigg.ac.cn
Editorial Office of Yangtze River. This is an open access article under the CC BY-NC-ND 4.0 license.
文章編號:1001-4179(2025) 01-0058-09
引用本文:
趙素婷,周瑞,袁賽波,等.
長江中下游淺水湖泊濕地植物保護與恢復
[J].人民長江,2025,56(1):58-66.
0" 引 言
植物作為湖泊濕地的初級生產者,在水生態系統中具有構建作用。植被的物種組成、群落結構和豐富度決定了湖泊的性質和狀態,也間接決定了該生態系統其他生物類群的物種多樣性和生態系統功能,是湖泊濕地生態系統健康的重要基礎[1]。
水生植物是湖泊生態系統營養循環的核心環節,不僅能夠抑制風浪、促進沉積、抑制再懸浮,而且能通過自身的生理活動改變水體和沉積物的pH和氧化還原狀態,影響氮磷等營養鹽在水-泥-草間的轉化和利用[2]。此外,還為動物提供食物、庇護所和產卵(繁殖)場,創造多樣生境。一些水生植物還能分泌一些殺藻或抑藻物質,起到克藻或抑藻作用。濱岸帶濕地植被具有截污、過濾、控制侵蝕的生態環境功能。因此,湖泊濕地植物對湖泊水環境改善、生物多樣性保護、生態服務功能維持具有十分重要的作用。
然而,在氣候變化和人類活動的雙重影響下,長江中下游淺水湖泊受到筑堤建閘、圍湖造田、資源過度利用、污染持續輸入等因素的長期影響,造成江湖阻隔、水文情勢改變、面積銳減、調蓄能力下降、洪澇災害頻發、水體污染和富營養化加劇、入侵種泛濫、湖泊水環境惡化、植被衰退、生物多樣性下降、生態服務功能退化,進而影響了區域的水安全、糧食安全和生態安全,制約了長江經濟帶高質量發展[3]。自20世紀60年代以來,中國絕大部分湖泊存在不同程度的水生植被(特別是沉水植物)退化,其中長江中下游湖群水生植被退化尤為嚴重。此外,水生植被
導致沉積物再懸浮增強,促進沉積物營養鹽向上覆水體釋放,
加劇湖泊的富營養化。氣候變化和富營養化的共同作用使得湖泊生態系統的響應更加復雜。
長江中下游淺水湖泊,是實施長江大保護戰略的重要區域,其生態環境保護和生物多樣性維持是該區域經濟社會可持續發展的基礎,需要認真分析其面臨的突出問題、辨識保護和恢復所面臨的主要威脅,從促進植被恢復和多樣性保護入手,推動湖泊生態環境改善,提高其健康水平、促進資源可持續利用,從而為該區域經濟高質量發展和美麗中國建設做出貢獻。
本研究從湖泊濕地植物保護修復的角度,分析了長江中下游淺水湖泊的總體情況、面臨的主要生態環境問題、濕地植物保護現狀,并在此基礎上提出了有針對性的濕地植被保護修復的對策和建議,以期推動流域系統治理、資源可持續利用,促進湖泊水生態環境改善和湖泊功能恢復。
1" 長江中下游淺水湖泊總體情況及濕地植物現狀
長江中下游平原屬于長江水系形成的沖積、湖積平原,區內地勢平坦,湖泊眾多,是中國湖泊密度最大、淡水湖泊最集中的區域,也是世界上極具特色、生態意義巨大的湖泊群[4]。長江流域的湖泊濕地面積占全流域濕地面積的19.28%,其中36.44%湖泊濕地分布在中游區域,51.26%湖泊濕地分布在下游區域[5]。長江中下游湖泊濕地面積為14 073 km2,約占長江流域湖泊面積的93%,其中100 km2以上的湖泊有13個,總面積為11 993.9 km2(20世紀50年代初有21 429 km2),小于100 km2的湖泊面積有2 079 km2[6]。此外,據第二次全國湖泊調查數據統計,長江中下游地區有面積1 km2以上湖泊598個,總面積15 312 km2,占全國淡水湖泊面積的60%[7]。
長江中下游有廣泛的水生植物適生分布區,但該區域人口密集、社會經濟發達,受人類活動的劇烈影響,且該區域湖泊富營養化趨勢顯著,導致該區域湖泊濕地植被衰退。1986~2020年,長江中下游10 km2以上的湖泊群水生植物面積為2 541.58~4 571.42 km2,占湖泊總面積的15.99%~28.77%,主要分別在長江干流流域湖泊群,其次是鄱陽湖流域、洞庭湖流域、太湖流域和漢江流域[8]。Landsat衛星對長江中下游98個面積50 km2以上湖泊大型水生植物遙感監測顯示,2010~2021年長江中下游湖泊大型水生植物數量整體上呈現明顯下降趨勢[7]。近70 a(1954~2021)來,長江中下游湖泊沉水植物的α多樣性在演化過程中呈先增大后減小的趨勢,β多樣性在演化過程中呈逐漸減小的趨勢[9]。
2" 長江中下游淺水湖泊面臨的主要問題和威脅
濕地是世界上最受威脅的棲息地之一。人類活動導致的棲息地喪失、生存環境的破碎化、水體富營養化、水體污染等嚴重威脅濕地植物的生長和發育。此外,由于全球氣候變化會導致干旱、洪澇等水文過程的劇烈變化,進而影響濕地的水文狀態,這使很多濕地植物在短時間內面臨滅絕的風險[10-11]。另外,伴隨著全球氣候變化和人類活動的影響,生物入侵對生態環境的影響愈加突出,導致消耗植物資源、占據生態位、惡化植物生境,降低植物多樣性。現將長江中下游湖泊水資源、水環境、水生態面臨的突出問題,以及由此對湖泊濕地植物多樣性維持、群落結構和類型、植被發育和分布、生態系統服務功能的威脅分述如下。
2.1" 筑堤建閘,江湖阻隔,水文過程改變
水文過程是濕地最重要的生態過程,它制約著濕地的物理、化學和生物過程,控制著濕地的形成、發育和演化,是塑造濕地生態系統結構和功能的基本力量。長江中下游淺水湖泊與長江干流有著直接或間接聯系,長江季節性豐枯變化,決定了湖泊的盈虧變化。汛期江水倒灌入湖,枯水期湖水排入長江,這種變化在消峰補旱、保證河流穩定、保證湖泊水位波動、調節河流徑流、補給地下水、防御長江水旱災害等方面具有重要作用[3],對江湖間物質輸移、物種轉播、魚類洄游、湖泊沼澤化控制、生物多樣性維持起到重要作用[12]。
20世紀50~60年代,沿江大部分湖泊修建了閘壩,使這些湖泊失去了與干流的自由水文聯系。目前,只有鄱陽湖、洞庭湖、石臼湖等幾個湖泊與長江相連。當河流和湖泊被阻斷時,湖泊水位的波動成為水庫類型[13]。20世紀50年代初,洪湖逐步建成了多個水利設施,包括洪湖隔堤、新灘節制閘等,導致洪湖水位降低,水深由3 m降低至1.4 m[11,14]。巢湖建閘前水位平均波動幅度在2 m以上,夏季最高,早春最低,建閘后,漲落幅度僅為1 m,汛前最低[13]。
水位波動節律的變化影響植被發育,春季水位上升影響濕生植物萌發,秋季水位下降導致沉水植物死亡[13]。低水位的早期發生和持續時間的延長導致高灘濕地植被退化,過渡帶植物生物多樣性減少,水生植被退化,局部沉水植被消失[15]。
2.2" 圍湖造田,面積銳減,生境喪失
長江中下游流域有6大湖泊群:洞庭湖平原湖泊群、江漢平原湖泊群、鄱陽湖平原湖泊群、龍感湖湖泊群、鄂東湖泊群和太湖湖泊群,在抵御洪水、減緩徑流、蓄洪防旱、降解污染、調節氣候和水資源調控等方面發揮著重大作用。據統計,20世紀50年代以來,長江中下游地區圍墾湖泊的面積已超過13 000 km2,相當于中國5大淡水湖面積的1.3倍。因圍墾消亡的湖泊達1 000余個,蓄洪量減少360億m3[16]。鄱陽湖在1954~1984年間縮小了1 011.57 km2。洞庭湖由20世紀初的6 000 km2縮減到4 350 km2(20世紀50年代)、2 691 km2(20世紀70年代)、2 433 km2(20世紀90年代)和2 702.74 km2(2019年)。太湖流域已建圩湖泊達498個,受圍墾湖泊239個,湖泊面積減少了529 km2,165個湖泊因圍墾而消亡,占該地區原有湖泊數的23.3%[17-18]。由于圍墾面積不斷增加,洪湖面積由760 km2(20世紀50年代)減少到340 km2(20世紀70年代末)[17]。
大規模的圍墾使得原有天然湖灣和濱岸帶消失殆盡,而該區域是多種水生植物集中分布區域,也是很多陸生或水生昆蟲、兩棲動物、魚類和水鳥的棲息地。圍湖圍墾侵占了大量湖泊湖濱區域,導致湖泊濕地面積萎縮、生境破碎、清水補給能力下降、水生動植物種類和數量減少、經濟魚類呈現低齡化趨勢,湖泊生態系統進一步惡化。
2.3" 圍網養殖,資源破壞與過度利用
在中華人民共和國成立初期,政府實施了一系列措施來解決國內的糧食短缺問題。其中一項措施是積極發展漁業生產和鼓勵增加水產品。1980年,湖泊養殖面積為17 954.93 km2,占全國淡水養殖總面積的62.7%[17]。隨著養殖規模的不斷擴大,圍網養殖面積比例不斷上升,有些湖泊幾乎完全被圍網包圍。
在長江中下游,很多湖泊圍網養殖面積占湖泊總面積的一半以上,逐漸破壞了湖泊的棲息地,造成了一系列的生態環境問題。這些問題包括原生水生生物生存空間的壓縮、物質交換障礙、水質的迅速惡化、沉水植被的大面積退化。2007年,“太湖藍藻事件”暴發時,東太湖圍網養殖面積達120 km2,占東太湖總水域面積的85%以上[19-20]。20世紀80~90年代,洪湖開始呈現出沼澤化的趨勢,為了控制洪湖水生植物過度發展,從絞草養魚,逐漸發展成為圍網養殖,遙感影像解譯結果表明,2004年圍網面積達湖泊敞水區水面面積的70%[11]。保安湖是湖北省典型的漁業生產基地。1986~1989年,草魚放養量為2.61×104 kg,河蟹產量最高為5.40×104 kg。草魚消耗的水草量已經超過同時期的水草量,同時,加上河蟹等水生動物對沉水植物的破壞,導致沉水植物的生物量由1986年秋季的5 954 g/m2,急劇下降到1989年的163 g/m2。此外,捕魚、拖網捕撈和其他過程也會破壞沉水植物,影響沉水植物的定植和生長。投餌、投肥等養殖活動,又會加速富營養化進程,導致沉水植物衰退[21]。
2.4" 水體富營養化,藍藻水華暴發
伴隨人類活動干擾(如圍墾、水產養殖、污染物排放等),入湖氮磷營養鹽負荷超過其環境容量,導致湖泊富營養化。同時,江湖阻隔、水體流速變緩,水體交換慢,營養鹽蓄積,導致湖泊沉積物富營養化,由此加劇了湖泊富營養化和水華暴發風險[19]。
長江中下游湖泊總氮、總磷超標問題突出,部分湖泊富營養化導致季節性水華嚴重[22]。洪湖水體總氮濃度從20世紀90年代最低時的0.130 mg/L,增長到2016年的2.435 mg/L,近10 a (2013~2022年)水體總氮濃度(均值)是90年代的3倍多。洪湖水體總磷濃度從20世紀90年代的0.042 mg/L(均值)上升到近10 a的0.104 mg/L(均值),約為90年代的2.5倍(圖1),洪湖水質約每10 a下降一個等級(圖2)。2010~2021年間,太湖年最大藻華面積出現在2017年,為1 268.4 km2,占整個太湖水面面積的54.2%。巢湖年最大藻華面積出現在2018年,為497.8 km2,占整個巢湖水面面積的64.7%。而且,太湖和巢湖藍藻水華面積沒有明顯的下降趨勢[3]。
多年的入湖污染沉積、高密度圍網養殖污染,造成洪湖底泥也已富營養化,其表層沉積物總氮含量均值為3 769.47 mg/kg,總磷均值為695.34 mg/kg,有機質含量為16.73%,氮、磷均為重度污染狀態。2007~2020年太湖總磷負荷的年均輸入量為2 889 t,年輸出量為940 t,年均約有1 959 t的總磷滯留在底泥或水生生物體內,約為太湖總磷納污能力的3.81倍,成為影響太湖水質的重要內源。太湖外源年輸入磷高達63%滯留在湖體,使得內源磷負荷蓄積量大,而風浪擾動、藍藻水華暴發和水生植被退化等加劇底泥向水體的磷釋放[23]。
2.5" 氣候變化,洪澇災害頻發
IPCC第4次報告強調,在過去一個世紀中,全球平均地表溫度上升了0.4~0.8 ℃,達到1 000 a來的頂峰[10]。全球氣候變暖會加速全球水文過程的循環,導致降水量增加,洪澇、干旱等極端氣候事件頻發,水生植被賴以生存的水環境條件逐漸改變。此外,全球氣候變化導致的CO2濃度升高可能導致水生植物群落組成的改變,水中HCO-3和CO2濃度的變化就證明了這一點[24]。全球變暖還會導致湖泊溫度升高,從而導致湖泊熱浪的頻率、強度和持續時間增加,藻華災害的誘發和加強。
湖泊面積的急劇減少和泥沙淤積,導致水資源調節和蓄水功能明顯下降。在東部濕潤地區,洞庭湖和鄱陽湖的面積和蓄水能力的顯著減少,直接導致了河流蓄水用地的缺乏,相同流量產生比萎縮前更高的水位。這導致了流域洪水頻率和危害的增加,造成了區域性洪水的破壞。2011年,冬季和春季接連干旱導致洪湖水面面積比往年降低了約2/3。2016年入梅后,持續的強降雨,導致洪湖的水位連續26 d高于警戒水位線,平均水深高達3.8 m,平均水體透明度僅為0.82 m,這種環境條件下的光照遠不能滿足沉水植物生長發育的需求,高溫也促進了沉水植物的腐爛死亡[11]。
2.6" 入侵種泛濫,生物多樣性下降
威脅生物多樣性的因素有很多,其中生物入侵是僅次于生境破壞的第二大威脅因素[10,25-26]。植物群落的物種多樣性與群落對入侵物種的抗性緊密相關。高物種多樣性的群落比低物種多樣性的群落更能有效抵御外來物種的入侵。中國本土濕地植物多樣性的降低是濕地入侵植物快速蔓延的重要因素[10,27-28]。目前,中國外來入侵濕地植物高達152種、84屬、39科。就入侵植物的生活型而言,挺水植物占比為57.24%,沉水植物占比為27.63%,浮葉植物占比為9.87%,自由漂浮植物占比為5.26%[11]。
當前,已造成生態災難的入侵水生植物有鳳眼蓮(Eichhornia crassipes)、喜旱蓮子草(Alternanthera philoxeroides)和互花米草(Spartina alterniflora)等,前兩者主要在淡水水體,主要危害為淤閉水面,影響水下采光和水體復氧,惡化水質,侵占其他物種生態位,破壞生物多樣性等;后者主要分布在江蘇省及以南沿海灘涂。2017年7月,洪湖曾經發生鳳眼蓮入侵種的泛濫,鳳眼蓮所覆蓋的湖面面積達13 km2,其生物量總計約12萬t(鮮重),侵占了洪湖其他水生植物的生態位,對水體環境和濕地植物物種多樣性造成了嚴重的影響[11]。
2.7" 流域綜合治理,統籌協調機制有待完善
湖泊通常位于流域的下游,上游的點、面源污染最終都匯入湖泊,正所謂湖泊的水生態環境問題“癥狀在湖內、病根在流域”。流域要對山水林田湖草沙等自然資源進行統籌規劃,以流域綜合治理為基礎,統籌水安全、糧食安全和生態安全,推動新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化同步發展。
然而流域的水環境治理和生態修復往往涉及諸多部門。以洪湖為例,流域入湖水質的改善不僅涉及到上游諸多縣市區,而且涉及發改、水利湖泊、生態環境、國土、住建、林業、農業農村、交通、水產、漁政、公安、交通、旅游、血防等多個部門。各部門對水環境和湖泊保護管理的目標不一致,行動難以統一。此外,各部門在水環境治理和湖泊保護管理的職責和權限劃分上,既存在職能交叉,又有管理保護的空白點。湖泊保護管理和資源可持續利用在聯動機制、綜合執法、共同謀劃、協同保護上需要加強。湖泊保護管理上中下游之間、地區之間、部門之間要加強協作。河湖長制和流域管理委員會作為解決復雜水問題、維護河湖生命健康的有效舉措,需要進一步加強和完善。
2.8" 觀測研究不足,支撐能力有待加強
湖泊生態系統是復雜的,必須對其組成部分的變化進行跟蹤和觀察,必須系統地研究各要素之間的相互作用和相互影響,以及正反饋效應和負反饋效應。流域上游自然變化和人類活動所產生的一切物質最終都會進入湖泊,影響水環境和湖泊生態系統。因此,湖泊生態環境的研究必須擴展到整個流域,發展湖泊流域系統科學[29]。流域的水文、水資源、入湖水質、水量的時空變化、氣候變化、人為干擾對湖泊生態系統的影響和效應需要全面研究,濕地退化的成因與演變、恢復的過程與機制等,也都需要深入系統研究[30]。當前,湖泊生態系統監測缺乏數字化和信息化系統,導致無法準確掌握湖泊保護范圍內岸線開發利用、水文、水環境及水生態的動態狀況,監測信息時效性較差,監管效率低[31]。
此外,中國富營養化湖泊大部分位于人口密集和經濟發達的地區。長期缺乏對社會經濟發展規模與環境承載力關系的研究,導致以自然科學研究為主的現有科研團隊無法為湖泊綜合治理和生態環境保護提供更有針對性的理論指導。因此,為了尋找答案,需要人文領域的研究人員和管理專家共同參與研究[29]。各典型湖泊也應該有自己的長期定位觀測研究站,通過長期、全面和系統的觀測研究,支撐湖泊的高效管理[32]。
3" 長江中下游淺水湖泊濕地植物保護與恢復對策
湖泊是個復雜的生態系統,系統內水、泥、草、藻、魚、鳥等各組成要素有著復雜的正、負反饋效應以及既相互依存又相互制約的關系。該系統還受到流域經濟社會發展和人口增長的壓力,此外,還與全球氣候變化的直接和間接影響相疊加。與湖泊的污染、破壞和生態系統退化的歷程相比,湖泊保護、修復和治理將是一個漫長的過程。從國內外富營養化治理和生態修復的逾半個多世紀的歷程看,成功的經驗不多,失敗的教訓不少,且不同湖泊又具有鮮明的個性特征。因此,要尊重湖泊保護恢復的自然規律,要用共性經驗指導個性問題的解決,要尊重自然、敬畏自然、保持耐心。湖泊生物多樣性保護、健康的湖泊生態系統恢復是不可能一蹴而就的。
要改善長江中下游湖泊的水環境、恢復水生態系統健康、維護生物多樣性,堅持上下游、左右岸、湖內外、綜合治理。要積極探索在“十年禁漁”的前提條件下,長江中下游湖泊魚類資源保護和利用問題,以及整個生態系統級聯和調控關系,從而為湖泊高質量保護和高效管理提供有效支撐。
基于上述對湖泊面臨的問題和脅迫分析,就長江中下游湖泊濕地植物多樣性和濕地植被保護、修復與管理提出以下對策建議。
3.1" 優化流域水資源配置,形成有利于濕地植被發育的水文節律
濕地植物在湖泊中的分布具有地帶性,取決于水位梯度。濕地植物的生活史與水位波動有著密不可分的關系。濕生植物一般能夠適應較大范圍的水位波動,分布在多年平均水位較高的區域。在萌發期,濕生植物不能被淹沒,否則會嚴重影響種子萌發;在幼苗期,濕生植物的生長需要穩定的水位;若水位變化波動較大,上升的過于迅速,可能會導致濕生植物幼苗的死亡。挺水植物分布在多年平均水位較低的區域。有研究表明,當水深超過20 cm時,蘆葦(Phragmites australis)根狀莖的萌發會明顯受到抑制,當水深超過30 cm時,蘆葦的根狀莖不萌發。對于蘆葦幼苗來講,可以承受一定時間和一定程度的淹沒。但是,當水位上升的速度高于幼苗生長的速度時,幼苗生長就會受到嚴重的抑制,甚至可能會導致幼苗的死亡。沉水植物適應低水位波動的水體。沉水植物整個生活史期間,影響幼苗生長最關鍵環境因素是水下光照強度。種子萌發和幼苗生長期(3~6月),透明度與水深之比大于0.5,才能保證沉水植物正常生長所需的光照;擴張期(7~9月),高水位可以促進沉水植物分布范圍的廣泛擴展;種子擴散期(10~11月)逐漸降低的水位可以促進種子的擴散范圍;越冬期(12月至次年1月)的低水位有利于底泥理化性質的改善,為下一年種子的萌發創造有利的環境條件(圖3)[15]。
近年來,極端氣候事件頻發,干旱、洪澇等水文過程的急劇變化已經成為影響湖泊保護目標實現的重要原因。需要將湖泊的調蓄功能與水文過程調控相結合,將水文過程調控與濕地植物生物量控制、多樣性保護、湖泊沼澤化控制相結合[11]。統籌考慮區域降雨、河湖水位水質、外江水位水質情況,制定科學的運行調度規程,合理安排調水時間、線路和水量,優化水資源配置,提高流域排澇、抗旱能力,提升水體環境承載能力,形成與植物發育節律相適應的水位調控方案,從而為濕地保護和恢復奠定基礎。
3.2" 實施退垸還湖還濕,恢復濕地生境
針對湖泊萎縮、面積急劇減少、生境喪失、生態退化等現狀,當務之急是對區域蓄水抗洪能力及其潛在空間、重大防洪工程、人口及社會經濟發展等因素進行多方面的科學評價。制定科學的、切實可行的退耕還湖總規劃,督促實施開展退耕還湖,逐步擴大湖面面積,提高湖泊的洪澇蓄水涵養能力,減少洪澇災害的發生,不斷恢復自然的水文過程,恢復湖泊的原生境。特別是部分湖灣和岸線淺水區的回歸,對保護湖泊生物多樣性和湖泊生態系統的健康具有重要意義[33]。
湖泊濕地的退還工程,應注重考慮以濕地為核心的區域濕地生物多樣性、淡水生態系統以及淡水資源保護和恢復,促進濕地生態旅游業的開發,將濕地保護與區域經濟社會發展相結合,促進經濟社會和生態環境的和諧發展。
3.3" 加強資源合理利用,積極探索魚類“生態捕撈”模式
當前,典型湖泊濕地資源利用主要是濕地植物資源和魚類資源的合理利用問題。湖泊濕地植物資源在考慮其生態和環境功能的前提下,應合理利用。尤其是植物殘體,要及時回收、加以利用,以免產生“二次污染”,同時也加劇了湖泊的沼澤化進程。
歷史上洪湖曾起著維持長江多種經濟魚類種群數量補充基地的作用。然而,在江湖阻隔后,洪湖魚類群落組成發生了顯著的改變。目前以定居性魚類為主,為中國江河平原廣布的種類,主要漁獲物為鯽、短頜鱭、鰱、似鱎、似鳊、鲌類、類,優勢種為鯽和短頜鯽,并無洪湖特有種,也無IUCN受威脅種類,洪湖禁捕對長江干流水生生物多樣性與資源保護的貢獻甚微。因此,鑒于洪湖目前的生態退化狀況,從服務于生態修復尤其是水生植被恢復的角度考慮,應該通過“生態捕撈”,控制洪湖魚類資源量,使其服務于洪湖當前的緊迫任務——生態修復。等將來洪湖水環境得到改善、水生態得到恢復后,再依據觀測研究結果,合理配置魚類群落結構[14]。
3.4" 加強流域污染綜合治理,改善入湖水質
湖泊是流域污染物的匯,上游污染總會進入湖區。要切實控制流域的點、面源污染,切實改善流域內尤其是入湖河流的水質,使其不低于流域內水質管理目標。只有這樣,才能為湖泊生物多樣性保護和水環境改善奠定堅實的基礎。否則,在Ⅴ類水,甚至是劣Ⅴ類水不斷入湖的情況下,湖泊內部其他方面的保護和恢復舉措,將是事倍而功半,且保護和修復效果也將會極其不明顯[11]。
為了控制工業污染,有必要提高工業準入門檻,淘汰落后工業,關閉污染“五小”工廠。控制農業面源污染主要是通過促進土壤測試和配方施肥,提倡生態和清潔水產養殖的新模式,減少氮、磷和魚藥的使用,劃定家禽養殖區域,限制養殖區域和確定適宜的養殖區域,加強畜禽養殖廢棄物的資源化利用來實現的。此外,農村生活污水、廢棄物的有效回收應與新農村建設、農村水改、“一建三改”等工程相結合,這將有助于實現家居清潔和減少生活污水排放。調整產業結構,土地利用和種植結構,減少化肥、農藥的使用量,發展生態農業,減少農村面源污染[34]。
3.5" 改善江湖關系,促進江湖物質和信息交流
實施長江中下游湖泊生態修復,應該優先考慮改善江湖關系,改善江湖水文過程,恢復湖泊與長江的自然聯系和固有的水文節律,促進江湖物質和信息交流,恢復長江中下游江湖一體的水文格局,促進濕地植被發育,改善湖泊富營養化狀況,提高江湖的生物多樣性。
實施流域內江河湖庫水系連通,增加流域水資源的供給,改善湖區水質,增加湖區水量,改善江湖的水文過程,保護湖泊的自然屬性和生態系統的穩定性,以利于生物多樣性的保護與恢復。因此,應優化河湖水系格局,加強河湖水系連通,提高水資源調控能力。通過恢復江河湖泊的關系,整頓江河湖泊系統,增強湖泊的蓄水和防洪能力,減緩區域性的洪澇自然災害。實施生態治理,形成有利于生態恢復的江湖水文過程,養護水生動物和植物資源,恢復湖泊的生態功能,維護江湖復合生態系統的健康,使之成為支撐區域經濟社會高質量發展的基礎。
3.6" 積極防治入侵生物,維護生態系統健康
鳳眼蓮、喜旱蓮子草等入侵植物,已經占據了部分本土自由漂浮和浮葉植物的生態位,局部區域的水面被入侵植物覆蓋,嚴重影響了水體中的溶解氧、水下的光照環境條件,導致水質惡化,嚴重影響本土水生植物的種類和數量,不利于本土水生植物多樣性保護[11]。
長江中下游湖泊入侵生物防治可以從以下3個方面著手:① 從源頭做起,在入湖河口設置攔截措施,并定期打撈處理被攔截的入侵植物,定期清理上游河道的入侵植物。② 可結合人工打撈、化學防治和生物防治等手段,處理或殺死入侵植物,將其風險控制在萌芽階段。③ 加強部門之間的協調,共同致力于入侵植物的防控,形成治理合力。
3.7" 建立以“兩湖”為核心的長江中下游整體保護體系
洞庭湖、鄱陽湖、太湖及長江中下游干流形成的生態系統流域網絡是長江流域濕地植物多樣性研究的重點和熱點。其中,洞庭湖和鄱陽湖是長江流域的兩大通江湖泊,應建立以洞庭湖和鄱陽湖“兩湖”為核心的長江中下游綜合保護管理系統。在過去的半個多世紀里,長江流域的濕地植被明顯減少,亟需加強對長江流域濕地植物多樣性的研究。此外,在新建或更新現有保護區和管理區時,必須優先考慮湖泊濕地植被的保護和恢復[35]。
長江流域湖泊數量和面積的減少、資源的過度開發和利用、水體的富營養化、河道的渠化、土地利用的改變、水壩的建設,導致原來生活在流域上游湖泊和河流中的濕地植物種類和數量減少,甚至滅絕。而下游湖泊作為“匯”,當植物物種多樣性喪失時,不能及時得到上游繁殖體庫的補充,也是流域內湖泊濕地植物多樣性降低的重要原因[11]。長江中下游河湖系統水文的自然連通是保護和恢復濕地植物多樣性的重要前提條件。此外,濕地植物多樣性的保護必須重視該地區河湖濕地生境的恢復以及水體污染和水體富營養化的綜合治理。恢復自然的水文過程與河湖水系之間的直接聯系是保護、恢復和維持流域河湖濕地植物多樣性行之有效的重要舉措。
3.8" 實施生態修復,改善生態系統結構和功能
湖泊的生態修復是一個復雜的系統工程,首先應著力解決的是流域水資源和水文過程問題,其次是入湖水質問題,再次是湖泊普遍存在的水生植被退化問題,以及由此造成的內源污染效應凸顯和資源利用問題,核心是魚類資源的合理利用問題。
湖泊治理要堅持流域觀、系統觀;要追根溯源,系統治理,切實控制上游污染,開展上游河道生態治理,利用“旁路濕地”,切實改善入湖水質。湖泊治理要將水環境改善和水生態修復一并考慮、同時發力,以相互鞏固和改善恢復的成果,促成良性循環。上游要調整產業結構,實現綠色發展,清潔生產,控污減排;下游要科學保護和管理,合理開發利用湖泊資源,做到生態優先,綠色發展;湖內要堅持自然恢復為主,人工輔助恢復相結合的原則,積極開展生態修復。制定全面、系統和具有針對性的湖泊總體修復方案,將整個湖泊的保護和修復視為“一盤棋”,統一謀劃,整體布局,分區分步實施,重在消除影響自然恢復的不利因素,同時,充分發揮種子庫的作用。堅持水文過程調控的基礎性作用,構建與濕地植物發育節律相協調的水文過程調控方案,找準生態修復有利窗口期,適時調控水位,逐步恢復濕地植被,打破“惡性循環”,從而為湖泊水生態系統結構和功能恢復奠定堅實基礎,逐步恢復濕地生態功能,維護濕地生態系統健康。
3.9" 健全流域管理體系,形成管理合力
流域是一個自然的地理生態單元,湖泊濕地生物多樣性和資源環境保護涉及的水系連通、水文過程調控、水污染治理、水生態改善等問題,都要從流域著手。
應加強自然資源、生態環境、水利、農業、漁業等各部門之間的溝通與協作。實施湖泊流域系統規劃及河湖水域、岸線科學管理,合理規劃湖泊岸線緩沖區、保護區、控制利用區和可開發利用區。加強流域管理機構的職能,加強流域與區域、區域與區域之間的合作,建立有效的協商溝通機制,建立流域管理與行政區域管理相結合的湖泊流域管理體制和運行機制,且這種協商溝通、管理、運行機制應當分工明確、責任明確、權威高效、協調運行。長江中下游淺水湖泊濕地植物的保護和恢復一定要堅持一體化保護和系統修復的原則,各部門協調合作,逐步推動流域綜合治理、系統治理和源頭治理。
3.10" 加強觀測研究,為生態修復和科學管理提供支撐
針對當前長江中下游湖泊面臨的突出問題,為有效支撐湖泊水環境治理、水生態修復和科學管理,以促進湖泊水環境改善,恢復生態系統結構和功能,應對氣候變化,維護濕地生物多樣性,增強生態系統健康,促進保護和管理目標的實現,需要加強觀測研究工作。
重點關注生態水文相互作用機理及耦合機制、生物多樣性保護、湖泊碳源匯格局及其氣候效應、江湖關系連通格局的優化調控以及湖泊保護管理與流域綠色發展等方面的研究[12]。聚焦湖泊生態系統對全球變化的響應、湖泊生態系統演變機制與模擬、湖泊安全評估與生態服務、湖泊治理與流域管理等方面的觀測研究。積極拓展水動力變化、湖泊營養鹽生物地球化學循環、生態系統效應與反饋以及湖泊水質水環境模擬預測等淺水湖泊特色研究[29]。探索研究以水生態過程為鏈條,以湖泊流域生態系統為核心,以“山水林田湖草沙”生命共同體為重點的生態文明建設新途徑[31]。
4" 結 語
長江中下游淺水湖泊,歷史上都與長江有直接或間接的聯系,這種聯系對維持洪泛濕地的生物多樣性和生態環境功能有著重要意義。因此,對有條件的湖泊重建與長江自然或半自然的聯系,這對湖泊的保護具有重要意義。
國內湖泊面臨的突出問題主要是水體富營養化以及由此產生的水體富營養化效應。因此,湖泊濕地保護、植物多樣性維持、濕地植被恢復的一個重要前提是湖泊上游入湖污染治理和湖內內源污染控制。淺水湖泊濕地植被恢復,尤其是沉水植物恢復的核心條件是:① 氮、磷濃度需要控制在一定的閾值之內;② 水體透明度與水深比值接近或者大于0.5,通過自然或人為消浪措施,減少風浪擾動、降低懸浮物濃度、提高水體透明度;③ 降低水體魚類數量,魚類群落組成以肉食性為主,部分濾食性魚類為輔,通過放養肉食性魚類,減少草食性、底棲和雜食性魚類,增加食物鏈的下行效應;④ 調控水位,降低水深,形成與植物發育節律相一致的水位變化過程,尤其是在早春植物萌發的關鍵窗口期降低水位或曬灘;⑤ 加強觀測研究,解決湖泊面臨的氣候變化、水體富營養化、資源合理用等棘手的問題,以便為保護修復和科學管理提供理論依據和技術支撐。
參考文獻:
[1]" 厲恩華,蒲云海,王學雷.洪湖濕地植物多樣性研究與保護[M].武漢:湖北科學技術出版社,2019.
[2]" 厲恩華,李偉,王學雷.水生植物與淺水湖泊營養循環[M].武漢:湖北科技出版社,2020.
[3]" 張運林,秦伯強,朱廣偉,等.論湖泊重要性及我國湖泊面臨的主要生態環境問題[J].科學通報,2022,67(30):3503-3519.
[4]" 秦伯強.長江中下游淺水湖泊富營養化發生機制與控制途徑初探[J].湖泊科學,2002(3):193-202.
[5]" 張陽武.長江流域濕地資源現狀及其保護對策探討[J].林業資源管理,2015(3):39-43.
[6]" 黃薇,陳進.長江流域濕地保留率研究[J].長江科學院院報,2007,24(6):10-13.
[7]" 張運林,張毅博,周永強,等.生態文明建設以來長江中下游湖泊水生態環境變化[J].人民長江,2023,54(1):14-23.
[8]" 劉兆敏,張玉超,關保華,等.長江中下游湖泊群不同生活型水生植物分布的時空變化(1986~2020年)[J].湖泊科學,2023,35(6):2022-2036.
[9]" 陳瑤琪,郭晶晶,蔡國俊,等.近七十年(1954~2021)長江中下游湖泊沉水植物群落多樣性演變特征[J].生物多樣性,2024,32(3):37-51.
[10]李偉.我國水生植物多樣性保護的研究與實踐[J].人民長江,2020,51(1):104-112.
[11]厲思華,楊超,蔡曉斌,等.洪湖濕地植物多樣性與保護對策[J].長江流域資源與環境,2021,30(3):623-635.
[12]王洪鑄,劉學勤,王海軍.長江河流-泛濫平原生態系統面臨的威脅與整體保護對策[J].水生生物學報,2019,43(增1):157-182.
[13]王洪鑄,王海軍,劉學勤,等.實施環境-水文-生態-經濟協同管理戰略,保護和修復長江湖泊群生態環境[J].長江流域資源與環境,2015,24(3):353-357.
[14]厲恩華,李發云,朱俊華.湖北洪湖國家級自然保護區綜合科學考察報告[M].武漢:湖北科學技術出版社,2023.
[15]袁賽波,張曉可,劉學勤,等.長江中下游湖泊水生植被的生態水位管理策略[J].水生生物學報,2019,43(增1):104-109.
[16]蔡述明,杜耘,曾艷紅.長江中下游水土環境的主要問題及其對策[J].長江流域資源與環境,2002,11(6):564-568.
[17]楊桂山,馬榮華,張路,等.中國湖泊現狀及面臨的重大問題與保護策略[J].湖泊科學,2010,22(6):799-810.
[18]余姝辰,王倫澈,夏衛平,等.清末以來洞庭湖區通江湖泊的時空演變[J].地理學報,2020,75(11):2346-2361.
[19]朱廣偉,許海,朱夢圓,等.三十年來長江中下游湖泊富營養化狀況變遷及其影響因素[J].湖泊科學,2019,31(6):1510-1524.
[20]谷孝鴻,毛志剛,丁慧萍,等.湖泊漁業研究:進展與展望[J].湖泊科學,2018,30(1):1-14.
[21]劉孟梅,李艷,李為,等.富營養化和漁業生產對保安湖沉水植物群落演替的影響[J].水生生物學報,2023,47(11):1769-1779.
[22]王碩.全國政協委員張甘霖:湖泊“向好轉變”并不是“已經治好”[N].人民政協報,2023-03-23(5).
[23]毛新偉,代倩子,吳浩云,等.2007年以來太湖總磷污染負荷質量平衡計算與分析[J].湖泊科學,2023,35(5):1594-1605.
[24]江紅生,廖祖瀅,李偉.水生植物光合無機碳利用策略及其生態適應性[J].植物科學學報,2023,41(6):847-856.
[25]黎磊,陳家寬.氣候變化對野生植物的影響及保護對策[J].生物多樣性,2014,22(5):549-563.
[26]于興軍.紫莖澤蘭入侵生態學研究[D].武漢:武漢大學,2005.
[27]高增祥,季榮,徐汝梅,等.外來種入侵的過程、機理和預測[J].生態學報,2003,23(3):559-570.
[28]喻媖.龍灘水電站庫區紫莖澤蘭入侵生境因子分析[D].武漢:華中師范大學,2012.
[29]秦伯強.淺水湖泊湖沼學與太湖富營養化控制研究[J].湖泊科學,2020,32(5):1229-1243.
[30]劉錄三,黃國鮮,王璠,等.長江流域水生態環境安全主要問題、形勢與對策[J].環境科學研究,2020,33(5):1081-1090.
[31]楊榮金,孫美瑩,傅伯杰,等.長江流域生態系統可持續管理策略[J].環境科學研究,2020,33(5):1091-1099.
[32]徐力剛,謝永宏,王曉龍.長江中游通江湖泊洪泛濕地生態環境問題與研究展望[J].中國科學基金,2022,36(3):406-411.
[33]黃燕.洞庭湖洪澇災害形成機理與生態減災的對策研究[J].岳陽師范學院學報(自然科學版),2001,14(1):34-36,53.
[34]四湖工程管理局.新形勢下四湖流域湖泊的綜合治理與保護[C]∥中國科學技術協會,湖北省人民政府.健康湖泊與美麗中國:第三屆中國湖泊論壇暨第七屆湖北科技論壇論文集,2013.
[35]吳志剛,熊文,侯宏偉.長江流域水生植物多樣性格局與保護[J].水生生物學報,2019,43(增1):27-41.
(編輯:黃文晉)
Aquatic plant conservation and restoration of shallow lake wetlands in middle and lower reaches of Changjiang River
ZHAO Suting1,ZHOU Rui2,3,YUAN Saibo4,LI Enhua2
(1.Hubei Key Laboratory of Big Data in Science and Technology,Wuhan Library of Chinese Academy of Sciences,Wuhan 430071,China;
2.Key Laboratory for Environment and Disaster Monitoring and Evaluation of Hubei,Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology of CAS,Wuhan 430077,China;
3.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;
4.Ecological Environment Monitoring and Scientific Research Center,Yangtze River Basin Ecological Environment Supervision and Administration Bureau of Ministry of Ecology and Environment,Wuhan 430014,China)
Abstract:
Shallow lakes in the middle and lower reaches of the Changjiang River are important strategic resources to support the high-quality development of regional economy and society,and play an important role in maintaining regional water security,food security,ecological security and biodiversity protection.However,this region has a large population and a long history of development.Under the dual influence of climate change and human activities,there are widespread ecological and environmental problems such as eutrophication and lake function degradation.Aquatic plants play a constructive role in the lake wetland ecosystem.In light of the prevailing circumstances pertaining to shallow lakes in the middle and lower reaches of the Changjiang River,and the current state of wetland plant protection,this paper analysed the main ecological and environmental problems faced by these lakes from the perspective of plant protection and restoration of wetlands.These included changes in hydrological processes,habitat loss,overuse of resources,water eutrophication,flood disasters,invasive species infestation,insufficient integrated watershed management and scientific research and observation.We then presented a series of countermeasures and suggestions for the protection and restoration of aquatic vegetation.These included the following:optimising the allocation of water resources;restoring wetland habitats;rational use of water resources;improving water quality;improving the relationship between rivers and lakes;preventing and controlling invasive organisms;perfecting watershed management system;and strengthening observation and research.This study is expected to promote basin systematic governance,sustainable utilization of resources,lake water ecological environment improvement and lake function restoration.
Key words:
wetland plants; protection and restoration; eutrophication;" basin systematic governance; shallow lakes;
middle and lower reaches of Changjiang River