洞庭湖流域濕地生態修復技術與模式

鄧正苗，謝永宏，陳心勝，李峰，鄒業愛，侯志勇，李旭，曾靜，李波

（1. 中國科學院亞熱帶農業生態研究所，亞熱帶農業生態過程重點實驗室，湖南 長沙 410125；2. 中國科學院洞庭湖濕地生態系統觀測研究站，湖南 岳陽 414018）

洞庭湖流域地跨湘、鄂、桂、黔、渝五省（市），流域面積26.3萬km2，約82%的區域分布于湖南省[1]。洞庭湖流域水系發達，長江三口（松滋、太平、藕池）自北向南匯入洞庭湖，湘、資、沅、澧四水連同5 341條大小支流（長度5 km以上）分別從東、南、西流經洞庭湖匯入長江。流域內濕地類型多樣，包含高山沼澤、河流、水庫、塘壩以及湖泊濕地，具有巨大的生態服務價值[2]。自新中國成立以來，由于人多地少，土地超強度開發，加之全球氣候變化帶來的負面效應，導致洞庭湖流域生態服務功能減弱。具體表現為：流域中上游山區和丘陵地區水土流失嚴重，洪旱災害多發；下游平原湖區濕地減少，洪澇漬害頻繁。《中共中央國務院關于加快推進生態文明建設的意見》把“濕地面積不低于8億畝”列為到2020年生態文明建設的主要目標之一；濕地保護與生態修復已成為我國“生態文明建設”和“長江經濟帶建設”的重要內容，事關國家生態安全，事關經濟社會可持續發展，事關百姓的生存福祉。湖南省從2013年開始，啟動了湘江保護治理“一號重點工程”，2016年開始實施洞庭湖水環境治理五大專項行動，2018年開始啟動洞庭湖生態環境整治三年計劃，取得了顯著成效，但長期高負荷發展，導致洞庭湖流域積累的污染問題比較突出，生態恢復難度較大。

濕地生態修復（ecological restoration），是指通過生態技術或生態工程手段對退化或消失的濕地進行修復或重建，再現干擾前的結構和功能，以及相關的物理、化學和生物學特性，使其發揮應有的作用[3]。通過生態修復，使濕地具有良好的生態系統穩定性和水環境、提高生物多樣性，最終恢復原有的濕地生態系統結構和功能[4]。本文將從洞庭湖流域的濕地概況、退化現狀和原因，針對洞庭湖流域不同濕地類型總結對應的生態修復模式，以期為洞庭湖流域及其他同類型流域濕地保護和生態修復提供參考。

1 洞庭湖流域濕地概況

洞庭湖流域的濕地面積在湖南省分布達99.43萬hm2，占流域總面積的3.78%[5]。包括4種濕地類型：沼澤濕地（草本沼澤、森林沼澤）、河流濕地（永久性河流、季節性河流、洪泛平原濕地）、湖泊濕地（永久性淡水湖）和人工濕地（庫塘、運河、水產養殖場），并以河流濕地和湖泊濕地為主，分別占流域濕地總面積的38.65%和37.57%（表1）。從4種濕地類型在洞庭湖濕地各水系的分布來看，洞庭湖區主要以湖泊濕地為主，占比達68.87%，在“四水”流域則以河流濕地（54.61%-84.10%）和人工濕地為主（11.72%-43.51%），沼澤濕地在整個洞庭湖流域分布較少，僅占流域濕地總面積的3.01%，主要分布于湘江和沅江上游以及環洞庭湖區（圖1）。

表1 洞庭湖流域濕地面積概況（湖南省內）Table 1 Wetland area in Dongting Lake Basin (in Hunan Province)

據調查統計，洞庭湖流域物種豐富，濕地植物有489種，分屬于95科278屬，其中國家Ⅰ級和Ⅱ級重點保護野生植物4種和8種。濕地動物639種，分屬于112科318屬，其中國家一級和二級重點保護野生動物10種和44種。洞庭湖作為目前長江中下游地區僅存的兩個自然通江湖泊之一，在調節長江洪水徑流、保護物種基因或生物多樣性方面發揮著極其重要的作用。同時，洞庭湖濕地是東北亞水鳥遷徙路線上的重要停歇、繁殖和越冬地，有濕地鳥類286種，隸屬于17目56科，其中有120種列入中日和中澳候鳥保護雙邊協議[5]。因此，洞庭湖流域的濕地保護具有重要的生態意義和國際意義。

2 洞庭湖流域濕地退化現狀及成因

2.1 湖泊濕地退化現狀及成因

洞庭湖濕地是整個洞庭湖流域自然湖泊濕地的典型代表，從上世紀八十年代以來，國內外學者對洞庭湖流域濕地的生態環境演變以及生態服務功能評價等方面進行了較為全面的研究，出版了一系列專著[6-11]。當前洞庭湖流域湖泊濕地的退化現狀和原因主要體現在以下幾個方面。

1）人類圍墾和泥沙淤積導致湖泊面積萎縮，洪水調蓄能力下降。1825-2002年間，洞庭湖湖泊面積由6 000 km2縮小至2 691 km2，萎縮了3 309 km2。萎縮速度最快的是1949—1958年，10年間縮小了1 209 km2。1978年以后，洞庭湖停止了大面積圍墾，面積相對穩定，至2002年25年間洞庭湖面積僅縮減了49 km2[8]。三峽工程運行后，長江三口入湖泥沙大幅減少，減緩了洞庭湖的泥沙淤積速率，對洞庭湖的保護有一定的積極作用。

圖1 四種濕地類型在洞庭湖流域的分布Fig. 1 Distribution of four wetland types in Dongting Lake Basin

80湘江下游）60（%比分20 40百0河流 湖泊 沼澤 人工濕地資水下游80 60）（%40比分百20 0河流 湖泊 沼澤 人工濕地100沅江下游80（%）60比分40百200河流 湖泊 沼澤 人工濕地80環洞庭湖）60（%比40分百20 0河流 湖泊 沼澤 人工濕地

2）過度捕撈和人類高強度干擾導致生物多樣性減少，珍稀物種瀕危。洞庭湖區主要經濟魚類低齡化、小型化現象嚴重，中華鱘、江豚等珍貴魚類幾乎絕跡；近年來，雖然越冬候鳥的數量有明顯上升，但明星物種和旗艦物種下降顯著，20世紀50年代常見的天鵝、白枕鶴、白頭鶴等珍貴鳥類如今在越冬群落中很難見到。這些動物的瀕危和滅絕既受自然環境變化和災變的影響，也與物種本身生物學特性和人類活動有關，尤其與人類捕殺、生境喪失有關[12]。

3）水產養殖和農業面源污染導致水環境質量下降，沉水植被退化嚴重。黃代中等[13]在近20年水質與富營養化狀態變化研究中發現，洞庭湖區為中度營養化狀況，且呈現惡化趨勢，特別是東洞庭湖，已由中營養過渡為輕度富營養。潘暢等[14]根據地表水環境質量標準對洞庭湖水質進行單因子數據分析及評價，總氮總磷兩項營養指標的污染比較嚴重，使得全湖水質類別為Ⅳ類或者Ⅴ類，甚至為劣Ⅴ類。由于多年的化肥養魚，華容東湖、益陽大通湖和岳陽南湖已很難見到大面積沉水植被[15]。

2.2 河流濕地退化現狀及成因

對洞庭湖流域的河流濕地而言，由于長期以來的水資源開發利用和沿岸工礦企業的無序排放，對洞庭湖河流濕地的生態環境也帶來了以下不利影響。

1）水利工程建設改變了河流連續特征，阻斷了生物遷徙廊道。據湖南省第一次水利普查公告[16]顯示：湖南省共建有水庫14 121座，總庫容530.72億m3。水利工程建設在帶來巨大的防洪和發電效益的同時，也同時阻斷了魚類的洄游和上下游物質交換通道，對魚類的多樣性帶來不利影響。

2）工礦企業廢水的無序排放導致河流重金屬污染嚴重，生態安全風險較大。湖南省鉛、鋅、銅等儲量位居全國前列，是著名的有色金屬之鄉。大量重金屬冶煉企業分布在湘江沿岸，長期以來企業廢水的無序排放，導致湘江水質嚴重污染。排入湘江的重金屬總量曾經占到全省的70%，全國的18.7%，對湘江流域的水生態環境帶來極大破壞，威脅到流域4 000萬人口的飲用水安全[17]。許友澤等[17]對湘江流域的底泥重金屬污染情況調查結果顯示：湘江流域Cd的潛在生態風險最高，其次是Pb和Mn，干流的潛在生態風險高于支流的生態風險，達到極強危害水平的采樣斷面占72%，主要集中于永州、衡陽、株洲、湘潭、長沙和郴州。由于重金屬污染在流域范圍內具有可遷移性，可隨著食物鏈進入人體，生態安全風險高，同時湘江流域的重金屬污染對下游濕地也帶來了輸入性污染。雖然湖南省通過湘江“一號重點工程”關停了大多數沿江重污染企業，堵住了源頭，但重金屬的污染去除依然形勢嚴峻，其生態恢復依然任重而道遠。

3）人類不合理開發導致流域上游水土流失嚴重，水庫、河床淤積明顯。湖南“四水”流域中上游是湖南省水土流失的重點分布區，水土流失面積達3.23萬km2，其中，湘水的流失面積最大，澧水的流失面積最小但程度最為嚴重[18]。

2.3 沼澤濕地退化現狀及成因

洞庭湖流域分布的沼澤濕地主要有兩類：分布于湖泊洲灘和下游河濱地帶的草本沼澤濕地和分布于流域上游的高山草甸和森林沼澤濕地。前期中南林業大學、北京林業大學、中科院洞庭湖濕地生態系統觀測研究站等單位對洞庭湖洲灘沼澤濕地進行了大量的研究，可將洞庭湖洲灘沼澤濕地的退化現狀和成因總結為以下幾個方面。

1）洲灘淹水時間的減少導致植被擴張迅速，濕地正向演替趨勢明顯。1995-2011年間，洞庭湖洲灘沼澤濕地的蘆葦和林地面積顯著增加，植被帶整體下移了0.88 m。尤其是三峽工程以后，由于22-26 m和30 m的高程段淹水時間減少，洞庭湖洲灘沼澤植被帶下移速度有加快趨勢[19]。此外，最近Zou等[20]研究表明：洞庭湖洲灘濕地苔草帶的淹水時間縮短和退水時間提前會導致越冬候鳥的食物質量下降，從而威脅到洞庭湖濕地的生物多樣性保育功能。

2）外來物種，尤其是楊樹的入侵導致沼澤濕地旱化趨勢明顯。據侯志勇等[21]調查表明：洞庭湖濕地共有外來物種43種，其中分布于洲灘草甸沼澤的有楊樹、野胡蘿卜、裸柱菊、野老灌草、日本看麥娘、婆婆納、紅瓜、薏苡等15種。尤其是楊樹的入侵增加了林下光照率（與蘆葦地相比增加了1.5倍）、降低了土壤含水量（0.7倍）等，導致林下陽性植物與中性植物的比例增加，濕生植物（含水生）、中生植物與陰生植物的比例下降，濕地環境旱化趨勢明顯[22]。

3）楊樹、蘆葦的引種導致景觀破碎度顯著增加，鳥類和魚類生境質量下降。袁正科等[23]通過調查發現：1983-2004年間，楊樹斑塊的大量引進和獲、葦斑塊的擴大，導致了珍稀鴨類棲息地和定居型魚類產卵場地的縮小；引淤、排水溝的開挖，導致冬季淺水沼澤的干涸，破壞了天鵝等珍稀候鳥的棲息場所。同時，由于斑塊類型的改變也使濕地景觀生態系統中的食物鏈縮短或者被打斷，給一些特有生物和瀕危生物的生存帶來威脅，為物種的絕滅創造了條件。

然而，當前對于洞庭湖流域的高山沼澤的調查和研究相對較少。一方面是洞庭湖流域屬于亞熱帶區域，水熱條件不適于大面積高山沼澤分布；二是高山沼澤濕地一般分布偏遠，較難被發現。例如湖南炎陵桃源洞高山草甸沼澤濕地和城步十萬古田高山森林沼澤濕地都是近幾年才被發現。但是高山沼澤濕地一般生態價值極高且生態系統較脆弱，未來應加大洞庭湖流域僅有的幾處高山濕地的保護力度。

3 洞庭湖流域濕地生態修復的關鍵技術

3.1 水環境修復技術

當前，退化濕地水環境的修復技術主要有以下幾種：①生態攔截，主要通過生態溝渠、生態壩和生態隔離帶等方式來控制外來污染物[24]。②濕地植物凈化技術，主要通過在污染水體中種植吸污能力強、耐受性好的水生植物，利用植物的生物吸收作用[25,26]、植物與微生物的協同作用[27]、植物與藻類的競爭作用[28,29]達到去污凈化的目的。③水生動物凈化技術，通過調整水生動物群落結構，調整水生系統的食物網結構，利用生物間的取食關系達到控制藻類和其他浮游植物繁殖的目的，引導該區域濕地生態系統盡快進入良性循環[29]。④人工浮島技術，通過將植物種植于浮島上，利用根系吸收水體中的氮磷等營養物質，從而達到改善水質和提高水體透明度的目的。⑤人工濕地凈化技術，該技術由于技術相對成熟、凈化效果好、運行成本低，被廣泛應用于各類型的濕地生態修復中[30-34]。

3.2 水文修復技術

濕地水文過程是維持濕地生態系統功能的關鍵要素，決定了濕地植物、動物區系和土壤生物地球化學循環特征，濕地水文的修復是濕地修復的關鍵[35-36]。在濕地水文修復過程中，首先根據濕地退化程度及原因，通過濕地蓄水防滲技術、水文連通技術和生態補水技術等恢復濕地水位和水文周期；進而運用水環境修復技術凈化水質，去除或固定污染物，改善濕地水質。如Mitsch等[36]、Mitsch 和Day[37]在美國密西西比-俄亥俄-密蘇里河盆地進行了濕地水文修復研究，先通過“牛軛湖”的設計延長水體在濕地中的滯留時間，然后再通過植物修復技術降低水中營養鹽含量。現在，在流域尺度上進行退化濕地的修復逐漸引起重視[38-39]。

3.3 生境恢復技術

濕地生境修復的主要結果是生物群落多樣性保育功能顯著提升，如針對河流生境修復可以采用的主要措施有：①在上游流域實行流量控制，以控制合適水位，實現豐水期和枯水期的水生態調度。②恢復水系自然走勢，營造曲折多樣的生境、適當增加支流數量。③允許河水漫灘，恢復河濱沼澤[40]。通過這些方式，河水為漫灘濕地提供了營養物質、沉積物、植物種子和小型有機體，漫灘為生物提供了棲息地，又凈化了水質。實際上，植物和動物生境的修復與濕地水環境質量密切相關，這點在內陸淺水湖泊的修復中至關重要。

3.4 生物修復技術

植被是濕地生態系統的“工程師”，也是濕地修復的重要組成部分[41]。受損濕地的生物群落往往是缺乏植被覆蓋或者種群結構單一，從而導致生態系統不穩定。濕地植被修復一般在以下幾個方面展開：①先鋒物種選擇。一般應選擇根系發達，生長迅速的草本物種，以達到固定新生土壤和改善土壤結構的目的。②植被群落構建。采用本地物種優先恢復的原則，有時為了增加系統生物多樣性，也可適當引入外源種。在引入外源植物時應避免引進與本地種生態位相同的物種，避免引進外來物種以防止生物入侵[4]。目前植被修復技術手段多樣，日益成熟，其中通過濕地土壤種子庫進行天然恢復研究較受重視[42-46]。此外，利用濕地植物的克隆繁殖特性來達到快速恢復濕地植被近年來也逐漸被重視[47-50]。但不論采用哪種方式進行植被恢復，了解物種的生活史及其生境類型至關重要[51]。

3.5 土壤修復技術

退化濕地土壤修復技術主要是通過生物、生態手段達到控制濕地土壤污染、恢復土壤功能的目的。如利用超積累植物修復重金屬污染土壤[52]、通過調控水文周期修復濕地土壤水分狀況[53]。但土壤生態修復影響因素較多，修復過程不易控制，如Niedermeier[54]在研究泥炭沼澤濕地土壤修復過程時發現，通過洪水沖積以恢復土壤肥力的傳統做法反而引起土壤養分的流失，增加水污染的風險。因此在修復過程中需要對土壤的各種生物、物理、化學過程進行深入研究以制定合理方案。

4 洞庭湖流域濕地生態修復模式

綜合前期的濕地修復項目和案例來看，濕地生態修復過程一般遵循以下流程：①針對目標濕地生態系統進行生態現狀評價，全面調查濕地生態系統的水文、水環境、生物資源等要素，通過統計學方法找出關鍵環境脅迫因子；②根據目標濕地的歷史狀態確定生態修復目標；③制定滿足當地社會經濟發展和生態環境需求的生態修復規劃，在此過程中篩選確定采用的生態修復技術；④生態修復工程實施階段，嚴把工程質量，確保生態修復工程達到規劃設計標準；⑤生態修復后的適應性管理及模式推廣，監測修復效果，形成負反饋機制（圖2）[40]。

圖2 濕地生態修復的一般模式（引自[40]）Fig. 2 General restoration model for wetlands

4.1 洞庭湖流域湖泊濕地生態修復模式

以東洞庭湖大小西湖沉水植被恢復項目為例，說明以候鳥多樣性保育為目標的淡水湖泊濕地生態恢復模式。東洞庭湖是越冬候鳥的重要棲息地，近年來，東洞庭湖水質惡化明顯，沉水植被退化嚴重，甚至消失，對于候鳥的保育帶來了不利影響。

4.1.1 項目背景 東洞庭湖大小西湖處于東洞庭湖西北角，為東洞庭湖保護區的核心區之一，也是洞庭湖最為重要的鳥類棲息地。由于在洞庭湖地理位置的特殊性，大小西湖一直處于退化階段，表現為較快泥沙沉積，湖泊水域萎縮明顯。2008年之前，東洞庭湖大小西湖長滿了沉水植被，且種類相對豐富；2008年后，一方面由于水量少、水位快速下降，另一方面大小西湖周邊進水口以及洞庭湖“三口”、“四水”來水的水體營養濃度含量高，同時由于大小西湖所處地理位置特殊，水交換困難，導致大小西湖水質惡化，富營養化現象明顯，沉水植被逐漸退化。沉水植被退化后對生態保護產生了顯著的負面影響，主要體現為：①沉水植被為水體生態系統的穩定器，退化后水域生態系統的自調節功能大幅下降，生態系統功能易受周邊環境影響而退化；②沉水植物是許多越冬候鳥的食物來源，特別是鶴類的主要越冬食物，因此，沉水植被的退化直接導致冬候鳥越冬食物的短缺，使得近幾年來以沉水植物為主要食物來源的冬候鳥不管是從種類還是從數量都急劇銳減；③沉水植被的退化可使生態系統中食物鏈變短，食物網簡化，各主要生物群落的生物多樣性顯著減少，如纖毛蟲類、腹足類、底棲動物、藻類及附著螺類，將抑制這種食性候鳥的取食；④沉水植被的退化將導致魚類資源嚴重衰竭，魚類種群結構簡單化、小型化，草食性、雜食性魚類失去餌料，草叢產卵型魚類資源劇減。可見，沉水植被恢復成功與否已成為大小西湖生物多樣性保護的瓶頸。

4.1.2 修復目標 ①通過水系改造和水道疏通解決大小西湖枯水期缺水問題；②通過控水和圍隔建設進行合理功能分區，達到保護魚類和候鳥的雙重目的；③通過地形地貌改造、植被恢復等措施，構建帶狀植被分布格局，營造大小西湖多樣的棲息環境。

4.1.3 修復思路 ①對大小西湖進行合理的功能分區規劃（魚類保護區和候鳥棲息區），滿足大小西湖同時保護魚類資源和冬候鳥的生境條件；②優化水系流動路線，構建合理的水位梯度，形成四級水位梯度濕地系統（壕溝一級水位梯度、小西湖二級水位梯度、大西湖其他植被恢復區三級水位梯度、大西湖四級水位梯度），在物理條件上將大小西湖由現有的封閉水位管理調整為流動性的動態水位管理；③構建濕地帶狀植被格局，即蘆葦帶、苔草帶和沉水植被帶，建成好幾個帶的科研監測長廊的同時，為候鳥提供多樣的棲息環境；④恢復多樣的沉水植被群落，為冬候鳥提供必要的食物和棲息環境（圖3，圖4）。

4.1.4 修復效果 項目自2016年開始實施，2017—2018年大小西湖生態恢復區沉水植被蓋度顯著增加，水體透明度達0.6-0.8 m以上，候鳥生境明顯改善，越冬候鳥數量和多樣性顯著上升。

4.2 河流濕地生態修復模式

以湖南撈刀河流域重金屬污染治理項目為例，說明以流域污染治理為目標的河流濕地生態修復模式（圖5），該區灌渠底泥鎘含量13.8～49.3 mg/kg，土壤全鎘含量1.60 mg/kg，早晚稻米鎘含量0.65mg/kg和1.45 mg/kg，鎘污染嚴重。

圖3 洞庭湖流域湖泊濕地生態恢復模式Fig. 3 Lake wetland ecological restoration model in Dongting Lake Basin

4.2.1 項目背景 據《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，我國耕地土壤點位超標率19.4%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為13.7%、2.8%、1.8%和1.1%。其中，以鎘、鉛、砷、鉻等為代表的重金屬污染問題尤為突出。污水灌溉被認為是土壤重金屬污染和稻米等農作物重金屬超標的重要原因之一。根據農業部對全國污灌區的調查，在約140萬hm2的污水灌區中，遭受重金屬污染的土地面積占污水灌區面積的64.8%。但由于地表水污染范圍比較廣或水資源匱乏等原因，使用污染水源進行灌溉又不得已而為之。因此，采用適當技術措施對灌溉水源進行凈化處理，有效降低灌溉水的重金屬濃度，是修復重金屬污染耕地和實現糧食安全生產的必要環節。

圖4 洞庭湖濕地大小西湖生態修復示意圖Fig. 4 Schematic diagram for Daxiao’xi Lake ecological restoration in Dongting Lake wetland

4.2.2 修復目標 ①通過河道水系改造實現水系連通，滿足濕地水量需求；②通過岸坡整治減少水土流失；③通過人工濕地建設達到污染物去除；④制定養護管理措施維持系統穩定運行。

4.2.3 修復思路 ①地點選擇；通過流域調查，選擇水流比較平緩、河漫灘面積在400 m2以上（1 500 m2以下），并且距離灌溉水取水口比較近的河段。②河槽加固；在河槽的左右兩側，采用漿砌石加固。既保留了原有河槽的行洪功能，又能防止洪水對人工濕地基質和植物的沖刷。③岸坡整治；采用漿砌石擋墻對左右堤岸進行基礎加固，采用連鎖生態磚或草皮對左右兩岸做護坡。④河道清淤；對淤灘進行基底改造，將0～60 cm表層淤泥移出。⑤濕地床填充；自下而上依次分層填入粒徑4～30 mm的生石灰石、斜發沸石、爐渣和河砂，每種材料層的厚度10 cm左右，填料層的總厚度為40 cm左右，然后上層覆蓋20 cm左右厚的無污染的水稻田土或壤土或松軟粘土土壤。⑥新建潛壩；在人工濕地末端構筑潛壩，順接下游河道。潛壩中間安裝預制排沙孔，并在潛壩中間安裝提升平板鋼閘以控制濕地水位。⑦植物配置；栽種對鎘吸收和積累能力比較強的濕地植物，種類為水生美人蕉、蘆葦、香蒲、水蔥和水蓼。由水及岸成帶栽植，順序為水蓼—水蔥—水生美人蕉—香蒲—蘆葦。⑧人工濕地養護管理：濕地水位控制在10～30 cm，在植物生長末期對植物進行收割。每周提升閘門沖沙一次，減輕河道淤積（圖5，圖6）。

4.2.4 修復效果 通過人工濕地對鎘濃度為1.23 μg/L的灌溉水進行凈化處理后，人工濕地出水的鎘濃度下降到0.66 μg/L，鎘的去除率達到了46.23%。河濱帶人工濕地不僅凈化了灌溉水水質，所形成的水生植物群落還具有較好的觀賞效果，可以為魚類、蛙類等提供良好的棲息環境，對農村的生態環境具有一定的改善作用。

4.3 沼澤濕地生態修復模式

以洞庭湖丁字堤——君山后湖沼澤濕地候鳥食源補給地建設項目為例，說明以候鳥生境恢復為目標的湖濱沼澤濕地生態修復模式。洞庭湖區湖濱沼澤濕地的重要生態功能之一即為越冬候鳥提供棲息地，但是由于近年來枯水期提前，水量偏少，洞庭湖湖濱沼澤濕地苔草植被退化明顯，導致越冬候鳥食物短缺、生境質量下降，對洞庭湖濕地的候鳥保育功能帶來威脅。

圖5 洞庭湖流域河流濕地生態修復模式Fig. 5 Riverain wetland ecological restoration model in Dongting Lake Basin

圖6 瀏陽河榮合橋河流濕地生態修復示意圖Fig. 6 Schematic diagram for Rongheqiao riverine wetland ecological restoration in Liuyang River watershed

4.3.1 項目背景 東洞庭湖是洞庭湖最為重要的鳥類棲息地。2003年三峽水庫運行后，洞庭湖水位急劇下降，水量減少，湖泊濕地退化，植被格局發生了重大變化，候鳥棲息地面臨嚴峻挑戰。當前，限制候鳥棲息的主要因素有4個方面：一是湖心區景觀相對單一，導致生境類型單一化；二是“君山后湖—丁字堤—大小西湖”一帶的沉水植被退化明顯，大部分區域沉水植被消失，導致候鳥食物類型相對單一化；三是水位下降后植被帶整體下移，表現為林地擠占蘆葦地，蘆葦擠占湖草地，出現了苔草地退化被蘆葦替代、辣蓼大面積退化等新現象；四是在干旱年份的干旱季節，容易導致部分洲灘缺水，對生境惡化起到了進一步的推動作用。在東洞庭湖，“大小西湖—丁字堤—君山后湖”一帶是候鳥的主要棲息場所，但植被格局的變化最為劇烈，其結果必將影響到候鳥的棲息環境和食物組成。在修復的過程中，應充分考慮植被帶狀分布特點，按高程、微地形地貌、水文方向等特點綜合考慮進行不同物種的生態修復，盡量使恢復后的植被有利于候鳥的棲息并提供充足的食物為基本指導思想。基于此，營造多樣的湖心景觀、恢復沉水植物、辣蓼、苔草等功能性植被，其中水文條件的恢復（補水系統的構建）是東洞庭湖濕地生態恢復、鳥類棲息地保護的關鍵。

4.3.2 修復目標 ①地形改造，優化水系流動路線，構建合理的水位梯度；②依據濕地植被帶狀分布原理構建沉水植被帶、虉草帶、苔草（辣蓼）帶和候鳥食源補充冬小麥植被帶，增殖放流定居性魚類；③提高候鳥棲息地食物質量，實現候鳥棲息生境修復。4.3.3 修復思路 ①按照湖濱沼澤帶狀植被格局特點開展植被恢復，即蘆葦帶、苔草帶、虉草帶和沉水植被帶。就植被分布特點而言，虉草靠近水邊生長，辣蓼與苔草呈鑲嵌分布。在該區域植被生態修復中，必須以此為基礎。②植物性食源地植物種植或植物恢復時需考慮采用地形改造方式，優化水系流動路線，構建合理水位梯度的基礎上按照植物分布特點開展植被恢復，使植被恢復后能夠達到自維持的目標；③恢復多樣的功能性濕地植被群落，沉水植物達5種以上，洲灘植物達4種以上，為冬候鳥提供必要的食物和棲息環境；④植被恢復過程中除冬小麥采用種子播種方式外，其他物種均為洞庭湖本地物種，必須采取以幼苗培育后栽培為主要恢復方式，能達到成活率提高、建群速度快、修復效果顯著，進而形成穩定群落，達到恢復后植被自維持的目標（圖7，圖8）。

4.3.4 修復效果 通過以上生態修復措施，恢復區鳥類數量較之前上升30%以上，濕地群落結構穩定，為候鳥提供了充足的食物和良好的棲息環境。

4.4 人工濕地生態修復模式

圖7 洞庭湖流域沼澤濕地生態修復模式Fig. 7 Marshland ecological restoration model in Dongting Lake Basin

以岳陽市屈原管理區營田鎮退耕還濕項目為例，說明以農業面源污染治理為目標的人工濕地生態修復模式。營田鎮為屈原管理區中心所在地，全鎮下轄5個社區居委會，14個行政村，項目實施區域人口50 372人，耕地面積1 267 hm2，水產養殖面積133 hm2。區域污染來源主要為化肥污染、農村養殖廢水和生活污水等組成的農業面源污染。根據調查統計數據分析，項目實施區生活污水排放量約183.9萬t/年，每年排污量TN、TP分別為123.9 t和0.7 t。4.4.1 項目背景 為深入貫徹和落實中共中央下發的《關于加快推進生態文明建設的意見》和國務院頒行的《水污染防治行動計劃》及《湖南省濕地保護條例》、《湖南省湘江保護條例》，2015年6月26日由杜家毫省長主持召開了湘江保護和治理委員會2015年第二次全體會議，會議要求在湘江流域開展退耕還林、還濕試點工作。根據《關于印發（湘江保護和治理委員會2015年第二次全體會議精神落實工作方案）的通知》（湘江保護〔2015〕2號），省林業廳研究制定了《湘江流域退耕還林、還濕試點工作方案》。方案要求以水污染防治為核心，充分發揮森林和濕地涵養水源、凈化污水的生態功能，以現有水環境生態系統治理技術為基礎，以人工濕地營造為手段，開展農村面源污染、城鎮生活污水及工業污水生態綜合治理示范，確保湘江流域生態安全。同時，通過總結示范點成功經驗和管理模式，推進資源節約型和環境友好型社會建設，為全面建設小康社會提供支撐。依據上述國家和省政府精神，岳陽市林業局會同岳陽市農業局、水利局、環保局等有關單位，通過野外調查，現場踏勘，選定在屈原管理區營田鎮古湖實施退耕還林還濕項目。該項目的宗旨為：通過實施退耕還濕、還林，營造人工濕地和森林生態系統，開展濕地生境恢復，發揮濕地、森林生態系統水源涵養和污染凈化能力，減少入河湖污染排污總量，改善江河水質。

圖8 洞庭湖丁字堤湖濱沼澤濕地生態修復示意圖Fig. 8 Dingzidi marshland ecological restoration in Dongting Lake

4.4.2 修復目標 ①完成約23 hm2自然和人工濕地恢復與重建，開展退耕還林還濕，在充分發揮濕地凈化功能的基礎上，充分展示濕地維持生態系統平衡和生物多樣性保育等綜合功能；②利用人工濕地的凈化能力，為屈原管理區3號渠上游農業污水提供凈化區，使凈化后的水質達到國家地表水Ⅲ-Ⅳ類標準，減少區域內農業面源污染在湘江屈原段的排放、保障湘江下游的水源安全，每年回歸自然河流系統約1 000-1 100萬t清潔的自然水；③成為洞庭湖區冬候鳥越冬聚集地之一，實現濕地資源合理利用與保護，促進地方旅游業發展，成為地方濕地休閑觀光農業三產改革的示范區；④成為洞庭湖平原湖區農業面源污染的濕地治理典范；⑤項目區內生物（植物、動物）多樣性顯著提升，成為洞庭湖區候鳥的天然食源補給地之一。

4.4.3 修復思路 考慮到農村面源污染水和養殖廢水中有機N含量高這一基本特點，首先在微生物作用下使水體中的含氮化合物如尿素、蛋白質等被降解為部分被細菌同化，但大部分仍存在于水體。有氧時，在自養微生物作用下被氧化成缺氧時，脫氮細菌進行厭氧呼吸，從而產生一系列脫氮反應。經過微生物作用將大部分有機氮快速轉化為無機氮供強化凈化植物吸收利用，最終達到濕地凈化目標。①功能分區；主要由5個功能區組成：退耕還林地、沉淀池、梯級強化凈化區、河道強化凈化區，穩定池。②植物配置；強化凈化區可分為梯級濕地、河道濕地和綠地3部分。梯級凈化區采取分段種植的方式配置植物。第1級入水口及淺水區域配置香蒲、慈姑、水蔥、菰等挺水植物，中間深水區域配置狐尾藻，第二級深水區配置菱+輪葉黑藻-金魚藻-苦草；淺水區配置菰、水蔥、菖蒲等挺水植物和輪葉黑藻、金魚藻、水鱉等沉、浮水植物；第三級深水區配置蓮、芡實、菱等浮葉植物，淺水區域種植菰、輪葉黑藻、萍逢草等水生植物；岸邊近水區配置蘆葦、南荻、旱傘草、梭魚草等濕生或挺水植物。污水經過梯級人工濕地凈化后進入穩定池，進一步鞏固凈化效果，同時通過配置不同類型的水生植物營造景觀將其打造成一個水生植物科普宣傳基地。池中深水區主要種植沉水植物和浮葉植物如：伊樂藻、金魚藻、竹葉眼子菜、蓮、四角菱等（圖9，圖10）。

4.4.4 修復效果 農業污水經過人工濕地處理后，出水口水質明顯改善，達到國家地表水III類水標準。

圖9 洞庭湖流域人工濕地生態修復模式Fig. 9 Constructed wetland ecological restoration model in Dongting Lake Basin

5 研究展望

濕地生態修復研究是當前國際國內研究的熱點問題，也是社會發展中人與自然和諧相處的必然過程。雖然前期國內外學者已針對各種濕地類型開展了大量濕地恢復相關研究，但是由于濕地類型多樣，生境異質性高，對濕地的退化過程和機理還遠未被認識清楚，導致實際生態恢復中“事與愿違”的案例時有發生。就洞庭湖流域而言，當前針對局地單個站點的恢復案例較多，從流域尺度來進行的生態恢復較少；關注濕地人為修復過程較多，對濕地生態修復結果關注較少，同時也缺乏濕地生態恢復后的監測評價體系與優化調控機制。基于此，針對洞庭湖流域濕地的生態環境問題，建議將來應從以下幾方面開展生態修復工作。

1）全面評估流域濕地生態退化狀況，針對不同濕地類型開展濕地退化過程與機理相關研究工作。洞庭湖流域由上自下分布著高山沼澤濕地、河流濕地和自然淡水湖泊濕地。由于濕地類型和生態功能存在較大差別，其濕地的退化過程和機理亦不盡相同，采用的濕地生態修復方法和模式也需對癥下藥。因此，濕地退化過程與機理相關研究是濕地生態修復的基礎，直接決定濕地生態修復的成敗。當前洞庭湖流域的生態修復工作大多集中在湖泊濕地和河流濕地，針對高山沼澤濕地這一脆弱生態系統的生態恢復研究還是一片空白。

圖10 岳陽營田鎮人工濕地生態修復示意圖Fig. 10 Schematic diagram for constructed wetland ecological restoration in Yingtian Town, Yueyang City

2）從流域尺度來開展生態修復工作，忌“頭痛醫頭，腳痛醫腳”。正如秦伯強[55]在太湖生態恢復治理中指出：“如果僅僅關注于生態系統內部結構的調整和水生植物的恢復，而忽視其外部環境的改善，水生植物是很難恢復成功的，生態系統結構和功能的改變也很難實現；即使恢復成功，其系統也是脆弱不堪的，難以實現抵御外部環境脅迫。”由此可見，在濕地生態修復過程中，必須要有小流域思想。實際上，小流域綜合治理思想一直以來在水土保持工作中廣為推行，但在濕地生態恢復中還沒有得到應有的重視。2003年，北京市以保護水源為目標，以河流為中心構筑“生態修復，生態治理，生態保護”三道防線，從而確立了濕地生態恢復的小流域理念[56]，取得了明顯效果。因此，在實際生態修復中，應根據不同濕地類型的環境容量及周邊環境劃分生態防線，多管齊下，綜合治理，才能確保濕地生態恢復的良好效果。

3）加強小微濕地建設，服務國家鄉村振興戰略。小微濕地是指自然界在長期演變過程中形成的較穩定生態系統的一些小型濕地，如河灣、池塘、魚塘、溝渠等。該類型濕地在農村分布廣泛、數量眾多，發揮著重要的水源涵養、農業面源污染防控、景觀美化等功能，是鄉村振興戰略實施中不可或缺的“硬件設施”。然而，人們對小微濕地的重要性和作用機理認識不足，在鄉村建設過程中導致農村大量小微濕地不斷喪失，保護和建設小微濕地非常緊迫。未來應以縣、市等行政區劃為單位，開展鄉村小微濕地資源調查工作，掌握小微濕地資源空間分布、數量及生態特征等自然概況。其次，應以小微濕地生態服務功能提升和優化為基本準則，重點研發小微濕地建設過程中生境改造、濕地物種選育、工具種擴繁、群落配置等技術體系，提升小微濕地生態服務功能，為小微濕地的保護、建設和管理提供科學依據。以農村現有的池塘、溝渠等小微濕地資源為依托，運用生態學、植物學、景觀生態學等多學科理論為指導，積極開展小微濕地示范建設，建立小微濕地服務功能評價指標體系，科學評估小微濕地生態服務功能，積極推進小微濕地建設融入鄉村振興戰略中來。

4）加強濕地生態修復后的生態監測與動態管理，確保濕地生態修復效果的可持續性。S?ndergaard等[57]在對歐洲70多個湖泊濕地生態修復案例進行總結后發現，僅有一半左右的濕地生態恢復效果能維持4-6年時間，恢復效果能維持8-10年的幾乎沒有。究其原因，主要跟生態修復后的生態監測和動態管理沒有及時跟上有關。由于濕地生態系統的修復一般需要10年以上[58]，在這個過程中，外部環境和生態系統的組分還未達到穩定狀態，生態恢復結果還存在較大不確定性。因此，要針對恢復的濕地生態系統及外部環境進行監測，并根據隨時出現的變化進行動態管理。尤其在進行生態修復設計時，應該把后期的維護和監測措施加以詳盡考慮，這樣才能保證濕地生態修復的可持續發展。