洞庭湖湿地研究进展
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摘要：指出了湿地资源与湿地生态过程保护对区域可持续发展和生态环境改善有着重要影响，洞庭湖区的经济发展与人为干扰对湖区生态环境构成巨大压力，因而一直是湿地生态专家们研究的重点对象。系统总结了洞庭湖区湿地资源开发与利用、湿地生态功能、湿地景观结构的相关研究现状，从三峡建成、人为干扰等方面归纳了洞庭湖区湿地动态的驱动因素，综述了洞庭湖区湿地研究的技术方法，提出了洞庭湖湿地研究重点与研究前景。
关键词：湿地资源；湿地景观；湿地生态；湿地研究方法；洞庭湖
中图分类号：P331
文献标识码：A文章编号：1674-9944（201）12-0020-04
1引言
洞庭湖是北承长江，南接湘、资、沅、澧四水而具有蓄泄功能的过水性洪道型湖泊。洞庭湖湿地是中国最大的淡水湿地生态系统之一，主要由水面、洲滩、荻、湖草等实体元素构成，形成交错镶嵌的格局[1，2]，具有丰富的自然环境和生态资源，形成巨大的环境调节功能，在调节气候、控制水土流失、涵养水源、抵御洪水、净化环境、维护生物多样性等方面起着重要的作用[3]。开展洞庭湖湿地系统研究，对研究湿地结构变化、功能退化、湿地资源合理开发利用与人类活动影响有重要意义。
2洞庭湖区湿地结构与功能研究
2.1洞庭湖湿地资源开发利用
湿地资源作为一种综合性的资源形态，承载着土地、水体、生物、泥炭等资源类型及其相互作用，这种独特的自然属性，提供了丰富的资源特产、优越的生态环境、便捷的水运交通及良好的产业发展条件。董明辉针对洞庭湖湿地开发利用的相关问题，从经济学与生态学的角度探讨了洞庭湖湿地资源特征，并提出了发展避洪耐涝型湿地特色产业、建立湿地保护区的开发与保护途径[4]。从单项资源来看，庄大昌等侧重于洞庭湖湿地生态旅游资源开发，提出了湖泊河汊区开发模式、平原区资源开发模式与环湖低丘岗地区开发模式，任勃等研究了洞庭湖区自然恢复、种植荻和种植杨树等3种退田还湖模式下的植被特征，结果表明，种植杨树模式的群落生产力最高，植荻模式的多样性水平最低，而自然恢复模式为最优恢复模式[6]。袁正科等根据洞庭湖湿地植物资源的自觉、半自觉、未自觉3种开发利用现状，提出了过渡发展荻、芦苇，盲目地在低位洲滩栽种杨树等利用的局限性与危害性[7]。李姣研究了洞庭湖区湿地资源对区域经济的产业结构优化作用，发现认为农业直接依赖水体、土地等单项湿地资源，第三产业直接依赖湿地生态系统的各项服务[8]。侯志勇等研究了洞庭湖区湿地植物种类组成与利用现状，认为湿地原有植物群落分布格局被打破，物种生物多样性下降，并提出了将植物资源开发纳入国民经济发展规划、优先发展特种水生蔬菜和药材加工业等保护和可持续利用对策[9]。
2.2洞庭湖湿地生态功能
湿地是自然界最富有生物多样性和生态功能最完备的生态系统之一，是一个由湿地植物、动物、微生物群落及无机环境的相互作用所形成的复杂功能单元。对于洞庭湖湿地生态研究主要集中在3个方面。
（1）湿地生态功能价值。庄大昌运用生态经济学与资源经济学的理论与方法，根据对洞庭湖湿地资源的特点，对洞庭湖湿地的生态服务功能价值，即直接利用价值和间接利用价值进行了货币化评估[10]。江波等从生态系统服务功能入手，探讨了洞庭湖湿地生态保护的重要性及现有研究在管理层面应用的局限性，提出了基于生态系统服务的洞庭湖湿地生态系统管理的DPER框架[11]。毛德华等针对洞庭湖湿地生态服务价值提出了外生态恢复与内生态恢复相结合的湿地生态恢复对策[12]。
（2）湿地生态安全与健康。毛德华等研究了洞庭湖湿地洪涝灾害、水质污染和生物多样性减少等生态问题的形成机制，主要与自然与人为因素的复合叠加作用、湿地资源衰退、生态平衡遭破坏等因素有关[13]。许振宇等评价了洞庭湖生态灾害应急能力，灾害应急能力良好，但通过注重恢复、补偿与保护、建设，完善生态功能，还有很大的提升空间[14]。廖丹霞等研究了洞庭湖湿地生态系统健康的演变动态，2003年以前处于下降趋势，其后随着合理的土地利用与生态保护，健康状况逐步回升，但人类干扰等压力对湿地健康状态的影响存在时滞性[1]。
（3）湿地生态补偿。熊鹰等采用环境经济学理论与方法，对洞庭湖区湿地恢复的生态补偿效应评估，提出了征收生态补偿费与生态补偿税、政府补偿补贴、推广优惠信贷、流域范围内补偿等补偿机制与实现途径[16]。杨芳将社区参与理念的渗透进洞庭湖湿地生态补偿机制中，社区集体与居民等多方参与，真正成为补偿主体，构建了生态保护与社区发展相结合的生态补偿机制[17]。
2.3洞庭湖湿地景观结构
近年来，湖区土地利用格局改变了湿地水文环境，影响湖滩湿地发育演化，形成了洞庭湖趋于复杂化的湿地景观。评价湿地景观现状与格局，分析各种湿地类型的转移方向、数量、速度与湿地景观变化的区域差异成为研究洞庭湖湿地资源的主要内容。郑建蕊等[18]运用洞庭湖区湿地的景观格局指数分析湿地景观信息及特征，总结了湿地具有景观类型比例不均、水田与湖泊景观优势显著的特征。石军南等研究了湿地各类型的景观格局变化，湖泊和林地的破碎化程度呈逐渐上升，水田正在逐渐降低，景观多样性、景观异质度增大[19]。梁守真揭示了20年洞庭湖区湿地景观总变化趋势，研究认为，洞庭湖区湿地景观面积在呈下降的趋势，逐渐从以小斑块、多种景观类型共同控制的景观格局向大斑块、类型较单一的景观格局演变，自然湿地向人工湿地转移剧烈，由于受人类活动影响，自然湿地景观破碎化程度增加，除水体外，泥滩地、草滩地、芦苇滩地等其他湿地自然湿地景观有不同程度的增大[20]。杨利分析了三峡工程建设前、建设后洞庭湖湿地景观变化，湿地斑块数逐年增加，景观破碎化逐渐加大，斑块间的结合度降低，景观形状经历了由复杂到简单再到复杂的过程[21]。
3洞庭湖区湿地动态的驱动因素研究
3.1三峡工程建设
三峡工程作为治理与开发长江的关键性骨干工程，运行后对长江下游径流量在年内发生明显变化，对洞庭湖区的湿地资源与环境产生一定的影响。对于三峡工程运行与洞庭湖区水位及湖洲滩面积变化的作用，邹邵林等研究了三峡工程对洞庭湖滩地出露天数的影响，预测了三峡工程建成后露天数变化将影响湖区滩地的开发利用方式与动植物种群的演变[22]。周北达等[23]通过建立洞庭湖和长江的水力模拟模型，研究了三峡工程运行后对洞庭湖区洪水水位的影响，主要从影响三口入流与影响洞庭湖出口城陵矶处的长江水位两个方面来影响洞庭湖的入流与出流，从而影响洞庭湖水位。顾庆福等研究了三峡工程运行中洞庭湖区3种典型来水组合的防洪作用差异，阐明了三峡工程建成后不能完全解除洞庭湖区的洪水威胁[24]，谢永宏等[2]从水位变化、极端水位及持续时间、泥沙淤积速率等方面，分析了三峡工程对洞庭湖区湿地植被发生逆向演替的影响。赖锡军等运用水动力学方法分析了三峡水库不同调节流量下湖泊水位与流量的变化特征，三峡工程建成将改变洞庭湖的水文过程，影响湖泊湿地生态系统，相对来说，受三峡水库调节影响大的是东洞庭湖、南洞庭湖东部和西洞庭湖北部，而西洞庭湖南部影响较小[26]。黄群等研究认为三峡水库运行后，洞庭湖中、低位洲滩提前出露，淹水历时缩短，对芦苇的分布界限影响很小，导致湖草分布界限向下延伸[27]。
3.2湖区的人为干扰
人为干扰改变了湖区水文条件和泥沙输移规律[28]，是洞庭湖湿地动态变化的重要影响因子。最大的人为干扰是人工裁湾，导致区域河段水位降低、河床冲刷加剧，长江三口分流入湖的水量、沙量减少[29]，但随下荆江流量沙量增加，原本应沉积于洞庭湖的泥沙则游积到汉口-螺山段，下游河床抬高增加了城陵矶出湖泥沙的压力[30]。湖区人口增加与产业的快速发展，加快了湖区湖水污染，激化了社会经济发展与湖泊生态环境恶化的矛盾[31]。围湖造田满足了人口的土地需求，促进了社会经济发展，但过度围湖垦殖加快了洞庭湖湖面的减少，洲滩面积逐渐增多[32]，给湖区湿地生态系统造成不可逆转的危害，湿地结构和功能发生了巨大的变化。自1998年以后，洞庭湖区进行了大规模的退田还湖[33]，主要有单退与双退2种实施方式。退田还湖工程效果明显，湿地面积呈增加趋势，湿地生态环境得到了很好的恢复和保护，但天然湿地整体上仍处于退化状态[34，3]。退田还湖能扩大洞庭湖的蓄洪能力、改善湖泊局地气候和水质、有利于生物多样性保护和水资源的可持续利用[36]。陶卫春等通过评价退田还湖前后的生态承载力，发现退田还湖在提高洪泛区生态承载力方面作用明显， 但减轻环境承载力的作用要大于资源承载力的降低[37]。
4洞庭湖区湿地研究的技方法术
4.13技术
由于洞庭湖湿地内部通行条件限制，3技术作为一种有效的监测手段在湿地监测中得到广泛应用[38]。在3技术运用中，GP技术是作为野外调查的主要工具，GI技术是洞庭湖湿地动态变化的空间分析手段，运用最多的为遥感资料作为数据源。袁正科等利用3技术绘制植被类型分布图分析洞庭湖湿地植被动态及对生物多样性的影响[39]。在湿地分类方面，遥感影像处理的应用最多，邵家驹等[40]利用Landsat M 数据进行分类，邓帆等[41]、王红娟等[42]根据植被群落以及泥滩、水体等地物的光谱特征及其在不同时相影像上的光谱差异提取分类规则，进行决策树分类。徐怡波等利用ENVIA AAR数据进行了洞庭湖植被分类研究[43]，黄进良用目视解译和计算机分类两种方法分别对洞庭湖多期影像进行湿地分类和面积提取[44]。宋仁飞等运用BP神经网络、马氏距离分类法、Bayes分类法、Fisher分类法、AM、VM等6种方法的湿地植被识别方法比较，AM的精度最高[4]。在基于MODI数据应用方面，杜涛等人统计洞庭湖区水体面积，结合相应日期的水文站点，建立洞庭湖区面积-水位相关关系拟合公式[46]；梁婕采取对MODI13Q1数据的NDVI和NIR波段分别设定阈值的方法提取水面洞庭湖水体，通过分析，洞庭湖区湿地呈现明显减小的趋势，主要是三口、四水来水减少、降雨减少等多方因素共同作用的结果[47]；毛先成等人以MO-1b/ME R为数据源，得出了水体深度探测模型[48]。
4.2数学建模方法
张晴等采用市场价值法、费用支出法、支付意愿法、机会成本法、碳税法和造林成本法及影子工程法来对洞庭湖湿地进行生态经济价值的评估，洞庭湖湿地生产力价值很高，但是旅游休闲、文化教育科研价值仅占直接使用价值的22%，调节气候价值占间接使用价值的64%[49]。蒋卫国等采用了OECD建立的压力-状态-响应（简称 P--R）模型探讨外界干扰的区域响应变化，研究表明东洞庭湖区湿地最大，南洞庭湖区湿地次之，西洞庭湖区湿地最小[0]。廖丹霞以压力-状态-响应模型为基础选取评价指标，结合洞庭湖湿地的特点，建立洞庭湖湿地生态系统健康评价模型[1]。李姣利用主成分分析法、聚类分析法和线性加权平均法等，从生态-经济系统耦合度分析了湿地生态和社会经济系统的相互作用，反映湿地为区域发展提供的机会与约束[8]。
4.3景观生态学方法
洞庭湖湿地运用了景观生态学的空间分析方法。郑建蕊等对提取的湿地信息，结合景观生态学分析软件Fragstats计算湿地景观指数，分析湿地的景观结构与功能特征[18]。刘妍针对各个时段的各景观类型的基础资料，引入景观格局分析方法，分析了洞庭湖区斑块特征与动态变化的驱动力[2]。
5存在的问题与展望
湿地环境的恶化趋势并未得到根本性缓解，湿地保护面临的最大问题是天然湿地面积锐减、湿地功能减弱、湿地生态环境退化，对湿地的结构、功能、生物多样性、系统性等基础研究及基础支撑的不足，导致尚未形成科学合理的湿地保护机制。湿地保护已成为生态建设和生态惠民的重要领域，湿地保护与可持续利用模式的正在积极探索，但湿地保护体系和部门协作机制亟待完善，构建比较完善的湿地保护利用的法律、政策体系与动态监测、健康评估及预警管理支撑体系，成为未来湿地研究的重要方面。由于区域湿地水文过程、生态过程、地球化学等相关过程的复杂性与时空尺度性，卫星雷达观测与水文模型、生化模型相结合是未来研究难点。在全面实施“海绵城市的理论与实践中，城市湿地在城市生态建设中的重要作用和地位越来越重要，城市湿地的“绿色海绵研究成为热点，具有较好的发展前景。
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