洞庭湖流域湿地生态修复技术与模式

邓正苗，谢永宏，陈心胜，李峰，邹业爱，侯志勇，李旭，曾静，李波

（1. 中国科学院亚热带农业生态研究所，亚热带农业生态过程重点实验室，湖南 长沙 410125；2. 中国科学院洞庭湖湿地生态系统观测研究站，湖南 岳阳 414018）

洞庭湖流域地跨湘、鄂、桂、黔、渝五省（市），流域面积26.3万km2，约82%的区域分布于湖南省[1]。洞庭湖流域水系发达，长江三口（松滋、太平、藕池）自北向南汇入洞庭湖，湘、资、沅、澧四水连同5 341条大小支流（长度5 km以上）分别从东、南、西流经洞庭湖汇入长江。流域内湿地类型多样，包含高山沼泽、河流、水库、塘坝以及湖泊湿地，具有巨大的生态服务价值[2]。自新中国成立以来，由于人多地少，土地超强度开发，加之全球气候变化带来的负面效应，导致洞庭湖流域生态服务功能减弱。具体表现为：流域中上游山区和丘陵地区水土流失严重，洪旱灾害多发；下游平原湖区湿地减少，洪涝渍害频繁。《中共中央国务院关于加快推进生态文明建设的意见》把“湿地面积不低于8亿亩”列为到2020年生态文明建设的主要目标之一；湿地保护与生态修复已成为我国“生态文明建设”和“长江经济带建设”的重要内容，事关国家生态安全，事关经济社会可持续发展，事关百姓的生存福祉。湖南省从2013年开始，启动了湘江保护治理“一号重点工程”，2016年开始实施洞庭湖水环境治理五大专项行动，2018年开始启动洞庭湖生态环境整治三年计划，取得了显著成效，但长期高负荷发展，导致洞庭湖流域积累的污染问题比较突出，生态恢复难度较大。

湿地生态修复（ecological restoration），是指通过生态技术或生态工程手段对退化或消失的湿地进行修复或重建，再现干扰前的结构和功能，以及相关的物理、化学和生物学特性，使其发挥应有的作用[3]。通过生态修复，使湿地具有良好的生态系统稳定性和水环境、提高生物多样性，最终恢复原有的湿地生态系统结构和功能[4]。本文将从洞庭湖流域的湿地概况、退化现状和原因，针对洞庭湖流域不同湿地类型总结对应的生态修复模式，以期为洞庭湖流域及其他同类型流域湿地保护和生态修复提供参考。

1 洞庭湖流域湿地概况

洞庭湖流域的湿地面积在湖南省分布达99.43万hm2，占流域总面积的3.78%[5]。包括4种湿地类型：沼泽湿地（草本沼泽、森林沼泽）、河流湿地（永久性河流、季节性河流、洪泛平原湿地）、湖泊湿地（永久性淡水湖）和人工湿地（库塘、运河、水产养殖场），并以河流湿地和湖泊湿地为主，分别占流域湿地总面积的38.65%和37.57%（表1）。从4种湿地类型在洞庭湖湿地各水系的分布来看，洞庭湖区主要以湖泊湿地为主，占比达68.87%，在“四水”流域则以河流湿地（54.61%-84.10%）和人工湿地为主（11.72%-43.51%），沼泽湿地在整个洞庭湖流域分布较少，仅占流域湿地总面积的3.01%，主要分布于湘江和沅江上游以及环洞庭湖区（图1）。

表1 洞庭湖流域湿地面积概况（湖南省内）Table 1 Wetland area in Dongting Lake Basin (in Hunan Province)

据调查统计，洞庭湖流域物种丰富，湿地植物有489种，分属于95科278属，其中国家Ⅰ级和Ⅱ级重点保护野生植物4种和8种。湿地动物639种，分属于112科318属，其中国家一级和二级重点保护野生动物10种和44种。洞庭湖作为目前长江中下游地区仅存的两个自然通江湖泊之一，在调节长江洪水径流、保护物种基因或生物多样性方面发挥着极其重要的作用。同时，洞庭湖湿地是东北亚水鸟迁徙路线上的重要停歇、繁殖和越冬地，有湿地鸟类286种，隶属于17目56科，其中有120种列入中日和中澳候鸟保护双边协议[5]。因此，洞庭湖流域的湿地保护具有重要的生态意义和国际意义。

2 洞庭湖流域湿地退化现状及成因

2.1 湖泊湿地退化现状及成因

洞庭湖湿地是整个洞庭湖流域自然湖泊湿地的典型代表，从上世纪八十年代以来，国内外学者对洞庭湖流域湿地的生态环境演变以及生态服务功能评价等方面进行了较为全面的研究，出版了一系列专著[6-11]。当前洞庭湖流域湖泊湿地的退化现状和原因主要体现在以下几个方面。

1）人类围垦和泥沙淤积导致湖泊面积萎缩，洪水调蓄能力下降。1825-2002年间，洞庭湖湖泊面积由6 000 km2缩小至2 691 km2，萎缩了3 309 km2。萎缩速度最快的是1949—1958年，10年间缩小了1 209 km2。1978年以后，洞庭湖停止了大面积围垦，面积相对稳定，至2002年25年间洞庭湖面积仅缩减了49 km2[8]。三峡工程运行后，长江三口入湖泥沙大幅减少，减缓了洞庭湖的泥沙淤积速率，对洞庭湖的保护有一定的积极作用。

图1 四种湿地类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 沼泽 人工湿地资水下游80 60）（%40比分百20 0河流 湖泊 沼泽 人工湿地100沅江下游80（%）60比分40百200河流 湖泊 沼泽 人工湿地80环洞庭湖）60（%比40分百20 0河流 湖泊 沼泽 人工湿地

2）过度捕捞和人类高强度干扰导致生物多样性减少，珍稀物种濒危。洞庭湖区主要经济鱼类低龄化、小型化现象严重，中华鲟、江豚等珍贵鱼类几乎绝迹；近年来，虽然越冬候鸟的数量有明显上升，但明星物种和旗舰物种下降显著，20世纪50年代常见的天鹅、白枕鹤、白头鹤等珍贵鸟类如今在越冬群落中很难见到。这些动物的濒危和灭绝既受自然环境变化和灾变的影响，也与物种本身生物学特性和人类活动有关，尤其与人类捕杀、生境丧失有关[12]。

3）水产养殖和农业面源污染导致水环境质量下降，沉水植被退化严重。黄代中等[13]在近20年水质与富营养化状态变化研究中发现，洞庭湖区为中度营养化状况，且呈现恶化趋势，特别是东洞庭湖，已由中营养过渡为轻度富营养。潘畅等[14]根据地表水环境质量标准对洞庭湖水质进行单因子数据分析及评价，总氮总磷两项营养指标的污染比较严重，使得全湖水质类别为Ⅳ类或者Ⅴ类，甚至为劣Ⅴ类。由于多年的化肥养鱼，华容东湖、益阳大通湖和岳阳南湖已很难见到大面积沉水植被[15]。

2.2 河流湿地退化现状及成因

对洞庭湖流域的河流湿地而言，由于长期以来的水资源开发利用和沿岸工矿企业的无序排放，对洞庭湖河流湿地的生态环境也带来了以下不利影响。

1）水利工程建设改变了河流连续特征，阻断了生物迁徙廊道。据湖南省第一次水利普查公告[16]显示：湖南省共建有水库14 121座，总库容530.72亿m3。水利工程建设在带来巨大的防洪和发电效益的同时，也同时阻断了鱼类的洄游和上下游物质交换通道，对鱼类的多样性带来不利影响。

2）工矿企业废水的无序排放导致河流重金属污染严重，生态安全风险较大。湖南省铅、锌、铜等储量位居全国前列，是著名的有色金属之乡。大量重金属冶炼企业分布在湘江沿岸，长期以来企业废水的无序排放，导致湘江水质严重污染。排入湘江的重金属总量曾经占到全省的70%，全国的18.7%，对湘江流域的水生态环境带来极大破坏，威胁到流域4 000万人口的饮用水安全[17]。许友泽等[17]对湘江流域的底泥重金属污染情况调查结果显示：湘江流域Cd的潜在生态风险最高，其次是Pb和Mn，干流的潜在生态风险高于支流的生态风险，达到极强危害水平的采样断面占72%，主要集中于永州、衡阳、株洲、湘潭、长沙和郴州。由于重金属污染在流域范围内具有可迁移性，可随着食物链进入人体，生态安全风险高，同时湘江流域的重金属污染对下游湿地也带来了输入性污染。虽然湖南省通过湘江“一号重点工程”关停了大多数沿江重污染企业，堵住了源头，但重金属的污染去除依然形势严峻，其生态恢复依然任重而道远。

3）人类不合理开发导致流域上游水土流失严重，水库、河床淤积明显。湖南“四水”流域中上游是湖南省水土流失的重点分布区，水土流失面积达3.23万km2，其中，湘水的流失面积最大，澧水的流失面积最小但程度最为严重[18]。

2.3 沼泽湿地退化现状及成因

洞庭湖流域分布的沼泽湿地主要有两类：分布于湖泊洲滩和下游河滨地带的草本沼泽湿地和分布于流域上游的高山草甸和森林沼泽湿地。前期中南林业大学、北京林业大学、中科院洞庭湖湿地生态系统观测研究站等单位对洞庭湖洲滩沼泽湿地进行了大量的研究，可将洞庭湖洲滩沼泽湿地的退化现状和成因总结为以下几个方面。

1）洲滩淹水时间的减少导致植被扩张迅速，湿地正向演替趋势明显。1995-2011年间，洞庭湖洲滩沼泽湿地的芦苇和林地面积显著增加，植被带整体下移了0.88 m。尤其是三峡工程以后，由于22-26 m和30 m的高程段淹水时间减少，洞庭湖洲滩沼泽植被带下移速度有加快趋势[19]。此外，最近Zou等[20]研究表明：洞庭湖洲滩湿地苔草带的淹水时间缩短和退水时间提前会导致越冬候鸟的食物质量下降，从而威胁到洞庭湖湿地的生物多样性保育功能。

2）外来物种，尤其是杨树的入侵导致沼泽湿地旱化趋势明显。据侯志勇等[21]调查表明：洞庭湖湿地共有外来物种43种，其中分布于洲滩草甸沼泽的有杨树、野胡萝卜、裸柱菊、野老灌草、日本看麦娘、婆婆纳、红瓜、薏苡等15种。尤其是杨树的入侵增加了林下光照率（与芦苇地相比增加了1.5倍）、降低了土壤含水量（0.7倍）等，导致林下阳性植物与中性植物的比例增加，湿生植物（含水生）、中生植物与阴生植物的比例下降，湿地环境旱化趋势明显[22]。

3）杨树、芦苇的引种导致景观破碎度显著增加，鸟类和鱼类生境质量下降。袁正科等[23]通过调查发现：1983-2004年间，杨树斑块的大量引进和获、苇斑块的扩大，导致了珍稀鸭类栖息地和定居型鱼类产卵场地的缩小；引淤、排水沟的开挖，导致冬季浅水沼泽的干涸，破坏了天鹅等珍稀候鸟的栖息场所。同时，由于斑块类型的改变也使湿地景观生态系统中的食物链缩短或者被打断，给一些特有生物和濒危生物的生存带来威胁，为物种的绝灭创造了条件。

然而，当前对于洞庭湖流域的高山沼泽的调查和研究相对较少。一方面是洞庭湖流域属于亚热带区域，水热条件不适于大面积高山沼泽分布；二是高山沼泽湿地一般分布偏远，较难被发现。例如湖南炎陵桃源洞高山草甸沼泽湿地和城步十万古田高山森林沼泽湿地都是近几年才被发现。但是高山沼泽湿地一般生态价值极高且生态系统较脆弱，未来应加大洞庭湖流域仅有的几处高山湿地的保护力度。

3 洞庭湖流域湿地生态修复的关键技术

3.1 水环境修复技术

当前，退化湿地水环境的修复技术主要有以下几种：①生态拦截，主要通过生态沟渠、生态坝和生态隔离带等方式来控制外来污染物[24]。②湿地植物净化技术，主要通过在污染水体中种植吸污能力强、耐受性好的水生植物，利用植物的生物吸收作用[25,26]、植物与微生物的协同作用[27]、植物与藻类的竞争作用[28,29]达到去污净化的目的。③水生动物净化技术，通过调整水生动物群落结构，调整水生系统的食物网结构，利用生物间的取食关系达到控制藻类和其他浮游植物繁殖的目的，引导该区域湿地生态系统尽快进入良性循环[29]。④人工浮岛技术，通过将植物种植于浮岛上，利用根系吸收水体中的氮磷等营养物质，从而达到改善水质和提高水体透明度的目的。⑤人工湿地净化技术，该技术由于技术相对成熟、净化效果好、运行成本低，被广泛应用于各类型的湿地生态修复中[30-34]。

3.2 水文修复技术

湿地水文过程是维持湿地生态系统功能的关键要素，决定了湿地植物、动物区系和土壤生物地球化学循环特征，湿地水文的修复是湿地修复的关键[35-36]。在湿地水文修复过程中，首先根据湿地退化程度及原因，通过湿地蓄水防渗技术、水文连通技术和生态补水技术等恢复湿地水位和水文周期；进而运用水环境修复技术净化水质，去除或固定污染物，改善湿地水质。如Mitsch等[36]、Mitsch 和Day[37]在美国密西西比-俄亥俄-密苏里河盆地进行了湿地水文修复研究，先通过“牛轭湖”的设计延长水体在湿地中的滞留时间，然后再通过植物修复技术降低水中营养盐含量。现在，在流域尺度上进行退化湿地的修复逐渐引起重视[38-39]。

3.3 生境恢复技术

湿地生境修复的主要结果是生物群落多样性保育功能显著提升，如针对河流生境修复可以采用的主要措施有：①在上游流域实行流量控制，以控制合适水位，实现丰水期和枯水期的水生态调度。②恢复水系自然走势，营造曲折多样的生境、适当增加支流数量。③允许河水漫滩，恢复河滨沼泽[40]。通过这些方式，河水为漫滩湿地提供了营养物质、沉积物、植物种子和小型有机体，漫滩为生物提供了栖息地，又净化了水质。实际上，植物和动物生境的修复与湿地水环境质量密切相关，这点在内陆浅水湖泊的修复中至关重要。

3.4 生物修复技术

植被是湿地生态系统的“工程师”，也是湿地修复的重要组成部分[41]。受损湿地的生物群落往往是缺乏植被覆盖或者种群结构单一，从而导致生态系统不稳定。湿地植被修复一般在以下几个方面展开：①先锋物种选择。一般应选择根系发达，生长迅速的草本物种，以达到固定新生土壤和改善土壤结构的目的。②植被群落构建。采用本地物种优先恢复的原则，有时为了增加系统生物多样性，也可适当引入外源种。在引入外源植物时应避免引进与本地种生态位相同的物种，避免引进外来物种以防止生物入侵[4]。目前植被修复技术手段多样，日益成熟，其中通过湿地土壤种子库进行天然恢复研究较受重视[42-46]。此外，利用湿地植物的克隆繁殖特性来达到快速恢复湿地植被近年来也逐渐被重视[47-50]。但不论采用哪种方式进行植被恢复，了解物种的生活史及其生境类型至关重要[51]。

3.5 土壤修复技术

退化湿地土壤修复技术主要是通过生物、生态手段达到控制湿地土壤污染、恢复土壤功能的目的。如利用超积累植物修复重金属污染土壤[52]、通过调控水文周期修复湿地土壤水分状况[53]。但土壤生态修复影响因素较多，修复过程不易控制，如Niedermeier[54]在研究泥炭沼泽湿地土壤修复过程时发现，通过洪水冲积以恢复土壤肥力的传统做法反而引起土壤养分的流失，增加水污染的风险。因此在修复过程中需要对土壤的各种生物、物理、化学过程进行深入研究以制定合理方案。

4 洞庭湖流域湿地生态修复模式

综合前期的湿地修复项目和案例来看，湿地生态修复过程一般遵循以下流程：①针对目标湿地生态系统进行生态现状评价，全面调查湿地生态系统的水文、水环境、生物资源等要素，通过统计学方法找出关键环境胁迫因子；②根据目标湿地的历史状态确定生态修复目标；③制定满足当地社会经济发展和生态环境需求的生态修复规划，在此过程中筛选确定采用的生态修复技术；④生态修复工程实施阶段，严把工程质量，确保生态修复工程达到规划设计标准；⑤生态修复后的适应性管理及模式推广，监测修复效果，形成负反馈机制（图2）[40]。

图2 湿地生态修复的一般模式（引自[40]）Fig. 2 General restoration model for wetlands

4.1 洞庭湖流域湖泊湿地生态修复模式

以东洞庭湖大小西湖沉水植被恢复项目为例，说明以候鸟多样性保育为目标的淡水湖泊湿地生态恢复模式。东洞庭湖是越冬候鸟的重要栖息地，近年来，东洞庭湖水质恶化明显，沉水植被退化严重，甚至消失，对于候鸟的保育带来了不利影响。

4.1.1 项目背景 东洞庭湖大小西湖处于东洞庭湖西北角，为东洞庭湖保护区的核心区之一，也是洞庭湖最为重要的鸟类栖息地。由于在洞庭湖地理位置的特殊性，大小西湖一直处于退化阶段，表现为较快泥沙沉积，湖泊水域萎缩明显。2008年之前，东洞庭湖大小西湖长满了沉水植被，且种类相对丰富；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边进水口以及洞庭湖“三口”、“四水”来水的水体营养浓度含量高，同时由于大小西湖所处地理位置特殊，水交换困难，导致大小西湖水质恶化，富营养化现象明显，沉水植被逐渐退化。沉水植被退化后对生态保护产生了显著的负面影响，主要体现为：①沉水植被为水体生态系统的稳定器，退化后水域生态系统的自调节功能大幅下降，生态系统功能易受周边环境影响而退化；②沉水植物是许多越冬候鸟的食物来源，特别是鹤类的主要越冬食物，因此，沉水植被的退化直接导致冬候鸟越冬食物的短缺，使得近几年来以沉水植物为主要食物来源的冬候鸟不管是从种类还是从数量都急剧锐减；③沉水植被的退化可使生态系统中食物链变短，食物网简化，各主要生物群落的生物多样性显著减少，如纤毛虫类、腹足类、底栖动物、藻类及附着螺类，将抑制这种食性候鸟的取食；④沉水植被的退化将导致鱼类资源严重衰竭，鱼类种群结构简单化、小型化，草食性、杂食性鱼类失去饵料，草丛产卵型鱼类资源剧减。可见，沉水植被恢复成功与否已成为大小西湖生物多样性保护的瓶颈。

4.1.2 修复目标 ①通过水系改造和水道疏通解决大小西湖枯水期缺水问题；②通过控水和围隔建设进行合理功能分区，达到保护鱼类和候鸟的双重目的；③通过地形地貌改造、植被恢复等措施，构建带状植被分布格局，营造大小西湖多样的栖息环境。

4.1.3 修复思路 ①对大小西湖进行合理的功能分区规划（鱼类保护区和候鸟栖息区），满足大小西湖同时保护鱼类资源和冬候鸟的生境条件；②优化水系流动路线，构建合理的水位梯度，形成四级水位梯度湿地系统（壕沟一级水位梯度、小西湖二级水位梯度、大西湖其他植被恢复区三级水位梯度、大西湖四级水位梯度），在物理条件上将大小西湖由现有的封闭水位管理调整为流动性的动态水位管理；③构建湿地带状植被格局，即芦苇带、苔草带和沉水植被带，建成好几个带的科研监测长廊的同时，为候鸟提供多样的栖息环境；④恢复多样的沉水植被群落，为冬候鸟提供必要的食物和栖息环境（图3，图4）。

4.1.4 修复效果 项目自2016年开始实施，2017—2018年大小西湖生态恢复区沉水植被盖度显著增加，水体透明度达0.6-0.8 m以上，候鸟生境明显改善，越冬候鸟数量和多样性显著上升。

4.2 河流湿地生态修复模式

以湖南捞刀河流域重金属污染治理项目为例，说明以流域污染治理为目标的河流湿地生态修复模式（图5），该区灌渠底泥镉含量13.8～49.3 mg/kg，土壤全镉含量1.60 mg/kg，早晚稻米镉含量0.65mg/kg和1.45 mg/kg，镉污染严重。

图3 洞庭湖流域湖泊湿地生态恢复模式Fig. 3 Lake wetland ecological restoration model in Dongting Lake Basin

4.2.1 项目背景 据《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国耕地土壤点位超标率19.4%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7%、2.8%、1.8%和1.1%。其中，以镉、铅、砷、铬等为代表的重金属污染问题尤为突出。污水灌溉被认为是土壤重金属污染和稻米等农作物重金属超标的重要原因之一。根据农业部对全国污灌区的调查，在约140万hm2的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%。但由于地表水污染范围比较广或水资源匮乏等原因，使用污染水源进行灌溉又不得已而为之。因此，采用适当技术措施对灌溉水源进行净化处理，有效降低灌溉水的重金属浓度，是修复重金属污染耕地和实现粮食安全生产的必要环节。

图4 洞庭湖湿地大小西湖生态修复示意图Fig. 4 Schematic diagram for Daxiao’xi Lake ecological restoration in Dongting Lake wetland

4.2.2 修复目标 ①通过河道水系改造实现水系连通，满足湿地水量需求；②通过岸坡整治减少水土流失；③通过人工湿地建设达到污染物去除；④制定养护管理措施维持系统稳定运行。

4.2.3 修复思路 ①地点选择；通过流域调查，选择水流比较平缓、河漫滩面积在400 m2以上（1 500 m2以下），并且距离灌溉水取水口比较近的河段。②河槽加固；在河槽的左右两侧，采用浆砌石加固。既保留了原有河槽的行洪功能，又能防止洪水对人工湿地基质和植物的冲刷。③岸坡整治；采用浆砌石挡墙对左右堤岸进行基础加固，采用连锁生态砖或草皮对左右两岸做护坡。④河道清淤；对淤滩进行基底改造，将0～60 cm表层淤泥移出。⑤湿地床填充；自下而上依次分层填入粒径4～30 mm的生石灰石、斜发沸石、炉渣和河砂，每种材料层的厚度10 cm左右，填料层的总厚度为40 cm左右，然后上层覆盖20 cm左右厚的无污染的水稻田土或壤土或松软粘土土壤。⑥新建潜坝；在人工湿地末端构筑潜坝，顺接下游河道。潜坝中间安装预制排沙孔，并在潜坝中间安装提升平板钢闸以控制湿地水位。⑦植物配置；栽种对镉吸收和积累能力比较强的湿地植物，种类为水生美人蕉、芦苇、香蒲、水葱和水蓼。由水及岸成带栽植，顺序为水蓼—水葱—水生美人蕉—香蒲—芦苇。⑧人工湿地养护管理：湿地水位控制在10～30 cm，在植物生长末期对植物进行收割。每周提升闸门冲沙一次，减轻河道淤积（图5，图6）。

4.2.4 修复效果 通过人工湿地对镉浓度为1.23 μg/L的灌溉水进行净化处理后，人工湿地出水的镉浓度下降到0.66 μg/L，镉的去除率达到了46.23%。河滨带人工湿地不仅净化了灌溉水水质，所形成的水生植物群落还具有较好的观赏效果，可以为鱼类、蛙类等提供良好的栖息环境，对农村的生态环境具有一定的改善作用。

4.3 沼泽湿地生态修复模式

以洞庭湖丁字堤——君山后湖沼泽湿地候鸟食源补给地建设项目为例，说明以候鸟生境恢复为目标的湖滨沼泽湿地生态修复模式。洞庭湖区湖滨沼泽湿地的重要生态功能之一即为越冬候鸟提供栖息地，但是由于近年来枯水期提前，水量偏少，洞庭湖湖滨沼泽湿地苔草植被退化明显，导致越冬候鸟食物短缺、生境质量下降，对洞庭湖湿地的候鸟保育功能带来威胁。

图5 洞庭湖流域河流湿地生态修复模式Fig. 5 Riverain wetland ecological restoration model in Dongting Lake Basin

图6 浏阳河荣合桥河流湿地生态修复示意图Fig. 6 Schematic diagram for Rongheqiao riverine wetland ecological restoration in Liuyang River watershed

4.3.1 项目背景 东洞庭湖是洞庭湖最为重要的鸟类栖息地。2003年三峡水库运行后，洞庭湖水位急剧下降，水量减少，湖泊湿地退化，植被格局发生了重大变化，候鸟栖息地面临严峻挑战。当前，限制候鸟栖息的主要因素有4个方面：一是湖心区景观相对单一，导致生境类型单一化；二是“君山后湖—丁字堤—大小西湖”一带的沉水植被退化明显，大部分区域沉水植被消失，导致候鸟食物类型相对单一化；三是水位下降后植被带整体下移，表现为林地挤占芦苇地，芦苇挤占湖草地，出现了苔草地退化被芦苇替代、辣蓼大面积退化等新现象；四是在干旱年份的干旱季节，容易导致部分洲滩缺水，对生境恶化起到了进一步的推动作用。在东洞庭湖，“大小西湖—丁字堤—君山后湖”一带是候鸟的主要栖息场所，但植被格局的变化最为剧烈，其结果必将影响到候鸟的栖息环境和食物组成。在修复的过程中，应充分考虑植被带状分布特点，按高程、微地形地貌、水文方向等特点综合考虑进行不同物种的生态修复，尽量使恢复后的植被有利于候鸟的栖息并提供充足的食物为基本指导思想。基于此，营造多样的湖心景观、恢复沉水植物、辣蓼、苔草等功能性植被，其中水文条件的恢复（补水系统的构建）是东洞庭湖湿地生态恢复、鸟类栖息地保护的关键。

4.3.2 修复目标 ①地形改造，优化水系流动路线，构建合理的水位梯度；②依据湿地植被带状分布原理构建沉水植被带、虉草带、苔草（辣蓼）带和候鸟食源补充冬小麦植被带，增殖放流定居性鱼类；③提高候鸟栖息地食物质量，实现候鸟栖息生境修复。4.3.3 修复思路 ①按照湖滨沼泽带状植被格局特点开展植被恢复，即芦苇带、苔草带、虉草带和沉水植被带。就植被分布特点而言，虉草靠近水边生长，辣蓼与苔草呈镶嵌分布。在该区域植被生态修复中，必须以此为基础。②植物性食源地植物种植或植物恢复时需考虑采用地形改造方式，优化水系流动路线，构建合理水位梯度的基础上按照植物分布特点开展植被恢复，使植被恢复后能够达到自维持的目标；③恢复多样的功能性湿地植被群落，沉水植物达5种以上，洲滩植物达4种以上，为冬候鸟提供必要的食物和栖息环境；④植被恢复过程中除冬小麦采用种子播种方式外，其他物种均为洞庭湖本地物种，必须采取以幼苗培育后栽培为主要恢复方式，能达到成活率提高、建群速度快、修复效果显著，进而形成稳定群落，达到恢复后植被自维持的目标（图7，图8）。

4.3.4 修复效果 通过以上生态修复措施，恢复区鸟类数量较之前上升30%以上，湿地群落结构稳定，为候鸟提供了充足的食物和良好的栖息环境。

4.4 人工湿地生态修复模式

图7 洞庭湖流域沼泽湿地生态修复模式Fig. 7 Marshland ecological restoration model in Dongting Lake Basin

以岳阳市屈原管理区营田镇退耕还湿项目为例，说明以农业面源污染治理为目标的人工湿地生态修复模式。营田镇为屈原管理区中心所在地，全镇下辖5个社区居委会，14个行政村，项目实施区域人口50 372人，耕地面积1 267 hm2，水产养殖面积133 hm2。区域污染来源主要为化肥污染、农村养殖废水和生活污水等组成的农业面源污染。根据调查统计数据分析，项目实施区生活污水排放量约183.9万t/年，每年排污量TN、TP分别为123.9 t和0.7 t。4.4.1 项目背景 为深入贯彻和落实中共中央下发的《关于加快推进生态文明建设的意见》和国务院颁行的《水污染防治行动计划》及《湖南省湿地保护条例》、《湖南省湘江保护条例》，2015年6月26日由杜家毫省长主持召开了湘江保护和治理委员会2015年第二次全体会议，会议要求在湘江流域开展退耕还林、还湿试点工作。根据《关于印发（湘江保护和治理委员会2015年第二次全体会议精神落实工作方案）的通知》（湘江保护〔2015〕2号），省林业厅研究制定了《湘江流域退耕还林、还湿试点工作方案》。方案要求以水污染防治为核心，充分发挥森林和湿地涵养水源、净化污水的生态功能，以现有水环境生态系统治理技术为基础，以人工湿地营造为手段，开展农村面源污染、城镇生活污水及工业污水生态综合治理示范，确保湘江流域生态安全。同时，通过总结示范点成功经验和管理模式，推进资源节约型和环境友好型社会建设，为全面建设小康社会提供支撑。依据上述国家和省政府精神，岳阳市林业局会同岳阳市农业局、水利局、环保局等有关单位，通过野外调查，现场踏勘，选定在屈原管理区营田镇古湖实施退耕还林还湿项目。该项目的宗旨为：通过实施退耕还湿、还林，营造人工湿地和森林生态系统，开展湿地生境恢复，发挥湿地、森林生态系统水源涵养和污染净化能力，减少入河湖污染排污总量，改善江河水质。

图8 洞庭湖丁字堤湖滨沼泽湿地生态修复示意图Fig. 8 Dingzidi marshland ecological restoration in Dongting Lake

4.4.2 修复目标 ①完成约23 hm2自然和人工湿地恢复与重建，开展退耕还林还湿，在充分发挥湿地净化功能的基础上，充分展示湿地维持生态系统平衡和生物多样性保育等综合功能；②利用人工湿地的净化能力，为屈原管理区3号渠上游农业污水提供净化区，使净化后的水质达到国家地表水Ⅲ-Ⅳ类标准，减少区域内农业面源污染在湘江屈原段的排放、保障湘江下游的水源安全，每年回归自然河流系统约1 000-1 100万t清洁的自然水；③成为洞庭湖区冬候鸟越冬聚集地之一，实现湿地资源合理利用与保护，促进地方旅游业发展，成为地方湿地休闲观光农业三产改革的示范区；④成为洞庭湖平原湖区农业面源污染的湿地治理典范；⑤项目区内生物（植物、动物）多样性显著提升，成为洞庭湖区候鸟的天然食源补给地之一。

4.4.3 修复思路 考虑到农村面源污染水和养殖废水中有机N含量高这一基本特点，首先在微生物作用下使水体中的含氮化合物如尿素、蛋白质等被降解为部分被细菌同化，但大部分仍存在于水体。有氧时，在自养微生物作用下被氧化成缺氧时，脱氮细菌进行厌氧呼吸，从而产生一系列脱氮反应。经过微生物作用将大部分有机氮快速转化为无机氮供强化净化植物吸收利用，最终达到湿地净化目标。①功能分区；主要由5个功能区组成：退耕还林地、沉淀池、梯级强化净化区、河道强化净化区，稳定池。②植物配置；强化净化区可分为梯级湿地、河道湿地和绿地3部分。梯级净化区采取分段种植的方式配置植物。第1级入水口及浅水区域配置香蒲、慈姑、水葱、菰等挺水植物，中间深水区域配置狐尾藻，第二级深水区配置菱+轮叶黑藻-金鱼藻-苦草；浅水区配置菰、水葱、菖蒲等挺水植物和轮叶黑藻、金鱼藻、水鳖等沉、浮水植物；第三级深水区配置莲、芡实、菱等浮叶植物，浅水区域种植菰、轮叶黑藻、萍逢草等水生植物；岸边近水区配置芦苇、南荻、旱伞草、梭鱼草等湿生或挺水植物。污水经过梯级人工湿地净化后进入稳定池，进一步巩固净化效果，同时通过配置不同类型的水生植物营造景观将其打造成一个水生植物科普宣传基地。池中深水区主要种植沉水植物和浮叶植物如：伊乐藻、金鱼藻、竹叶眼子菜、莲、四角菱等（图9，图10）。

4.4.4 修复效果 农业污水经过人工湿地处理后，出水口水质明显改善，达到国家地表水III类水标准。

图9 洞庭湖流域人工湿地生态修复模式Fig. 9 Constructed wetland ecological restoration model in Dongting Lake Basin

5 研究展望

湿地生态修复研究是当前国际国内研究的热点问题，也是社会发展中人与自然和谐相处的必然过程。虽然前期国内外学者已针对各种湿地类型开展了大量湿地恢复相关研究，但是由于湿地类型多样，生境异质性高，对湿地的退化过程和机理还远未被认识清楚，导致实际生态恢复中“事与愿违”的案例时有发生。就洞庭湖流域而言，当前针对局地单个站点的恢复案例较多，从流域尺度来进行的生态恢复较少；关注湿地人为修复过程较多，对湿地生态修复结果关注较少，同时也缺乏湿地生态恢复后的监测评价体系与优化调控机制。基于此，针对洞庭湖流域湿地的生态环境问题，建议将来应从以下几方面开展生态修复工作。

1）全面评估流域湿地生态退化状况，针对不同湿地类型开展湿地退化过程与机理相关研究工作。洞庭湖流域由上自下分布着高山沼泽湿地、河流湿地和自然淡水湖泊湿地。由于湿地类型和生态功能存在较大差别，其湿地的退化过程和机理亦不尽相同，采用的湿地生态修复方法和模式也需对症下药。因此，湿地退化过程与机理相关研究是湿地生态修复的基础，直接决定湿地生态修复的成败。当前洞庭湖流域的生态修复工作大多集中在湖泊湿地和河流湿地，针对高山沼泽湿地这一脆弱生态系统的生态恢复研究还是一片空白。

图10 岳阳营田镇人工湿地生态修复示意图Fig. 10 Schematic diagram for constructed wetland ecological restoration in Yingtian Town, Yueyang City

2）从流域尺度来开展生态修复工作，忌“头痛医头，脚痛医脚”。正如秦伯强[55]在太湖生态恢复治理中指出：“如果仅仅关注于生态系统内部结构的调整和水生植物的恢复，而忽视其外部环境的改善，水生植物是很难恢复成功的，生态系统结构和功能的改变也很难实现；即使恢复成功，其系统也是脆弱不堪的，难以实现抵御外部环境胁迫。”由此可见，在湿地生态修复过程中，必须要有小流域思想。实际上，小流域综合治理思想一直以来在水土保持工作中广为推行，但在湿地生态恢复中还没有得到应有的重视。2003年，北京市以保护水源为目标，以河流为中心构筑“生态修复，生态治理，生态保护”三道防线，从而确立了湿地生态恢复的小流域理念[56]，取得了明显效果。因此，在实际生态修复中，应根据不同湿地类型的环境容量及周边环境划分生态防线，多管齐下，综合治理，才能确保湿地生态恢复的良好效果。

3）加强小微湿地建设，服务国家乡村振兴战略。小微湿地是指自然界在长期演变过程中形成的较稳定生态系统的一些小型湿地，如河湾、池塘、鱼塘、沟渠等。该类型湿地在农村分布广泛、数量众多，发挥着重要的水源涵养、农业面源污染防控、景观美化等功能，是乡村振兴战略实施中不可或缺的“硬件设施”。然而，人们对小微湿地的重要性和作用机理认识不足，在乡村建设过程中导致农村大量小微湿地不断丧失，保护和建设小微湿地非常紧迫。未来应以县、市等行政区划为单位，开展乡村小微湿地资源调查工作，掌握小微湿地资源空间分布、数量及生态特征等自然概况。其次，应以小微湿地生态服务功能提升和优化为基本准则，重点研发小微湿地建设过程中生境改造、湿地物种选育、工具种扩繁、群落配置等技术体系，提升小微湿地生态服务功能，为小微湿地的保护、建设和管理提供科学依据。以农村现有的池塘、沟渠等小微湿地资源为依托，运用生态学、植物学、景观生态学等多学科理论为指导，积极开展小微湿地示范建设，建立小微湿地服务功能评价指标体系，科学评估小微湿地生态服务功能，积极推进小微湿地建设融入乡村振兴战略中来。

4）加强湿地生态修复后的生态监测与动态管理，确保湿地生态修复效果的可持续性。Søndergaard等[57]在对欧洲70多个湖泊湿地生态修复案例进行总结后发现，仅有一半左右的湿地生态恢复效果能维持4-6年时间，恢复效果能维持8-10年的几乎没有。究其原因，主要跟生态修复后的生态监测和动态管理没有及时跟上有关。由于湿地生态系统的修复一般需要10年以上[58]，在这个过程中，外部环境和生态系统的组分还未达到稳定状态，生态恢复结果还存在较大不确定性。因此，要针对恢复的湿地生态系统及外部环境进行监测，并根据随时出现的变化进行动态管理。尤其在进行生态修复设计时，应该把后期的维护和监测措施加以详尽考虑，这样才能保证湿地生态修复的可持续发展。