張英豪,王殿常,吳興華,賴錫軍

(1:聊城大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院,聊城 252059) (2:中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所,南京 210008) (3:中國長江三峽集團(tuán)有限公司,北京 100038)

濕地是陸生生態(tài)系統(tǒng)與水生生態(tài)系統(tǒng)的過渡地帶,特殊的環(huán)境提供了復(fù)雜且完備的動(dòng)植物群落,它對(duì)于保護(hù)物種、維持生物多樣性具有難以替代的生態(tài)價(jià)值[1]。同時(shí),濕地生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱,很容易受自然和人為因素干擾而發(fā)生變化。作為自然綜合體,濕地是在地球內(nèi)力(新構(gòu)造運(yùn)動(dòng))與外力(地形、氣候、水文、植物和動(dòng)物以及時(shí)間等)因素相互聯(lián)系、相互作用和相互制約條件下而發(fā)生發(fā)展和形成的[2]。進(jìn)入人類世以來,圍湖墾殖等人類活動(dòng)成為影響濕地環(huán)境演化的重要因素[3]。識(shí)別長時(shí)間尺度下濕地的演化階段及其驅(qū)動(dòng)因素對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)管理至關(guān)重要[4-5]。

洞庭湖是長江中下游的大型通江湖泊,也是我國第二大淡水湖泊,在調(diào)節(jié)江河徑流、溝通航運(yùn)、繁衍水產(chǎn)以及改善生態(tài)環(huán)境方面具有重要作用[6]。近100多年來,在自然和人類活動(dòng)的雙重作用下,洞庭湖濕地面積以及景觀格局發(fā)生劇烈變化。目前,相關(guān)研究主要通過歷史資料以及遙感影像分析洞庭湖濕地面積及景觀格局變化,且圍湖墾殖與退田還湖被認(rèn)為是導(dǎo)致洞庭湖面積變化的重要因素,氣候波動(dòng)、河道整治、上游水庫建設(shè)等影響下的入湖水文泥沙情勢(shì)變化改變了其濕地景觀格局。余姝辰等[7]研究了清末以來洞庭湖區(qū)通江湖泊面積的時(shí)空演變特征,指出清末以來洞庭湖區(qū)通江湖泊的演變主要表現(xiàn)為大通湖的封閉析出、整修南洞庭湖的湖垸置換與南遷、圍墾西洞庭湖的局部殘存、東洞庭湖的三面合圍以及1998年特大洪災(zāi)后有限的“退田還湖”。卞鴻翔和龔循禮[8]回顧了洞庭湖區(qū)的墾殖歷史,指出了湖區(qū)圍墾帶來的生態(tài)環(huán)境問題,并提出了洞庭湖區(qū)整治應(yīng)采取的具體措施。姜加虎和黃群[9]應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)1952年以來洞庭湖淤積、圍墾對(duì)江湖洪水的影響進(jìn)行了定量評(píng)估,結(jié)果顯示1952-1998年的47年間,湖泊圍墾對(duì)江湖洪水位升高影響的相對(duì)量是湖泊淤積對(duì)江湖洪水位升高影響值的2～10倍。此外,余姝辰[10]還分析了民國中期以來洞庭湖洲灘的時(shí)空演變特征,并指出洲灘圍墾、出入泥沙變化以及湖砂開采是引起洲灘變化的主要原因。然而,上述研究忽略了各因素間的相互作用關(guān)系,較少考慮到影響濕地演化背后的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政策方面的深層原因。

本文在結(jié)合大量歷史資料、相關(guān)文獻(xiàn)以及數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,采用分段線性回歸法將1900-2020年洞庭湖濕地演變過程劃分為不同階段,重點(diǎn)分析各演化階段的主要驅(qū)動(dòng)因素以及各驅(qū)動(dòng)因素間的相互作用關(guān)系,深入剖析濕地演變背后的經(jīng)濟(jì)、政策影響。本研究可為洞庭湖濕地的保護(hù)與管理提供理論支撐,服務(wù)以長江大保護(hù)為指導(dǎo)方針的長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展戰(zhàn)略。

1 研究區(qū)概況

洞庭湖位于長江中游荊江段南岸,湖南省北部。湖體呈近似“U”形,由東洞庭、南洞庭與西洞庭組成。洞庭湖為吞吐型湖泊,其北面通過松滋、太平、藕池和調(diào)弦四口分泄長江中游水沙入湖,這些入湖河流統(tǒng)稱為長江四口分流河道,調(diào)弦口于1958年冬建閘封堵,故又常稱三口水系;南、西面有湘水、資水、沅水、澧水四水入湖,即四水水系;入湖水沙經(jīng)湖泊調(diào)蓄后,于城陵磯匯入長江,構(gòu)成復(fù)雜的江湖關(guān)系(圖1)。由于荊江分流入洞庭湖等因素,使得洞庭湖泥沙淤積嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì),每年約有1.14×108m3的泥沙淤積于洞庭湖湖盆,其中81.2%來自于荊江三口分流[11]。泥沙的大量淤積,使得洞庭湖湖盆抬高,洲灘發(fā)育迅速。

圖1 洞庭湖水系及主要水文控制站位置Fig.1 Hydrological system of Lake Dongting and location of main hydrological stations

2 數(shù)據(jù)與分析方法

本文述及的洞庭湖濕地演變主要體現(xiàn)在湖泊的面積變化以及濕地景觀格局變化。相關(guān)數(shù)據(jù)取自已有文獻(xiàn)資料。其中,湖泊面積是指直接連通外部江河、具有調(diào)蓄功能的外湖面積,且1896年以來洞庭湖外湖面積數(shù)據(jù)來自文獻(xiàn)[7,12];濕地景觀格局采用枯水期(城陵磯水位20～21 m)水域與洲灘面積占湖泊總面積的比值進(jìn)行表征,相關(guān)數(shù)據(jù)來自文獻(xiàn)[10]。

本文采用分段線性回歸(piecewise linear regression,PLR)方法對(duì)1900-2020年洞庭湖濕地演化階段進(jìn)行劃分。作為一種統(tǒng)計(jì)方法,PLR通過變換回歸可為一個(gè)自變量的不同部分給出單獨(dú)回歸結(jié)果[13]。例如,若自變量的時(shí)間序列可分為兩個(gè)部分,PLR可對(duì)各部分進(jìn)行線性回歸,即:

式中,Y為因變量,X為自變量,a1、a2為各部分線性回歸方程斜率,b1、b2為線性回歸方程截距。X*為變點(diǎn),其選取需滿足變點(diǎn)前后兩條回歸直線的概率P值小于0.05。

此外,本文入洞庭湖水沙數(shù)據(jù)均來源于《中國河流泥沙公報(bào)》與《長江泥沙公報(bào)》。數(shù)據(jù)內(nèi)容為荊江三口五站(新江口、沙道觀、彌陀寺、康家崗、管家鋪)、四水四站(湘潭、桃江、桃源、石門)1955-2020年徑流量以及年輸沙量。采用非參數(shù)Mann-Kendall檢驗(yàn)(M-K檢驗(yàn))法[14]對(duì)水沙數(shù)據(jù)時(shí)間序列的趨勢(shì)性進(jìn)行分析,采用累積距平法[15]以及雙累計(jì)曲線法[14]對(duì)水沙數(shù)據(jù)變點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。

3 結(jié)果與討論

3.1 洞庭湖濕地演化階段

近百余年洞庭湖外湖面積與濕地格局(水域/洲灘面積占比)變化時(shí)間序列以及分段線性回歸結(jié)果如圖2與表1所示。從圖表中可以看出,1900-2020年洞庭湖外湖面積變化可分為4個(gè)階段:1900-1949年,洞庭湖面積明顯下降,由1896年的5400 km2減少至1949年的4350 km2,減幅為1050 km2,平均每年萎縮19.10 km2;1949-1978年,湖泊面積萎縮劇烈,由1949年的4350 km2縮減至1978年的2708 km2,平均縮減速率為52.87 km2/a;1978年以后,分段線性回歸結(jié)果P>0.05,但由于1998年前后回歸方程斜率由負(fù)轉(zhuǎn)正,故可以1998年為界分為兩個(gè)階段,即1978-1998年,湖泊面積略微減少,減少幅度為15.6 km2,年均萎縮0.63 km2,1998年后,湖泊面積有所上升,但這種面積擴(kuò)大極其有限,面積僅增加10.50 km2。1900-2020年洞庭湖外湖濕地格局變化可分為3個(gè)階段:新中國成立之前,洞庭湖洲灘面積維持在湖區(qū)總面積的35%左右;1960s-1990s,洲灘比例顯著上升,并在1990s達(dá)到峰值,1998年,洞庭湖洲灘面積占比77.2%,水域僅占比22.8%;進(jìn)入21世紀(jì),洲灘比例有所下降,基本維持在73%左右。

表1 近120年洞庭湖外湖面積及濕地格局(水域/洲灘面積占比)分段線性回歸結(jié)果Tab.1 Results of PLR for Lake Dongting wetland area and landscape pattern,1900-2020

圖2 1900-2020年洞庭湖濕地面積(數(shù)據(jù)摘自文獻(xiàn)[7,12])及格局(水域/洲灘占比,數(shù)據(jù)取自文獻(xiàn)[10])變化Fig.2 Variation of Lake Dongting wetland area and landscape pattern from 1900 to 2020 with data from Yu et al.[7], Yin et al.[12] and Yu[10]

3.2 洞庭湖濕地演變驅(qū)動(dòng)因素

據(jù)上所述,本文將近百余年來洞庭湖濕地演變分為4個(gè)階段。在不同時(shí)期,濕地演變驅(qū)動(dòng)因素及各因素間的互饋關(guān)系存在差異,濕地演變的速率與方向有所不同(圖3)。

圖3 近百余年洞庭湖濕地演變驅(qū)動(dòng)過程Fig.3 Processes of wetland evolution in Lake Dongting,1900-2020

3.2.1 1900-1949年 受19世紀(jì)中葉江湖關(guān)系巨變(荊江“四口分流”(調(diào)弦口于1958年封堵而變?yōu)椤叭诜至鳌?下同)局面形成)影響,這一時(shí)期長江入洞庭湖水沙量大幅增加,大量泥沙充填于洞庭湖內(nèi),洲灘迅速淤漲。洲灘的迅速發(fā)育為大規(guī)模圍湖墾殖提供前提條件。同時(shí),明清時(shí)期的洪武大移民(“江西填湖廣”)為該時(shí)期洞庭湖平原筑堤建垸提供了有利人力資源支撐。洲灘的迅速淤漲以及人口的增加,使得洞庭湖圍湖墾殖呈現(xiàn)惡性膨脹。這一時(shí)期,政府對(duì)湖區(qū)墾殖持鼓勵(lì)態(tài)度。例如,1917年湖南督軍譚延愷頒布《濱湖淤洲墾務(wù)簡章》,規(guī)定納費(fèi)給照開墾;次年,湖南省長張敬堯下令,尚未開墾的新淤,允準(zhǔn)“繳納領(lǐng)照,筑堤圍垸”;此外,政府撥款修筑沅江、澧縣官垸,以作示范[16-17]。該時(shí)期,洞庭湖新增圍墾面積1400 km2(包括圩內(nèi)湖泊如大通湖等的圍墾,下同)[12],濕地面積明顯下降。泥沙的大量淤積使得湖區(qū)部分水域向洲灘進(jìn)行轉(zhuǎn)化,但人們對(duì)灘地的圍墾同時(shí)減小了洲灘以及湖泊面積,水域與洲灘占比相對(duì)穩(wěn)定。

該時(shí)期,降水波動(dòng)引起的洪水事件改變了入湖水沙情勢(shì),進(jìn)而對(duì)洞庭湖濕地面積產(chǎn)生重要影響。由于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力低下,提防單薄低矮,圩區(qū)規(guī)模較小,堤線長而零亂,在大洪水的作用下經(jīng)常發(fā)生潰決。尤其是1931與1935年的長江流域特大洪水,使得湖區(qū)堤垸倒?jié)⑷种陨?濕地面積也相應(yīng)增加。然而,由于圩田的經(jīng)濟(jì)效益在當(dāng)時(shí)仍大于水災(zāi)的損失及筑圩的耗費(fèi),洪水過后人們對(duì)堤垸進(jìn)行并垸合修。該時(shí)期政府也因洪水潰垸而明令禁圍。1931年洪水后,當(dāng)時(shí)的內(nèi)政、實(shí)業(yè)、交通三部于當(dāng)年11月召開“廢田還湖及導(dǎo)淮入海會(huì)議”,會(huì)議公決了“以后河湖沙洲灘地,非經(jīng)水利主管機(jī)關(guān)之研究證明其確不妨害水流及停蓄者,不得圍墾”[18]。湖南省府據(jù)此頒發(fā)了“嚴(yán)禁盜修淤洲堤垸”的命令,1935年大水后再次頒令“禁止圍墾新垸,凡違令挽修者即為盜修,除處以妨害水利之罪外,并刨毀其堤垸”。但禁圍并無實(shí)效,實(shí)際能遵令刨毀的堤垸百無有一[19]。據(jù)濱潮洲土視察團(tuán)民國35年(1946年)冬統(tǒng)計(jì),當(dāng)時(shí)有未經(jīng)批準(zhǔn)的“盜挽”堤垸55個(gè),耕地面積49.3萬畝(328.6 km2),且這些是已挽成垸的,正在挽修的尚未計(jì)算在內(nèi)。

因此,1949年以前,由于生產(chǎn)力水平較低,湖區(qū)堤垸常因洪水而潰決,但為滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展與糧食需求,洪水后人們不顧禁圍政策又會(huì)對(duì)湖區(qū)進(jìn)行復(fù)墾,圍墾主要以“水退人進(jìn)、水進(jìn)人退”模式為主。這一時(shí)期,湖區(qū)主要人地關(guān)系矛盾具體表現(xiàn)為由洲灘淤漲與糧食需求引發(fā)的圍湖造田與圍湖造田帶來的湖區(qū)水情惡化(與洪水潰垸)之間的矛盾。政府對(duì)圍湖墾殖多持鼓勵(lì)態(tài)度,圍墾活動(dòng)也僅僅為民間個(gè)體行為,湖泊濕地面積呈明顯下降趨勢(shì)。隨著老的高位灘地因圍墾而消失,新的灘地在原湖泊水域不斷延伸并抬升,水域與洲灘面積比例保持穩(wěn)定。

3.2.2 1950-1978年 1949年以后,隨著社會(huì)逐步安定,人口快速增加。20世紀(jì)50年代,為實(shí)現(xiàn)國家快速工業(yè)化目標(biāo),國家確立“以糧為綱”政策。由于當(dāng)時(shí)農(nóng)業(yè)技術(shù)水平有限,為增加糧食產(chǎn)量,只能加大對(duì)土地要素的投入,增加圍墾面積。該時(shí)期,湖區(qū)圍墾的背后顯現(xiàn)了越來越多的政府因素,政府對(duì)圍墾的態(tài)度也由上一時(shí)期的鼓勵(lì)轉(zhuǎn)變?yōu)閰⑴c其中。例如,1950s湖區(qū)先后遇到1949、1954年2次特大洪水,使得濱湖堤垸幾乎全部潰決,而政府組織的培修大堤、洪道并流堵口、合修大圈等,增加圍墾面積894 km2[20];1955-1959年,在開展農(nóng)業(yè)集體化合作時(shí),有關(guān)部門相繼批準(zhǔn)圍墾了建新(1955年)、洋淘湖(1958年)、錢糧湖(1958年)、屈原(1958年)、千山紅(1958年)、茶盤洲(1958年)等以蓄洪墾殖為目的的國營農(nóng)(墾殖)場(chǎng),總面積達(dá)640 km2[21]。此外,1960s,湖區(qū)又相繼圍墾了錢糧湖、賀家山、屈原、君山、茶盤洲、北洲子等農(nóng)場(chǎng)及沅南大垸,各縣又進(jìn)行了為數(shù)眾多的小圍小墾及內(nèi)湖圍墾,圍墾面積達(dá)188 km2[20]。1970s湖區(qū)圍墾以結(jié)合血防滅螺的矮圍為主,圍墾面積182.6 km2[20]。因此,1950-1978年的近30年間,圍湖總面積達(dá)1904.6 km2,為圍墾最快、外湖面積萎縮最嚴(yán)重的時(shí)期。

這一時(shí)期,洞庭湖水沙情勢(shì)變化持續(xù)受到降水波動(dòng)及荊江“四口分流”的影響。此外,1967-1972年長江中游下荊江河道三次裁彎取直工程(即1967年的中洲子和1969年上車灣人工裁彎以及1972年的沙灘子自然裁彎)對(duì)水沙情勢(shì)變化產(chǎn)生重要影響。圖4給出了1955-2020年三口與四水年徑流量與輸沙量時(shí)間序列變化及變點(diǎn)檢驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)M-K趨勢(shì)性分析及變點(diǎn)分析,下荊江裁彎期三口入洞庭湖水沙量出現(xiàn)拐點(diǎn),且呈顯著下降趨勢(shì)(圖4a～b)。通過計(jì)算,三口入洞庭湖徑流量與輸沙量平均每年分別減小144.4×108m3與0.25×108t,且裁彎后的1973-1980年,三口平均年徑流量(834.3×108m3/a)與輸沙量(1.12×108t/a)分別較裁彎前(1955-1966年)的平均年徑流量(1349.4×108m3/a)與輸沙量(1.91×108t/a)減小38.2%與41.4%。雖然荊江的裁彎取直使得入湖泥沙量下降,但該時(shí)期湖區(qū)的大量圍墾使得湖泊萎縮劇烈,泥沙淤積空間受限,反而加速了洲灘的發(fā)育,使得洲灘面積占外湖總面積的比例增加(圖2b)。

因此,該時(shí)期洞庭湖濕地演變?nèi)允車ㄖ骋约八城閯?shì)變化影響。其中,圍湖墾殖減小了濕地面積,降水波動(dòng)、航道整治影響下的入湖水沙情勢(shì)變化改變了濕地景觀格局。隨著生產(chǎn)力水平的提高,這一時(shí)期湖區(qū)堤垸開始固化,防洪標(biāo)準(zhǔn)提升,洪水對(duì)圍湖墾殖的影響減弱,圍墾模式也轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭诉M(jìn)水退、與水爭地”。為滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)國家快速工業(yè)化目標(biāo),政府的參與加大了湖區(qū)墾殖的強(qiáng)度,使得圍湖面積在這一時(shí)期增速最快,濕地面積快速萎縮。該時(shí)期,受下荊江裁彎取直影響,入洞庭湖泥沙有所減少,但大量的圍墾使得泥沙淤積空間受限,湖內(nèi)水域向洲灘進(jìn)行轉(zhuǎn)化,洲灘所占比例增加。

3.2.3 1979-1998年 在上一時(shí)期(1950-1978年)“以糧為綱”政策的推動(dòng)下,全國農(nóng)業(yè)的大發(fā)展使得其產(chǎn)生的邊際效益被大量轉(zhuǎn)移至工業(yè)部門,以促進(jìn)工業(yè)的發(fā)展。至1970s,隨著我國初期工業(yè)化的完成,農(nóng)業(yè)部門價(jià)值在國民經(jīng)濟(jì)中的地位逐漸縮減。此時(shí),社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)通過湖區(qū)圍墾以發(fā)展種植業(yè)不再具有強(qiáng)烈需求。此外,隨著前期的大量圍墾,洞庭湖的外湖圍墾在1970s末已發(fā)展到最大極限。例如,1976年沅江縣圍漉湖以及1978年湘陰縣圍墾橫嶺湖,兩者均在圍成后的第一個(gè)汛期潰廢。盲目的圍湖墾殖使得湖區(qū)水情顯著惡化,生態(tài)環(huán)境問題突出[6,22-23]。于是,1980年5月,水利部召開長江中下游防洪座談會(huì),會(huì)上作出停止圍墾的決定,自此洞庭湖區(qū)的圍墾得到有效控制。1979-1998年,濕地面積維持穩(wěn)定,面積僅減少15.6 km2。

該時(shí)期,入洞庭湖水沙除受上一時(shí)期荊江裁彎的持續(xù)影響外,還受到上游水庫建設(shè)影響而持續(xù)減少。其中,1981年位于長江干流的葛洲壩工程的蓄水運(yùn)行,使得1981-2002年三口平均年輸沙量(0.86×108t/a)較1973-1980年減小23.2%,較1955-1966年減小55.0%(圖4a);四水入湖輸沙量在該階段也明顯下降(圖4c),且累計(jì)徑流-累計(jì)輸沙關(guān)系圖顯示,輸沙量下降突變點(diǎn)主要發(fā)生于1986年與1998年,即四水流域東江水庫與江埡水庫蓄水運(yùn)行年份(圖4d)。由于前期圍墾土地仍在,泥沙淤積于受限的水域與洲灘上,使得該時(shí)期在入湖泥沙量持續(xù)減少的情況下洲灘仍快速發(fā)育,洲灘占外湖面積的比例持續(xù)增加。

因此,隨著生產(chǎn)力水平以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,當(dāng)圍湖墾殖帶來的經(jīng)濟(jì)效益不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要時(shí),圍墾活動(dòng)被禁止。由于前期圍墾土地仍在,洲灘的持續(xù)發(fā)育使得該階段濕地景觀格局仍以水域向洲灘的轉(zhuǎn)變?yōu)橹?。此?該時(shí)期湖區(qū)水情持續(xù)惡化,1980s-1990s洞庭湖流域共發(fā)生大洪水事件7次[24],平均出現(xiàn)頻率3.5次/10 a,為近百余年頻率最高,人地矛盾在這一時(shí)期達(dá)到峰值。

3.2.4 1999年至今 1998年,長江發(fā)生了自1954年以來最猛烈的全流域性大洪水。從水文學(xué)角度而言,1998年長江中下游總體洪水來量小于1954年,但大部分河段洪水位卻大大超過1954年實(shí)測(cè)洪水位,其造成的損失也較1954年更為嚴(yán)重。研究成果一致指出其中的主要原因之一是湖區(qū)的大規(guī)模圍墾[25],圍墾削弱了湖泊的調(diào)蓄能力, 使洪水缺少了充足的蓄滯空間。因此,1998年大洪水后,國務(wù)院及時(shí)提出了“封山植樹,退耕還林;平垸行洪,退田還湖;以工貸賑,移民建鎮(zhèn);加固干堤,疏浚河湖”32字方針政策,科學(xué)治理水患。“退田環(huán)湖”工程規(guī)劃1998-2002年平退堤垸314處,平退總面積1578.7 km2,其中能真正擴(kuò)大湖泊面積的“雙退”(退人又退耕)堤垸210處,“雙退”總面積227.3 km2[26]。然而,受移民安置、搬遷經(jīng)費(fèi)等因素制約,在湖泊內(nèi)實(shí)際實(shí)施的“雙退”面積僅為10.5 km2,其中目平湖的青山湖垸“雙退”面積8.2 km2,為最大的“雙退”堤垸[7]。此外,2012年以來,國家大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè),在實(shí)施長江經(jīng)濟(jì)帶“共抓大保護(hù)、不搞大開發(fā)”的攻堅(jiān)行動(dòng)中,洞庭湖濕地的生態(tài)保護(hù)和修復(fù)上升為國家戰(zhàn)略。因此,該時(shí)期洞庭湖濕地面積有所回升。

該時(shí)期,水庫建設(shè)對(duì)入洞庭湖水沙情勢(shì)變化產(chǎn)生較大影響。尤其是2003年位于長江干流三峽水庫的蓄水運(yùn)行,使得2003-2020年三口平均年輸沙量降至0.09×108t/a,較1955-1966年平均年輸沙量減少95.3%(圖4a),且隨著入湖泥沙的持續(xù)降低,2006年以后洞庭湖湖區(qū)泥沙淤積量呈現(xiàn)負(fù)值,湖盆處于沖刷狀態(tài)[14]。同時(shí),進(jìn)入21世紀(jì)后的洞庭湖大規(guī)模采砂活動(dòng)以“挖洲”為主,導(dǎo)致洲灘后退萎縮。湖盆的沖刷以及湖區(qū)挖沙活動(dòng)使得洲灘面積所占比重下降,洞庭湖出現(xiàn)由洲灘向水域轉(zhuǎn)化的格局變化。此外,三峽蓄水還可通過改變洞庭湖與長江的水力交互作用影響湖泊水位,進(jìn)而對(duì)濕地面積與格局變化產(chǎn)生影響[27]。

這一時(shí)期,人們主張與自然和諧相處,湖區(qū)退田還湖,人地關(guān)系矛盾得到緩和,災(zāi)情得到有效緩解,洪水事件鮮有發(fā)生。

3.3 驅(qū)動(dòng)因素互饋關(guān)系

近百余年洞庭湖濕地演變的主要驅(qū)動(dòng)因素為圍湖墾殖、退田還湖、氣象波動(dòng)、河道整治、水庫建設(shè)以及湖區(qū)采砂等,且各驅(qū)動(dòng)因子并非孤立存在,各因子間相互作用,構(gòu)成復(fù)雜的巨系統(tǒng)(圖5)。首先,水沙情勢(shì)變化對(duì)濕地格局產(chǎn)生影響。其中,河道整治、水庫建設(shè)等人為因素可減少入湖泥沙量,不利于洲灘的形成與淤漲,而由氣象波動(dòng)引起的徑流增加可增大水體含沙量,有利于洲灘發(fā)育,促進(jìn)湖內(nèi)水域向洲灘轉(zhuǎn)化。江湖關(guān)系變化(如荊江“四口分流”局面的形成)亦可改變?nèi)牒城閯?shì),進(jìn)而影響濕地格局演變。其次,洲土的增加,為湖泊圍墾提供了有利條件,而圍湖墾殖直接減小了湖泊面積。圍墾活動(dòng)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有雙刃性,其可增加糧食產(chǎn)量,有利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,但又降低了湖泊的調(diào)蓄能力,從而增加流域內(nèi)洪水發(fā)生的頻率,帶來經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)生產(chǎn)力水平較低,圍墾活動(dòng)能夠滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要時(shí),其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)負(fù)面問題就會(huì)退居次要,湖區(qū)圍墾持續(xù)進(jìn)行;隨著生產(chǎn)技術(shù)的提高,當(dāng)圍湖墾殖的經(jīng)濟(jì)效益不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要時(shí),其所帶來的負(fù)面問題便日益突出,圍墾活動(dòng)便會(huì)被退田還湖取代,濕地面積得以增加。因此,社會(huì)經(jīng)濟(jì)通過控制圍湖墾殖與退田還湖活動(dòng),是湖泊濕地演變的核心要素。

圖5 近百余年洞庭湖濕地演變驅(qū)動(dòng)因子及相互作用關(guān)系Fig.5 Interaction among the driving factors of wetland evolution in Lake Dongting,1900-2020

4 結(jié)論

本文在結(jié)合大量歷史資料及數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,采用分段線性回歸方法將近百余年來洞庭湖濕地演變過程分為4個(gè)階段。其中,1900-1949年,濕地面積明顯下降,洲灘/水域比例相對(duì)穩(wěn)定;1950-1978年,濕地面積快速萎縮,水域向洲灘進(jìn)行轉(zhuǎn)化;1979-1998年,面積變化相對(duì)穩(wěn)定,水域持續(xù)向洲灘進(jìn)行轉(zhuǎn)化;1999年至今,湖泊面積略微回升,洲灘比例有所下降,洞庭湖洲灘向水域進(jìn)行轉(zhuǎn)化。不同階段,影響濕地演變的驅(qū)動(dòng)因素有所差異。濕地面積變化的核心驅(qū)動(dòng)因素為經(jīng)濟(jì)與政策共同驅(qū)動(dòng)下的圍湖墾殖與退田還湖活動(dòng),且經(jīng)濟(jì)發(fā)展是推動(dòng)政策變化的根本動(dòng)力。氣象波動(dòng)、航道整治、水庫建設(shè)以及湖區(qū)采砂活動(dòng)等可通過改變?nèi)牒城閯?shì),對(duì)濕地景觀格局產(chǎn)生影響,并影響圍湖墾殖與退田還湖等活動(dòng)。1900-1978年,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,由于受生產(chǎn)技術(shù)限制,經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)土地的需求愈加強(qiáng)烈,為增加墾殖面積,政府對(duì)圍湖墾殖的態(tài)度也發(fā)生了由“鼓勵(lì)”到“參與”的演變,且隨著生產(chǎn)力水平的提高,人類對(duì)自然的改造能力逐漸增強(qiáng),人地關(guān)系矛盾日益突出。1979年以后,國家經(jīng)濟(jì)以發(fā)展工業(yè)化為核心,靠增加土地面積帶來的經(jīng)濟(jì)效益已不能滿足經(jīng)濟(jì)增長的需要,且持續(xù)圍墾帶來的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境負(fù)面效益已經(jīng)不利于區(qū)域可持續(xù)發(fā)展,于是國家相繼提出了“禁圍”以及“退田還湖”政策,人地矛盾得到緩解。然而,本文僅考慮了湖泊面積以及洲灘與水域間相互轉(zhuǎn)化的濕地格局的演變過程,作為濕地生態(tài)系統(tǒng)中最為活躍的組成部分,洞庭湖植物、動(dòng)物以及微生物群落的演化過程、驅(qū)動(dòng)因素及其回饋關(guān)系有待進(jìn)行系統(tǒng)研究。