973项目子课题：三峡工程或改变洞庭湖湿地格局

自三峡工程十年前投入运行以来，长江与洞庭湖的关系发生了根本性的变化。这对国际重要湿地洞庭湖带来了什么变化？

这是记者程哥吗

洞庭湖，“长江之肾”；湿地，“地球之肾”。自三峡工程十年前投入运行以来，长江与洞庭湖的关系发生了根本性的变化。这对国际重要湿地洞庭湖带来了什么变化？2014年，作为国家“973”项目的子课题，“江湖关系的变化对湿地分布格局的影响”进入第三年，答案一点一点地被联系起来。

洞庭湖水量减少

地下水位明显改变了。

过去对洞庭湖湿地植被格局的研究主要集中在泥沙沉积上，而对水位变化的研究较少，因为洞庭湖的历史是由大量泥沙沉积引起的中国科学院亚热带农业生态研究所的研究员谢永红告诉记者，尽管他们已经知道水是决定湿地格局的重要因素，但是什么因素决定水以及如何调节水仍然不清楚。

据报道，老一辈科学家提出了湿地植物的分布可能与洪水时间有关的假设，但没有证据。2010年，谢永红的团队经过大量实地调查和分析，初步确认地下水深度可能是影响湿地群落分布的关键因素。

观测资料表明，近年来洞庭湖水量减少，地下水位变化明显。这是三峡工程和气候变化的影响之一。

为了进一步收集证据，研究人员自2011年以来在洞庭湖设置了19个样带，历时两年，对五节芒、毛果苔草和辣蓼4个群落的植被组成和群落特征进行了跟踪调查。

分析结果表明，洞庭湖湿地植被格局是多种因素综合影响的结果，地下水位是最重要的，物理因素次之，化学因素影响相对较小。

从2012年开始，在新启动的“973”项目的支持下，研究人员结合数字高程模型(DEM)地形图分析遥感数据后再次确认，影响洞庭湖湿地植物群落分布的关键环境因素是水位和植物高程的变化。

“我们通过DEM高程地形图将水位转化为洪水时间，发现洪水时间的变化与植被分界点的变化高度一致。”谢永红说:“这一结果与大量实地调查和统计分析的结论并不矛盾，而是相互验证的。”

东洞庭湖曹州继续扩张

湿地群落保持“积极演替”

"上升的水是一个湖，而后退的水是一个洲."洞庭湖湿地年复一年地呼吸和生存。与大多数大湖不同的是，洞庭湖是长江中游最重要的通江湖泊之一，承载着湘、紫、沅、澧四大河流，与长江相连，底部有四个港口。它就像一个缓冲气囊，由于外界的影响，它的水量变化很大。在雨季，大部分长满草的大陆被湖水淹没。在冬天和春天，大面积暴露在外。

2003年三峡工程投入运行后，许多学者预测，由于长江上游泥沙淤积的遏制，洞庭湖库容将停止萎缩，水面将扩大，而湿地面积将缩小，湿地生物群落的生态“逆向演替”将可能发生。

然而，中国科学院亚热带农业生态研究所的最新调查显示，从1989年到2011年，东洞庭湖的草地面积持续增加，在20多年里增加了305平方公里，从不到湖盆面积的一半增加到三分之二，三峡运行后的增长趋势没有明显改变。

"这意味着洞庭湖湿地仍在经历“积极的演替”. "谢永红告诉记者。

为什么在沉积物沉积大大减少后，湿地面积仍在增加？这与洞庭湖水位下降有关。据了解，三峡工程建成前，曹州扩张的主要原因是泥沙淤积，但驱动因素发生了变化。特别是自2006年以来，洞庭湖已进入低水位期，连续三年低于多年平均水位25.26米。因此，尽管湖床的沉积速度正在减缓，但水位的下降仍会在旱季导致大量草洲浮出水面。

“2000年前我们看到的是水位一直在上升。真正的原因不是水量在增加，而是湖泊盆地被沉积物抬升了。但是，2000年后，水位下降了，但水量确实下降了，现在这种趋势无法控制。”谢永红说道。

三峡工程运行后，低水位湿地的淹水时间明显缩短，促使植被格局发生变化研究发现，在2000年之前，曹州高程只要不低于24米，就可以保证暴露一定的时间。2000年后，高度逐渐下降到23米以下。曹州分布的最低海拔从23.5米缓慢下降到22.44米。

平均水位继续下降

压力湿地植被向湖中心的迁移

中国科学院洞庭湖湿地生态系统观测站位于东洞庭湖核心区大堤外侧。站在堤坝上，向湖*望去，我看到岸边柳树低垂，芦苇丛生。远处是绿草如茵的大陆和被湖水隔开的泥滩。在波光粼粼的海浪中，可以看到成群的鹅和鸭。运气好的话，白鹭也可以踮着脚走路或直立行走。植被的空间格局表现出明显的带状分布特征。

从生态学角度来说，水位的降低对某些生物是有益的，但时间不能太长谢永红说，水位的暂时下降将增加裸露海滩的面积，这有利于一些候鸟的觅食和栖息，如喜欢吃嫩茎嫩叶的小白雁。

然而，随着地下水位的降低和总淹水时间的缩短，植物的高度分布逐渐发生变化。

芦苇是一种极具竞争力的湿地植物，曾经分布在湖边。现在，为了追逐水，芦苇开始在低草的大陆上生长，占据了苔草的空间。

“20世纪80年代，东洞庭湖有300多平方公里的苔原。现在只剩下100多平方公里了。你去哪里了？他们大多数都被芦苇推开了。”谢永红说道。

洪水时间的变化控制着曹州的空间分布，曹州空间分布的变化使候鸟随之迁徙。“2008年之前，这里有更多的候鸟。后来，他们逐渐移向丁字堤。现在，越来越多的鸟去了泉州，因为那里的海滩更大，苔藓也更丰富。”站在样地的对照试验台上，谢永红对这一带了如指掌。

丁字堤和团州离内湖更近。

在洞庭湖，研究人员还建立了一个模拟试验台，在0到1.5米的四个高度形成12个正方形，如实记录水位和海拔变化对植被生长的影响。

记者看到，在面积不到10平方米的方格子，两年前同时种植的苔草植物呈现出不同的格局。在种植的时候，大多数物种是短毛苔草，现在更高的方格是单性苔草等。开始发展，“这意味着随着水位下降，不同物种的竞争力和获取资源的能力都发生了变化，这将导致植被模式的变化。”

海滩面积增加

为外来入侵物种提供机会

随着水位下降，大量海滩暴露出来，这极大地激发了人类开发利用的欲望，进一步加剧了湿地格局的转变。近年来，杨树被大量引入湿地边缘，这逐渐剥夺了芦苇的“霸主”地位。“杨树存活下来后，它们会把长在岸边的芦苇赶到湖中心，但鸟类不喜欢芦苇。”

这样，杨树驱动芦苇，芦苇驱动苔草，苔草逐渐被推向水边，生活空间变得越来越狭窄。当人们意识到杨树已经在洞庭湖湿地种植了数百万亩时，*不久前就开始砍伐大面积的杨树。

谢永红团队的调查数据证实了湿地植物相互追逐的趋势。近20年来，东洞庭湖草原面积总体上有所扩大，但植被结构也发生了变化。"杨树面积在扩大，芦苇面积不变，苔草面积在缩小."

事实上，任何生态系统，包括湿地，都有一个适应环境和达到新平衡的过程。研究表明，新开发海滩的生物量和多样性指数将在大约10年后趋于稳定，然后将被生物之间的竞争优势所取代。

然而，如果上述竞争优势被人力所强迫，原本漫长的社区适应过程无疑会骤然加速。在这个有时不可逆转的过程中，无法适应的物种面临灭绝的危险，人类必须小心谨慎。

《中国科学新闻》(第六版，2014年2月10日)