王国祥 冯育青 王 尉 刘 淦 王意可 陈 威 郭清春 宋 朝杨浩然 张新厚 李继影 刘金娥
(1 南京师范大学环境学院,江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心,江苏省水土环境生态修复工程实验室,江苏 南京 210023;2 苏州市湿地保护管理站,江苏 苏州 215006;3 江苏省苏州环境监测中心,江苏 苏州 215004)
苏州位于长江南侧、太湖流域中东部,长江三角洲中心地带。从古生代寒武纪至新生代第四纪,苏州经历数亿年地层沉积、多次海浸及海退的沧桑变化,最终形成了现在的自然地貌。境内河流纵横交错,湖泊星罗棋布,地势低平,其高程为2.0 ~4.5 m,太湖等湖泊湖底高程一般为1.0 m。受河湖江海交互影响,水位涨落,干湿交替,使得苏州拥有丰富的湿地。
自古以来,苏州享有“苏湖熟,天下足”美誉,从马家浜文化、崧泽文化及良渚文化时期的渔稻文化,到范蠡养鱼、桑基鱼塘,湿地为苏州早期人类生存提供了丰富的资源,孕育了苏州悠久的渔稻文化,滋润了人类生存和发展。伍子胥相土尝水,创建了苏州古城,2 500 年来,从小桥流水人家到现代都市,苏州依水而兴,因水而美,成为人水和谐的湿地之都。近百年来,随着人口增加,围垦围网不断加剧,苏州自然湿地数量急剧减少,湿地功能不断下降。近年来,苏州高度重视湿地保护与管理,不断强化湿地修复与养护,努力构建人与自然和谐共生的湿地城市。探讨近万年来苏州地区人类生存、人类文明、城市形成及发展与湿地的关系,对于深入理解湿地与人类生存、人类文明、城市形成及发展的内在关系,具有重要理论意义和实际价值。
苏州三山岛遗址记录了太湖地区最早的人类活动,大约在距今1 万年前的海退事件后,太湖流域的苏州地区出现河网密布的陆地,河湖浅滩湿地孕育了丰富的渔业资源,为早期人类生存提供了充沛的食物资源,形成了以渔猎为主的生活方式。考古发现,三山岛遗址的石器以刮削器为主,尤其是凹刃刮削器,很适于加工木质和骨角质的小型工具,是加工鱼叉和鱼钩的理想工具(耿曙生, 1992)。从渔具和当时的环境分析推测,早期人类临水而居,依赖自然浅水湿地,捕获渔物为生。
稻田遗址的发现,揭开了人类利用改造湿地的历程。大约在公元前6 500 年,苏州出现了草鞋山及绰墩的马家浜文化稻田、澄湖甪直崧泽文化晚期稻田(郭立新等, 2016),最初的稻田就是利用自然低洼湿地,底部略加平整改造后改作水田使用,无灌溉系统,实际上就是利用季节性积水的浅水湿地种植水稻(oryza sativa),最初的水稻乃是野生种类,还伴有芦苇(Phragmites australis)、芒(Miscanthus sinensis)、 稗(Echinochloa crusgalli)等湿地植物。这些浅水湿地包括湖泊近岸平缓的湖滨带、平坦的河底、小洼地等,既有多种可食用的湿地植物,又有螺、蚌、鱼等水生动物。在公元前5 200—前4 000 年间的良渚文化时期,良渚先民往往选择临水而居,既能较易捕获渔物,又便于种植水稻,以稻作为基础的农业生产维系着先民的基本生活,因此,良渚文化遗址主要分布在太湖东部、南部和北部平原地带。
太湖远古文化的主体是渔稻文化,是人类利用自然湿地,建立在渔猎和稻作基础之上的一种水乡文化,渔稻文化是吴文化的源头。考古发现,太湖流域的先民原初最有特色的生产活动主要是渔猎和稻作。从1 万年前的苏州三山岛文化到虞舜时代,再到夏商王朝建立之后,渔猎和稻作一直是太湖流域先民的最主要生业。
相传早在公元前514 年,受吴王阖闾之命建城,伍子胥相土形之高卑,尝水之咸淡,在太湖之滨湖汊港湾的荒蛮湿地,相土尝水,象天法地,得善地造城,周围四十七里,陆门八,象天八风,水门八,法地八聪。水陆两城门相依并列,路河并行。东有娄门、匠门(现称“相门”),南有盘门、蛇门,西有阊门、胥门,北有齐门、平门;盘门是目前唯一遗存水陆城门齐全的城门。苏州城的前身——阖闾大城是伍子胥策划设计建造,水陆并行的双棋盘格局,俨然已成为江南水乡湿地城市最显著的特点。水陆并行,河街相邻,粉墙黛瓦,小桥流水,河湖池塘鱼翔浅底,蛙鸣鸟叫,街道两旁绿树成荫,景色宜人(周德泉, 1995)。苏州城2500 多年的历史,其“陆八门”“水八门”布局,象天法地,将天地易理与实用巧妙结合,乃是一个极为成功的风水设计典范。
伍子胥的城市设计充分体现了生态理念,“南园种粮,北园种菜”,既保证了“城里人”的吃饭问题,又在大、小城内保留了部分自然湿地。开挖兼具排洪、蓄水的沟、塘、河流,通过水门将太湖水引进城内,再通过水网河道将水输送到城内四面八方。需水时,方便引水进城;充分利用地形条件,疏通城区与下游及长江的河道,遇洪水时,通过河道将城区的洪水向下游排出。根据河网地区地势低洼的特点,设计建设的水利引排体系,不仅维持了区域自然湿地的完整性,更满足了生产生活需要。千余年来,苏州地区依赖丰富的湿地资源,旱涝保收,物产丰富,享有“苏湖熟,天下足”之美誉。
选择在低洼湿地区域建设苏州古城,水是湿地的灵魂,历史上的文明和名城多因水而起。水是苏州城的灵魂、图腾,因此,苏州人建造家园时,特别注重水与环境。小户人家枕河而居,大户人家则掘池引水,筑亭台楼榭。古往今来,薪火相传,形成了举世闻名的苏州山水园林,沧浪亭、藕园和拙政园的荷花池最为有名,也是湿地文化的重要体现。
相传范蠡(公元前536 年—前448 年)曾隐居太湖流域的苏州无锡一带养鱼,他总结了太湖流域先民养鱼经验,并著有《养鱼经》,这是迄今最早提出利用沟塘湿地养鱼致富的著作,阐述了鱼池构造、适宜放养的时间以及密养、轮捕、留种增殖等养鱼方法,与后世方法多相类似,是中国养鱼史上珍贵的文献资料(游修龄,2003)。
相传苏州吴江一带,早在2 500 年前的春秋时期就已引进鲁桑(Morus alba),培育出湖桑、嫁接桑。吴地在三国时,劝民农桑而桑遍野,甚至寺院也种植大面积桑树,并采取一些有力措施种植桑树,如“用兵取低处之沃土,湖沼之水藻,置于高处,以育桑”(蒋映莲,2004),这可能是最早的桑基鱼塘。
唐宋元明清各朝代诗人笔下苏州水乡泽国景观,虽未归纳“桑基鱼塘”概念,但隐约间感受到岸上(堤、围、基、塍、埂)栽桑养蚕,水里(湖、荡、港、汊、塘)有鱼游弋,荻芦湿地间鸊鹈野禽争折的场景。晚唐诗人皮日休曾任苏州军事判官、著作佐郎等,他在《太湖诗·崦里》描述有“风吹稻花香,直过龟山顶。青苗细腻卧,白羽悠溶静。塍畔起鸊鹈,田中通舴艋。几家傍潭洞,孤戍当林岭。罢钓时煮菱,停缲或焙茗”。陆龟蒙作《奉和袭美太湖诗·崦里》“川中水木幽,高下兼良田。沟塍堕微溜,桑柘含疏烟。处处倚蚕箔,家家下鱼筌。騃犊卧新,野禽争折莲。试招搔首翁,共语残阳边”(李奕仁等, 2021)。吴门画派创始人沈周(1427—1509 年,苏州人),作诗《黄溪春早》有“芳草鱼隈合,柔桑蚕户同”等诗句。清朝周龙藻(苏州吴江人),用诗句写下了当时吴江景致“渔女老凭舟当屋,农夫闲占水为田。荻芦风过洲洲雪,桑柘阴含户户烟”。可见,自晚唐起,苏州稻田肥沃,桑柘炊烟,山水舟船,牛犊野禽,蚕箔鱼筌;荷塘莲花,翩翩起舞的野禽欲与搔首老翁共语残阳边。这些诗句都勾画了一幅天人合一、万物通灵、和谐共处的苏州历代湿地景观。
将水网低洼湿地挖深成为池塘,挖出的泥在水塘四周堆成高基,基上种桑,塘中养鱼,桑叶用来养蚕,蚕粪用以喂鱼,鱼泥用来肥桑,实现物质循环利用,形成鱼桑蚕相结合的多种经营模式,取得“两利俱全,十倍禾稼”的经济效益。当地有渔谚说“桑茂、蚕壮、鱼肥大,塘肥、基好、蚕茧多”,充分说明桑基鱼塘循环生产过程中各环节之间的联系。“塘基种桑、桑叶喂蚕、蚕沙养鱼、鱼粪肥塘、塘泥壅桑”的高效人工湿地生态系统,不仅充分利用河网水乡湿地资源优势,而且维护生态系统自我循环、自我平衡功能,成为世界循环经济、生态农业的典范;同时,也为中国四大名绣之一“苏绣”享誉中外奠定了基础。
与水争地,古已有之。谷建祥等(1998)研究认为,马家浜文化早期的水田,以原生低洼湿地底部略加平整改造后直接作为水田使用,未见有供排水系统;马家浜文化后期到良渚文化时期,水田开始逐渐有配套的水井、水塘、水口及水沟,相互串联的稻田与水塘相连,水塘蓄积的水量更多,既可满足稻田灌溉之需,又可在雨季受纳稻田排水。苏州甪直镇郭巷村席墟的湖底近堤岸处,发现有崧泽文化晚期聚落、稻田—池塘遗迹(郭立新等,2016)。早期稻田种植的水稻品种由野生种逐步向驯化种演变,说明早期围垦湿地既利用了湿地的低洼地形环境条件,也利用自然湿地植物资源。
苏州东太湖在自然演替中淤积变浅,出现沼泽化,围垦造田逐渐兴起。明朝末期,东太湖浪打穿(今吴江菀坪一带)湖面出现成片芦荡草埂,湖泊沼泽化;清康熙年间(1661—1722 年)东太湖沼泽化区域垦殖造田不断兴起,之后200 多年间,因自然灾害及战争,各地逃荒来的灾民也加入了东太湖围垦行列。到光绪三十年(1904),东太湖已有湖田1 066.67 hm2。1934 年大旱,东太湖几近干涸,这也成为围垦的好时机,有的私家围垦,有的则招募股份大规模围垦,到1935 年总围垦面积约5 666.67 hm2。新中国成立后,受当时粮食短缺、东太湖湿地钉螺滋生等历史原因影响,围垦造田、围湿灭螺,到1970 年代中期,围湖造田、围湿造田约4 333.3 hm2;到1980 年代初,东太湖共有围垦区57个,总面积5 053.33 hm2。
4.2.1 实施围网养殖,提高渔业产量 1980 年代初期,苏州东太湖近岸带湿地植物茭草(菰,Zizania latifolia)滋生,大量残体沉积湖区腐烂分解,形成又黑又臭的“茭黄水”,严重影响水环境质量,局部浅水湖泊湿地出现沼泽化趋势(张圣照等, 1999)。经过探索,逐步在东太湖发展围网养殖,到1995 年,东太湖围网养殖年产量达到3 360 t,占太湖渔业总产量的15%,产值占30%,初期的围网养殖面积严格控制在占用水面面积不超过10%之内,因此,围网养殖初期,东太湖水质逐年变清(诸葛海, 1996)。
4.2.2 利用湿地资源,管护生态系统 围网养殖的初衷是在不影响湖区整体生态环境的前提下,在局部浅水湖泊湿地通过网围,控制高密度养殖,渔民在湖区内开展围网养殖,充分利用湖泊湿地水生植物作为鱼类的天然饵料,因此,对湖区内水生植物进行管理,管控浮叶植物、挺水植物的生长及分布,种植养护鱼类喜食的苦草(Vallisneria natans)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、伊乐藻(Elodea canadensis)等。在围网养殖的初期,东太湖水质整体比较好,沉水植物群落比较完整,多余的沉水植物、浮叶植物等的生物量作为鱼类饵料转为渔产品输出,湖泊湿地的沼泽化趋势得到控制。
4.2.3 追求经济效益,过度网围导致湿地退化 由于围网养殖取得了较好的经济效益,围网养殖面积逐年增加。1999 年,东太湖有一半为人工养殖区域;2004 年东太湖有1.105 万hm2围网养殖区,漫山岛西侧部分水域被开辟为养殖区,并在随后的几年内面积不断扩大。2006 年,苏州西山岛的东侧和南侧也存在少量的围网养殖区域。随着围网养殖面积的不断扩大,最多达1.362 万hm2,养殖强度不断提升,围网养殖对湖泊湿地的负面影响也不断显现,自然湖泊湿地类型单一化,水环境质量下降。
禁止围垦,保护湖泊湿地。由于围垦湖田阻碍行水通道,影响太湖泄洪,历代政府明令禁止围垦太湖。清康熙五十二年(1713 年)和民国三年(1914年),苏州吴江县两次在东太湖浪打穿立永禁占水碑,严禁在浪打穿一带围湖造田。民国年间,政府成立专门机构,出台相关政策,清理湖田,但效果不佳。民国二十四年,江苏省政府责成相关部门逐圩查勘,确定湖面界线;规定拆除民国十七年8 月后私垦的湖田,当年拆除东太湖圩子20 个,挖开缺口700 余个,拆除圩围面积1 396.67 hm2,这是民国时期力度最大的拆围行动。1937 年4 月,江苏省江南水利工程处成立东太湖界桩工程队,在东太湖设置钢筋混凝土界桩244 根;界桩设置不久,抗日战争爆发,被拆圩子又逐渐恢复。新中国成立后,人民政府继续推行禁垦政策。1954 年1 月,江苏省人民政府确定禁垦区范围仍以1937 年划定的东太湖界线为准,在禁垦区内的围田,除划出部分不妨碍水流的圩子外,其余圩子全部拆除。1966 年苏州吴县划定湖面中心700 m 宽的泄洪道水域,并设立水泥桩柱60 根以明界限,泄洪道内不准侵占围垦、妨碍水流。
5.2.1 退田还湿 由于大量围垦和过度围网养殖,东太湖生态环境遭到严重破坏,湖区行蓄洪能力不足,影响流域防洪安全;供水不畅,影响下游供水安全;水质恶化,未达到功能区水质要求;湖区生态退化,出现沼泽化等问题。2010 年苏州启动东太湖综合整治工程,总投资超45 亿元,这是苏州历史上最大的单项水利工程,至2014 年底,东太湖综合整治工程基本完工。通过整治,退垦还湖37.3km2;疏浚东太湖入口段以及新联圩以北至瓜泾口湖区,清除湖区污染较重的底泥,修复堤岸湖滨带,逐步恢复东太湖湖泊湿地自然生态系统。
5.2.2 退围还湖 2007 年太湖蓝藻爆发后,按照“铁腕治污、科学治太”的要求,结合东太湖综合整治,大规模压缩太湖围网。2008 年,东太湖围网开始大规模拆除;2009 年,东太湖围网养殖面积一次性压缩至3 000 hm2,拆除围网养殖面积达1.07 hm2。2018 年4 月,苏州市政府决定拆除太湖苏州市行政区域内围网,到2019 年底,东太湖的围网全部拆除。太湖围网拆除后,相关部门在太湖中投放优质蟹苗,同时补充种植一定量的水生植物,利用水草等控制太湖藻类暴发,不断加强生态管理,让太湖休养生息。
太湖湿地公园位于苏州虎丘区西部,自古便是太湖的湖湾。相传吴王曾来此游湖,史称游湖,与菱湖、莫湖、胥湖、贡湖共称“五湖”。游湖后经围垦用于水产养殖,破坏了湿地原有功能。2007 年在游湖建设苏州太湖湿地公园,到2009 年,共投入约3.88 亿元完成退渔还湖、淤泥处理、土方造型、湿地生态系统恢复重建等项目建设。经过10 多年的生态修复和建设,湿地公园的水质已从建设之前的劣Ⅴ类提升到总体保持在Ⅲ类及以上,生物多样性显著提高。近年来,湿地公园不断完善湿地生态系统的结构和功能,打造了太湖流域退渔还湿和湿地生态修复的典范。
苏州天福国家湿地公园是长三角高度现代化城市群中一块难得的生态保留地,也是特色鲜明的自然保护地。该湿地公园综合利用荒废马场、农田沟塘、水田,以生物多样性保护为设计原则,采用“沟渠—水塘—河道”并联技术,通过微地形改造、水位调控、植被管理等措施,将生态农业、改善水质、生物多样性提升融入栖息地修复,构建了533.33 hm2“四季水田”。稻田休耕期间,实施蓄水工程,营造浅滩、开阔水面等适宜水鸟栖息的生境,现已成为鸟类飞行驿站及越冬栖息地,实现了人与候鸟共享的稻田模式。湿地公园建成后,鸟类多样性明显提升,同时农田区域土壤肥力增加,冬季虫口密度减少,有效降低了农药施用量。实现了生态保育与农业生产功能协调,探索形成了生物多样性保护、农业面源污染控制和湿地保护管理相协调的新模式。
苏州太湖湖滨国家湿地公园位于太湖东岸的苏州市吴中区,为典型湖滨湖泊湿地。通过清淤疏浚控制内源污染,建设生态围堰保护近岸水域,恢复和管理水生植物,建设芦竹浮岛等措施,修复重建湖滨草本沼泽和森林沼泽湿地、浅水湖泊“水下森林”湖泊湿地。湿地公园总面积709.93 hm2,湿地总面积673.25 hm2,湿地占比94.83%。湿地公园丰富的湿地类型和湿地植被,不仅为湿地动植物提供了良好的栖息环境,提高了生物多样性,而且有效维护了湖滨湿地水岸带的稳定性,改善了水质。
苏州城镇化率高达82.12%,人口密度近1 500人/km2,约为全国人口密度的10 倍。区域环境压力大,环境容量小,为了进一步减缓尾水排放的环境压力,苏州大力推行污水处理厂尾水湿地建设,探索尾水湿地深度净化技术。苏州吴中区金庭镇污水处理厂、常熟中创污水处理厂等建设垂直潜流湿地和表面流湿地,通过厂内水质提升、尾水湿地处理,进一步去除尾水中约80%的污染物及氮磷等,最终出水主要污染物指标达到“苏州特别排放限值”(梁家成等, 2022)。苏州市相城区太平镇河蟹养殖场构建多级串联表面流人工湿地处理,对河蟹养殖场养殖尾水中总氮和总磷含量的去除率分别达87.03%和77.21%,能有效去除养殖尾水的氮、磷(周新伟等, 2017)。苏州吴中区金庭镇构建由“沉淀塘—垂直流生态滤床—水平流生态滤床—污泥干化滤床”组成的人工湿地,净化农村生活污水;吴中区临湖镇东吴村构建了由生态塘、垂直流生态滤床、污泥干化滤床等组成的人工湿地,农村生活污水通过三格式化粪池初步处理后,尾水导入人工湿地,进行深度处理(许玲, 2021)。
6.3.1 恢复东太湖生态,建设靓丽“苏州湾”湖泊湿地 东太湖是太湖的重要湖湾,也是苏州最典型的湖泊湿地,2013 年9 月,苏州正式将东太湖水域命名为“苏州湾”,苏州湾两侧“左边吴中,右边吴江”。为了进一步恢复东太湖自然生态,到2019 年,苏州全面拆除东太湖的围网,退渔还湖、退围还湿(王友文等, 2022)。围网拆除后,通过清淤疏浚,贯通行洪通道,保障行洪能力;改善水动力条件,促进水生态环境改善;修复沿湖岸线生态,打造环太湖山青、水秀、地绿、景美,并融入吴越文化元素的环太湖百里风光带。重建水清景美、生物多样性高的湖泊良性生态系统,构建“苏州湾”湖泊湿地,形成城市拥抱湿地、湿地融入城市的国际湿地都市。
6.3.2 建设江心岛湿地,联通江湖共保护 长江是苏州的北界,保护江心沙等长江岛屿及长江沿岸江滩湿地,不仅是全面保护建设苏州湿地的需要,也是长江大保护的需要。近年来,苏州实施一系列水利综合整治工程,稳定了长江河势,消除了近岸险段;实施江心沙潜堤建设工程,从沙洲头端开始,沿右缘往下修筑16.6 km 水下抛石潜堤,促进4个沙体岛屿形态稳定,并逐步形成完整的岛屿。清理岛内养蟹池塘,拆除蟹塘圩堤,疏通岛屿内外水系。通过整治,岛屿周边芦苇面积超333.33 hm2,岛屿江滩湿地自然生态得到恢复,为巩固沙体、提高生物多样性提供了支撑。2022 年监测结果显示,江心沙共观察到鸟类341 种,是2021 年鸟类种数的1.6 倍,鸟类种类数占苏州全域鸟类种数的91.18%。长江江心沙岛屿湿地及沿江江滩湿地的建设,不仅拓展了苏州湿地空间,形成更多类型的湿地,而且有助于增加区域苏州湿地景观的完整性,提高区域生物多样性,让苏州城市沉浸在江湖湿地之中,成为名副其实的国际湿地城市。
大约1 万年前,先民们因湿地而聚集于太湖之滨,依赖自然湿地谋生,逐步产生了早期的渔稻文化;2 500 年前,相土尝水,创建了苏州古城,形成了举世闻名的苏州山水园林,也是湿地文化的重要体现。2 500 年来,凭借丰富的自然湿地资源,探索了“桑基鱼塘”“果基鱼塘”等湿地开发利用模式,创立了合理利用湿地资源的生态范式,让以苏州为代表的太湖流域享有“苏湖熟,天下足”美誉。在20 世纪六七十年代,人口剧增,粮食短缺,围湖造田、围网养殖,湿地又一次为区域发展提供了丰足的资源;在饱经过度开发、生态环境退化之际,及时采取保护措施,退田还湿,退围还湖,修复湿地,恢复生态平衡,苏州正在向世界展现生态优美、经济发达、和谐发展的国际湿地城市之雄姿。