基于生物多样性提升的鱼塘湿地生态修复与监测跟踪

崔荣祥

（上海市嘉定区林业站，上海 201822）

长江流域平原水网地区存在大量的坑塘养殖湿地资源，因前期养殖中采用单一目标的高密度、高投入模式，其对区域生态环境造成了严重的负面影响，将废弃的养殖鱼塘改造为小微湿地，成为都市区城市与乡村提升生物多样性的重要实践之一。以本土鸟类、两栖类栖息生境营建为目标，开展上海市嘉定区彭门湿地生态修复实践，探索分析废弃养殖鱼塘转变为多样化生境营建技术措施及其生物多样性恢复效果。监测结果表明，生态修复后鸟类种类逐年增多，国家保护的野生鸟类数量也在增加，挺水植物、浮水植物面积呈增长趋势。彭门湿地生态修复与跟踪监测可为上海地区废弃鱼塘改造为小微湿地生物栖息地提供技术案例参考。

生态修复；生物栖息地；小微湿地；废弃鱼塘；彭门湿地

湿地是指不问其为天然或人工、长久或暂时的沼泽地、泥炭地或水域地带，带有静止或流动的淡水、半咸水或咸水水体，包括低潮时水深不超过6 m的水域[1]。作为全球生物多样性最高的生态系统之一，随着工农业和城市化发展，全球湿地资源和功能遭到严重破坏，1970年至2015年间，全球湿地面积减少了约35%[2]。在自然湿地保护和自然保护地划定时，通常以局域种群所需的生境面积、种群生存力等确定栖息地或者自然保护地的面积，其面积越大则具有更多样的生境，能维持更多的物种[3]。相比于大型湿地，近年相关研究表明：小微湿地通常具有更高的水陆生态交错面积比例，由于受到面积的制约，小微湿地通常无法具备大型湿地完备的生态系统功能，但以某种或某几种主导功能更有利于小微湿地的恢复和建设实践[4]，比如以分开的斑块为关键的物种提供适宜的环境；为各类生物提供迁徙途中的休息地和生物躲避天敌的场所；在人类活动干扰强烈的城市和郊区，小微湿地主要存在形式为坑塘水面、养殖水面、农业种植水田、观赏水面、低洼雨水湿地等，其为人口高密区缓解城市内涝雨洪、削减农业面源污染、提供自然游憩科普教育的重要绿色基础设施。2018年的《湿地公约》第十三次缔约国大会，通过了由中国提交的“小微湿地保护管理（Conservation and Management of Small Wetland）”决议草案[5]，开展小微湿地的调查、评估、生态修复以及后续保护，并与城市规划建设、农村人居环境整治、河道整治等项目深度整合，逐渐成为应对气候变化和缓解城市化发展威胁与风险的一项重要工作。

长江流域平原水网地区存在大量的坑塘、水面、养殖塘等湿地资源，广泛分布在城市建成区外围的农业用地，水产养殖带来了巨大经济效益，但同时因投加大量饵料追求单一目标的高密度、高投入精养鱼塘，对区域生态环境造成了严重的负面影响。根据《第二次全国污染源普查公告》数据，因发展水产养殖业，其所排放的总氮和总磷约占农业源导致水污染的7.0%～7.6%，是国内农业面源污染的重要源头之一，养殖鱼塘尾水达标治理和退鱼塘还湿地、还林地被纳入区域生态环境综合治理的重要内容。与自然生态系统恢复及动植物栖息地研究相比，城市生物多样性在近年来逐渐成为研究与实践热点，结合野生动植物栖息地和游憩自然科普，主要以鸟类、两栖类作为目标物种，相关学者开展了绿色基础设施栖息地营建与设计研究[6-8]。目前将废弃养殖塘改造为农业面源污染与野生动植物栖息地的工程案例较多，但针对性开展生态修复生物多样性和生境质量效果跟踪监测的研究较为缺乏。

本研究以上海市嘉定区嘉北郊野公园内彭门湿地为研究对象，通过开展修复前本底调查与问题诊断，分析筛选了农业面源污染控制与生物栖息地营建技术措施，跟踪监测修复后三年内的生物多样性、水环境质量与生境特征变化，以期为后续郊区废弃养殖塘改造为小微湿地生物栖息地营建提供技术借鉴。

1 研究区域概况

1.1 地理区位与项目概况

彭门湿地位于上海市嘉定区嘉北郊野公园东北部。嘉北郊野公园是上海规划21个郊野公园中，先行启动对外开放的7个郊野公园之一，位于嘉定主城区的西北部，东至沈海高速、南至嘉安公路、西至嘉松北路、北至沪宜公路（204国道），涉及菊园、外冈、工业区三个街镇（图1）。作为嘉定2023年规划中绕城森林带的重要节点，嘉北郊野公园以生态农田、景观森林和江南河网为基本特色，深度挖掘赋能农业休闲、游船体验、休闲养生、土壤保育、科普宣教等多项功能，规划总面积约1 400 hm2，目前建成开放近750 hm2。彭门湿地占地面积6.04 hm2，其东靠现有河道、南至五泾河、西至西泾河、北靠稻田操作路。经查阅资料，历史上该区域河网密布，水系发达，拥有良好的湿地生态环境基底。自2013年起，上海市绿化和市容管理局陆续启动郊野空间的生物多样性保护与修复建设，主要分为野生动物重要栖息地、极小种群重引入和湿地生态修复三类，彭门湿地被列入2016 - 2018年（第二批）湿地修复项目之一，建设目标设定为恢复彭门湿地生境和本土野生动物的生物多样性。

图1 彭门湿地区位图Fig.1 Location map of Pengmen Wetland Area

1.2 修复前本底状况

该区域修复前为废弃的退养鱼塘（图2），其中水塘面积4 hm2，河道水域面积2.04 hm2。修复前的生境质量和生物多样性调查表明：因淡水养殖大量投加饵料和周边农业面源污染汇入，导致水质富营养化严重，水体颜色呈黄绿色，发绿发臭，底泥呈现黑臭。2018年5月开展水质调查，调查方法以野外实地考察为主，根据项目区域地理特征，于核心区的10处水塘（采水点1-10）及其周围河道（采水点11-18）采集水样（图3）。水质指标中pH值、电导率、水温、溶解氧等由监测人员通过YSI水质仪在现场进行测定。由表1可以看出，河道总磷指标明显优于水塘，前者的11-18号样点均满足Ⅱ类水标准，而水塘水体除了8号点满足Ⅱ类水的总磷标准，其余总磷指标均劣于河道，4、6、7号点为Ⅲ类水，3号点为IV类水，2号点为Ⅴ类水，1、5、9、10号点为劣Ⅴ类水；氨氮指标方面，水塘的1、2、6、8、9号样点满足Ⅴ类水标准，水塘的7、10号点氨氮指标属于劣Ⅴ类水。调查区域整体水质富营养化严重，根据国标GB3838-2002，由于硝氮过高，全部水体整体上都属于劣V类水。水塘封闭沟通不畅，岸坡较为陡峭，缺乏两栖和爬行动物的典型栖息生境。

表1 核心区水塘水质调查数据表Tab.1 Survey data table of reservoir water quality in core region

图2 修复前退养鱼塘的生境照片Fig.2 Photograph of habitat of retired fish ponds before restoration

图3 水质调查采水点位置图Fig.3 Location map of water collection points for water quality survey

修复前期调查共记录到植物31种，以芦苇（Phragmitesaustralis）、野老鹳草（Geranium carolinianum）、香蒲（Typhaorientalis）、加拿大一枝黄花（Solidagocanadensis）等为优势种，缺少沉水和浮水植物；记录到鸟类22种，隶属5目16科，优势鸟种为麻雀、白头鹎、白鹭、珠颈斑鸠等。

2 湿地栖息地营建修复技术措施

2.1 湿地栖息地修复策略分析

目标保护物种与关键生态环境指标的时间序列对比修复前后变化情况，是制定修复目标与成效的重要依据，上海市野生动物栖息地具有面积总体小、分布破碎、种类多样和类型复杂等特点，根据上海市野生动物栖息地修复成效评价体系[9]，湿地栖息地的生态修复目标主要包括栖息地生境和生物多样性：生境包括水文、水质、基底质量和植被完整性；生物多样性可选择鸟类、昆虫和两栖类的多样性情况。彭门湿地野生动物栖息地的主要修复策略如下：

（1）湿地环境修复策略。充分尊重区域及周边原有的生态环境，包括林地、湿地（水系）、蔬菜地、水稻田、道路及乡村自然风貌等本底资源，选择环保耐用，并采取仿生态的措施与当地环境相融合，通过湿地的水质净化功能，改善湿地内部水质，实现湿地内部生态系统自平衡，同时兼顾农田尾水处理示范功能。

（2）目标生物栖息地营建。将湿地打造成水生植物丰富的生态塘，为本地鸟类、两爬类、鱼类和低栖类等目标生物提供栖息生境，以自然恢复为主，人为措施为辅的手段开展生态修复工作，营建缓坡、浅滩、深潭、生态岛等多样化湿地栖息地，建立完好健康的动植物群落，吸引鸟类以林鸟为主，兼顾部分水鸟；昆虫以鞘翅目、鳞翅目为主；两栖类以蛙类为主。

2.2 基于功能分区的多样化湿地生境营建

项目湿地通过塑造不同地形条件，构建不同的植物群落，满足不同鸟类、鱼类、两栖动物的栖息和繁殖要求。利用场地原有的水塘构建生态湿地生境，原有水塘为10个规则的田字形长方水塘，总面积4 hm2，通过堤岸缓坡、浅滩、深潭、生态岛等多种手段的地形改造方式，形成有深有浅的水环境（图4），营造层次丰富的湿地生境系统，恢复区域原有湿地生境原貌，吸引不同的物种栖息，增加区域生物多样性，控制湿地水深在0.5～2 m，从南到北分为4个区域，分别是配水区、浅滩、深潭1、深潭2。

图4 生境塑造图Fig.4 Habitat shaping plan

根据地形和功能分成6个部分，分别为集水区、配水区、浅滩区、深潭、科普展示区、水质净化展示区。集水区设置在小排河东侧，采用集水井的形式，一方面利用管道将河道水引入井内，另一方面考虑东侧湿地东侧现状农田的排水沟位于田块南侧，采用1 m深水泥板衬砌明沟形式，利用砖砌集水井收集明沟内农田尾水。利用补水泵将集水井内的水泵入湿地内部，保证湿地内部的水动力，水流经过湿地配水区、浅滩区、深潭1、深潭2各级净化后回到东侧小排河内的水质净化展示区，最后通过溢流堰溢流至外河（图5）。

图5 湿地水流路径Fig.5 Wetland water flow path

2.3 湿地生物恢复

湿地系统与其他生态系统组成机制大体相同，都是由无机环境与生物群落组合而成[10]，通过湿地植物生态系统构建达到水质净化目的，主要结合不同的水生植物对水体的净化能力合理配置水生植物进行水质提升，植物选择以打造自然野趣的生态景观特色、注重水鸟生命周期差异性生境需求[11]，适合鸟类栖息并可作为鱼类和两爬动物食源为主，也能够为鸟类、鱼类、两爬类等动物提供优越的栖息环境。根据湿地的不同水深条件，合理布置挺水植物、浮叶植物及沉水植物，适当投放鱼类、虾类、螺类等底栖动物，提高湿地的生物多样性。

城市湿地的植物景观营造应努力体现湿地植物的群体美[12]，湿地植物选择以乡土植物为主，同时选择对氮、磷净化能力较强的水生植物，项目选择的本土沉水植物有改良刺苦草（Vallisneriaspinulosa）、龙须眼子菜（Potarmogetonpectinatus）、金鱼藻（Ceratophyllum demersum）、轮叶黑藻（Hydrillaverticillata）等；挺水植物主要有芦苇（Phragmitesaustrali）、芦竹（Arundodonax）、水葱（Scirpusvalidus）、香蒲（Ypha orientalis）、千屈菜（Lythrumsalicaria）等；浮叶植物根据水鸟习性及兼顾部分景观效果，选用芡实（Euryaleferox）、菱角（Trapabispinosa）和睡莲（Nymphaeatetragona）。根据湿地不同生境环境，不同功能分区配置不同种类的水生植物，满足不同鸟类、鱼类及两爬动物的栖息。

（1）集水区。面积约0.067 hm2，种植的主要水生植物有芦苇、香蒲、水葱、金鱼藻、龙须眼子菜和轮叶黑藻等。（2）配水区。水深达到2 m左右，深潭边坡的浅水部分种植的挺水植物主要有芦苇、芦竹和香蒲，深水部分适当种植浮叶植物。浅滩区水深控制在0.5 m以下，主要种植挺水植物和沉水植物，包括芦苇、芦竹、香蒲、水葱和黑藻等。（3）深潭1区。水深控制在1.2 m左右，以矮型苦草、轮叶黑藻、龙须眼子菜作为主要的沉水植物，在该区部分浅水区适当种植芡实、菱角等浮叶植物为鸟类补充食物。（4）深潭2区。水深控制在1.5 m左右，深水区域种植沉水植物苦草、眼子菜和金鱼藻，周边浅水区域主要种植挺水植物芦苇、香蒲和水葱等，中部水面上种植浮叶植物为芡实、菱角和睡莲。

当水生植物群落得到恢复后（图6），通过引入水生动物构建食物链，水生动物主要包括鱼类、底栖动物（主要是软体螺贝类）、虾类及滤食性动物等，用于延长食物链，完善水生态系统，同时也进一步提高了水体的自我净化能力和水体食物链的稳定性。本次生态修复以底栖动物、虾类、贝类和鱼类为主要改善对象，引进优质鱼苗和虾苗等，丰富河道水体的水生动物。

图6 修复后生境照片Fig.6 Photos of habitats after restoration

2.4 湿地动物通道营建

湿地西侧及南侧为现状河道，本次生态修复维持河道现有岸线，只对河道岸坡进行植物修复，适当地构建生物通道，满足野生动物在湿地和河道间交汇。彭门湿地修复区域周边为水稻田，常见的野生动物主要有蛙类、蟾蜍以及蛇等两栖爬行类动物。周边河道岸坡相对陡峭，给野生动物通行造成很大的影响，不利于野生动物的栖息繁殖。本次生态修复在河道边坡构建台阶式动物通道，采用直径0.25 m圆木桩或水泥空心管灌土的方式，相邻台阶高差0.1 m左右，以期为青蛙等爬行野生动物活动及交流提供便利（图7）。

3 生物多样性恢复跟踪监测

彭门湿地生态修复于2019年10月底竣工，2020年开始，每年对栖息地生物多样性及水质情况进行监测，并积累长期监测数据。监测内容包括栖息地主要生境类型及面积，鸟类、蛙类种类及数量，植被类型，生长状况，水质等指标数据，并根据监测情况为栖息地建设后期维护管理工作提供指导性意见。

3.1 野生动植物恢复情况

3.1.1 鸟类恢复情况

鸟类调查于2020年开始每季度调查一次，按照年度做统计，调查时沿湿地徒步覆盖整个调查区域，用双筒望远镜辨识、记录鸟种类和数量。2020年全年调查共记录鸟类779只，隶属于5目19科29种；2021年全年调查共记录鸟类1 036只，隶属于8目21科33种；2022年全年调查共记录鸟类1 078只，隶属于10目25科43种。由此可见，彭门湿地的鸟类种类和数量逐年呈增加趋势。2020至2022年，彭门湿地共记录到鸟类10目27科48种。其中水鸟5目5科15种，林鸟5目22科34种。

林鸟是鸟类群落的主体，体现彭门湿地生境特点。彭门湿地内芦苇等挺水植物丛茂密且面积大，棕头鸦雀、纯色山鹪莺是最为常见的种类，常集群活动并在芦苇丛中稳定栖息。湿地周围分布广阔的稻田，且有游客活动，麻雀、八哥、黑领椋鸟也常集群出现。草地生境种栖息有鹀类，金鸡菊开花时常观察到金翅雀在此取食。

湿地区域整体水面不大，但仍然能支持一定量的水鸟栖息。包括傍水生存的鹭科水鸟，以及藏匿于芦苇荡间的秧鸡科水鸟。通常，鸭类对水面积范围要求较高，但也有少量对水面积要求较低的小型鸭科鸟类在此栖息。2021年、2022年监测过程中均观察到小群绿翅鸭冬季稳定在此集群，反映随着栖息地环境逐步变化，其中动植物及芦苇荡逐渐能够提供鸭群栖息所需食源和隐蔽环境。

监测过程中，共记录国家二级保护动物三种，黑翅鸢、普通鵟和红隼。营养级较高的猛禽能够在此长期稳定观察，反映该区域生物量已达到一定水平，足够支持其在此生存。

3.1.2 两栖类恢复情况

两栖类的调查在夏季（7-9月）进行，采用样线法调查，调查人员绕着水边进行调查，在宽度为两侧各2 m的区域范围，记录调查过程中两栖动物种类、数量、行为、生境等。三年中，上海市5种常见蛙类在彭门湿地中均有记录，包括饰纹姬蛙、中华大蟾蜍、金线侧褶蛙、黑斑侧褶蛙和泽陆蛙。繁殖期可观察到一定数量的蝌蚪。栖息地内由浅滩至深水的不同的水生环境，茂密生长的沉水、浮水和挺水植物，能够满足不同蛙类生长发育过程所需多样的生存环境。此外，监测过程中观察到蛇类一种，为短尾蝮，区域内食物链完整。

3.1.3 植被恢复情况

植被调查方法是选择具有代表性的路线，沿路线记载种类，采集标本，观察生境，目测多度。逐一调查，采集标本，并记录每一物种出现的区域类别。根据《中国植物志》进行科、属划分并统计。至2022年，彭门湿地调查范围内共记录到117种，隶属于46科99属。根据分类群统计，蕨类植物2科2属2种，裸子植物1科1属2种，被子植物43科96属113种，被子植物种类占绝对优势，其科、属、种分别占整个植物区系的93.48%、96.97%和96.58%。根据生活型统计，草本植物种类最多，32种77属93种，占彭门湿地植物总物种数的79.49%，其中包含2种蕨类植物。

彭门湿地内出现频率最高的水生、湿生植物包括芦苇、水烛、池杉、欧菱、睡莲、穗状狐尾藻等，包含挺水、浮水、沉水植物，能够为栖息地内植物提供多样生境。栖息地内入侵植物包括白车轴草、钻叶紫菀、三裂叶薯、喜旱莲子草等，但都处于管控之中，未出现明显的扩张趋势。

3.2 生境变化特征

3.2.1 典型生境恢复情况

根据典型生境遥感判读（图8），通过ArcGIS的统计分析功能，计算各斑块面积，并将同一类型地物斑块面积累加求和，计算得到目前研究区内不同地物面积。根据统计结果，自2019年市级验收通过后，彭门栖息地内以芦苇、水烛、花叶芦竹为主的挺水植物长势良好，扩张迅速。三年内，挺水植物面积增加0.9 hm2，浅滩区芦苇生长密度最高，可起到最主要的水质缓流净化作用，并为芦苇丛鸟类提供大量栖息区域。深潭1中挺水植物主要分布在三个生态岛，沿水潭周围有条带分布，此种分布格局可为水鸟提供大面积隐蔽区域。

图8 彭门湿地典型生境分布及变化Fig.8 Distribution and changes of typical habitats in Pengmen Wetland

3.2.2 水质恢复情况

对区域内水体指标进行监测，监测指标共7项，包括高锰酸盐指数、五日生化需氧量、化学需氧量、氨氮、总氮、总磷和溶解氧；监测区共三处，包括取水口、深潭1和水质净化展示区，并将各指标与地表水环境质量标准（GB 3838-2002）Ⅳ类标准制对比。

监测结果显示，三年中仅有2021年、2022年取水口的总氮值劣于Ⅳ类标准，其余指标均达到Ⅳ类水标准。可见，人工缓流中植物对湿地水体中的总氮吸收效果明显，并能在一定时间内保持稳定的净化作用。

4 结论与展望

城市湿地是城市居民在向往美好生活过程中高度依赖的物质基础和环境条件[13]，湿地生态修复是一项湿地保护和修复是一项复杂的社会系统工程[14]，国内对湿地生态修复技术的需求也日益增加[15]。本文以彭门湿地生态修复建设为典型实践案例，利用废弃养殖塘改造为农业面源污染与野生动植物栖息地，作为大都市区小微湿地修复的重要途径，以本土鸟类、两栖类栖息生境营建为目标，探索了废弃养殖鱼塘转变为多样化生境营建主要技术措施。监测结果表明，自彭门湿地生态修复后，鸟类种类逐年增多，国家保护的野生鸟类也在数量增加；植物种类也越来越丰富，挺水植物、浮水植物面积呈增加趋势。彭门湿地生态修复在湿地生境营造、鸟类保护、两栖动物保护等方面做出积极的示范，一方面恢复区域原有湿地生境，增加区域生物多样性，为本土野生生物生存、繁衍以及保育提供一个优质的场所；另一方面通过湿地改善区域水质和生态环境，改善周边湿地环境。