济宁有一处南四湖省级自然保护区。南四湖，是华北地区最大的淡水湖，最大水面12.66万公顷，其中湿地面积11.93万公顷，占总面积的93.5%。流域跨山东、江苏、河南、安徽4省8地市34个县（市），入湖大小河流53条，总流域面积317万公顷，正常蓄水位上级湖34.2米，下级湖32.5米，库容18亿立方米。南四湖自然湿地是我国淮河以北地区面积最大、结构完整、保存较好的内陆大型淡水、草型湖泊湿地，具备典型的内陆湖泊湿地生态系统，具有很高的生物多样性湿地生态系统，是济宁市60～70%野生动植物及濒危物种的栖息地。
1982年，微山县人民政府建立了“山东微山县南四湖鸟类自然保护区”，为山东省第一个县级自然保护区。1990年《山东省自然保护区专题规划》，将其规划为国家级自然保护区。1994年被列入《中国重要湿地名录》和水禽栖息地恢复优先工程区。1996年，济宁市政府批准建立了“南四湖市级自然保护区”。2003年，山东省人民政府正式批准建立了“南四湖省级自然保护区”。南四湖自然保护区是由湖域湿地、岛屿、相邻水田及水面、山林、滩涂植被等不同类型组成的自然综合体，是集生物多样性保护、科学研究、宣传教育、生态环境建设和资源可持续利用为一体的生态系统类自然保护区，总面积12.75万公顷。内设三个功能区，即核心区，面积4.15万公顷，占湿地总面积的35.4%；缓冲区，面积4.03万公顷，占湿地总面积的31.6%；实验区，面积4.21万公顷，占湿地总面积的33%。
南四湖省级自然保护区
保护区独特的自然环境、丰富的自然资源为各种生物繁衍生息创造了条件，保护区及湿地内野生动植物种类丰富，共有维管植物538种，脊椎动物321种，无脊椎动物700多种（属）。区内有银杏、水蕨、莼菜、野大豆等9种国家级保护植物。有国家一级保护动物大鸨、白鹳，二级保护动物大天鹅、白枕鹤、灰鹤、鸳鸯等鸟类205种（含亚种），其中水禽81种。中国湿地有记载的50种雁鸭类中，保护区内就有31种，占全国雁鸭类总数的62%。每年有几百万只候鸟来到南四湖，现在南四湖自然保护区已成为各种鸟类重要的繁殖地、越冬地和迁徙驿站。
近年来，随着党和国家对生态环境的日益重视，湿地的保护得到了进一步加强。国务院总理温家宝在2002年视察山东工作时，特意来到南四湖对湖区生态保护工作做了重要指示。原中共中央政治局常委、中纪委书记吴官正在视察南四湖时，明确指出“要保护南四湖湿地”。国务院副总理曾培炎，国家环保总局局长周生贤等领导同志亲临湖区视察，也对南四湖湿地保护和恢复提出了具体要求。
2009年，济宁市编制完成了《南水北调东线济宁环南四湖大生态带工程建设规划》。环南四湖大生态带工程建设包括南四湖湖区湿地修复、河口人工湿地水质净化等十几项工程，范围包括济宁市2区3市7县，工程分三期实施。完工后，将形成污水处理能力105万立方米，年削减COD排放13.23万吨，新增中水回用能力16万立方米，实现退耕还湿42.37万亩，恢复多种水生物共存的湿地系统34.5万亩，新建人工湿地3.29万亩。南四湖人工湿地修复与建设工程建成后，湖区将呈现莲叶接天，荷花映日，岸柳成行的美丽景色，为南四湖的生态旅游增添新景观。
