雄安新區(qū)白洋淀生態(tài)屬性辨析及生態(tài)修復(fù)保護研究

劉俊國,趙丹丹,葉 斌,

1 南方科技大學(xué)國家環(huán)境保護流域地表水-地下水污染綜合防治重點實驗室, 深圳 518055 2 南方科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,深圳 518055 3 北京林業(yè)大學(xué)自然保護區(qū)學(xué)院,北京 100083

濕地是由水陸相互作用形成的、介于陸地與水域之間的生態(tài)系統(tǒng),與海洋、森林并稱為地球三大生態(tài)系統(tǒng)[1-2]?！独匪_爾國際濕地公約》規(guī)定：“濕地是指不問其為天然或人工、長久或暫時的沼澤地、濕原、泥炭地或水域地帶,帶有或靜止或流動、或為淡水、半咸水或咸水水體者,包括低潮時水深不超過6米的水域”,該定義從廣義范疇明確了濕地生態(tài)系統(tǒng)的范圍和基本生態(tài)特征,為自然資源管理者、政府部門、科研學(xué)者和非盈利機構(gòu)等組織和個人所廣泛接受[3]。依據(jù)《拉姆薩爾公約》定義,國家林業(yè)與草原局將濕地分為“河流濕地、湖泊濕地、近海與海岸濕地、沼澤濕地和人工濕地”5大類42個小類。濕地分類體系的確定,對濕地的保護與管理以及濕地內(nèi)自然資源的科學(xué)利用具有重要的現(xiàn)實指導(dǎo)意義[4]。

濕地生態(tài)系統(tǒng)是生物最重要的棲息地和孕育最多物種多樣性的系統(tǒng)之一,濕地演替的優(yōu)劣與社會進步和人類福祉息息相關(guān)[5]。然而,由于異常的氣候變遷和人類活動的過度干擾,濕地面積持續(xù)減少,間接導(dǎo)致依賴濕地環(huán)境生存的動植物物種也受到不同程度的威脅[6]。據(jù)世界經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)的調(diào)查統(tǒng)計,自20世紀(jì)以來,全球一半的濕地已經(jīng)消失[7]。濕地面積銳減也是中國政府面臨的重大生態(tài)威脅之一,2014年全國濕地資源清查最新結(jié)果顯示,全國濕地總面積為53.60萬km2,占國土面積的5.6%,與第一次全國濕地普查(2003年)相比,濕地絕對面積減少3.4萬km2,減少率為8.8%,其中自然濕地減少量占比達99%以上[8]。除了面積減少,我國濕地生態(tài)系統(tǒng)還面臨著功能衰退、受威脅程度持續(xù)升高、保護空缺多等諸多問題,濕地面積銳減及生態(tài)功能退化已經(jīng)成為制約區(qū)域生態(tài)可持續(xù)性的重大阻礙。

中國共產(chǎn)黨的十八大報告和習(xí)近平總書記系列重要講話中指出：“建設(shè)中國特色社會主義事業(yè)總體布局將由經(jīng)濟建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會建設(shè)的‘四位一體’拓展為包括 ‘生態(tài)文明建設(shè)’的‘五位一體’,生態(tài)文明建設(shè)是關(guān)系人類福祉、民族未來的大計,要把生態(tài)環(huán)境保護擺在更加突出的位置,既要綠水青山,也要金山銀山”[9]?！拔逦灰惑w”的中國特色社會主義總體布局為中國生態(tài)修復(fù)工作提供了強有力的制度保障,我國面臨著寶貴的濕地保護與修復(fù)的歷史機遇。中國政府出臺的一系列政策文件和作出的一系列決策部署,目標(biāo)是盡快制定濕地生態(tài)補償制度,不斷擴大“退耕還濕”試點區(qū)域,建立最嚴(yán)格的濕地保護制度。2016年底,國務(wù)院審議并通過了《濕地保護修復(fù)制度方案》,方案要求：“濕地保護將采取濕地面積總量控制,到2020年濕地總面積不低于8億畝,其中自然濕地面積不低于7億畝,新增濕地面積300萬畝,濕地保護率提高到50%以上”[10]。十九大報告全面總結(jié)了十九大以來生態(tài)文明建設(shè)取得的顯著成果,同時對加快生態(tài)文明體制改革,建設(shè)美麗中國進行更深入全面的部署,明確提出要“強化濕地保護和恢復(fù)”,賦予了新時代濕地工作者新的歷史使命[11]。為應(yīng)對生態(tài)文明建設(shè)即將面臨的新挑戰(zhàn),2014年底,中國歷史上首個生態(tài)修復(fù)一級學(xué)會“北京生態(tài)修復(fù)學(xué)會”在北京成立；2016年底,以北京生態(tài)修復(fù)學(xué)會為核心,聯(lián)合20余家省部級一級學(xué)會,成立了北京科協(xié)系統(tǒng)首個學(xué)會聯(lián)合體—生態(tài)修復(fù)和環(huán)境保護聯(lián)合體, 通過搭建生態(tài)修復(fù)學(xué)術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展平臺,更好的服務(wù)于生態(tài)文明體制建設(shè)。

盡管國家近年來對濕地的保護和修復(fù)已經(jīng)非常重視,但濕地具有復(fù)雜性和多類型的特點,由于不同類型的濕地的生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能差異顯著使得其保護和修復(fù)的策略也不盡相同,因此明確濕地的屬性是選擇濕地修復(fù)與保護策略的前提條件[12]。結(jié)合濕地的基本屬性提出濕地保護與修復(fù)的針對性措施,對區(qū)域的生態(tài)環(huán)境建設(shè)和可持續(xù)性發(fā)展具有重要意義。本文擬以位于雄安新區(qū)的白洋淀為研究對象,辨析白洋淀基本生態(tài)屬性,并以此為基礎(chǔ)探討白洋淀保護與修復(fù)策略。建設(shè)雄安新區(qū)是國家發(fā)展的千年大計,而白洋淀是雄安新區(qū)轄區(qū)內(nèi)最重要的水體功能區(qū),辨析白洋淀的生態(tài)屬性、制定保護修復(fù)策略,對未來新區(qū)的規(guī)劃與建設(shè)具有重要的學(xué)術(shù)價值和現(xiàn)實意義。

1 雄安新區(qū)白洋淀屬性辨析

1.1 白洋淀的地理位置

白洋淀坐落于河北省中部,“京津石”腹地,區(qū)域面積約為3660 km2,是華北平原最大的天然淡水水體,淀內(nèi)有大小淀泊143個,被譽為“華北之腎”。白洋淀具有灌溉蓄水、調(diào)洪滯瀝、補充地下水、調(diào)節(jié)局部小氣候、提供生物棲息地等多種生態(tài)功能[13-14]。白洋淀所在流域隸屬于大清河水系,流域面積3.12萬km2。白洋淀濕地水源主要來自8條呈樹狀分布的入淀河流,白洋淀是維持京津冀地區(qū)生態(tài)平衡的重要補給之地之一[15]。在全國生態(tài)功能區(qū)劃中,白洋淀主要承擔(dān)著華北地區(qū)濕地生物多樣性保護和華北平原農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)的功能,在京津冀的整體生態(tài)格局中具有不可替代的作用。白洋淀行政區(qū)隸屬于保定市和滄州市的雄縣、容城、安新等5個縣市,是雄安新區(qū)轄區(qū)內(nèi)最重要的水體功能區(qū),對未來新區(qū)的建設(shè)具有不可忽視的作用。雄安新區(qū)要打造“生態(tài)環(huán)境優(yōu)美、藍綠交織、清新明亮、水城共融”的生態(tài)城市,需以保護和修復(fù)白洋淀核心生態(tài)服務(wù)功能為前提,白洋淀研究區(qū)概況圖如圖1所示。

圖1 研究區(qū)概況Fig.1 Study area

1.2 白洋淀濕地的歷史演變

不同類型的濕地具有不同的生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能,退化濕地的生態(tài)修復(fù)首先需要辨析其基本屬性,然后以特定濕地類型修復(fù)的原則與標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)濕地修復(fù)。因此明確白洋淀的生態(tài)屬性是對白洋淀進行保護與修復(fù)的重要前提。但是當(dāng)前白洋淀的基本屬性尚不清楚,該水體是湖泊濕地還是沼澤濕地尚不明確,存在諸多爭議,這在一定程度上造成了學(xué)術(shù)界和決策者的疑惑。表1展示湖泊濕地和沼澤濕地的區(qū)別與聯(lián)系[16],表2展示了白洋淀景觀類型相關(guān)的重要研究成果及主要結(jié)論。張敏等[17]研究人員利用遙感技術(shù)手段解譯了1984—2014間白洋淀地區(qū)的11景高分遙感影像,定量闡述白洋淀濕地近30年來的濕地景觀類型的動態(tài)演變規(guī)律,其研究結(jié)果表明：30年來,挺水植物一直是白洋淀濕地的主導(dǎo)植被類型,其面積占總面積比例達到37%—61%,農(nóng)田、沉水植物和純水體的占比次之。白軍紅等[18]在分析白洋淀從1979年到2006年4個時期典型時期的景觀特征過程中,發(fā)現(xiàn)白洋淀地區(qū)的明水水體向香蒲沼澤、蘆葦沼澤和菰蓮菱沼澤等景觀轉(zhuǎn)化的趨勢十分明顯,反向過程的轉(zhuǎn)化則不明顯,此研究結(jié)果間接說明白洋淀發(fā)生了明顯的沼澤化過程。莊長偉等[13]的對白洋淀從1974年到2007年的研究表明,白洋淀濕地蘆葦沼澤面積遠高于明水面,且水體和沼澤與農(nóng)田景觀的相互轉(zhuǎn)換劇烈,沼澤特征高于湖泊特征。另王濱濱等[19]研究發(fā)現(xiàn)蘆葦?shù)?、水體和耕地是白洋淀主要景觀類型,其中蘆葦?shù)卣急雀哌_43%—53%,是白洋淀淀區(qū)的主導(dǎo)景觀類型,而水域面積逐年減少,是淀區(qū)減少最多的景觀類型。結(jié)合白洋淀歷史成因及所處階段的生態(tài)特征,本研究對白洋淀生態(tài)屬性做出如下結(jié)論：(1)白洋淀具有典型的湖泊濕地的生態(tài)結(jié)構(gòu)特征,是中國北方地區(qū)最具有代表性的湖泊濕地；(2)從歷史成因角度分析,白洋淀仍屬于湖泊濕地；(3)最近幾十年,由于保護不當(dāng)和區(qū)域內(nèi)水資源不合理的利用,導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)水體面積減少,濕地內(nèi)濕生草本(優(yōu)勢物種為蘆葦)植物占比逐漸增大,因此湖泊濕地有向沼澤濕地方向進行生態(tài)逆向演替的趨勢；(4)如不及時采取措施,湖泊濕地最后會退化成沼澤濕地,進而有可能部分變成草地,從而失去濕地的多項生態(tài)服務(wù)功能。白洋淀的基本屬性仍是湖泊濕地。由于人類活動的干擾,白洋淀有向沼澤濕地演替的變化趨勢,需引起注意。

表1 湖泊濕地與沼澤濕地的區(qū)別與聯(lián)系[16]

表2 白洋淀重要研究成果表

2 白洋淀生態(tài)退化問題剖析

在人類活動劇烈干擾和水文條件急劇變化的雙重因素的作用下,白洋淀流域的生態(tài)環(huán)境日趨退化,產(chǎn)生了諸如上游山區(qū)嚴(yán)重水土流失,中游平原地下水嚴(yán)重超采,下游水質(zhì)惡化、濕地銳減等諸多生態(tài)問題[20-21]。其中最嚴(yán)重的區(qū)域當(dāng)屬白洋淀濕地,濕地生態(tài)問題也是整個流域生態(tài)環(huán)境問題的集中體現(xiàn)。其一,水資源短缺問題突出,濕地面積萎縮嚴(yán)重。白洋淀水位從20世紀(jì)50年代高于海平面10 m,下降到1982年的干淀,1999年后,水位長期徘徊在海平面7米左右,接近干淀水位,且白洋淀入淀水量小,入淀河流大部分已斷流,長期靠“引黃濟淀”、“引岳濟淀”等調(diào)水工程維持最低生態(tài)水位[22]；近30年來,白洋淀濕地面積呈現(xiàn)先增后減又緩慢增加,總體下降的變化趨勢,濕地面積由20世紀(jì)前的平均250.08 km2下降到21世紀(jì)后的平均215.73 km2,挺水植物和沉水植物呈減少趨勢,其中沼澤濕地面積減少明顯[23],進一步研究表明：社會經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)業(yè)發(fā)展和降水量減少是導(dǎo)致濕地面積萎縮的主導(dǎo)驅(qū)動因子23。其二,水體污染問題突出,富營養(yǎng)化嚴(yán)重。據(jù)河北省環(huán)保廳2016年6月公布的水質(zhì)調(diào)查結(jié)果顯示,白洋淀水質(zhì)為劣V類,屬重度污染,2018年7月河北省水質(zhì)月報調(diào)查結(jié)果顯示,白洋淀總體水質(zhì)為V類,中度污染,水質(zhì)問題非常突出[24]。其三,生物多樣性明顯降低,生態(tài)功能減弱。白洋淀水文特征近幾十年來的巨大變化嚴(yán)重影響了淀區(qū)內(nèi)生物資源的種類和數(shù)量,其中,浮游植物物種數(shù)從1958年調(diào)查記錄中記載的7門122屬下降到1993年的73屬104種,20世紀(jì)90年代,鳥類的種類及數(shù)量均處于歷史低值,2004年“引岳濟淀”和2010年“引黃入淀”調(diào)水工程的實施使野生禽類物種的種類和數(shù)量有所增加。白洋淀正面臨著水短缺與濕地退化的雙重壓力,區(qū)域水安全與生態(tài)安全不容樂觀,在“以水定城”的可持續(xù)性社會發(fā)展布局下,水短缺和濕地退化將成為未來雄安新區(qū)建設(shè)所面臨的兩大挑戰(zhàn)。

3 白洋淀生態(tài)修復(fù)與保護策略

白洋淀湖泊濕地的生態(tài)修復(fù)與保護是雄安新區(qū)建設(shè)的基本生態(tài)保障,構(gòu)建“藍綠交織、清新明亮、水城共融”的生態(tài)新區(qū)必須以白洋淀濕地保護與修復(fù)為前提條件。湖泊濕地的修復(fù)是指運用生態(tài)工程或生態(tài)技術(shù)等手段改善退化的水生生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境因子使其恢復(fù)到原有生態(tài)服務(wù)水平,使得湖泊水生系統(tǒng)具有合格的生態(tài)耐受性,以達到減緩湖泊生態(tài)系統(tǒng)的退化速度和程度,維持或改善湖泊生態(tài)系統(tǒng)自身的動態(tài)平衡的生態(tài)修復(fù)終極目標(biāo)[12, 25]。濕地生態(tài)修復(fù)需針對突出的生態(tài)問題采取行動,以保障生態(tài)安全,達到修復(fù)效果,促進人和自然的和諧共處。在生態(tài)修復(fù)工程實施過程中,要把“節(jié)約優(yōu)先、保護優(yōu)先、自然修復(fù)為主”作為生態(tài)修復(fù)的基本方針,也要堅持“自然修復(fù)為主,人工修復(fù)相結(jié)合”的指導(dǎo)原則,依據(jù)生態(tài)學(xué)原理綜合治理受損生態(tài)系統(tǒng),以維護好山水林田湖一個生命共同體,從而達到為自然資本增值,全面增進生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能(供給、調(diào)節(jié)、支持和文化)的終極目的[26]。根據(jù)湖泊濕地的組分和生態(tài)特征,湖泊濕地的生態(tài)修復(fù)措施分為修復(fù)濕地基底、水環(huán)境和土壤的生境恢復(fù)技術(shù),恢復(fù)濕地生物多樣性的濕地生物恢復(fù)技術(shù)和恢復(fù)濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的生態(tài)功能恢復(fù)技術(shù)三大類別[27]。

為保障白洋淀濕地生態(tài)修復(fù)工作的最佳效果,劉俊國和Andre Clewell(2017)制定生態(tài)修復(fù)的9項標(biāo)準(zhǔn)化步驟[28],分別為：(1)修復(fù)前詳細撰寫描述受損生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀的報告；(2)確定參照系統(tǒng)的生物多樣性和環(huán)境狀況；(3)消除或者控制存在的脅迫因子；(4)改善修復(fù)區(qū)域內(nèi)的環(huán)境狀況；(5)引入生態(tài)系統(tǒng)需要的物種,比如本地物種,有條件控制生態(tài)系統(tǒng)不需要的物種,比如入侵物種；(6)按照參照生態(tài)系統(tǒng)的生境條件,恢復(fù)受損生態(tài)系統(tǒng)的生物群落結(jié)構(gòu)；(7)確保修復(fù)后的區(qū)域能與毗鄰區(qū)域重新連接；(8)修復(fù)工程應(yīng)持續(xù)到生態(tài)功能恢復(fù)正常并可自發(fā)恢復(fù)的狀態(tài)為止；(9)建立永久性項目檔案。未來白洋淀濕地的生態(tài)修復(fù)策略應(yīng)以生態(tài)修復(fù)的基本原則與標(biāo)準(zhǔn)為理論依據(jù),結(jié)合白洋淀湖泊型濕地的生態(tài)屬性和已存在的突出生態(tài)問題,針對性的提出白洋淀濕地修復(fù)與保護的具體措施,從而達到理想的修復(fù)效果。

3.1 白洋淀濕地修復(fù)需算清“水賬”、“污賬”和“生態(tài)賬”

掌握白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)受損現(xiàn)狀是濕地修復(fù)和保護的前提條件。生態(tài)修復(fù)項目實施前,首先,利益相關(guān)方首先需明確白洋淀流域“來水量”和區(qū)域內(nèi)山水林田湖草的“耗水量”,從而確定濕地的生態(tài)需水量,進而從生產(chǎn)端和消費端調(diào)節(jié)水資源分配；其次,全面開展流域污染物調(diào)查,理清白洋淀污染源、污染物組成、納污量和濕地環(huán)境承載力等基本環(huán)境指標(biāo),從而明確水環(huán)境修復(fù)的重點方向；最后,開展白洋淀生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查與評估,揭示該區(qū)域生態(tài)服務(wù)和生物多樣性演變過程,盡快開展生態(tài)系統(tǒng)層次的生態(tài)保護,以減輕生物多樣性的喪失。從解決白洋淀水短缺、環(huán)境污染和生物多樣性降低三大突出問題入手,啟動全流域生態(tài)修復(fù)和自然保護行動,為新區(qū)建設(shè)提供良好的生態(tài)基礎(chǔ)。

3.2 科學(xué)確定白洋淀濕地最佳水位,加強流域水資源調(diào)配,恢復(fù)淀區(qū)水量

白洋淀是具有多種生態(tài)功能的濕地系統(tǒng),不同生態(tài)功能對水位的要求差異明顯。為滿足調(diào)洪需求,白洋淀的水位應(yīng)控制在較低水平,以便預(yù)留出充足庫容來調(diào)蓄洪水；為滿足居民供水、農(nóng)田灌溉和水產(chǎn)養(yǎng)殖等生產(chǎn)需要,則應(yīng)提高蓄水水位；不同濕地植物生長、居民生活、水上娛樂等對水位亦有不同要求。除了水位的設(shè)置,白洋淀水位淺,蓄水量不足的現(xiàn)狀,使得每年需通過相應(yīng)的調(diào)水工程措施保障入淀水量,以維持白洋淀濕地系統(tǒng)的基本功能。因此,定量評估白洋淀濕地不同生態(tài)服務(wù)功能價值,在此基礎(chǔ)上確定濕地最佳水位,對增進濕地生態(tài)服務(wù)功能至關(guān)重要,同時,大清河流域的水資源調(diào)配方案中,應(yīng)將白洋淀作為重要用水戶,結(jié)合“庫-淀”聯(lián)合、水庫調(diào)水等措施維持白洋淀水量,優(yōu)先保障濕地的生態(tài)需水。

3.3 加強污染防治、恢復(fù)濕地水質(zhì)

盡管白洋淀污染防治已取得一定成效,但還未達到可維持濕地基本服務(wù)功能的水質(zhì)要求,該區(qū)域的水體富營養(yǎng)化程度依然十分嚴(yán)重,因此有必要進一步采取多種手段治理濕地水體環(huán)境。具體措施應(yīng)包括企業(yè)生產(chǎn)活動采用低碳環(huán)保的清潔生產(chǎn)技術(shù),減少污染物排放量；淀區(qū)及周邊地區(qū)限制高排污企業(yè)的建設(shè),從源頭減少入淀污染物；應(yīng)用底泥疏浚、生態(tài)浮床、人工浮島和生物膜等技術(shù)手段外移內(nèi)源污染物[29]；利用濕地植被凈化水質(zhì)的功能,構(gòu)建濕地植被污水處理系統(tǒng)等。

3.4 科學(xué)劃分白洋淀生態(tài)功能區(qū)與生態(tài)紅線,恢復(fù)濕地結(jié)構(gòu)與功能

生態(tài)系統(tǒng)作為物種棲息地的最高層級,是制定保護策略、實施保護規(guī)劃、實現(xiàn)生態(tài)功能、減緩生物多樣性喪失速率的最理想的保護目標(biāo)[30]。白洋淀區(qū)域應(yīng)依據(jù)《國家生態(tài)保護紅線-生態(tài)功能基線劃定技術(shù)指南》中生態(tài)紅線劃分的原則、標(biāo)準(zhǔn)和步驟,科學(xué)劃分白洋淀流域的生態(tài)功能紅線、環(huán)境質(zhì)量紅線和資源利用紅線等基本生態(tài)紅線范圍,為盡快恢復(fù)濕地結(jié)構(gòu)與功能奠定基礎(chǔ)。首先,將白洋淀區(qū)域內(nèi)具有重要生態(tài)功能、生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱敏感的地帶納入生態(tài)功能紅線范圍內(nèi),紅線范圍內(nèi)應(yīng)嚴(yán)格禁止生產(chǎn)開發(fā)等經(jīng)濟活動,以保證生態(tài)系統(tǒng)正常發(fā)揮其生態(tài)服務(wù)功能；其次,對區(qū)域內(nèi)的水、大氣、土壤等環(huán)境要素提出限制要求,設(shè)置污染排放總量控制紅線和環(huán)境風(fēng)險管理紅線,以保障區(qū)域人居環(huán)境的質(zhì)量；再次,根據(jù)生態(tài)承載力理論,確定區(qū)域能源、水資源、土地等資源的開發(fā)利用上限值,確保白洋淀區(qū)域既滿足經(jīng)濟社會發(fā)展的基本需求,又不超越生態(tài)承載力的閾值上限。

4 結(jié)論

白洋淀是維持京津冀地區(qū)生態(tài)平衡的重要屏障,近年來,白洋淀濕地內(nèi)存在面積萎縮、水資源量極度短缺、水環(huán)境污染嚴(yán)重及生物多樣性減少等四大生態(tài)問題。首先剖析了雄安新區(qū)的水命脈-白洋淀濕地的基本屬性和現(xiàn)存生態(tài)問題,然后結(jié)合生態(tài)修復(fù)的原則、方法和步驟,提出該區(qū)域的生態(tài)修復(fù)與保護的可行性策咯。為服務(wù)新區(qū)建設(shè),需要從白洋淀濕地水資源調(diào)配、引進清潔生產(chǎn)技術(shù)、限制高排污企業(yè)入駐、劃分生態(tài)紅線等方面入手,多舉措推進白洋淀濕地修復(fù),目標(biāo)是全面恢復(fù)濕地結(jié)構(gòu)與功能,為雄安新區(qū)建設(shè)提供生態(tài)保障。