多重人類干擾下長江流域的水生態(tài)系統(tǒng)健康修復(fù)

摘要：首先概述了水生態(tài)系統(tǒng)健康的定義，即水體的物理、化學(xué)和生物組分的完整性。然后介紹了長江流域的主要人類活動干擾和水生態(tài)系統(tǒng)健康現(xiàn)狀，主要包括水生生物生境的破碎和喪失、污染物的排放和水質(zhì)問題，以及水生生物資源的衰減現(xiàn)狀。最后在水電開發(fā)、航運(yùn)、化工、采礦、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)化及漁業(yè)過度捕撈等多重人類活動干擾下，提出從以下幾個方面修復(fù)長江流域的水生態(tài)系統(tǒng)健康：① 騰讓并修復(fù)水生態(tài)空間;② 恢復(fù)魚類等水生生物資源;③ 調(diào)整各項人類活動并開展生態(tài)修復(fù);④ 加強(qiáng)長江生態(tài)保護(hù)法的立法以確保長效的生態(tài)修復(fù)機(jī)制的形成和維護(hù)。

關(guān)鍵詞：水生態(tài)系統(tǒng)健康; 多重人類干擾; 生態(tài)修復(fù);長江流域

中圖法分類號： X52文獻(xiàn)標(biāo)志碼： ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2019.02.004

在前期的研究中，筆者分析了長江流域從源頭到河口各個空間區(qū)域的基本狀況和主要人類活動干擾[1-2]，也分析了主要人類活動干擾如何影響長江的水生態(tài)健康[3]。然而前期的研究對水生態(tài)系統(tǒng)健康的定義、組成和發(fā)展及相關(guān)文獻(xiàn)的研究現(xiàn)狀，國際上對河流生態(tài)修復(fù)的一些研究進(jìn)展，以及長江流域水生態(tài)健康修復(fù)舉措并沒有具體展開分析。因此，本文旨在彌補(bǔ)前期研究[1-3]的不足，具體介紹水生態(tài)系統(tǒng)健康的定義與組成、國際河流生態(tài)修復(fù)的相關(guān)進(jìn)展，并提出對修復(fù)長江流域水生態(tài)系統(tǒng)健康的舉措，以期更全面地為長江生態(tài)大保護(hù)提供理論和實踐指導(dǎo)。

1水生態(tài)系統(tǒng)健康的定義與組成

涉及生態(tài)系統(tǒng)健康或類似的定義和相關(guān)研究可追溯到20世紀(jì)80～90年代，包括陸地和水生態(tài)系統(tǒng)[4-9]。水生態(tài)系統(tǒng)健康即水生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)[9]。然而，水生態(tài)系統(tǒng)是否健康因所研究的對象和研究目標(biāo)不同而存在差異[10]。在早期的生態(tài)系統(tǒng)健康和水資源管理評價中，生物組分一直沒有得到重視，這種格局直到20世紀(jì)70年代才開始改變，特別是在美國清潔水法案（Clean Water Act 1972）頒布之后[11]。在生物組分或生態(tài)組分逐漸得到重視和應(yīng)用后，近些年相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)健康研究提出并包括了社會組分[12-14]。本文中所指的水生態(tài)系統(tǒng)健康即水體的物理、化學(xué)和生物組分的完整性。簡單地講，筆者提出的水生態(tài)系統(tǒng)健康即水體中水生生物所需要的生境、水質(zhì)以及水生生物群落的完整性[1，15]。

2主要人類活動干擾及水生態(tài)系統(tǒng)健康現(xiàn)狀

人類活動在長江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)上發(fā)揮著重要的作用，也不同程度地影響著長江流域的水生態(tài)系統(tǒng)健康[3]。

2.1主要人類活動干擾

（1） 水力發(fā)電是一種清潔能源發(fā)展方式。然而，長江流域的水庫建設(shè)和水電開發(fā)在近幾十年呈現(xiàn)出一種過度發(fā)展的態(tài)勢。例如，從1980年到2011年，長江流域的水庫總數(shù)從4.8萬個增加到5.16萬個，其中大型水庫從105個增加到282個，總庫容從670億m?3增加到1 800億m?3[16]。

（2） 船舶與航運(yùn)在長江流域貨物運(yùn)輸上發(fā)揮著重要的作用，并且長江的水運(yùn)發(fā)展仍在繼續(xù)。長江干線航道包括：上游的三級航道，枯水期可通航1 000噸級船舶;中游航道可通航2 000～3 000噸級船舶;武漢以下航道可通航5 000噸級海船直至南通以下的5萬噸級海船[17]。除了長江干流航道以外，長江流域還包括嘉陵江、烏江、岷江、洞庭湖水系、鄱陽湖水系等航道[17]。

（3） 砂石材料在長江流域的城鎮(zhèn)化等方面發(fā)揮著非常重要的作用。然而，大量的砂石開采進(jìn)一步加劇了長江流域水生生物生境的退化和丟失[2-3]。

（4） 港口和岸線的開發(fā)在支撐長江航運(yùn)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)上發(fā)揮著重要的作用。 截至2013年，長江經(jīng)濟(jì)帶9省2市內(nèi)河港口通過能力已達(dá)32.6億t，其中長江干線占一半左右[17]。長江干線的港口生產(chǎn)泊位有4 296個，包括459個萬噸級泊位和10個億噸級大港[17]。

（5） 長江流域成百上千的各類湖泊原本與長江有著天然的連通關(guān)系和廣泛的物質(zhì)與能量交換。然而，防洪及區(qū)域開發(fā)等將長江中下游大量的湖泊與長江通過閘壩隔離開來[1，3]。

（6） 工業(yè)化為長江流域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了強(qiáng)勁的動力。然而長江沿岸密布的化工園區(qū)聚集著污染密集型產(chǎn)業(yè)，包括：采礦業(yè)、紡織業(yè)、造紙及紙制品業(yè)、石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)、化學(xué)原料業(yè)等[18]。

（7） 城鎮(zhèn)化是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢。然而，長江流域的城市群發(fā)展迅速，已經(jīng)形成了長三角城市群、長江中游城市群和成渝城市群，造成大量濱岸和濕地被侵占[1，3]。

（8） 農(nóng)業(yè)（包括種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)）是長江流域糧食和食品的重要保障基礎(chǔ)。然而，農(nóng)業(yè)的圍墾開發(fā)和農(nóng)業(yè)污染物給長江流域的水生態(tài)系統(tǒng)健康帶來了巨大的壓力[1，3]。

（9） 長江流域的漁業(yè)捕撈在漁民生存和水產(chǎn)品供應(yīng)等方面發(fā)揮著非常重要的作用。然而，隨著捕撈壓力的增大，長江淡水年捕撈量不足以往最高年份的1/4，僅為10萬t左右[19]。

2.2水生態(tài)系統(tǒng)健康現(xiàn)狀

以上各項人類活動的交互影響和疊加效應(yīng)，使長江流域的水環(huán)境與水生態(tài)問題變得非常突出并嚴(yán)重影響著長江的生態(tài)健康。當(dāng)前，長江流域水生態(tài)系統(tǒng)健康的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面[1～3，15]：① 由于水壩等水利工程設(shè)施的建設(shè)，長江干流及大部分支流已經(jīng)失去了上、中、下游的直接水文聯(lián)系，河道被機(jī)械地阻隔起來;② 受防洪和蓄水等方面的影響，長江流域的水文形勢已經(jīng)偏離了自然的漲落規(guī)律;③ 受上游水庫和大壩的影響，長江中下游的河道中已經(jīng)形成了清水下泄的格局，河水中大量缺乏原本自然攜帶的泥沙;④ 由于港口和沿江兩岸的開發(fā)，長江干流的自然岸帶已經(jīng)大部分被占用;⑤ 由于長江水文節(jié)律和流域內(nèi)水量的改變，長江流域最大的通江湖泊-鄱陽湖和洞庭湖的枯水期已經(jīng)明顯提前，給湖泊濕地帶來了巨大的挑戰(zhàn);⑥ 受城鎮(zhèn)化等因素的影響，長江流域河流與湖泊中的泥沙開采量已經(jīng)嚴(yán)重超過了自然的補(bǔ)給量，造成水生生物的生境進(jìn)一步喪失;⑦ 由于長江岸帶被侵占及生境的丟失，長江流域水生生物的生存空間已經(jīng)大大縮小;⑧ 長江干流及支流沿岸分布著密集的化工企業(yè)和礦業(yè)，這些產(chǎn)業(yè)給長江的水質(zhì)安全帶來了巨大的負(fù)荷;⑨ 由于產(chǎn)卵場的丟失和自然種群的衰竭，長江的大型旗艦物種中華鱘在2013年和2014年已經(jīng)連續(xù)兩年未發(fā)現(xiàn)有自然產(chǎn)卵，2015年和2017年在葛洲壩壩下（即建壩后的主要產(chǎn)卵場）也未發(fā)現(xiàn)有中華鱘的繁殖活動;⑩ 生境的喪失、生存空間被擠占、食物短缺、過度捕撈或誤捕等，使長江的哺乳水生動物——長江江豚和魚類資源開始大量衰竭。

3修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)健康

長江經(jīng)濟(jì)帶所在區(qū)域承擔(dān)著我國40%的國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）并生活著全國40%的人口[1]。為了保證長江流域的可持續(xù)發(fā)展，鑒于目前長江流域不容樂觀的水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況，必須要立即開展實質(zhì)性的流域尺度的生態(tài)修復(fù)。

河流與流域生態(tài)修復(fù)是一項花費(fèi)巨大并且在大多數(shù)情況下不能立即見效的任務(wù)。因此，有必要從流域的尺度結(jié)合生態(tài)學(xué)原理先重點(diǎn)修復(fù)一些區(qū)域，以這些重點(diǎn)區(qū)域的修復(fù)帶動整個流域的修復(fù)和生態(tài)健康[20-21]。在北美和歐洲等地的成功案例中，修復(fù)項目主要考慮了營養(yǎng)物控制、生態(tài)元素與應(yīng)用生態(tài)學(xué)原理、生境與水生生物、河流的連通性以及河道的陸地景觀結(jié)構(gòu)和河流底質(zhì)等方面[15，22-26]。有學(xué)者通過綜合分析美國眾多河流生態(tài)修復(fù)項目，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)項目的修復(fù)目標(biāo)為：① 提升水質(zhì);② 管理河岸緩沖帶區(qū);③ 提升河道內(nèi)生境;④ 保證魚類暢游;⑤ 加固河岸[27]。還有學(xué)者提出了一系列判定河流生態(tài)修復(fù)成功的標(biāo)準(zhǔn)：① 修復(fù)和設(shè)計要使得被修復(fù)河流流動性更好、更健康;② 河流的生態(tài)狀況必須得到可測量的提升;③ 提升河流應(yīng)對干擾的自我維持能力和彈性;④ 修復(fù)過程的工程建設(shè)不對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生持續(xù)的負(fù)面影響;⑤ 完善的修復(fù)前和修復(fù)后的生態(tài)評價，并且評價結(jié)果和數(shù)據(jù)要對公眾開放[28]。

以美國的密西西比河流域為例[15]，其上游干流有幾十座梯級水壩，但不同于長江上游的水壩，其主要目的不是發(fā)電，而是為了保障上游的航運(yùn)暢通。在密西西比河的下游，也有一系列的航道整治工程，包括疏浚、河道裁彎取直、丁壩建設(shè)、航道拓寬和加深等。另外，密西西比河流域也是美國最重要的種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)區(qū)，農(nóng)業(yè)污染物的排放給水質(zhì)和水生生物的生存帶來了一系列的挑戰(zhàn)[15]。針對以上人類活動的干擾，為了拯救密西西比河的水生態(tài)系統(tǒng)健康，在美國清潔水法案及上、下游相關(guān)生態(tài)法案和環(huán)保倡議（如Biological Opinion， Mississippi River Basin Healthy Watershed Initiative）通過的前提下，美國聯(lián)邦和州政府自20世紀(jì)60～70年代以來采取了一系列的水生態(tài)修復(fù)措施，包括丁壩的生態(tài)改造、次級河道的連通與修復(fù)、河道內(nèi)洲島的建造和生境修復(fù)、水生植物的恢復(fù)、魚類等水生動物的增殖和養(yǎng)護(hù)，以及比較全面的水生態(tài)系統(tǒng)長期監(jiān)測和管控[15]。

結(jié)合歷史和現(xiàn)狀分析[1，3]，參照國際河流生態(tài)修復(fù)和管理的相關(guān)經(jīng)驗[15，24，27-28]，建議從以下幾個方面修復(fù)長江流域的水生態(tài)系統(tǒng)健康。

3.1騰讓并修復(fù)水生態(tài)空間

在當(dāng)前形勢下， 為了全面修復(fù)長江水生態(tài)系統(tǒng)健康，需要在流域宏觀大尺度上立即付諸實施的是騰讓并修復(fù)水生態(tài)空間。簡單而言，水生態(tài)空間即水生生物賴以生存的活動空間。 在過去幾十年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，長江流域被過度擠占的水生態(tài)空間，是長江流域水生生物資源衰竭的最主要原因。 在前期對長江流域開展研究[1]的基礎(chǔ)上，結(jié)合國際河流生態(tài)修復(fù)的經(jīng)驗[15，25，28-29]，建議騰讓和修復(fù)以下水生態(tài)空間。

（1） 保護(hù)好長江干流的洲灘和次級河道，開展生態(tài)工程修復(fù)次級河道，禁止在次級河道內(nèi)開展除科學(xué)研究與調(diào)查以外的任何形式的人類干擾活動。洲灘是魚類和江豚等水生動物重要的棲息地，這些區(qū)域通常有一定的植被覆蓋，特別是與干流相接的一面，能夠為水生動物提供一定的天然餌料和暫時的避難所[15]。次級河道是目前長江干流中水生動物最大的永久性避難所。這一區(qū)域通常沒有繁忙的航運(yùn)和其它的人類活動干擾，生境條件各項指標(biāo)都相對完善，魚類資源豐富[15]，是江豚的潛在生存空間（根據(jù)農(nóng)業(yè)部長江辦2017～2018組織的江豚考察結(jié)果和中科院水生所陳宇順課題組野外觀測結(jié)果）。

（2） 維護(hù)鄱陽湖和洞庭湖與長江的暢通，同時開展湖區(qū)生境的修復(fù)工程。當(dāng)前，鄱陽湖和洞庭湖是除長江干流外江豚最大的自然種群分布區(qū)。為了保證湖泊中魚類和江豚的種群與長江中的相應(yīng)種群保持天然的聯(lián)系和基因交流，需要保證鄱陽湖和洞庭湖這兩大水生態(tài)空間。在保持長江與這兩個湖泊相通的前提下，進(jìn)一步修復(fù)這兩個湖泊的水生生物生境條件，以提升湖區(qū)水生態(tài)空間的整體質(zhì)量。

（3） 加強(qiáng)長江支流與長江干流的連通并開展支流重點(diǎn)區(qū)域的生態(tài)修復(fù)工程。長江的幾大主要支流是魚類等水生生物的繁衍場所。然而，支流的生境狀況不容樂觀，需要通過一系列的生態(tài)修復(fù)工程來提升支流的生境條件，同時要加強(qiáng)支流與干流的連通，以加速干、支流之間物質(zhì)和能量的交換。

（4） 適當(dāng)打通長江中下游部分有代表性的湖泊與長江干流的通道，開展湖泊生境修復(fù)工程。通過連通更多的湖泊，以進(jìn)一步擴(kuò)大長江的水生態(tài)空間，保證魚類等水生動物有更多的自然繁殖場所。

（5） 有選擇性地騰讓長江干流、主要支流及主要湖泊的濱岸帶區(qū)域并開展生態(tài)修復(fù)工程。在以上空間得到騰讓后，加強(qiáng)干、支流及湖泊濱岸帶的管理，修復(fù)受損的濱岸區(qū)域，以進(jìn)一步優(yōu)化和擴(kuò)充現(xiàn)有水生態(tài)空間。

3.2恢復(fù)魚類等水生生物資源

在以上騰讓和修復(fù)水生態(tài)空間的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步恢復(fù)長江流域的魚類等水生生物資源。通過前期的研究[1]（2018年中科院水生所陳宇順課題組未發(fā)表的數(shù)據(jù)），結(jié)合相關(guān)國際河流魚類資源恢復(fù)技術(shù)和案例[15]，建議長江流域從以下幾個方面入手恢復(fù)魚類等水生生物資源。

（1） 首先，要盡快實現(xiàn)在長江干流、主要支流及鄱陽湖和洞庭湖的全年禁止除科學(xué)研究與調(diào)查以外的任何形式的漁業(yè)捕撈。當(dāng)前，長江流域的禁漁期還主要局限在每年3月1日至6月30日這一魚類產(chǎn)卵繁殖期。然而，開捕后，魚類資源的捕撈種類、數(shù)量、規(guī)格等沒有得到嚴(yán)格控制，因此漁業(yè)捕撈對魚類資源的壓力依然非常巨大。只有實現(xiàn)在這些水域的全年禁漁，魚類等水生生物資源才可能會得到慢慢恢復(fù)。

（2） 其次，要盡快實現(xiàn)對長江流域控制性水庫的生態(tài)需水（即滿足水生生物生長繁殖需要的水文條件）調(diào)度。在長江梯級水庫建成并常態(tài)化運(yùn)行的情況下，需要更多地從長江中下游生態(tài)需水的角度來考慮長江流域水庫的統(tǒng)一調(diào)度，特別是在魚類的繁殖季節(jié)要進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，以保證魚類資源在長江的自然增殖。

（3） 最后，需要進(jìn)一步加強(qiáng)增殖放流。前面兩條途徑（即禁捕和生態(tài)調(diào)度）主要是保證長江流域天然魚類資源的自然恢復(fù)。通過增殖放流，可以進(jìn)一步加速魚類等水生生物資源的恢復(fù)。值得一提的是，增殖放流對魚類資源的恢復(fù)效果也只有在全年禁捕的基礎(chǔ)上才會更好地得到提升。目前我國增殖放流這一措施的困境是：增殖放流的魚類資源有相當(dāng)一部分在漁業(yè)開捕后又被打撈上岸。

3.3調(diào)控各項人類活動并開展生態(tài)修復(fù)

在長江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)的大背景下，長江流域的水電開發(fā)、航運(yùn)、工業(yè)和采礦、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)、采砂以及港口與岸線開發(fā)等人類活動在未來幾十年有可能還會加劇，甚至?xí)M(jìn)一步損害長江流域的水生態(tài)系統(tǒng)健康。 因此，一方面需要對這些行業(yè)和人類活動進(jìn)行更嚴(yán)格的監(jiān)管和宏觀調(diào)控，同時必需堅持走綠色發(fā)展之路，不能再走過去污染大、排放大、污染物不處理或極少處理的粗放式發(fā)展之路。另一方面，要保障開發(fā)與生態(tài)修復(fù)并行，堅持誰開發(fā)誰就必須承擔(dān)相關(guān)的生態(tài)修復(fù)，以彌補(bǔ)開發(fā)帶來的生態(tài)危害，倒逼產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級，增加開發(fā)的生態(tài)成本，保障流域尺度的水生生物資源的整體恢復(fù)[15，27]。

3.4保障措施

為保障以上相關(guān)修復(fù)的開展，非常有必要完善相關(guān)的立法，特別是需要：① 立法保護(hù)好長江干流的洲灘和次級河道;② 立法保障鄱陽湖和洞庭湖與長江的暢通;③ 要立法保障沿江開發(fā)與生態(tài)修復(fù)并行，未來有新的開發(fā)必須要有相應(yīng)的生態(tài)修復(fù)和生態(tài)補(bǔ)償。

4結(jié) 論

本文概述了水生態(tài)系統(tǒng)健康的定義與基本構(gòu)成、長江流域的主要人類活動干擾和水生態(tài)系統(tǒng)健康現(xiàn)狀，結(jié)合前期的研究，參考國際河流生態(tài)修復(fù)的案例，得出如下結(jié)論。

（1） 當(dāng)前，長江流域的水生態(tài)健康現(xiàn)狀主要表現(xiàn)為水生生物生境的破碎和喪失、污染物的排放和水質(zhì)問題以及水生生物資源的大量衰減。

（2） 長江流域的水生態(tài)系統(tǒng)健康同時受到水電開發(fā)、航運(yùn)發(fā)展、沿江工業(yè)、采礦業(yè)、農(nóng)業(yè)及城鎮(zhèn)化、漁業(yè)捕撈等多重人類活動干擾。

（3） 修復(fù)長江流域的水生態(tài)系統(tǒng)健康首先應(yīng)騰讓和修復(fù)水生態(tài)空間、同時恢復(fù)魚類等水生生物資源、調(diào)整長江流域的各項人類活動并開展生態(tài)修復(fù)以及相應(yīng)的立法保障。

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引用本文：陳宇順.多重人類干擾下長江流域的水生態(tài)系統(tǒng)健康修復(fù)[J].人民長江，2019，50（2）：19-23.

Restoring aquatic ecosystem health of Yangtze River Basin under multiple human disturbances

CHEN Yushun1，2

（1.State Key Laboratory of Freshwater Ecology and Biotechnology， Institute of Hydrobiology， Chinese Academy of Sciences， Wuhan 430072， China;2.University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049， China）

Abstract： The paper presents definition and components of aquatic ecosystems health， major human disturbances， and current aquatic ecosystems health of the Yangtze River Basin， China. Aquatic ecosystems health here refers to physical， chemical， and biological integrity of water bodies. Current aquatic ecosystem health of the Yangtze River Basin includes reduction of aquatic biological resources， fragmentation and loss of aquatic habitat， pollutants discharge and water quality problems. Aiming at multiple human disturbances （e.g.， hydropower development， navigation， chemical industry， mining， agriculture， urbanization， overfishing）， the following strategies are suggested to restore the aquatic ecosystems health of the Yangtze River Basin：① increasing and restoring aquatic eco-regions;② restoring fish and other aquatic biological resources;③ regulating multiple human activities， conducting related ecological restorations;④ carrying out comprehensive legislation on ecological protection of Yangtze River to ensure formation and maintenance of the long-term ecological restoration system.

Key words：aquatic ecosystems health; multiple human disturbances; ecological restoration; Yangtze River Basin