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水生态环境

全面加强长江水生态保护修复工作的研究

2019年02月28日  来源: 长江技术经济杂志

万成炎,男,研究员,水利部中国科学院水工程生态研究所副所长,主要从事水生态保护与修复研究工作。

 

1  长江水生态特点及其重要性

1.1  长江水生态系统结构与功能特征

长江拥有独特的生态系统,是我国重要的生态宝库。长江全长6300km,蜿蜒贯穿中国大陆地势的三级阶梯,流域辽阔,地貌和地质条件差异大,各地气候多样、独特;从高原到河口有成千上万条支流汇入,中下游地区历史上有众多湖泊与长江相通,水系发达,径流充足,形成了满足不同生物生长、繁衍的条件,生物多样性极其丰富。

长江源为高原河源水系、沼泽和湖群湿地生境,通天河下游为峡谷激流生境,高寒缺氧,抗干扰和自我恢复能力差,是典型的生态脆弱地带,分布有适应高原环境的裂腹鱼亚科和高原鳅属鱼类;金沙江及长江上游为滩潭交替、水流缓急相间的峡谷河流生境,是长江众多珍稀特有鱼类的栖息地,历史上分布有中华鲟、长江鲟及圆口铜鱼等长江上游特有鱼类的产卵场;长江中下游为东亚季风气候下形成的洪泛平原区,水系纵横交织,湖泊星罗棋布,并与江河联系,形成了独特的江湖复合生态系统,是珍稀水生动物长江江豚、中下游特有鱼类、“四大家鱼”等重要经济鱼类的栖息地和繁育场所;长江河口为半咸水生境,是鲥鱼、长颌鲚和暗纹东方鲀等咸淡水鱼类和虾蟹的栖息地和繁殖场所,是江海洄游鱼类的洄游通道。

在自然界长期的演变过程中,不同类群的生物之间(通过食物链、食物网)、生物与其生存的环境之间形成了复杂稳定的生态系统结构,物种越丰富,生态系统结构越稳定。长江水生态系统具有重要的生态功能,系统内的物质循环和能量流动是生物地球化学循环的重要组成部分,在维持流域生态平衡、保障水资源和生态安全方面具有十分重要的作用,是我国重要的战略水源地、生物多样性典型代表区域、淡水渔业的摇篮和重要经济鱼类的种质资源库。

1.2  长江水生态的重要性

长江水系分布有淡水鲸类、鱼类、爬行类、两栖类等多种生物类群,其中鱼类有400余种,其中纯淡水鱼类350种,特有鱼类156种(局限分布于长江上游的特有鱼类124种),约占我国淡水鱼类种类数的1/3,列为国家级保护动物的鱼类有7种,是四大家鱼、长吻鮠、鳜等重要经济鱼类的种质资源库;两栖动物共记录有145种,占全国种类数的45%,包括长江流域特有种有49种,占全国特有种的34%,列入国家级保护动物的两栖动物有5种;爬行动物共记录有166种,长江流域特有种有24种,占全国特有种的42%,列入国家级保护动物的爬行动物有9种。长江易危、濒危和极危物种数在我国江河水系中所占比例极高(图1),在我国水生动物的物种多样性和濒危动物保护中具有十分重要地位。

 

图1  中国内陆鱼类受威胁物种的地理分布

2  长江水生态面临的主要问题

20世纪80年代以来,长江流域社会经济快速发展,受流域人类活动的叠加累积影响,长江水生态总体呈退化趋势。

2.1  适宜生境萎缩严重

金沙江及长江上游的大多数鱼类终年生活在流水环境中,其形态结构、生理机能和生态习性均与栖息的流水环境相适应。首先,大坝阻隔、生境破碎化,使得一些物种不能在历史上原有的产卵场自然繁殖,产卵生境萎缩。例如,历史上中华鲟在金沙江下游江段和重庆以上的长江上游江段产卵,产卵场范围超过600km,葛洲坝建设后尽管在葛洲坝下形成了新的产卵场,但仅有几公里。其次,水电梯级开发造成激流生境锐减,鱼类产卵条件或其早期资源存活的流程不能满足需要,多种依赖激流生境完成生活史的长江上游特有鱼类受到明显影响。目前,金沙江干流中、下游激流生境已分别减少80%和45%,当干流27个梯级全部开发完成后,其激流生境长度将会锐减到干流总长度的5%以下,且将破碎化地分布在各电站坝下临近区域;在干流开发的同时,支流面临普遍的水电开发,支流的水电开发全部完成后,其激流生境长度将减少50%以上。三峡水库蓄水后,库区干流适宜生境显著减少,长薄鳅、长鳍吻鮈、圆筒吻鮈等喜流水性的长江上游特有鱼类被压缩到涪陵以上江段,这些鱼类在库区渔获物中的数量比例从蓄水前的70%以上下降到目前的30%以下

长江中下游除了洞庭湖和鄱阳湖外,几乎所有的湖泊都与长江切断了自然联系,江湖阻隔使支撑长江鱼类的有效湖泊面积减少了76%,且干流的饵料稀少,对物种的承载力十分有限。长江中下游干流的自然水文节律受三峡水库调度运行的影响,水文、水温过程发生改变,使得中华鲟、四大家鱼的自然繁殖推迟20多天,且繁殖规模缩减。同时,长江两岸的城市发展与堤防建设(地表硬质化),污染排放、航道整治与航运、采砂等进一步挤压水生动物的适宜生境。

2.2  重要生物资源量下降,物种濒危程度加剧

突出表现为长江上游特有鱼类(圆口铜鱼、长鳍吻鮈等)的种群数量下降明显,受威胁的鱼类数已占鱼类总数的27.6%;长江中下游四大家鱼等重要经济鱼类的种群规模显著下降;长江鱼类生物完整性指数多年来总体呈下降趋势,白鱀豚、白鲟、鲥鱼已功能性灭绝,长江江豚、中华鲟成为极危物种,2013年、2015年和2017年未监测到中华鲟自然繁殖行为。

2.3  生态功能下降

突出表现为生态系统产出下降,特别是渔业资源显著下降,长江干流的年捕捞产量由20世纪50年代的40多万t下降到现今的不足10万t,且鱼类资源小型化趋势明显;水生态系统结构受损,环境承载力和对污染的处理能力下降,局部江段和湖泊污染严重、水华时有发生,影响饮用水安全。

3  已实施保护修复措施的针对性和有效性

近年来,特别是党的十八大提出加强生态文明建设以来,国家有关部门高度重视长江水生态保护工作,针对长江水生态问题,开展了大量的水生态保护与修复实践,取得了一定成绩。但成效不如预期,保护措施的针对性和有效性有待于进一步提高。

3.1  保护区建设

目前,初步形成自然保护区网络,保护区总面积35.84万km2,约占长江流域面积的20%,包括白鱀豚、中华鲟和长江上游珍稀特有鱼类自然保护区等。总体而言,保护区建设将生物群落及其依赖的适宜生境作为一个整体在时间和空间上给予保护,实践证明十分有效,是今后应重点采取的保护措施之一。如“长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区”,保护区范围主要为长江干流向家坝下的横江口至重庆的松溉溪段、赤水河干流和部分支流,从有关监测结果来看,保护区有效保护了长江上游的珍稀特有鱼类。

保护区建设要从流域的整体性和系统性出发,充分论证生境和物种保护必要性。目前,已在长江流域分批建设了众多的水产种质资源保护区和湿地保护区,一些保护区的保护目标和对象针对性不强,或涉及范围过大,效果不明显。一旦列为保护区范围,任何涉水的社会经济活动都将受到严格限制。因此,需开展现有保护区的保护需求与效果的科学评估,以促进重要保护区的保护管理,确保其发挥作用,并有必要调整、清退一些作用不大的保护区。

3.2  人工增殖放流

国外很早就采取人工增殖放流措施恢复鱼类资源,如原苏联在伏尔加河放流鲟鱼。我国的人工增殖放流始于20世纪80年代中期,针对葛洲坝阻隔实施中华鲟的人工放流;2005年起为补偿三峡工程及金沙江水电开发对鱼类资源的影响,投入大量资金,开展了长江珍稀特有鱼类和四大家鱼等重要经济鱼类的人工放流,对长江鱼类资源的恢复起到了一定的促进作用。但人工增殖放流的作用有限,如中华鲟人工放流,长江河口幼鲟中仅5%~10%的个体来源于人工放流,中华鲟种群主要由自然繁殖种群维系。

对放流目的和放流对象、地点的选择缺乏正确的认识,是影响人工增殖放流效果的重要原因之一。水电站建设后,在一些库区水域人工放流原有特有鱼类,因其流水生境的丧失或流程不能满足鱼类完成生活史的需要(种群不能自我维持),完全没有必要,反而应放流适合库区水域特点的经济鱼类,以增加其资源量。只有将人工繁育的特有鱼类投放到尚存的能完成生活史的江段才能发挥作用,而目前电站业主各自为政,协调性差,使放流效果大打折扣。此外,鱼类人工增殖放流不是简单的买鱼来放,是一项技术性很强的工作,投放的鱼种若不问亲本来源或为杂交种,不仅起不到保护作用,反而会对长江的鱼类资源造成破坏。

3.3  过鱼设施建设

国外对修建过鱼设施的共识度高、起步早,技术较为成熟。如美国在哥伦比亚河干支流修建了16 座鱼道,成功地解决了鲑科鱼类的洄游问题。国内关于修建过鱼设施仍存争议,有学者认为,过鱼对象主要是为了解决上溯繁殖的鱼类洄游问题,葛洲坝工程修建后,已没有必须上溯繁殖的洄游性鱼类;但从遗传多样性保护层面来看,阻隔会影响坝上、坝下种群的基因交流,造成种群的遗传分化,加剧物种的濒危,建造过鱼设施还是有一定的必要性。

初步统计,长江干流及主要支流在建或规划修建的过鱼设施有40多座,已建成并投入使用的有 8 座,多在长江的支流(乌江、湘江、赣江、汉江等)。从对汉江兴隆、大渡河安谷鱼道的监测结果来看,有一定的过鱼效果,但仍需进一步提高。一是要根据大坝结构特点和调度运行方案选择适宜的过鱼方式,并注重结合过鱼对象的生态习性来改善过鱼设施的设计,提高过鱼效果;二是要加强过鱼设施建设与生境保护等其他措施的关联性和耦合性,在长江干支流梯级开发的情况下,只有坝下江段的过鱼对象通过过鱼设施到库区有足够长的流水江段(鱼类完成生活史的需要)才能发挥作用。

3.4  生态调度

2011年6月三峡水库首次开展了促进四大家鱼自然繁殖的生态调度。截止目前,共开展了12次生态调度。根据长江中游沙市断面鱼类早期资源监测结果,四大家鱼自然繁殖对生态调度形成的人造洪峰有明显的响应;2011—2017年的10次生态调度期间沙市断面四大家鱼产卵总量约占7年产卵总量的38%,2017年三峡水库生态调度促进四大家鱼自然繁殖情况如图2所示。尽管已经积累了一些经验,但长江流域控制性水库群的生态调度研究与实践仍处于起步阶段,基础研究薄弱、不够全面深入,与调度的实际需求存在较大差距,亟需开展长江流域梯级水库群生态调度需求研究和多目标的生态调度,以进一步拓展水利水电工程的生态环境效益。

 

图2  2017年三峡水库生态调度促进四大家鱼自然繁殖情况

4  今后长江水生态保护修复工作的建议

4.1  强化流域综合管理的水生态保护

长江水生态保护具有流域性和系统性,只有将长江作为一个完整的生态系统,统筹山水林田湖草等生态要素,实行流域综合管理,才能有效协调上下游、左右岸、干支流之间的关系,解决单纯区域管理所无法解决的矛盾和问题。而目前长江水生态保护管理的职责分散在多个部门,职能交叉加上区域行政分割导致水生态保护管理不能实现物种与生境保护在时间和空间尺度上有机结合,实效性差。因此,需借鉴美国田纳西河、澳大利亚墨累—达令河、欧洲莱茵河等国外大河流域综合管理经验,建立国家层面的综合协调机构。长江水利委员会作为水管理的流域机构,具有从事水文、水质和水生态的专业人才队伍和多年的工作基础,建议以长江水利委员会为基础建立国家层面的综合协调机构,在国家机构改革的大背景下,承担流域综合协调重任,厘清流域管理与行业管理的关系,与国家相关部门建立联系,实现国家多部门职责在流域层面的统一性,以全面加强流域综合管理的水生态保护工作。

4.2  统筹编制长江水生态保护修复专项规划

习近平总书记在推动长江经济带建设座谈会上指出,长江经济带建设要战略统筹、规划引导。目前,流域规划体系有待完善,已有相关规划与生态有关的内容约束力不强,亟需从全流域的角度出发提出水生态保护恢复的目标、原则和总体布局,以及保护恢复的技术措施和重点项目等,编制长江水生态保护修复专项规划[6]。而且有必要将长江水生态保护修复专项规划作为其他专项规划的上位规划,提高其地位和约束力,更好保障长江经济带以大保护为主的国家战略。同时,长江水生态保护修复专项规划也是长江流域综合规划、长江经济带发展纲要的细化和具体落实。

4.3  扎实推进水生态保护修复工作

要以长江水生态系统结构和功能恢复为目标,以重要生境、生物资源保护与恢复为抓手,针对不同区域水生态面临的问题及影响因素,加强顶层设计,科学制定保护修复方案,扎实推进水生态保护修复工作。长江源区重在加强保护管理,避免或减少人类活动干预,维持高原河湖的自然生态状况;金沙江重中之重是加强水电开发和保护工作的协调性,在干支流寻求建立流水生境保护河段;长江上游重点是加强“长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区”建设与管理,促进其功能和作用的发挥;长江中下游首要的是实施江湖生物通道恢复,其次是实施生态调度,并在加强渔业资源保护管理的基础上实施重要经济鱼类的人工增殖放流。

4.4  加强水生态保护恢复基础工作

水生态保护恢复的基础工作包括监测、科学研究2个方面。

水生态监测是流域水生态保护修复重要的基础性工作,与流域水文、水质监测相比较,水生态监测是短板,有必要将水生态监测纳入流域综合管理常态化经常性任务。水利部已批准实施的长江流域综合监测站网规划统筹规划了流域水文、水质和水生态监测站点布设和监测信息采集及集成管理等,当前要依托该规划的实施,建设水生态监测站网,实现生境和水生生物要素的同步监测,积累一系列的水生态基础资料,为流域综合管理掌握水生态的演变趋势及影响分析提供支撑。

目前,水生态保护修复的应用基础薄弱、关键技术缺乏,科技支撑能力不足,需加大投入,重点开展水工程生态学效应的基础理论研究,重要栖息地保护与修复、珍稀特有鱼类人工繁育与增殖放流、过鱼设施、生态流量保障与生态调度等关键技术的科技攻关,为长江大保护提供强有力的科技支撑。

作者: 万成炎 陈小娟
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