發布時間：2021-04-02所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要:長江流域水生態問題是一個歷史性、持續性問題，一直以來備受關注。隨著國家保護力度的提升和眾多修復保護措施的實施，長江流域的水生態環境得到了一定的改善，但其修復保護工作依然任重道遠。依據長江流域水生態問題的區域差異性特點，將長江劃分為長江
摘要:長江流域水生態問題是一個歷史性、持續性問題，一直以來備受關注。隨著國家保護力度的提升和眾多修復保護措施的實施，長江流域的水生態環境得到了一定的改善，但其修復保護工作依然任重道遠。依據長江流域水生態問題的區域差異性特點，將長江劃分為長江上游、中下游及河口3個區域，并針對各區域特有的水生態問題及其修復保護措施進行了梳理和分析。水生態問題總體概況為:生物棲息地退化、魚類資源減少、江湖阻隔，以及流域內水污染和底泥污染。針對這些水生態問題的修復保護措施，在全流域視角下，大多以人工修復為主，并與自然修復相結合，形成人工修復促進自然修復的運行模式。最后，通過對上述內容的整理與歸納，以期為更好地修復和保護長江流域水生態環境出謀劃策，積極響應長江大保護的國家需求。
關鍵詞:長江大保護;水生態問題;長江經濟帶;修復措施;長江上游;長江中下游;長江河口
1研究背景
長江發源于青藏高原的唐古拉山脈格拉丹冬峰西南側，流經不同地區，不同河段的命名也各不相同。從源頭到楚瑪爾河口，稱為沱沱河，從楚瑪爾河口到玉樹的巴塘河口稱為通天河，而正源沱沱河、南源當曲、北源楚瑪爾河以及通天河上段共同構成了長江源區;從巴塘河口到四川的宜賓，稱為金沙江;從宜賓至宜昌，稱為川江段;以上河段統為長江上游，共4504km，流域面積100×104km2。從宜昌到湖口(江西境內)為長江中游，長955km，流域面積68×104km2。湖口以下為長江下游，長938km，流域面積12×104km2。最終江水于崇明島以東注入東海。長江全長約6300km，途徑八省二市一區，流域面積約180×104km2。長江流域是中華文明起源、發展和繁榮的地區之一，擁有豐富的生態資源、生物多樣性資源、水利資源等。近年來，受人類活動和全球變暖影響，長江流域部分區域的水資源短缺、水污染加劇、水生態受損等問題日益突出，成為影響我國可持續發展的重要制約因素[1]。
長江流域不僅是長江經濟帶建設的重要自然資本，也是我國能否實現中國夢最為關鍵的自然地理區域。習近平同志在深入推動長江經濟帶發展座談會上的講話指出:“推動長江經濟帶發展必須從中華民族長遠利益考慮，把修復長江生態環境擺在壓倒性位置，共抓大保護、不搞大開發”[2]。這不僅是中國進入以經濟高質量發展為基礎的新時代的客觀要求，也是解決長江流域在以往幾十年大開發中積攢的眾多問題的基本方針。本文歸納總結了長江不同江段存在的特殊水生態問題、修復保護措施及治理后現狀。以期為長江流域水生態環境的修復保護提供思路。
2長江上游水生態問題與修復
2.1金沙江段生境變遷
金沙江流域面積50.2×104km2，干流總長3481km，支流眾多，水能資源豐富，目前已建成金沙江中游梯級水庫群、雅礱江流域梯級水庫群和金沙江下游梯級水庫群，形成了國內規模最大的混聯式梯級電站群[3]。金沙江梯級水庫群在防洪、發電、航運等諸多方面發揮了巨大的綜合效益，為長江經濟帶的發展作出了重要貢獻。
2.1.1總溶解氣體過飽和
金沙江流域高壩和超高層水壩的運行使得總溶解氣體(TDG)過飽和成為一個嚴重的環境問題。TDG過飽和可導致魚類發生氣泡病，甚至死亡。而水庫群之間的聯合作業會增加TDG過飽和水平和持續時間，對這些區域的魚類造成更大的威脅[4]。2014年夏季，溪洛渡大壩下游區域的TDG過飽和水流持續了一個多星期，導致向家壩水庫超過10萬kg的魚類死亡[5]。過飽和TDG對魚類不利影響的問題亟待解決。目前，國內在此方面的研究已取得了一定成果，如減緩措施主要包括河道中增加曝氣裝置[6]、調整水電站發電模式[7]、優化泄水建筑物型式和運行調度[8]等。但截至目前，金沙江魚類過飽和TDG耐受性閾值并未全部確定，大壩下游水體中過飽和TDG的標準也未提出。針對金沙江流域高壩密集分布、高頻率聯合作業的特點，優化和調整水庫群的泄洪結構、控制泄洪間隔(不連續泄洪)[7]是目前解決金沙江流域高壩泄流總溶解氣體過飽和問題的最好方式。
2.1.2梯級電站阻隔
金沙江流域共有魚類214種(亞種)，分屬6目、17科、89屬，包含國家Ⅰ級保護魚類3種、Ⅱ級保護魚類2種、中國瀕危動物紅皮書所列魚類15種、省級保護魚類25種[9]。金沙江的梯級開發導致金沙江流域原有生境破碎化和魚類多樣性降低。以向家壩和溪洛渡水電站為例，電站運行后綏江斷面魚類由54種下降為35種[10]。在水電開發的背景下，如何有效保護金沙江流域魚類及珍稀物種的多樣性已成為研究的熱點問題。目前研究結果顯示，主要保護措施包括:①修建過魚設施(包括魚道、魚閘、升魚機、集運魚船等形式)[2]，如烏東德水電站修建的魚類增殖放流站和集魚船[11]。②建設保護區和人工產卵場。目前金沙江流域擁有2個魚類相關自然保護區和5個國家級水產種質資源保護區[12]。而人工魚巢增殖效果顯著，2017年共檢測到魚類產卵13批次，累計產出魚卵11.03億粒[13]。③水庫生態調度。2017年首次實施的“三庫”聯合生態調度，創造魚類產卵新高[14]。④生境替代。如將金沙江左岸一級支流黑水河作為烏東德、白鶴灘水電站魚類替代生境予以保護[15]。針對梯級電站對魚類的阻隔影響，雖然保護措施眾多，但單一的保護措施并不能有效或者全面地解決魚類洄游問題，我們應當采取綜合性的保護措施，最終形成親魚可逆流產卵!魚卵可成功孵化!仔魚可順流發育的洄游廊道，建設綠色水電與魚類保護相結合的模式。
2.2宜賓—重慶段魚類保護區破壞
為保護長江上游珍稀、特有魚類，在向家壩水電站壩中軸線下1.8km至重慶地維大橋，以及赤水河、岷江和沱江等支流河段，修建“長江上游珍稀、特有魚類國家級自然保護區”(簡稱“保護區”)，保護區總河長1138.31km，總面積317.14km2[16]。保護區中有魚類166種，分屬9目22科98屬[17]。
但隨著過度捕撈、水利工程建設等一系列人類活動的加劇，宜賓—重慶段干支流生境發生嚴重改變，主要體現在:①水文情勢的變化，流速降低、水溫分層發生改變;②阻隔效應，溯河洄游和降河洄游阻隔[18]，使保護區的魚類在攝食、繁殖、生長等方面均受到一定的影響，保護區魚類資源衰減。據2018年對保護區宜賓段的36個產卵場調查發現，功能部分退化、嚴重退化的產卵場高達61%[19]。除產卵場遭到破壞外，保護區魚類還面臨體型變小、多樣性降低等問題。如赤水河，連續10a的漁獲物監測數據顯示，漁獲物中部分大中型魚類及部分特有魚類的比例持續降低[16]。保護區魚類面臨著巨大的生存困境。
相關期刊推薦：《長江科學院院報》1984年創刊，是經國家科學技術部批準，由水利部主管、長江科學院主辦的應用科學型學術性刊物。主要報道水(利)科學在長江流域水利水電事業中的發展和應用，包括水(利)科學各個領域的應用基礎理論研究成果及學科進展、長江流域大中型水利水電工程研究項目的重要科研成果及實踐經驗總結，以及新理論、新技術、新材料、新設備、新方法及其應用，還適當刊登其他流域大中型水利水電工程的科研成果及國外有關科學技術的新成就和發展動向。
隨著長江“十年禁漁”政策的頒布和實施，再予以配合人工魚巢建設[20]、增殖放流、水庫生態調度[14]和替代生境(如赤水河等)[13]等其他措施保護的實施，保護區魚類的繁殖與生長都將得到很好的改善。
2.3三峽庫區蓄水負面影響
三峽工程壩址位于宜昌市三斗坪，其正常蓄水位175m，庫區總面積1084km2，總庫容、防洪庫容和興利庫容分別為393億、221.2億、165億m3，具有防洪、發電、航運、補水等綜合功能，是我國重要的水利樞紐工程[21]。三峽工程正式運行后，對社會經濟發展起到了促進作用，但對水生態環境也造成了一定影響。
2.3.1消落帶侵蝕
三峽水庫水位漲落時間、頻度和強度等調水節律變化極為劇烈，產生了落差30m的消落帶[22]。一方面，短時間內的水位漲落變化使消落帶產生較為嚴重的土壤侵蝕[23];另一方面，蓄水后，消落帶維管植物種類下降近50%，植物群落結構趨于簡單，一年生草本植物占據優勢[24]。近年來圍繞庫區消落帶問題，開展了許多(植被演替、適生植物篩選、植被恢復限制因素和恢復模式等方面)理論和試驗研究，最終遴選出柔性工程方法，即土質-植物工程技術[22]。隨著修復工作的展開，2008—2016年的監測結果表明，庫區干流和支流消落帶土壤侵蝕強度年均降幅分別達到4.1mm/a和1.7mm/a，修復效果顯著[23]。但隨著生態景觀理念的興起，庫區消落帶的修復重點不能只著眼于植被恢復，還要落實到景觀生態學中去，在完成修復的同時，還需對景觀進行完善，這將是一個具有挑戰性的工程。
2.3.2支流爆發水華
三峽工程2003年6月開始蓄水，同年9月在庫區支流(大寧河)回水區首次發生“水華”。截至2017年底庫區36條主要支流共發生“水華”100余次，其中2006年“水華”暴發次數最多，達28次[25]。針對支流庫灣的“水華”問題，不少學者嘗試通過改變三峽水庫支流庫灣水動力及生境條件進而控制支流“水華”[26]。其中“潮汐式”生態調度方法效果尤為顯著[27]。自2009年、2010年三峽水庫逐漸注重靈活動態調度后，庫灣“水華”暴發程度明顯低于2007年和2008年[26]。且2013年后庫區“水華”發生次數總體較少，2014—2017年均僅在云陽縣澎溪河發生1次[25]。截至目前，庫區支流水華問題鮮有發生，但“水華”的防控工作，依然不能掉以輕心，還需加強“水華”的預警監測、巡查和水體營養控制等方面的工作。
2.3.3魚種資源減少
三峽蓄水運行以來自然生境(如水溫、流態、流速等)發生變化[28]，導致庫區魚類組成也發生相應轉變[29]。與此同時，蓄水后部分魚類產卵場被淹[30]，庫區干流魚的種類資源不斷減少。20世紀80年代前，三峽庫區江段共有魚類140～200種;2005—2006年，庫區干流魚類共108種;截至2013—2015年，干流魚類僅為84種[31]。但隨著禁漁、增殖放流等保護措施的實施，魚類自身對流速等水文條件的適應，庫區生態補償效應的體現[31]，庫區漁業產量逐年增加。2016年和2017年在三峽庫區調查時發現，魚類的產卵量和孵化量已有所恢復[30]。雖然近年來庫區漁業資源和魚類產卵量有所恢復，但魚種資源的減少依然值得深入研究，可以從蓄水后魚類的生境入手，再到魚類食物類型的轉變，找到部分魚種消亡的原因，然后制定其種群恢復計劃�？上仍谛^域內進行模擬恢復，待技術成熟后再推廣至整個庫區，并定期對其種群進行追蹤調查。伴隨著長江“十年禁漁”政策的頒布，庫區魚類數量和種類將更進一步得到恢復。
3長江中下游生態問題與修復
長江出三峽后，向東奔流，流經湖北、湖南、江西、安徽、江蘇及上海6省(直轄市)，構成長江流域重要經濟帶。長江中下游干流河道經長期的河湖沉積作用，形成長江中下游沖積-湖積平原。長江中下游平原湖泊星羅棋布，總面積15770km2，分為兩湖平原湖群、贛皖湖群、蘇皖湖群和太湖湖群[31]。長江中下游流域承擔著泄流、航運、水沙資源、岸線開發利用及生態載體等多重功能，但其也正面臨著多重威脅。
3.1水體、底泥污染
近40a以來，長江流域部分地區廢棄污水的高排放量和低處理率，導致長江中下游水系水質惡化，最常見的就是湖泊和水庫富營養化。富營養化湖泊數量從2008年的10個增加到2018年的61個，中度富營養化湖泊比例從2009年的31.3%增加至2018年的42.7%，形成以輕度富營養化湖泊為主體的格局[32]。而湖庫中重金屬、持久性有機物污染物POPs和微塑料等有害污染物的富集也成為新的生態環境問題[33-35]。綜上所述，長江中下游污染問題嚴峻。為解決污染問題，2016年以來，中國全面實施了河長制與湖長制，通過排污口整治、黑臭水體治理、水面保潔和取締網箱養殖等，有效改善了長江流域的河湖面貌[36]。而水調控工程可有效改善城市湖泊的富營養化問題，如西湖的引水沖污工程[37]、引江濟太工程[38]及武漢漢陽“六湖連通工程”[39]等均是很好的案例。除進行引水工程外，還可實施一些其他修復措施進行輔助，如湖濱帶水生植物生態系統重構[40]、沉水植物網床生態修復[41]及投放螺、蚌凈化水質[42]等。實施對外進行控源截污、對內進行內源污染控制的內外結合綜合治理模式，同時引用水陸結合的系統治理措施也是極其重要的[43]。總而言之，治理長江中下游地區的污染問題，需在不影響經濟發展的同時兼顧生態要素。
3.2江湖連通性減弱
歷史資料顯示，長江中下游通江湖泊數量超過100個。然而自20世紀中葉起，大量人類活動切斷了湖泊與長江的天然聯系，引起一系列的江湖阻隔生態效應[44]:①湖泊富營養化，阻隔湖泊的葉綠素濃度(Chl-a)、總氮(TN)和總磷(TP)均大于通江湖泊[45];②生物群落結構發生改變，無論是浮游植物[46]，還是浮游動物[45]和底棲動物[47]等群落結構均已發生改變;③魚類物種多樣性下降，漁業資源縮減。江湖阻隔導致長江泛濫平原的湖泊中魚類總種數減少38.1%[48]，“四大家魚”的產卵量降低[49]。江湖阻隔擾亂了自然水流體制，造成諸多生態問題，且隨著長江生態文明的建設，江湖關系在生態修復中的地位越來越重要。因此必須恢復部分湖泊干流的水文連通。目前開展閘壩生態水文調度是恢復江湖關系的主要途徑[31]。隨著生態理念的推廣和修復技術的提高，不久的將來江湖關系會得到更好的改善。
3.3生物資源下降
長江中下游水域作為世界上最大的淡水生態區之一，生長著多種多樣的水生植物，擁有豐富的水生動物群落，是長江江豚、中華鱘等珍稀動物的棲息地和產卵場，也是“四大家魚”、鳊、鱖等重要經濟魚類資源的重要產地。對其生物多樣性保護具有非常特殊的地位和作用。然而隨著生境破碎萎縮、資源不合理開發利用、水環境污染、外來物種入侵等問題的凸顯，長江中下游地區生物多樣性面臨威脅。
3.3.1水生植物
自20世紀50年代起至今，長江中下游流域湖泊的水生植物多樣性整體上呈下降趨勢[50];水生植物的覆蓋率、單位面積生物量下降也十分明顯[51]。以沉水植物群落為優勢的類型逐步演替為以挺水植物+漂浮浮葉植物群落占優的類型，此外水生植物群落類型的減少、群落結構的簡化也成為長江中下游湖泊的共性趨勢[52]。究其原因發現，水位變化及水生植物生活史對策(生活史對策是指生物從生到死亡所經歷的全部過程中而形成的適應性響應)是水生植被演替的主要自然因子[52]。因此，可以通過水位波動的調節來控制水生植被的生長，進而減弱水生植物類群的衰退[53]。與此同時，可以因地制宜地對河/湖濱岸帶進行水生植物修復工作，不僅可以發揮水生植物固氮固磷攔截污染物的作用，還可為動物、昆蟲提供棲息場所，達到其最大的生態環境利用價值。
3.3.2蚌類
在水生態系統中，蚌類在水質凈化、營養物質儲存、棲息地構建、環境指示等方面起著舉足輕重的作用[54]。據統計，我國淡水雙殼類特有種共計58種，分布在16個省，但主要集中于長江中下游地區[55]。近年來，受氣候變化、水利設施建設、水環境污染等影響，長江中下游地區蚌類的生存面臨著極大考驗[45]。洞庭湖歷史上共記錄淡水蚌類46種，而在2013—2015年的調查中僅發現34種(活體25種，空殼19種)[56];太湖歷史數據中蚌科物種共26種，而在2016—2017年的調查中降為14種[57]。鑒于蚌類對維護生態系統健康的重要意義，需加大長江中下游湖區蚌類保護力度，限制過度捕河蜆和蚌的行為，并在保護空缺區域———武漢至銅陵沿干流兩岸分布的湖泊群建立貝類保護區[58]。除建設蚌類保護區外，減少污染物對水體的輸入，同時對挖沙采砂進行區域性管理，為蚌類營造良好的生殖環境。
3.3.3魚類
長江中下游地區由于其豐富的湖網，是“四大家魚”生長、繁育的重要場所。然而上游梯級水利工程的建設，造成長江中下游水文情勢發生變化，江湖連通性減弱，作為江湖洄游型魚類，長江流域“四大家魚”的種群數量逐漸降低，產卵規模也逐年下降[46]。以漢江為例，2004年，“四大家魚”產卵量為0.93億粒，2012年產卵規模下降至0.03億粒[59]。隨著一系列魚類保護措施的實施(如增殖放流、江湖關系的恢復)，魚類資源得以逐步恢復。2011—2017年實施長江干流生態調度試驗期間，沙市監測斷面的“四大家魚”產卵總量為7.63億粒[60];2018年6月漢江實施梯級聯合生態調度，監測“四大家魚”產卵為0.69億粒，較2012年有明顯恢復[59]。長江禁漁的頒布與實施，為長江中下游地區魚類的繁殖、生長爭取了寶貴的時間。——論文作者：潘保柱1，2，劉心愿1，2
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