雄安新區白洋淀生態屬性辨析及生態修復保護研究

劉俊國,趙丹丹,葉 斌,

1 南方科技大學國家環境保護流域地表水-地下水污染綜合防治重點實驗室, 深圳 518055 2 南方科技大學環境科學與工程學院,深圳 518055 3 北京林業大學自然保護區學院,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系統,與海洋、森林并稱為地球三大生態系統[1-2]。《拉姆薩爾國際濕地公約》規定：“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系統的范圍和基本生態特征,為自然資源管理者、政府部門、科研學者和非盈利機構等組織和個人所廣泛接受[3]。依據《拉姆薩爾公約》定義,國家林業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自然資源的科學利用具有重要的現實指導意義[4]。

濕地生態系統是生物最重要的棲息地和孕育最多物種多樣性的系統之一,濕地演替的優劣與社會進步和人類福祉息息相關[5]。然而,由于異常的氣候變遷和人類活動的過度干擾,濕地面積持續減少,間接導致依賴濕地環境生存的動植物物種也受到不同程度的威脅[6]。據世界經濟合作與發展組織(OECD)的調查統計,自20世紀以來,全球一半的濕地已經消失[7]。濕地面積銳減也是中國政府面臨的重大生態威脅之一,2014年全國濕地資源清查最新結果顯示,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,我國濕地生態系統還面臨著功能衰退、受威脅程度持續升高、保護空缺多等諸多問題,濕地面積銳減及生態功能退化已經成為制約區域生態可持續性的重大阻礙。

中國共產黨的十八大報告和習近平總書記系列重要講話中指出：“建設中國特色社會主義事業總體布局將由經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設的‘四位一體’拓展為包括 ‘生態文明建設’的‘五位一體’,生態文明建設是關系人類福祉、民族未來的大計,要把生態環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]。“五位一體”的中國特色社會主義總體布局為中國生態修復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,目標是盡快制定濕地生態補償制度,不斷擴大“退耕還濕”試點區域,建立最嚴格的濕地保護制度。2016年底,國務院審議并通過了《濕地保護修復制度方案》,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了十九大以來生態文明建設取得的顯著成果,同時對加快生態文明體制改革,建設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”,賦予了新時代濕地工作者新的歷史使命[11]。為應對生態文明建設即將面臨的新挑戰,2014年底,中國歷史上首個生態修復一級學會“北京生態修復學會”在北京成立；2016年底,以北京生態修復學會為核心,聯合20余家省部級一級學會,成立了北京科協系統首個學會聯合體—生態修復和環境保護聯合體, 通過搭建生態修復學術研究與產業發展平臺,更好的服務于生態文明體制建設。

盡管國家近年來對濕地的保護和修復已經非常重視,但濕地具有復雜性和多類型的特點,由于不同類型的濕地的生態結構和功能差異顯著使得其保護和修復的策略也不盡相同,因此明確濕地的屬性是選擇濕地修復與保護策略的前提條件[12]。結合濕地的基本屬性提出濕地保護與修復的針對性措施,對區域的生態環境建設和可持續性發展具有重要意義。本文擬以位于雄安新區的白洋淀為研究對象,辨析白洋淀基本生態屬性,并以此為基礎探討白洋淀保護與修復策略。建設雄安新區是國家發展的千年大計,而白洋淀是雄安新區轄區內最重要的水體功能區,辨析白洋淀的生態屬性、制定保護修復策略,對未來新區的規劃與建設具有重要的學術價值和現實意義。

1 雄安新區白洋淀屬性辨析

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,區域面積約為3660 km2,是華北平原最大的天然淡水水體,淀內有大小淀泊143個,被譽為“華北之腎”。白洋淀具有灌溉蓄水、調洪滯瀝、補充地下水、調節局部小氣候、提供生物棲息地等多種生態功能[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生態平衡的重要補給之地之一[15]。在全國生態功能區劃中,白洋淀主要承擔著華北地區濕地生物多樣性保護和華北平原農產品供應的功能,在京津冀的整體生態格局中具有不可替代的作用。白洋淀行政區隸屬于保定市和滄州市的雄縣、容城、安新等5個縣市,是雄安新區轄區內最重要的水體功能區,對未來新區的建設具有不可忽視的作用。雄安新區要打造“生態環境優美、藍綠交織、清新明亮、水城共融”的生態城市,需以保護和修復白洋淀核心生態服務功能為前提,白洋淀研究區概況圖如圖1所示。

圖1 研究區概況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結構和功能,退化濕地的生態修復首先需要辨析其基本屬性,然后以特定濕地類型修復的原則與標準來指導濕地修復。因此明確白洋淀的生態屬性是對白洋淀進行保護與修復的重要前提。但是當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術界和決策者的疑惑。表1展示湖泊濕地和沼澤濕地的區別與聯系[16],表2展示了白洋淀景觀類型相關的重要研究成果及主要結論。張敏等[17]研究人員利用遙感技術手段解譯了1984—2014間白洋淀地區的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演變規律,其研究結果表明：30年來,挺水植物一直是白洋淀濕地的主導植被類型,其面積占總面積比例達到37%—61%,農田、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,發現白洋淀地區的明水水體向香蒲沼澤、蘆葦沼澤和菰蓮菱沼澤等景觀轉化的趨勢十分明顯,反向過程的轉化則不明顯,此研究結果間接說明白洋淀發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,且水體和沼澤與農田景觀的相互轉換劇烈,沼澤特征高于湖泊特征。另王濱濱等[19]研究發現蘆葦地、水體和耕地是白洋淀主要景觀類型,其中蘆葦地占比高達43%—53%,是白洋淀淀區的主導景觀類型,而水域面積逐年減少,是淀區減少最多的景觀類型。結合白洋淀歷史成因及所處階段的生態特征,本研究對白洋淀生態屬性做出如下結論：(1)白洋淀具有典型的湖泊濕地的生態結構特征,是中國北方地區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,由于保護不當和區域內水資源不合理的利用,導致區域內水體面積減少,濕地內濕生草本(優勢物種為蘆葦)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服務功能。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別與聯系[16]

表2 白洋淀重要研究成果表

2 白洋淀生態退化問題剖析

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,白洋淀流域的生態環境日趨退化,產生了諸如上游山區嚴重水土流失,中游平原地下水嚴重超采,下游水質惡化、濕地銳減等諸多生態問題[20-21]。其中最嚴重的區域當屬白洋淀濕地,濕地生態問題也是整個流域生態環境問題的集中體現。其一,水資源短缺問題突出,濕地面積萎縮嚴重。白洋淀水位從20世紀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”等調水工程維持最低生態水位[22]；近30年來,白洋淀濕地面積呈現先增后減又緩慢增加,總體下降的變化趨勢,濕地面積由20世紀前的平均250.08 km2下降到21世紀后的平均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：社會經濟發展、農業發展和降水量減少是導致濕地面積萎縮的主導驅動因子23。其二,水體污染問題突出,富營養化嚴重。據河北省環保廳2016年6月公布的水質調查結果顯示,白洋淀水質為劣V類,屬重度污染,2018年7月河北省水質月報調查結果顯示,白洋淀總體水質為V類,中度污染,水質問題非常突出[24]。其三,生物多樣性明顯降低,生態功能減弱。白洋淀水文特征近幾十年來的巨大變化嚴重影響了淀區內生物資源的種類和數量,其中,浮游植物物種數從1958年調查記錄中記載的7門122屬下降到1993年的73屬104種,20世紀90年代,鳥類的種類及數量均處于歷史低值,2004年“引岳濟淀”和2010年“引黃入淀”調水工程的實施使野生禽類物種的種類和數量有所增加。白洋淀正面臨著水短缺與濕地退化的雙重壓力,區域水安全與生態安全不容樂觀,在“以水定城”的可持續性社會發展布局下,水短缺和濕地退化將成為未來雄安新區建設所面臨的兩大挑戰。

3 白洋淀生態修復與保護策略

白洋淀湖泊濕地的生態修復與保護是雄安新區建設的基本生態保障,構建“藍綠交織、清新明亮、水城共融”的生態新區必須以白洋淀濕地保護與修復為前提條件。湖泊濕地的修復是指運用生態工程或生態技術等手段改善退化的水生生態系統內的生態環境因子使其恢復到原有生態服務水平,使得湖泊水生系統具有合格的生態耐受性,以達到減緩湖泊生態系統的退化速度和程度,維持或改善湖泊生態系統自身的動態平衡的生態修復終極目標[12, 25]。濕地生態修復需針對突出的生態問題采取行動,以保障生態安全,達到修復效果,促進人和自然的和諧共處。在生態修復工程實施過程中,要把“節約優先、保護優先、自然修復為主”作為生態修復的基本方針,也要堅持“自然修復為主,人工修復相結合”的指導原則,依據生態學原理綜合治理受損生態系統,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,全面增進生態系統服務功能(供給、調節、支持和文化)的終極目的[26]。根據湖泊濕地的組分和生態特征,湖泊濕地的生態修復措施分為修復濕地基底、水環境和土壤的生境恢復技術,恢復濕地生物多樣性的濕地生物恢復技術和恢復濕地生態系統結構與功能的生態功能恢復技術三大類別[27]。

為保障白洋淀濕地生態修復工作的最佳效果,劉俊國和Andre Clewell(2017)制定生態修復的9項標準化步驟[28],分別為：(1)修復前詳細撰寫描述受損生態系統現狀的報告；(2)確定參照系統的生物多樣性和環境狀況；(3)消除或者控制存在的脅迫因子；(4)改善修復區域內的環境狀況；(5)引入生態系統需要的物種,比如本地物種,有條件控制生態系統不需要的物種,比如入侵物種；(6)按照參照生態系統的生境條件,恢復受損生態系統的生物群落結構；(7)確保修復后的區域能與毗鄰區域重新連接；(8)修復工程應持續到生態功能恢復正常并可自發恢復的狀態為止；(9)建立永久性項目檔案。未來白洋淀濕地的生態修復策略應以生態修復的基本原則與標準為理論依據,結合白洋淀湖泊型濕地的生態屬性和已存在的突出生態問題,針對性的提出白洋淀濕地修復與保護的具體措施,從而達到理想的修復效果。

3.1 白洋淀濕地修復需算清“水賬”、“污賬”和“生態賬”

掌握白洋淀濕地生態系統受損現狀是濕地修復和保護的前提條件。生態修復項目實施前,首先,利益相關方首先需明確白洋淀流域“來水量”和區域內山水林田湖草的“耗水量”,從而確定濕地的生態需水量,進而從生產端和消費端調節水資源分配；其次,全面開展流域污染物調查,理清白洋淀污染源、污染物組成、納污量和濕地環境承載力等基本環境指標,從而明確水環境修復的重點方向；最后,開展白洋淀生態系統調查與評估,揭示該區域生態服務和生物多樣性演變過程,盡快開展生態系統層次的生態保護,以減輕生物多樣性的喪失。從解決白洋淀水短缺、環境污染和生物多樣性降低三大突出問題入手,啟動全流域生態修復和自然保護行動,為新區建設提供良好的生態基礎。

3.2 科學確定白洋淀濕地最佳水位,加強流域水資源調配,恢復淀區水量

白洋淀是具有多種生態功能的濕地系統,不同生態功能對水位的要求差異明顯。為滿足調洪需求,白洋淀的水位應控制在較低水平,以便預留出充足庫容來調蓄洪水；為滿足居民供水、農田灌溉和水產養殖等生產需要,則應提高蓄水水位；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。除了水位的設置,白洋淀水位淺,蓄水量不足的現狀,使得每年需通過相應的調水工程措施保障入淀水量,以維持白洋淀濕地系統的基本功能。因此,定量評估白洋淀濕地不同生態服務功能價值,在此基礎上確定濕地最佳水位,對增進濕地生態服務功能至關重要,同時,大清河流域的水資源調配方案中,應將白洋淀作為重要用水戶,結合“庫-淀”聯合、水庫調水等措施維持白洋淀水量,優先保障濕地的生態需水。

3.3 加強污染防治、恢復濕地水質

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功能的水質要求,該區域的水體富營養化程度依然十分嚴重,因此有必要進一步采取多種手段治理濕地水體環境。具體措施應包括企業生產活動采用低碳環保的清潔生產技術,減少污染物排放量；淀區及周邊地區限制高排污企業的建設,從源頭減少入淀污染物；應用底泥疏浚、生態浮床、人工浮島和生物膜等技術手段外移內源污染物[29]；利用濕地植被凈化水質的功能,構建濕地植被污水處理系統等。

3.4 科學劃分白洋淀生態功能區與生態紅線,恢復濕地結構與功能

生態系統作為物種棲息地的最高層級,是制定保護策略、實施保護規劃、實現生態功能、減緩生物多樣性喪失速率的最理想的保護目標[30]。白洋淀區域應依據《國家生態保護紅線-生態功能基線劃定技術指南》中生態紅線劃分的原則、標準和步驟,科學劃分白洋淀流域的生態功能紅線、環境質量紅線和資源利用紅線等基本生態紅線范圍,為盡快恢復濕地結構與功能奠定基礎。首先,將白洋淀區域內具有重要生態功能、生態系統較為脆弱敏感的地帶納入生態功能紅線范圍內,紅線范圍內應嚴格禁止生產開發等經濟活動,以保證生態系統正常發揮其生態服務功能；其次,對區域內的水、大氣、土壤等環境要素提出限制要求,設置污染排放總量控制紅線和環境風險管理紅線,以保障區域人居環境的質量；再次,根據生態承載力理論,確定區域能源、水資源、土地等資源的開發利用上限值,確保白洋淀區域既滿足經濟社會發展的基本需求,又不超越生態承載力的閾值上限。

4 結論

白洋淀是維持京津冀地區生態平衡的重要屏障,近年來,白洋淀濕地內存在面積萎縮、水資源量極度短缺、水環境污染嚴重及生物多樣性減少等四大生態問題。首先剖析了雄安新區的水命脈-白洋淀濕地的基本屬性和現存生態問題,然后結合生態修復的原則、方法和步驟,提出該區域的生態修復與保護的可行性策咯。為服務新區建設,需要從白洋淀濕地水資源調配、引進清潔生產技術、限制高排污企業入駐、劃分生態紅線等方面入手,多舉措推進白洋淀濕地修復,目標是全面恢復濕地結構與功能,為雄安新區建設提供生態保障。