多重人類干擾下長江流域的水生態系統健康修復

摘要：首先概述了水生態系統健康的定義，即水體的物理、化學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系統健康現狀，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問題，以及水生生物資源的衰減現狀。最后在水電開發、航運、化工、采礦、農業、城鎮化及漁業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長江流域的水生態系統健康：① 騰讓并修復水生態空間;② 恢復魚類等水生生物資源;③ 調整各項人類活動并開展生態修復;④ 加強長江生態保護法的立法以確保長效的生態修復機制的形成和維護。

關鍵詞：水生態系統健康; 多重人類干擾; 生態修復;長江流域

中圖法分類號： X52文獻標志碼： 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健康[3]。然而前期的研究對水生態系統健康的定義、組成和發展及相關文獻的研究現狀，國際上對河流生態修復的一些研究進展，以及長江流域水生態健康修復舉措并沒有具體展開分析。因此，本文旨在彌補前期研究[1-3]的不足，具體介紹水生態系統健康的定義與組成、國際河流生態修復的相關進展，并提出對修復長江流域水生態系統健康的舉措，以期更全面地為長江生態大保護提供理論和實踐指導。

1水生態系統健康的定義與組成

涉及生態系統健康或類似的定義和相關研究可追溯到20世紀80～90年代，包括陸地和水生態系統[4-9]。水生態系統健康即水生態系統的狀態[9]。然而，水生態系統是否健康因所研究的對象和研究目標不同而存在差異[10]。在早期的生態系統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]。在生物組分或生態組分逐漸得到重視和應用后，近些年相關的生態系統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系統健康即水體的物理、化學和生物組分的完整性。簡單地講，筆者提出的水生態系統健康即水體中水生生物所需要的生境、水質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系統健康現狀

人類活動在長江經濟帶建設上發揮著重要的作用，也不同程度地影響著長江流域的水生態系統健康[3]。

2.1主要人類活動干擾

（1） 水力發電是一種清潔能源發展方式。然而，長江流域的水庫建設和水電開發在近幾十年呈現出一種過度發展的態勢。例如，從1980年到2011年，長江流域的水庫總數從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） 船舶與航運在長江流域貨物運輸上發揮著重要的作用，并且長江的水運發展仍在繼續。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化等方面發揮著非常重要的作用。然而，大量的砂石開采進一步加劇了長江流域水生生物生境的退化和丟失[2-3]。

（4） 港口和岸線的開發在支撐長江航運和經濟建設上發揮著重要的作用。 截至2013年，長江經濟帶9省2市內河港口通過能力已達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系和廣泛的物質與能量交換。然而，防洪及區域開發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） 工業化為長江流域的經濟發展提供了強勁的動力。然而長江沿岸密布的化工園區聚集著污染密集型產業，包括：采礦業、紡織業、造紙及紙制品業、石油加工、煉焦及核燃料加工業、化學原料業等[18]。

（7） 城鎮化是我國經濟發展的必然趨勢。然而，長江流域的城市群發展迅速，已經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） 農業（包括種植業和養殖業）是長江流域糧食和食品的重要保障基礎。然而，農業的圍墾開發和農業污染物給長江流域的水生態系統健康帶來了巨大的壓力[1，3]。

（9） 長江流域的漁業捕撈在漁民生存和水產品供應等方面發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水生態系統健康現狀

以上各項人類活動的交互影響和疊加效應，使長江流域的水環境與水生態問題變得非常突出并嚴重影響著長江的生態健康。當前，長江流域水生態系統健康的問題主要表現在以下幾個方面[1～3，15]：① 由于水壩等水利工程設施的建設，長江干流及大部分支流已經失去了上、中、下游的直接水文聯系，河道被機械地阻隔起來;② 受防洪和蓄水等方面的影響，長江流域的水文形勢已經偏離了自然的漲落規律;③ 受上游水庫和大壩的影響，長江中下游的河道中已經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，長江干流的自然岸帶已經大部分被占用;⑤ 由于長江水文節律和流域內水量的改變，長江流域最大的通江湖泊-鄱陽湖和洞庭湖的枯水期已經明顯提前，給湖泊濕地帶來了巨大的挑戰;⑥ 受城鎮化等因素的影響，長江流域河流與湖泊中的泥沙開采量已經嚴重超過了自然的補給量，造成水生生物的生境進一步喪失;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大大縮小;⑧ 長江干流及支流沿岸分布著密集的化工企業和礦業，這些產業給長江的水質安全帶來了巨大的負荷;⑨ 由于產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年已經連續兩年未發現有自然產卵，2015年和2017年在葛洲壩壩下（即建壩后的主要產卵場）也未發現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修復水生態系統健康

長江經濟帶所在區域承擔著我國40%的國內生產總值（GDP）并生活著全國40%的人口[1]。為了保證長江流域的可持續發展，鑒于目前長江流域不容樂觀的水生態系統健康狀況，必須要立即開展實質性的流域尺度的生態修復。

河流與流域生態修復是一項花費巨大并且在大多數情況下不能立即見效的任務。因此，有必要從流域的尺度結合生態學原理先重點修復一些區域，以這些重點區域的修復帶動整個流域的修復和生態健康[20-21]。在北美和歐洲等地的成功案例中，修復項目主要考慮了營養物控制、生態元素與應用生態學原理、生境與水生生物、河流的連通性以及河道的陸地景觀結構和河流底質等方面[15，22-26]。有學者通過綜合分析美國眾多河流生態修復項目，發現大多數項目的修復目標為：① 提升水質;② 管理河岸緩沖帶區;③ 提升河道內生境;④ 保證魚類暢游;⑤ 加固河岸[27]。還有學者提出了一系列判定河流生態修復成功的標準：① 修復和設計要使得被修復河流流動性更好、更健康;② 河流的生態狀況必須得到可測量的提升;③ 提升河流應對干擾的自我維持能力和彈性;④ 修復過程的工程建設不對生態系統產生持續的負面影響;⑤ 完善的修復前和修復后的生態評價，并且評價結果和數據要對公眾開放[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，其主要目的不是發電，而是為了保障上游的航運暢通。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、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和養殖業區，農業污染物的排放給水質和水生生物的生存帶來了一系列的挑戰[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系統健康，在美國清潔水法案及上、下游相關生態法案和環保倡議（如Biological Opinion， Mississippi River Basin Healthy Watershed Initiative）通過的前提下，美國聯邦和州政府自20世紀60～70年代以來采取了一系列的水生態修復措施，包括丁壩的生態改造、次級河道的連通與修復、河道內洲島的建造和生境修復、水生植物的恢復、魚類等水生動物的增殖和養護，以及比較全面的水生態系統長期監測和管控[15]。

結合歷史和現狀分析[1，3]，參照國際河流生態修復和管理的相關經驗[15，24，27-28]，建議從以下幾個方面修復長江流域的水生態系統健康。

3.1騰讓并修復水生態空間

在當前形勢下， 為了全面修復長江水生態系統健康，需要在流域宏觀大尺度上立即付諸實施的是騰讓并修復水生態空間。簡單而言，水生態空間即水生生物賴以生存的活動空間。 在過去幾十年的經濟發展過程中，長江流域被過度擠占的水生態空間，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]的基礎上，結合國際河流生態修復的經驗[15，25，28-29]，建議騰讓和修復以下水生態空間。

（1） 保護好長江干流的洲灘和次級河道，開展生態工程修復次級河道，禁止在次級河道內開展除科學研究與調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。這一區域通常沒有繁忙的航運和其它的人類活動干擾，生境條件各項指標都相對完善，魚類資源豐富[15]，是江豚的潛在生存空間（根據農業部長江辦2017～2018組織的江豚考察結果和中科院水生所陳宇順課題組野外觀測結果）。

（2） 維護鄱陽湖和洞庭湖與長江的暢通，同時開展湖區生境的修復工程。當前，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。為了保證湖泊中魚類和江豚的種群與長江中的相應種群保持天然的聯系和基因交流，需要保證鄱陽湖和洞庭湖這兩大水生態空間。在保持長江與這兩個湖泊相通的前提下，進一步修復這兩個湖泊的水生生物生境條件，以提升湖區水生態空間的整體質量。

（3） 加強長江支流與長江干流的連通并開展支流重點區域的生態修復工程。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修復工程來提升支流的生境條件，同時要加強支流與干流的連通，以加速干、支流之間物質和能量的交換。

（4） 適當打通長江中下游部分有代表性的湖泊與長江干流的通道，開展湖泊生境修復工程。通過連通更多的湖泊，以進一步擴大長江的水生態空間，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域并開展生態修復工程。在以上空間得到騰讓后，加強干、支流及湖泊濱岸帶的管理，修復受損的濱岸區域，以進一步優化和擴充現有水生態空間。

3.2恢復魚類等水生生物資源

在以上騰讓和修復水生態空間的基礎上，需要進一步恢復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表的數據），結合相關國際河流魚類資源恢復技術和案例[15]，建議長江流域從以下幾個方面入手恢復魚類等水生生物資源。

（1） 首先，要盡快實現在長江干流、主要支流及鄱陽湖和洞庭湖的全年禁止除科學研究與調查以外的任何形式的漁業捕撈。當前，長江流域的禁漁期還主要局限在每年3月1日至6月30日這一魚類產卵繁殖期。然而，開捕后，魚類資源的捕撈種類、數量、規格等沒有得到嚴格控制，因此漁業捕撈對魚類資源的壓力依然非常巨大。只有實現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。

（2） 其次，要盡快實現對長江流域控制性水庫的生態需水（即滿足水生生物生長繁殖需要的水文條件）調度。在長江梯級水庫建成并常態化運行的情況下，需要更多地從長江中下游生態需水的角度來考慮長江流域水庫的統一調度，特別是在魚類的繁殖季節要進行統一調度，以保證魚類資源在長江的自然增殖。

（3） 最后，需要進一步加強增殖放流。前面兩條途徑（即禁捕和生態調度）主要是保證長江流域天然魚類資源的自然恢復。通過增殖放流，可以進一步加速魚類等水生生物資源的恢復。值得一提的是，增殖放流對魚類資源的恢復效果也只有在全年禁捕的基礎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一部分在漁業開捕后又被打撈上岸。

3.3調控各項人類活動并開展生態修復

在長江經濟帶建設的大背景下，長江流域的水電開發、航運、工業和采礦、城鎮化、農業、采砂以及港口與岸線開發等人類活動在未來幾十年有可能還會加劇，甚至會進一步損害長江流域的水生態系統健康。 因此，一方面需要對這些行業和人類活動進行更嚴格的監管和宏觀調控，同時必需堅持走綠色發展之路，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展之路。另一方面，要保障開發與生態修復并行，堅持誰開發誰就必須承擔相關的生態修復，以彌補開發帶來的生態危害，倒逼產業優化升級，增加開發的生態成本，保障流域尺度的水生生物資源的整體恢復[15，27]。

3.4保障措施

為保障以上相關修復的開展，非常有必要完善相關的立法，特別是需要：① 立法保護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與生態修復并行，未來有新的開發必須要有相應的生態修復和生態補償。

4結 論

本文概述了水生態系統健康的定義與基本構成、長江流域的主要人類活動干擾和水生態系統健康現狀，結合前期的研究，參考國際河流生態修復的案例，得出如下結論。

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

（2） 長江流域的水生態系統健康同時受到水電開發、航運發展、沿江工業、采礦業、農業及城鎮化、漁業捕撈等多重人類活動干擾。

（3） 修復長江流域的水生態系統健康首先應騰讓和修復水生態空間、同時恢復魚類等水生生物資源、調整長江流域的各項人類活動并開展生態修復以及相應的立法保障。

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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系統健康修復[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