基于自然的解決方案：應對水資源危機中國實踐
——浙江千島湖水源地保護案例

靳 彤 穆 泉 王龍柱 郭飛飛 葛 樂

(大自然保護協會, 北京100600)

1 前言

基于自然的解決方案（Nature-based Solution，NbS）是指通過保護、可持續管理和修復自然或人工生態系統，從而有效和適應性地應對社會挑戰，并為人類福祉和生物多樣性帶來益處的行動[1]。與灰色基礎設施投資相比，健康的水源地作為重要的自然基礎設施，不但能夠收集、儲存和過濾淡水資源，而且能夠帶來超出水安全范圍的效益，包括助益解決氣候和生物多樣性等問題。同時，通過引入生態補償的方式，NbS可以維護或恢復流域的完整性，減輕上游地區生態轉型成本的壓力，創造額外的社會、經濟和環境效益，從而強化整體水安全，是一種有效水資源管理戰略。

千島湖又名新安江水庫，位于浙江省杭州市淳安縣和建德市境內，湖泊面積567.40 km2，因湖內擁有上千座翠島而得名[2?3]。承載千島湖的新安江水系，發源于安徽黃山休寧縣，流域面積11 453 km2，經浙江千島湖匯入錢塘江，保障著錢塘江中下游的環境質量和水體功能[4?5]。2013年千島湖及新安江上游流域被正式定位為“長三角地區重要戰略水源地和生態屏障”。自2020年起，千島湖開始為杭州城市及沿線區域1 000多萬居民提供飲用水，至少占杭州市飲用水供給的50%[6]。同時，千島湖及新安江上游流域地處國家黃山?懷玉山生物多樣性保護優先區域內（圖1），生物多樣性保護價值十分重要[7?8]。

圖 1 千島湖及新安江上游流域范圍Fig. 1 Qiandao Lake and upstream basin of Xin’an River

經過多年治理，目前千島湖流域整體水質優良，2001?2015年期間湖體水質持續保持在一至二類水標準，水體富營養化程度為中營養狀態，總氮是全湖水質下降的首要污染物，甚至曾逼近Ⅲ類標準[9?12]，敲響水質下降的警鐘。2017年，世界銀行聯合大自然保護協會（The Nature Conservancy，TNC）共同在千島湖流域進行調研發現，流域內的面源污染已經超過點源污染的貢獻，與集水區內農戶在種植中過量使用農藥、化肥、畜禽養殖等不合理的農業方式密切相關。以淳安縣為例，其境內匯入千島湖及新安江上游的“一江十九溪”水質均比干流差，總氮排放量中75%來自農業，氨、氮排放量中農業源占56%[13]。由于農業面源污染治理的來源廣泛且分散，涉及的農戶數量眾多，缺乏有效的長期治理機制，一直被視為水環境治理中的一大難題[14]。

為了更好地實現跨區流域環境保護與生態發展，2013年12月，由國家發展和改革委員會牽頭，聯合浙江、安徽兩省聯合編制了《千島湖及新安江上游流域水資源與生態環境保護綜合規劃》。為了落實此戰略規劃中的目標和重點任務，浙江省發展和改革委員會制定了《浙江省千島湖及新安江上游流域水資源與生態環境保護實施方案》。2016年，國家發展和改革委員會、財政部和浙江省引入1.5億美元世界銀行貸款，實施“千島湖及新安江流域水資源與生態環境保護項目”，旨在將千島湖打造為流域治理的全國示范。項目立項伊始，世界銀行就與大自然保護協會建立了合作伙伴關系，由TNC為世界銀行項目提供流域面源污染分析與規劃的科學支持，并通過引入企業、公益組織等社會資源嘗試建立“千島湖水基金”，以探索NbS在水源地保護中的創新應用以及流域農業面源污染治理的長效管理及資金機制，實現長期改善水源地水質的目標，達到生態保護和綠色經濟的雙贏。

2 千島湖水源地保護實現路徑

2020年，世界自然保護聯盟（International Union for Conservation of Nature，IUCN）正式發布了NbS的全球標準，提出了8項基本準則和相應的28項指標，旨在將NbS的設計和執行過程標準化，幫助改善項目設計和實施，促進NbS在更廣泛的層面和地區得到應用（圖2）。千島湖水源地保護項目借鑒多項NbS的標準（如項目充分鏈接了生態系統和社會系統），在保護水源地的同時，有效地應對水安全這一社會挑戰，提升人類福祉。應遵循根據尺度來設計NbS的準則開展流域尺度生態治水規劃，在流域尺度評價的基礎上，精準定位重點地區，設定NbS防控農業面源污染的具體目標和技術措施及項目資金安排。千島湖水基金模式踐行包容性治理、在首要目標和其他多種效益間公正地權衡的原則，為不同利益相關方參與到水源地保護中搭建了多種渠道，建立一個多元參與的流域共治模式和自我造血的可持續資金機制，為NbS取得長期成效打好基礎。

圖 2 IUCN的NbS全球標準的相互關聯性（IUCN，2020）Fig. 2 Interconnectedness of NbS Global Standards for IUCN (IUCN, 2020)

2.1 流域尺度生態治水規劃

千島湖流域生態治水實踐首先以完整的流域范圍為對象，以水質提升為目標開展系統分析和規劃，診斷農業面源污染物的來源和分布格局，識別應當優先治理的地塊，并且通過情景分析為應用農業NbS措施治理面源污染提供決策支持，從成本有效性的角度，探究“清源”的最優方案。

研究發現，僅占千島湖流域面積17%的農業用地貢獻了流域64%總氮污染負荷、68%總磷污染負荷和60%泥沙污染負荷。其中，在浙江省范圍內，面積僅占1/4的20個子流域總體污染貢獻超過1/3，被識別為關鍵子流域（圖3a）；而旱地、水田和園地（茶園/果園）的污染物輸入強度最大，被識別為關鍵地類（圖3b）。在這些關鍵子流域的關鍵地類進行治理將事半功倍，通過在關鍵子流域內設定不同的生態治水措施情景發現，減少施肥量、有條件的退耕還林、作物下游設置植被緩沖帶等措施都能夠有效地減少污染物負荷，改善水質。

2.2 農業NbS防控農業面源污染

2.2.1 農業NbS措施試點示范

在流域分析的基礎上，結合實地調研對地方社會經濟可行性的篩選，千島湖水基金選擇了淳安縣安陽鄉上梧溪子流域為試點（圖4），針對主要面源污染來源的水稻田和茶園開展了精準施肥、覆蓋作物、生態防控等一系列農業NbS實踐示范，對措施的污染防治效果、成本投入、對農作物影響等維度進行科學評價，建立起“源頭減量+過程攔截+末端處理”的流域面源污染治理綜合示范基地，試點土地總面積約6.7 hm2，直接輻射流域面積40.2 hm2。

圖 3 千島湖流域面源污染來源分析Fig. 3 Analysis of non-point source pollution sources in the Qiandao Lake Basin

圖 4 千島湖水基金淳安縣安陽鄉綜合示范基地Fig. 4 Qiandao Lake water fund, Anyang Township, Chun‘an County, comprehensive demonstration base

2.2.1.1 精準施肥

通過測量土壤肥力狀況，結合作物營養需求，科學確定肥料合理施用量，并用菜籽餅（有機肥）部分替代化肥，從而實現肥料的減量增效。

2.2.1.2 綠肥覆蓋

水稻田冬閑時輪作固氮植物紫云英，能夠緩解因地表裸露引起的水土流失，同時紫云英作為后茬作物的生物肥料，腐化分解時能大量激發土壤氮素，增加土壤有機質含量，改善土壤物理性狀及提高土壤肥力（圖5a）[15]。規范種植條件下，22.4~37.3 kg/hm2的種子量，成熟后替代10%~20%的化肥量，稻谷千粒重比常規施肥處理高出3.62%，產量提高了11.18%。

2.2.1.3 蜜源植物

在農業種植區的邊緣緩沖帶，種植花卉類蜜源植物，可以吸引各類傳粉昆蟲，增加農業種植區的生物多樣性，利用天敵調控農作物病蟲害，從源頭減少農藥的使用頻率和使用量（圖5b）[16]。

圖 5 綠肥覆蓋和蜜源植物圖片Fig. 5 Pictures of green fertilizer covers and nectar plants

2.2.1.4 秸稈覆蓋

千島湖茶園種植以坡耕地為主，通過對茶園進行秸稈覆蓋減少裸露地表，能夠有效地降低茶園水土及氮磷養分流失，并改善土壤環境與林間小氣候環境，保水、保肥，增強茶園抗旱減災能力。汛期期間，秸稈覆蓋茶園與無覆蓋茶園相比，有效地減少了26.02%的徑流量和86.2%的泥沙量，徑流水體中總磷、總氮、氨氮、硝氮和可溶性氮分別削減了57.31%、44.03%、56.23%、41.85%和50.02%。

2.2.1.5 人工濕地

通過在農業種植區域內建設人工濕地（圖6），使農業退水在進入溝渠排放入湖前，水體中富余的營養物質經過濕地中凈水植物和經濟作物的二次利用，得到充分的攔截。

圖 6 人工濕地圖片Fig. 6 Pictures of the constructed wetlands

2.2.1.6 生態溝渠

“三面光溝”硬質排水溝渠，破壞了溝渠原有的生態系統，導致溝渠喪失自凈能力。項目建成杭州地區第一條系統化、規范化的生態氮磷攔截溝渠，全長約310 m，通過技術改造在硬質化溝底和溝壁上栽植水生植物，恢復溝渠生態系統，覆蓋匯水農田面積約33.5 hm2。利用植物吸收、截留沉降、生態吸附以及微生物作用等方式，削減農業退水中的氮磷（圖7）。

圖 7 生態溝渠對比圖片Fig. 7 Comparison pictures of ecological ditches

2.2.2 生態護水措施全流域推廣

千島湖水基金在試點示范及監測評估的基礎上，識別出了一系列面源污染治理效果好、成本低、農戶易接受（盡量不影響農業收成）的生態護水措施，并總結形成了護水措施實施指南工具包。同時，與螞蟻金服依托區塊鏈及人工智能等技術，聯合開發出了“護水寶”小程序，將這些措施通過標準化的方式在全流域進行推廣和復制，從而幫助更多的村民護水、增收。

“護水寶”是一個多方參與的智慧平臺，政府機構和公益組織在平臺中確定面源污染治理的（如綠肥覆蓋、化肥/農藥實名制、蜜源植物等）“有效、成本低、易操作”措施（如綠肥覆蓋、化肥/農藥實名制、蜜源植物等），并制定措施和實施的核心標準，提供農戶治理措施成功實現后的物資/資金獎勵。流域內的農戶自愿加入平臺，選擇愿意實施的面源污染治理措施后，手機拍照方式上傳，平臺通過區塊鏈和地理信息定位等技術進行認證通過后即可獲得相關的獎勵積分，積分可兌換環境友好農資，且進入流域護水農戶排行榜。第三方科研機構/監測機構抽測參與農戶地塊的實施情況，并針對農戶實施中需要的技術支持，提供相關的農技服務指導（圖8）。

“護水寶”平臺還可以為農產品制作一個透明、可信的“身份認證”二維碼，讓農產品的生態種植方法、生長情況以及對水源保護的貢獻等，都能輕松地實現可追溯，確保保護措施的實施可信，無形中也增強了農產品的市場競爭力。

2.3 多方參與的流域共治模式

2.3.1 水基金模式設計

水基金模式是一個基于生態服務補償（payments for ecosystem services, PES）理念的管理和資金機制[17]。PES強調享受生態服務（如清潔水）的消費者應當為生態系統的保護和恢復而付費[18]。簡而言之，水基金的實質是下游水用戶購買上游的生態系統服務功能（圖9）。水基金模式是國際上針對面源污染治理最有效的管理模式與資金機制之一。TNC是國際上具有最豐富水基金建立經驗的國際組織，2000年在厄瓜多爾建立第一支資金規模為5 000萬美元的水基金，迄今為止，已經在全世界成功建立43支水基金，在厄瓜多爾、哥倫比亞、秘魯、巴西、墨西哥等國家總計保護和修復了700萬hm2的重要水源地，為保障5 000萬人的安全飲水做出突出貢獻[17,19]。

圖 8 “護水寶”平臺運行模式Fig. 8 Operation mode of “Water bao” platform

圖 9 水基金概念示意圖Fig. 9 Schematic model of the water fund concept

水基金信托是PES在千島湖水源保護方面的具體形式，強調多方共贏且透明的市場運作[19]，其主要特點與作用如下：

2.3.1.1 科學、有效地長期改善流域水質

開展上游生態系統保護、修復以及生態友好型農業最佳實踐等基于自然的解決方案，從而消除或減少影響流域供水安全的關鍵威脅，提升流域環境服務，保障土地生態健康。

2.3.1.2 秀水惠民，調動農民的積極性

農戶通過參與水基金生態友好型活動而獲得勞務報酬，同時享受水基金下游產業盈利的分紅。

2.3.1.3 為社會多方資源參與水環境保護提供可靠平臺

信托投資的形式能保證支持者資金在第三方監管下用于公益和污染防治目的，所有過程均公開、透明，保障投資者初衷的實現。同時，在水基金生態產業運營良好情況下，企業等投資人支持自然保護亦可能獲得投資增值和非現金回報。

2.3.2 千島湖水基金

水源地的農業面源污染具有分散和滯后的特點，需要與當地社區緊密合作以及持久的資源投入，引導村民從生態護水的行動中獲得經濟收益，逐步轉向環境友好型的綠色產業發展模式，這需要政府、社區、企業和普通公眾的多方參與。為探索流域水環境治理的長效資金與治理機制，2018年2月，阿里巴巴公益基金會和民生通惠公益基金會聯合發起，引入1 000萬元社會公益資金設立“中國水源地保護慈善信托”，而“千島湖水基金”作為信托資助的首個項目在杭州啟動。萬向信托作為受托人負責信托基金的管理和運營，TNC作為科學顧問負責制定和指導千島湖水基金的流域保護投入與效果評估。

“千島湖水基金”創新地引入了慈善信托架構（圖10），將社會公益資金、生態產業等納入資金體系，為傳統的慈善捐贈方式增加了多元化，且具有影響力的投資口徑。一方面，“千島湖水基金”為農業NbS等生態治水措施試點示范及全流域推廣提供必要的資金支持；另一方面，出資發起建立名為“湖酷”的社會企業，投資流域內有益于水源地保護的生態農產品、自然教育、生態體驗、文創項目等環境友好型產業，為不同利益相關方參與到水源地保護中搭建了多種渠道，希望水源地保護建立一個多元參與的流域共治模式和自我造血的可持續資金機制。

圖 10 千島湖水基金運行架構Fig. 10 Qiandao Lake water fund operation structure

“湖酷”與聯華超市等大型商超等銷售合作伙伴，共同建立一個可持續的可追溯產業鏈，依托“護水寶”對采取護水措施生產農產品進行可追溯認證。一方面，為千島湖水源地優質農產品打造“千島清泉”品牌，助力村民開網店售貨；另一方面，也助力流域內特優護水農產品銷售，通過網絡預訂、淘寶直播、企業定制等方式對接市場，建立穩定的銷售渠道。

千島湖水基金還把水源保護的理念融入當地的特色旅游產品中，開發出研學旅游、生態旅游等產品與活動，把水源保護變成有樂趣的事情，使水源地內外的社會公眾都能參與其中。具體包括：結合旅游特色，融入國際通行的科學素養教育，為千島湖學校、研學機構、酒店等賦能，開發水源保護主題的優質自然教育課程；以“公益+”方式，通過公益豐收節、音樂節、千島湖馬拉松賽等活動，讓企業員工、水源地百姓、各地自然熱愛者來到千島湖，關注這里的生態保護和農業特色。村民能成為生態保護的講師，能在生態旅游服務中增收。同時，在千島湖建立起一支民間河長的隊伍，將當地村民變為家鄉的守護者。

3 結果與分析

3.1 生態效益

經浙江農林大學國家重點實驗室第三方獨立監測評估，在示范水稻田中，綠肥替代10%化肥，能夠有效地降低30%~40%的氮磷流失風險，同時實現稻谷增產11.8%；而示范茶園的覆蓋措施能有效減少徑流中57.31%的總磷和44.03%的總氮（相當于將茶園徑流水質從四類提升到二類），并提升茶園土壤肥力。生態溝渠建成以來系統運行穩定，使徑流中化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）含量減少15%，總氮、總磷流失量減少15%~20%，生物多樣性趨向豐富，并能夠持續、有效地凈化農田退水。同時，項目實施過程中充分考慮農業景觀中的自然/半自然生境鑲嵌和連通，通過建設農田邊界生態緩沖帶、傳粉昆蟲棲息地、防止農田生態系統及其基本設施的過度硬化和人工化，對提升生物多樣性、提升農村生態環境質量和農業景觀功能也具有重要作用。同時，生態護水的措施也帶來了減排效益，優化施肥措施減排約 CO2e 582 kg/hm2，綠肥措施減排約 CO2e 701 kg/hm2，從而為應對氣候變化作出了貢獻[16]。

借助“護水寶”，通過政府推薦農戶、農戶推薦農戶等方式，截至2020年年底，千島湖的生態護水農業已推廣至346 hm2，覆蓋水稻、茶葉、水果、山核桃等主要典型流域農產品種類；2024年，經過水基金項目的二期建設，生態護水農業有望在整個千島湖流域推廣到5 025 hm2，這相當于1%的土地保護，不僅能夠帶來全流域10%的面源污染削減，還能夠帶來6 000多噸CO2e的減排效益[16]。

同時，千島湖水基金也與亞洲開發銀行（Asian Development Bank，ADB）在安徽范圍內的新安江源頭區域建立合作，將茶園種植面源污染治理經驗推廣到上游，支持新安江全流域的水源保護項目設計與實施，共同提升綠色產業發展，助力流域生態補償。

3.2 經濟效益

千島湖水基金引入了商業的力量，通過高附加值農產品的研發、生產和品牌打造，以及精品自然教育課程的研發，讓護水模式具備“造血功能”，助力千島湖發展生態產業。在項目示范茶園，通過組織農戶開展生態護水種植、統一采摘標準，提升原葉品質，并利用區塊鏈技術溯源，“千島清泉”品牌賦能，為示范項目農戶帶來平均 11940 元/hm2的增收，相當于農戶茶園收入提升了30%~40%。

企業還結合網絡預訂、淘寶直播、企業定制等方式，助力流域內特優護水農產品的銷售，幫助獲得有機認證的葡萄走出水源地，對接高端客戶，優質、優價提升幅度超50%，助推千島湖大米、茶葉、茶籽油等農產品銷售，累計獲超過23萬點贊量，帶動千島農品銷售超過10萬元。

3.3 社會效益

千島湖水基金被淳安縣政府作為七個“兩山”價值轉化的典型案例之一，入駐“兩山銀行”展示館向社會展示。開發的“飲水思源”主題的小河長研學課程，被聯合國可持續發展教育（杭州）專業區域中心評為“可持續發展精品課程”，并被浙江農林大學授予“環境保護志愿者基地”、淳安縣授予“研學基地”和中國林學會授予“千島湖水源地保護自然學?！薄Ｍㄟ^中小學自然教育課程、企業公益團建、品牌活動等多種方式，2020年累計為600人提供線下生態服務產品。通過媒體宣傳、品牌活動、企業合作等方面，提升了流域水保護的社會影響力，獲得超過20萬次的社會關注量。項目還為當地農戶和徽浙兩省河長提供了保護能力培訓，年度線上、線下培訓超300人次。

4 討論與結論

截至2020年，千島湖水基金所開展的一系列的保護措施不僅在節約成本方面有極大優勢，而且帶動了農戶的積極參與。未來水基金將致力于在千島湖全流域推廣這些生態護水措施，到2024年實現保護1%的關鍵土地（5 025 hm2），帶來全流域10%的面源污染削減的目標。同時，通過參與水基金信托，用水戶的成本投入不但可以進行有效的水源地的保護，也能帶來更廣泛的社會經濟和生態環境效益。例如，保護重要陸生水生物種的棲息地環境、農業產量的提高、更可靠的能源產出以及碳匯效益。

城市水源是中國城市經濟發展和居民健康的一項重要資源。目前，在中國至少有1/3的湖泊和河流污染嚴重，無法繼續供人類使用，為快速發展的城市提供水源的73%的水源地正面臨著中高度污染[20?22]。與大多數的國家相似，中國城市水源地的保護工作與責任由多個政府部門共同承擔。由于水源地的保護同時涉及水域與陸地，因此相關政策的制定過程挑戰重重。通過整合多方資源，水基金模式為規?；瘜嵤┍Ｗo行動提供一個前所未有的金融和監管機制。基于生態系統服務付費的水基金能夠激勵地方政府和企業積極參與水源地的保護，為滿足中國持續經濟增長和自然資源的保護需求提供了雙贏的解決方案。未來在中國城市規模不斷擴增和用水挑戰凸顯的背景下，必須整合多方資源，攜手為中國建造一個可持續的水未來而努力。