把脉长江水资源——四谈长江生态系统保护

主讲人：陈 进

把脉长江水资源
——四谈长江生态系统保护

主讲人：陈 进

长江生态系统特点

☞河流生态系统是以水循环为基础，以水系及河道为纽带，在气候、水文、地质和生物四要素相互作用下的开放生态系统，在不同时空尺度上，四要素表现出不同的形式、过程及生态功能

生态系统可以定义为生物群落与其所在环境相互作用的自然系统，一般由无机环境(以下简称环境)和生物两大部分组成。环境包含构成生态系统基础的物质和外部条件，如气候、底质（土壤、岩石）、无机盐、栖息地、水分及水域水文过程等，环境条件的好坏直接决定生态系统的复杂程度和生物群落的丰富度。生物是由生产者（如藻类和绿色植物）、消费者（如动物）以及分解者（微生物）等三部分组成。海洋、森林和湿地是地球上三大生态系统，河流生态系统是后两者的交集，河流不仅具有水文水动力特性，是陆地径流及侵蚀物质输移到海洋的主要通道，还具有结构完整和功能多样的生态学价值，是一个基于气候、水文、地质和生物等自然要素以及人类社会经济活动在内的复合生态系统。河流生态系统是以水循环为基础，以水系及河道为纽带，在气候、水文、地质和生物四要素相互作用下的开放生态系统，在不同时空尺度上，四要素表现出不同的形式、过程及生态功能，其与森林和湿地生态系统最大的区别是纵向（上下游方向）尺度大、水沙等物质通量及生物结构和功能从上游到下游不断变化。

长江属于世界大河，其生态系统特点基本符合由Vannote和Ward等人创立的河流连续统及连通性理论，但由于不同地区河流生态系统的结构、过程及功能存在差异性，与欧美河流比较，长江有以下三个明显的不同点：①长江跨越我国东西部三级台阶，第一级台阶高程在3 500 m以上，处于世界屋脊——青藏高原，长江源区气候、地质和生态环境独特，降水量少，日夜温差大，阳光充沛，而且长江源区没有森林，没有丰富的有机质不断流入河流，而是由冰山、裸露岩石、高原草原及沼泽组成；②长江中下游干流江面宽阔，岸边森林植被少，水土流失、河岸带及其对入河物质通量影响显著小于上游和主要支流；③长江绝大多数江段受人类活动影响巨大，水系连通性和物质通量受人类活动影响显著，河段生态系统的结构和功能呈现出断续状态。

长江生态系统面临的问题

☞从流量、水量和水质等为人类服务的功能上看，长江干流和主要支流总体上表现出良好状态，但受过度捕捞、涉水工程建设和岸线利用、航运、水污染和河道采砂等综合因素影响，长江水生物种的多样性和种群生存状况均堪忧

时空变化特性

在时间尺度上，长江从战国时期开始在江湖边修建堤防，到明嘉靖时期，荆江大堤连成一片，标志着中下游干流与洪泛区联系不断受到影响，不少山地森林砍伐活动加剧，导致水土流失日益严重，长江产沙和输沙量增加，江湖演变频繁。这一时期，长江干流及主要支流水系连通良好，水文过程自然，水质优良，可以称为近自然状态。从20世纪50年代到80年代，森林砍伐、河道整治、围湖造田及沿江湖建闸等人类活动加强，造成天然林面积大幅度减少，水土流失进一步加重，局部河道比降增加，河势变化剧烈，湖泊湿地面积和通江湖泊数量大幅度减少。这些人类活动对于长江生态系统影响深远，但大型水库主要建在支流，水系连通性整体尚好，水质优良，鱼类资源丰富，长江干流大多数江段仍然处于近自然状态，中下游及两湖地区处于半自然状态。从20世纪80年代到现在，是长江干流和主要支流大型梯级水电站建设的高峰期，干流和主要支流开始修建控制性水库，长江的物质通量及水沙过程受到水库调节的影响，水系的纵向连通性受到明显影响，渔民的过度捕捞、航运及岸线利用、河道采砂等人类活动，使长江水生生物栖息环境受到破坏，长江珍稀特有鱼类面临生存危机，野生鱼类资源大幅度减少，长江大部分江段处于半自然半人工状态。

在空间尺度上，长江流域各地气候、地貌和环境条件及经济社会发展程度差异较大，目前生态系统处于近自然状态的河段有长江源区水系、金沙江上游、主要支流的源区及上游河段、长江河口等。这些江段的共同特点是人口稀疏，交通不便，人类活动相对较少，有些江段虽然修建了梯级水库，但由于交通不便，陆地生态系统良好，如江西和安徽南部水系、湖北和湖南西部水系、贵州乌江等地区，陆地森林或者植被良好，而金沙江下游、洞庭湖区、鄱阳湖区、汉江中下游、长江下游干流等水系河段受人类活动影响显著。

长江物质通量及栖息地状况

长江属于多沙河流，泥沙输移伴随着水生生物栖息地形成及演变，是长江特有水生生物习惯和需要的水环境条件，但由于人类活动影响，特别是近二十多年来，流域产沙量有所减少，泥沙输送量大幅度减少，大量泥沙淤积在水库中或者通过采砂搬到河道外，原本自然的水沙关系及其他物质通量沿江呈现出断续状态，洄游鱼类产卵场等重要生物栖息地消失较多，洲滩、河道及河岸的生态功能下降。

长江水体营养盐

受农业大量施用化肥和采矿活动影响，长江水体营养盐来源在时空上呈现出非均匀化特点。长江水体营养盐含量与农业施肥时间、采矿企业位置、城镇排污口位置和规模、水库运行方式等关系较大，甚至与排污时间有关，在局部江段，人类活动对水体营养盐的影响程度已经超过水土流失，如水库泥沙淤积将磷、硅等沉积性物质大量存留在库区，中下游地区的河道采砂又将它们移出河道，而氮等溶解性、悬浮性和挥发性营养物质仍然留在江水中，使长江水体营养盐物质的结构发生改变，各物质的含量沿江呈现出不均匀分布。

长江水体有机质来源

天然河流有机质主要有两大来源，一是陆地植被（倒木、植被碎屑），二是水体在营养物质和光合作用下生产出的浮游生物（如藻类）和水生植物等。发源于中低高程、从森林流出的河流中，前者为主要来源，而发源于湖泊湿地的河流后者为主要来源。由于长江水系复杂，天然有机质来源多样，加上大量废污水排放和面源污染，使得长江水体有机质来源复杂，如长江上、中和下游许多支流发源于森林，植物碎屑丰富，而洞庭湖、鄱阳湖等平原湖泊水浅，水面大，浮游生物和水草丰富，是长江天然有机质的主要来源地。长江源区及金沙江上游干流沿线森林等植被少，比降大，流速快，水体浑浊，有机质主要来源于有森林分布的支流或者高原沼泽湿地，而在中下游城市附近，由于大量废污水排放和湖泊水产养殖增加了有机污染物质，干扰了江水有机质连续变化空间格局，江水中的有机物出现时间和空间上的不连续特性，使得水生生物结构发生变化，一些特有水生生物难以适应这种变化。

岸线及周围湿地生态功能下降

由于沿江修堤、码头和桥梁建设及其他岸线利用，长江岸线特别是中下游岸线大量硬质化，其生态屏障功能下降，通江湖泊减少，沿江水闸调度目标单一，江湖阻隔情况比较严重，长江水系及与周边湖泊湿地相互作用的生态功能退化明显。

总之，从流量、水量和水质等为人类服务的功能上看，长江干流和主要支流并没有因为开发和利用而发生显著变化，总体上表现出良好状态，但受过度捕捞、涉水工程建设和岸线利用、航运、水污染和河道采砂等综合因素影响，长江上无论是珍稀和特有鱼类，还是四大家鱼、长江三鲜（鲥鱼、河豚和刀鱼）等经济鱼类都处于严重的衰退状态，几乎所有野生鱼类资源量都接近枯竭，水生物种的多样性和种群生存状况均堪忧，有“无鱼”河流的表象。

长江生态环境保护对象

☞长江流域有众多生态环境敏感区及需要保护的物种，其中仅鱼类就达300多种。自然的水文节律是河流生态系统基本的环境条件。目前长江规划的保护河段与世界其他大河比较仍然很短，根据国际经验，还应该增加保护江段

生态环境敏感区

长江流域有众多需要保护的生态环境敏感区，如国家自然保护区、水生动植物保护区、风景名胜区、世界自然和文化遗产、国家地质公园、国家森林公园、主要集中饮用水水源地、国际湿地、重要涉水景观、重要人文景观和水利风景等，其中长江上游珍稀特有鱼类，湖北宜昌中华鲟产卵场、新螺段白豚、天鹅洲白豚，安徽铜陵淡水豚类等国家级自然保护区受片段化和上游水库调节的影响，保护形势最为严峻。列入国际重要湿地名录和水源保护区的有：青海隆宝滩、依然错、多尔改错，四川九寨沟，云南滇池、程海、泸沽湖、碧塔海、纳帕海、拉市海、会泽黑颈鹤栖息区、昭通大山包，陕西洋县朱鹮栖息区，贵州红枫湖、威宁草海，丹江口库区，洞庭湖，湖北网湖、洪湖、梁子湖群、石首天鹅洲，安徽石臼湖、扬子鳄自然保护区、巢湖、太平湖、升金湖，江西鄱阳湖，上海崇明岛、长兴岛和横沙岛等。

保护河段

目前长江规划的保护河段与世界其他大河比较仍然很短，除长江源至直门达河段的1 174 m外，都是分段设立的保护区，如向家坝至松溉河段295 km，长江上游珍稀、特有鱼类国家自然保护区（合江—雷波江段），湖北宜昌中华鲟国家自然保护区（80 km），天鹅洲白豚国家级自然保护区（89 km，和故道21 km），湖北新螺段白豚国家级自然保护区（135.5 km），安徽铜陵淡水豚国家级自然保护区，上海九段沙国家级湿地自然保护区等，分段保护难度大，效果差。实际上，与陆地生态环境敏感区相交的河段都应该作为保护河段，这样就可以形成连片的陆地和水域密切相关的保护区。根据国际上的经验，还应该增加保护江段，比如：作为水源涵养和生态脆弱区的长江干流及主要支流河源段，处在生态环境敏感区和重要旅游景点附近的河段，人口稀少、无公路接近的河段，城市饮用水水源地等。

水文条件和江湖连通

长江鱼类资源丰富，鱼类生命过程十分依赖长江自然的水文和水动力过程及江湖关系。上游的急流环境、中下游的湖泊静水环境都是长江洪枯交替变化和水沙输移等作用下的产物，复杂的江湖关系创造出丰富多彩的生物栖息地及生物多样性环境。一些重要鱼类（如四大家鱼）需要在急流的长江中产卵，到静水湖泊中育肥成长，江湖连通为大多数洄游或半洄游鱼类提供了 “三场一道”（索饵场、繁殖场、越冬场和洄游通道），这种静与动的水环境，构成了长江水系特有的生态系统。

河流四维连续性包括纵向、横向、深度和时间，其中纵向和时间的连续是核心，也是河流生态系统最基本的特点，目前只有通天河、金沙江上游、雅砻江上游、赤水河干流、长江中下游干流等河段没有建坝，河流纵向连续性良好。金沙江和川江的上游江段及其支流中，鱼的种类很多，约有180种，其中相当多鱼类适宜于急流环境，摄食着生藻类、底栖无脊椎动物、栖息于底层或爬附于石上的鱼类。

横向连续不仅包括河流不同类型的滩地，也包括江湖连通，河岸浅滩、高滩等复合断面形态，需要保留一定宽度的两岸滩地，不能为了土地资源而侵占河岸滩地、分汊河道和江中岛等。洞庭湖和鄱阳湖的鱼类小部分来自支流，大部分来自长江，长江干流与湖区之间鱼类交流有其固有的规律，长江的鱼苗、幼鱼、成鱼通过城陵矶和湖口随江水漂流进入湖区，入湖的四大家鱼和其他经济鱼类的仔、幼鱼在湖内成活率高，生长迅速。

时间连续性不仅要求河流一年四季不断流，而且需要水流随季节变化的洪枯过程。目前长江一些二、三级支流由于修建了许多引水式水电站，不仅造成大量减水河段，而且还出现断流时段。对于调节能力强的水库，高频率的中小洪水过程减少，洪峰减弱，枯水过程不枯，全年的水文变幅明显减小，影响了河流自然的水文节律，像四大家鱼只有在温度适宜、不断的涨水过程（洪水过程）中才产卵，所以，自然的水文节律是河流生态系统基本的环境条件，需要保护。

河岸和湖泊过渡带

水岸及湖泊消落带（也称过渡带）是河流和湖泊环境梯度变化最大的区域，不仅是水域与陆地过渡带，而且是生物多样性最丰富的区域，应该将其与水面一样进行保护。虽然人们开始重视湿地，但对于湿地生态系统与水文关系的认识仍然存在不少误区，如认为湿地总是需要维持大片水面，或者认为枯季湖泊缺乏水面不利于生态系统等等，这些认识是片面的，甚至是有害的，因为湿地不仅需要一定的水面，更需要季节性变化的水位及水陆过渡带，湖泊湿地需要有水面、泥滩、草滩和不常进水的高滩植被带，水面随季节变化的消落带是湿地最重要的生物多样性区域。

指示物种

长江需要保护的物种很多，仅鱼类就达300多种。在长江源的沱沱河及其支流，主要为高原鳅属的小型鱼类，在通天河和金沙江上段，主要为适应冷水和急流环境的鱼类，如裸腹重唇鱼、厚唇裸重唇鱼、软刺裸裂尻鱼等。金沙江中下游及川江水系是长江流域珍稀和特有鱼类最丰富的地区，如洄游性鱼类中华鲟；岷江及其支流大渡河和青衣江有一种定居性的鲑科鱼类——川陕哲罗鲑 (即虎嘉鱼)，还有鲤科的妻巴亚科和野鲮亚科、平鳍鳅科、鲩科等种类，如丝裂腹鱼、四川裂腹鱼、短须裂腹鱼等；经济鱼类主要为鲤鱼、圆口铜鱼和铜鱼，还有长吻鳊、中华倒刺鲅、白甲鱼、蜀华鲮、墨头鱼、岩原鲤、长江鲟(亦称达氏鲟)以及吻觞属和近红鲅属的鱼类。长江中下游的鱼类资源相当丰富，经济鱼的种类很多，如江湖间洄游性的青、草、鲢、鳙、鳡、鳤、鳊、鲴、鳜、鲂等,定居性的鲫、鲌、红鲌、鲹鲦、乌鳢、黄颡鱼等，江海洄游性的鲥鱼、刀鲚、鳗鲡、暗色东方鲀、松江鲈、银鱼等。目前长江流域有7种珍稀鱼类：中华鲟、白鲟、长江鲟、胭脂鱼、川陕哲罗鲑、秦岭细鳞鲑和松江鲈鱼，包括江豚在内都已经成为濒危物种。

长江生态系统保护对策

☞从生态系统角度，长江除水流呈现出连续性表现、水质较好外，其他生境多处于片断化状态，应对挑战最根本的措施是建立起各部门、各地区和利益相关者广泛参与的长江大保护管理体制和机制

从长江的现状看，长江源区、金沙江上游、赤水河和长江主要支流的源头处在比较自然的状态，其他河段都建设或者即将建设大型水电站，没有减少长江水量，但水文及输沙过程已经发生明显变化。长江流域水资源利用率为20%，而且耗水量不大，总的入海水量变化不大，水库可调节的水量也不到年径流量的25%，长江水质总体尚好，长江为人类服务的功能基本得到满足。但从生态系统角度，除水流呈现出连续性表现、水质较好外，其他生境多处于片断化，珍稀和特有水生生物生存状态堪忧，经济鱼类资源面临枯竭，未来长江处于半自然、半人工河流状态的格局基本确定。在梯级水库内，外来静水生物量会显著增加，而原有的激流生物种群数量会大幅度减少，给长江保护提出了新的挑战。目前比较突出的矛盾是上游水电开发与珍稀特有鱼类的保护、支流小水电开发与河流连续性保护、中下游江湖治理与湖泊湿地生态系统的保护、湖库及河流岸边水污染等，这些问题需要认真对待和有效管理。

为了长江流域经济社会可持续发展，应该加强协调防洪、发电、航运、供水、灌溉、旅游与生态环境保护之间的关系，制定长江流域生态系统保护规划，确定水资源、水环境承载能力和生态保护的红线，保护水生生物栖息地及需要的水环境，开展以生态为重要目标的水库群调度，规范岸线利用，恢复岸线及周边湿地的生态屏障功能，在考虑防洪和血防前提下，推动沿江水闸多开，全方位地推动江湖连通。对于长江生态环境修复，不仅需要保障生态流量的下泄，而且应该从生态系统保护角度，以修复生态系统的结构和功能为目标，维护好栖息地、生物和基因三方面的多样性。对于珍稀和特有物种需要开展抢救性保护，如在金沙江上游及一些支流（如赤水河、青衣江、安宁河、水洛河、藏曲等）保留一些自然而激流的环境，进行迁地保护、增殖放流、过鱼设施修建和人工繁殖等。对于重要经济鱼类必须从保护野生资源角度，实行更严格的禁止野生鱼类捕捞的管理措施，如渔民上岸、延长禁渔期等。总之，最根本的措施是建立起各部门、各地区和利益相关者广泛参与的长江大保护管理体制和机制。

（主讲人简介：陈进，水利部长江水利委员会长江科学院副院长，教授级高级工程师。）