高寒内流河源头区山水林田湖草生态保护与修复实践——以青海省祁连山疏勒河—哈拉湖汇水区为例

尚洪磊，韩永伟，蔡譞，吕凤春，王世曦，孟晓杰，计伟*

1.国家环境保护区域生态过程与功能评估重点实验室，中国环境科学研究院 2.环境基准与风险评估国家重点实验室，中国环境科学研究院

在全球气候变暖的背景下，20世纪80年代初以来，青藏高原地区冰川全面退缩[1]。同时，由于过去传统理念的制约、自然资源的粗放式利用和人为干扰的增强，导致出现区域景观破碎、植被退化、水源涵养能力下降、生态服务功能降低等一系列突出的生态环境问题[2-3]。有研究表明，2001—2015年，降水量的变化是导致疏勒河流域植被退化加剧或缓解的主要气候因素，人类活动是疏勒河流域植被变化的主要驱动因素[1]。祁连山区作为我国重要的水源涵养区，生态地位独特，生态系统脆弱，迫切需对其进行生态保护。2016年12月，习近平总书记在西北生态方面相关简报上作出重要批示，要求“甘肃、青海要坚持生态保护优先，落实生态保护责任，加快传统畜牧业转型发展，加紧解决突出问题，抓好环境违法整治，推进祁连山生态保护与修复，真正筑牢这道西部生态安全屏障”。在此背景下，2017年，青海省祁连山区被确定为山水林田湖草生态保护修复试点地区。

祁连山区地处我国西北内陆干旱区和青藏高原区两大自然区的交汇地带，是河西地区三大内陆河的重要水源涵养区域，也是黄河和青海湖的重要水源补给区[4]，更是我国生物多样性保护的优先区域[5]。在青藏高原山水林田湖草生态保护修复研究方面，王振波等[6]以拉萨河流域为例，从青藏高原山水林田湖草生态保护与修复试点的特殊性出发，从参与主体、整合要素、运行保障、实施目标等方面总结了青藏高原多部门跨区、多要素综合、多渠道协作、多目标耦合的山水林田湖草联动治理模式。目前，鲜见从山水林田湖草整体观的角度对高寒内流河源头区主要生态环境问题开展系统分析并提出修复措施的研究。笔者以疏勒河—哈拉湖汇水区为研究区，结合疏勒河—哈拉湖山水林田湖草生态保护修复试点工程，从梳理区域山水林田湖草相互关系着手，系统分析主要生态环境问题及成因，针对研究区生态功能与特点，设计了“一片、一线、两全面”的总体修复治理思路和措施，以期为青藏高原地区山水林田湖草生态保护修复提供思路与支撑。

1 研究区概况与生态功能定位

1.1 研究区概况

研究区为疏勒河—哈拉湖汇水区，地处祁连山西段南麓和青海湖西北(96°49′E～99°42′E，36°54′N～39°12′N)，全长312 km，平均宽87 km，总面积为25 723 km2，是祁连山区生态屏障的重要组成部分(图1)。研究区内主要山体有疏勒南山、托勒南山、葛尔农山、肖合力山和青海南山，平均海拔为4 200 m，最高海拔为5 826 m(疏勒南山主峰团结峰)，最低海拔为2 350 m。区域内河流分为外流河和内陆河2类水系，主要有布哈河、疏勒河、大通河三大水系，均发源于天峻县境内的疏勒南山，除大通河外，其他皆为内陆河。研究区冰川储量占整个祁连山区的35.11%[7]，但区域水资源异常稀缺，生态环境十分脆弱，对区域发展极为不利[8]。研究区主要涉及海西州天峻县，含8个乡镇42个村，总人口为12 899人，其中以藏族为主体的少数民族人口占85%。

图1 祁连山疏勒河—哈拉湖汇水区土地利用类型Fig.1 Land use types of the intersection area of Shule River and Hala Lake in Qilian Mountains

1.2 生态功能定位

青海省祁连山是我国著名的十二大山系之一，其自然生态条件形成的水气循环对祁连山本地区乃至周边环境具有极强的水气调控和自然干扰作用；祁连山区水源涵养功能显著，生物多样性丰富，生态保护任务繁重，生态系统敏感而脆弱，是我国重要的生态屏障和水源涵养区。研究区地处祁连山西段南麓和青海湖西北，是祁连山区生态屏障的重要组成部分，生态功能和地位十分重要[5]。研究区为祁连山区疏勒河、党河、布哈河、大通河等河流的源头区域，同时也是重要的水源地。其中，布哈河流入青海湖，是青海湖盆地最大的河流；大通河汇入湟水河，是黄河的二级支流；疏勒河自东向西流入甘肃省境内，是供给甘肃省的重要河流。因此，保护研究区的水源涵养功能，对维护祁连山区及我国西北重要水源涵养功能区生态平衡具有重要意义。

研究区生物资源丰富，有高等植物400余种，动物资源800余种，区内保留着较为完整、原始的湿地生态系统，集自然性、典型性、稀有性、多样性于一体。该区域是国家一级保护动物野牦牛(Bosmutus)、藏野驴(Equuskiang)等的活跃区。因此，开展研究区生态保护，对于加强青藏高原独特生物多样性保护意义重大。

2 研究区生命共同体整体性探析

2.1 山水林田湖草各要素关联性分析

生态是统一的自然系统，是相互依存、紧密联系的有机链条。人的命脉在田，田的命脉在水，水的命脉在山，山的命脉在土，土的命脉在林和草。以“山水林田湖草是生命共同体”的整体系统观为指导，初步分析研究区山水林田湖草各要素关联性。

2.1.1山地冰川融水是区域重要水源补给

青藏高原山地冰川是中国西部半干旱、干旱地区的重要淡水资源，山地冰川融水为下游河流和湖泊提供重要水源补给。祁连山区冰川编目四级流域中，疏勒河流域冰川面积和冰储量最大，分别占祁连山区冰川面积和冰储量的31.91%和35.11%[7]。在全球气候变暖的背景下，青藏高原地区冰川正全面退缩[8]，而山地冰川融水为下游河流和湖泊提供了大量水源补给。有研究表明，2000年以来，研究区冰川亏损对哈拉湖水量增加贡献了39.65%[1]。

2.1.2草地植被对水土保持起到重要作用

水源涵养功能是衡量草地生态系统恢复程度的重要生态指标[9]。草地生态系统水源涵养功能以土壤蓄水为主。不同的植被、生态系统类型、土地利用与植被覆盖都会对土壤水源涵养功能产生不同程度的影响[10]。在植物的遮挡与根系的固结作用下，水土流失的速度非常缓慢，土壤流失量一般小于土壤生成量，不会给土壤总量造成过多影响。研究区地形复杂，是水土流失敏感与脆弱区，草地植被的覆盖对水土保持起到重要作用。

2.1.3草牧业受到水热条件的制约

研究区所在的青海省天峻县是以藏族为主体的纯牧业县，草牧业是县域主导产业[11]。草牧业发展依赖于天然草场的质量，研究区可利用草地面积为1.29万km2，平均产草量为1 483.5 kghm2，平均载畜量为0.92 hm2只(以羊数量计，全文同)。由于青藏高原不同植被类型对水热条件的响应程度存在差异，由高到低依次是草甸、草原、灌丛、高寒垫状植被、荒漠、森林[12-13]，而研究区植被以草原和草甸为主，因此，草牧业受水分的制约更为明显。

2.2 区域主要生态环境问题分析

2.2.1水源涵养能力受到威胁

苏里乡是天峻县重要的生态屏障，是疏勒河、大通河、布哈河的发源地。苏里乡境内的团结峰、岗格雪合力峰是疏勒河、大通河的源头，由于人类活动加剧，加之气候干旱等因素，这几座山峰的雪线上升，使三大河流流量逐年减少，致使20世纪50—60年代曾有的300多个大小湖泊相继干涸。研究表明，近15年来，疏勒河流域陆表水储量呈现明显的下降趋势[12]。布哈河来水量逐年减少，严重影响了青海湖供水量的稳定。水量的大量减少，对研究区水源涵养能力造成威胁，同时加剧了湿地和草地退化。

2.2.2植被退化趋势未得到扭转

受全球气候变化、冰川融水补给与降水量增加的影响，近年来，研究区植被状况有所改善[14-15]，但由于长期以来受气候变迁、超载放牧、人为破坏和保护手段滞后等多种因素的影响，植被退化的总体趋势并未得到根本扭转[16]。尤其是近几十年来，全球气候变化加剧了区域生态环境的脆弱性[17]。研究区影响草地质量的主要人类活动包括采矿、虫草挖掘和过度放牧等，其对草地退化起着主导作用[18]。研究区由于煤炭、金矿等资源丰富，历史上盗采问题突出，存在大量遗留废矿，采矿破坏了原生植被，进而造成大面积植被退化。研究区的木里地区盛产冬虫夏草，每年5—6月前来采挖虫草的人络绎不绝，来回践踏对草地造成严重的破坏。由于可利用的草地资源十分有限，但牲畜数量逐年增长，使超载放牧现象日渐突出。据统计[19]，天峻县天然草地平均承载力为1只hm2(以羊数量计)，但实际上每只羊占地面积为1.27 hm2；理论上平均1.8～2.07 hm2草地养活1只羊，还不包括野生动物的采食，但实际上平均每只羊仅占0.42 hm2的可利用草地面积。由于草地载畜压力大，有些地区一年四季均放牧，未能给草地以休养生息的空间，故草地牧草的生长发育有限，无法向牲畜提供足够的牧草。同时，鼠害频发也加剧了植被的退化。

2.2.3生态系统破碎化加剧及生物多样性下降

图2 祁连山疏勒河—哈拉湖汇水区山水林田湖草关系及相互影响示意Fig.2 Relationship among mountains,rivers,forests,farmlands,lakes,and grasslands of the intersection area of Shule River and Hala Lake in Qilian Mountains and their interactions

随着天峻县及周边地区经济社会发展，修建道路等工程频繁开展，工程实施对草场、湿地植被造成一定的破坏。同时，河床采砂使原有河流阻塞。研究区生态系统破碎化，进一步加剧了植被退化、生物多样性降低等生态问题。受人为活动与自然环境变迁等综合因素的影响，研究区野生动物栖息地遭到破坏，导致野生动物种群数量下降，活动范围逐步缩小，数量也明显减少。雪豹(Unciauncia)、野牦牛、马鹿(Cervuselaphus)、马麝(Moschussifanicus)、猎隼(Felcocherrug)等珍稀动物濒临灭绝。区域内分布的冬虫夏草(Ophiocordycepssinensis)、黄芪(AstragalustanguticusBatalin)、党参〔Codonopsispilosula(Franch.) Nannf〕、雪莲(Saussureainvolucrata)、秦艽(GentianamacrophyllaPall)、红景天(RhodiolaroseaLinn)等资源储量也明显减少。

祁连山疏勒河—哈拉湖汇水区山水林田湖草关系及相互影响示意如图2所示。

3 生态保护修复总体思路与主要任务

3.1 总体思路

根据我国江河源头区分类，研究区属于西北风沙区江河源头区，年降水量为100～350 mm，属于温带干旱半干旱气候，主要植被类型为荒漠草原、典型草原以及疏林灌木草原等，区域生态环境脆弱，在我国生态安全战略格局中具有十分重要的地位[18]。结合区位特点，以问题导向、目标导向、生态经济社会复合效益导向相结合为原则，设计了“一片、一线、两全面”的总体修复治理思路，即围绕布哈河、疏勒河、大通河三河河源区(一片)，进行保护与修复，提高区域生态涵养功能；对疏勒河河源—出境段(一线)开展生态恢复与治理，修复破碎生境，提升区域生态功能，保持生态系统稳定；通过全面修复区域内历史遗留矿山、全面提升农村环境质量(两全面)，为研究区营造生态福祉。通过总体修复治理，促进区域生态环境保护与经济社会协调发展，重塑山水林田湖草生命共同体，提升区域生态系统服务和生态屏障功能，切实保障西北内陆地区和国家生态安全。

3.2 主要任务

3.2.1三河河源区湿地生态系统保护与功能提升

位于天峻县木里乡附近的三河河源区是大通河、布哈河和疏勒河的发源地。近年来由于全球变暖和人为干扰等原因，三河河源区雪线上升，湿地退化、沙化，并逐步退化成为失去生态功能的黑土滩等。结合三河河源区特点，以主要环境问题为导向，通过湿地保护、沙化土地和黑土滩治理等措施，整体提升三河河源区乃至祁连山区的生态涵养功能。

3.2.1.1湿地保护

试点项目之前，研究区已通过“青海湖流域生态环境保护与综合治理项目”“青海祁连山生态保护与建设综合治理工程”等布置了部分湿地保护工程，主要包括拉设网围栏、设置大型宣传牌、开展植被修复等。因此，湿地保护需在已实施工程的基础上开展工作。将湿地根据生态功能重要性划分为重点保护的沼泽湿地和一般保护的沼泽湿地，分区分类开展生态保护。重点保护的沼泽湿地主要包括4类：1)湿地与高山草甸、草原连为一体，人畜活动相对频繁，放牧利用超载的地区；2)沼泽湿地有明显退化现象，不保护就不能稳定生态的地区；3)野生动物重点栖息和重点活动区域；4)主要河流水源补给区。一般保护的沼泽湿地包括2类：1)湿地所处位置更高，或者接近冰川，人畜活动少，牲畜很少到达的地区；2)湿地生态系统相对稳定，没有明显退化萎缩的地区。

以重点保护的沼泽湿地为核心，在每年植物的返青期、生长期实施禁牧，在结实期以草定畜严格限牧，使湿地植被得以休养生息，以提高湿地生态系统的功能。对于实施自然修复的区域，进行封泽、育草建设，并进行专人管护；通过围栏保护、植被补植等工程措施恢复湿地植被。同时，通过设置大型宣传牌、聘用专职管护员等开展湿地保护的宣传和监管工作。

3.2.1.2沙化土地治理

研究区沙化土地面积达12 060 hm2。人为过度放牧以及乱采滥挖等活动是导致沙丘活化、沙化扩展、生态恶化、沙尘天气频繁发生的主要原因，特别是高寒地区和湖泊盆地，人为活动对生态环境的破坏十分严重，不仅会导致区域土地沙化趋势的加剧，而且对盆地生态系统和湖泊湿地生态系统的稳定产生极大的威胁。

研究区已通过“青海祁连山生态保护与建设综合治理工程”在哈拉湖东北岸流沙地实施了2 000 hm2沙漠化土地治理工程，并取得一定成效。试点项目在已有工程基础上，针对迫切需要治理的1 780 hm2沙化土地开展治理，与已实施区域形成连片效果。针对沙漠化土地不同类型和同一沙地不同地点，选取不同的治沙模式。在中部及边缘地带的流动沙丘区域，就地取材，主要设置砾石沙障；在沙丘相对高度较低的部位采用沙袋固沙，并补播植被。考虑到研究区单位面积植物生物量较少，草方格不易获取，工程固沙方式以就地取材的砾石沙障或者沙袋沙障为主，草方格沙障实施面积仅约33.3 hm2。

3.2.1.3黑土滩型退化草地综合治理

结合研究区农牧部门在黑土滩治理中的经验，采用免耕补播+围栏封育的农艺措施开展治理，修复黑土滩。建植时，切实抓好播种、保苗等关键环节，为牧草的生长发育提供良好的条件。为保持多年生人工草地植物群落稳定性及利用年限，采用适宜青藏高原生长的垂穗披碱草(Elymusnutans)、青海冷地早熟禾(Poacrymophilacv. Qinghai)和青海中华羊茅(Festucasinensis)等多年生优良禾本科牧草，通过上繁草和下繁草的合理配置，建植混播人工群落。人工草地建植后前2年，牧草生长期绝对禁牧，同时进行科学施肥和灭除毒杂草；第3年后可以适当轻牧，但要根据草地实际生长状况确定合理的载畜量和利用时间，一般在牧草返青期和牧草结籽期禁止放牧，以利于人工草地植物生长和植被更新。

3.2.2疏勒河河源—出境段生态系统修复示范

由于人为干扰等原因，近几年疏勒河流域草场退化、鼠害加剧以及生态环境破碎化问题逐渐凸显。同时，由于区域内人们生活水平的提高和外来人口的增加，生活垃圾和污水产生量增加，对疏勒河水质造成威胁。通过实施乡镇及牧社环境综合整治、退化草场修复、破碎化草地生态系统治理、河道生态修复等措施，提升疏勒河河源—出境段生态环境功能。

3.2.2.1乡镇及牧社环境综合整治

为保障河流水环境质量，系统筛查疏勒河两岸乡镇及牧社对河流水质的威胁因素。开展河岸沿河污染源普查，及时清理沿河零散垃圾点。建立长效机制，对可能会对河流水质产生威胁且尚未开展农村环境治理的村庄实施乡村环境提升工程。按照青藏高原农村生活垃圾产生量为85 g(人·d)[20]进行估算，研究区农村生活垃圾产生量约为1 096.4 kgd。考虑到研究区农村人口分布分散、污水产生量很小等因素，暂不考虑污水处理设施。

针对相对分散的村庄产生的垃圾，采取分拣分类、分类处置的模式，每个村庄配备一定数量的垃圾箱，鼓励指导村民进行垃圾分类、回收和就地消纳，并试点开展物资进村与垃圾出村的回路机制。相对集中的村庄在配备户外垃圾桶的同时，配置垃圾斗、钩挂式垃圾车等。设置网围栏、标志牌等，鼓励村民进行垃圾分类、回收等。针对人口较集中的苏里乡生活垃圾无处置设施的现状，在评估现有垃圾产生量的基础上，选取成本低、环境安全的填埋处置方式，修建设计使用年限为20年的垃圾填埋场，使苏里乡生活垃圾得以安全处置，促进疏勒河上游的水环境保护。

3.2.2.2退化草场改良及鼠害防控

以天然草原更新改良为重点，提高草地生产能力，促进草地生态良性发展。对中度及以上退化的天然草地进行更新和改良，采取科学有效的技术措施和管护、利用措施，提高退化草地生产能力，逐步恢复草原植被。进一步制定和完善以草定畜、草畜平衡管理制度，实行划区轮牧，维护草畜平衡。选择集中连片中度以上退化的草地，采取划区轮牧、封育等措施促进草原自然修复；同时，实施免耕补播优良草种，合理施肥，改良草原土壤，促进退化草原植被恢复。具体的工程技术措施主要包括退化草场更新补播和划区轮牧的围栏建设两部分，其中补播以不破坏原生植被为前提，在5月中下旬地温升至3～5 ℃时，通过采取机械免耕补播的方式进行改良；牧草品种选择垂穗披碱草、青海冷地早熟禾等适宜当地生长的多年生禾本科品种。

考虑到草原鼠害加剧天然草地退化，同时为保障退化草场更新补播的成功开展，采用以设置招鹰架为主的措施开展鼠害防控。在鼠害特别严重的区域，小范围内投放C型肉毒素(浓度不高于0.1%)。

3.2.2.3草地生态系统破碎化治理

历史上道路工程实施使研究区内道路两侧形成次生裸地，造成原有完整生态系统的破碎化。经济的快速发展，使对建筑砂石料需求量日益增加，由于建筑材料矿区多位于交通干线周边，挖掘建筑材料使区域地貌景观、生态环境被严重破坏。建筑砂石料采砂坑具有点多、面广、集中连片的分布特征，且历史遗留时间间隔较长，多期叠加破坏使生态环境恢复的压力不断加剧。同时河床取沙也引起了河流改道、植被破碎化等一系列问题。对苏里乡政府—疏勒河大桥段生态破碎化严重的区域开展辅助性生态恢复工程，采用覆坑平整、回填覆土、植被补植以及辅助围栏保护等工程措施对道路边坡、取土场等次生裸地进行修复。

3.2.2.4河道生态修复治理

疏勒河河道两岸存在垃圾随意倾倒、无护坡设施、岸边水土流失较为严重等问题，另外，长期采砂等导致河道淤堵等问题突出。根据良好江河湖泊生态环境安全和河道连通性处置要求，实施河道生态修复工程，对疏勒河上游的苏里乡政府段河道进行综合整治，具体包括历史污染物清理、河岸防护围栏建设和两岸生态隔离带建设等工程内容。

3.2.3疏勒河—哈拉湖流域历史遗留矿山环境治理

历史上研究区矿产资源被粗放开发，盗采现象严重，导致矿区环境恶化，矿山地质环境问题突出。2007年《青海省矿山环境治理恢复保证金管理办法》[21]实施后，在地方主管部门的监管下，有主矿山的治理取得了较好的成效，有主矿山已经全部治理恢复或已明确治理恢复责任人，但还遗留部分责任主体缺失的矿山亟待恢复。针对研究区历史遗留的4处矿山，采用削坡、覆坑平整、危岩清理、河道修复、客土回填、人工种草、围栏封育等工程措施，综合治理面积约192 hm2。

4 结语

青海省祁连山疏勒河—哈拉湖汇水区地处祁连山西段南麓，属高寒内源河源头区，是祁连山区生态屏障的重要组成部分，生态功能十分重要，生态系统具有脆弱性和被破坏后难以恢复的特点。在分析研究区山水林田湖草之间关系基础上，重点梳理了研究区植被退化、生态破碎化加剧导致水源涵养、牧草供给服务降低从而影响区域生态安全的问题，并提出了“一片、一线、两全面”的总体修复治理思路与具体工程措施。山水林田湖草生命共同体生态修复要有治标措施，更要有治本之策。布置具体工程、修复破损的生态环境只是治标措施，强化生态环境监管和工程环境影响评价，合理布置牧民生产、生活空间，提升居民生态环保意识，从源头上防止生态破坏才是真正治本之策。生态环境是不断变化的，同一区域在不同时期、不同点位的主要生态环境问题也有所不同。生态系统具有复杂性，山水林田湖草生态修复的效果需要长时间尺度的考量。因此，有必要建立山水林田湖草生态保护与修复跟踪长效机制，对整体工程实施的效益进行科学评估。