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陳怡平 傅伯杰:關于黃河流域生態文明建設的思考

2019-12-20 中國科學報
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  中共十八大首次把生態文明建設納入中國特色社會主義事業總體布局,標志著人類社會邁入生態文明時代。生態文明是人類在適應自然、利用自然、改造自然過程中遵循生態平衡這一自然法則,對自然資源取之有度,用之有節,達到人與自然、經濟社會發展相互和諧的狀態。

  黃河是中華民族的母親河,黃河流域是中華文明的重要發祥地,也是我國重要的生態屏障帶。由于歷史、自然條件等原因,黃河流域經濟社會發展相對滯后,也是當前脫貧攻堅戰的重要區域。2019年9月18日,習近平總書記在鄭州主持召開黃河流域生態保護和高質量發展座談會并發表重要講話。習近平總書記站在實現中華民族偉大復興和永續發展的戰略高度,為黃河生態環境保護與高質量發展把脈開方。作者理解高質量發展是“既要綠水青山,也要金山銀山”,在高質量保護生態環境的前提條件下,充分發展黃河流域經濟,達到生態環境保護與經濟社會發展互促互進、增效共贏,實現人與自然、經濟社會的高度和諧。黃河自西向東流經青藏高原、黃土高原和華北平原的9個省區,氣候條件、地貌地質條件、資源稟賦迥然不同。如何推進黃河流域生態文明建設,推動黃河流域高質量發展是科技界的重要任務。作者在學習習近平總書記重要講話精神的基礎上,結合科研工作,總結歷史文獻資料,剖析了黃河流域生態文明建設的成績與問題。作者認為未來黃河流域生態文明建設必須具體問題具體分析,“望聞問切”,對癥下藥,精準施策。

  1 黃河源頭水源涵養區著力“固本增元”

  “問渠那得清如許?為有源頭活水來?!睕]有源頭水源涵養,就沒有幾千年來在幾千公里奔流不息的滾滾黃河。黃河發源于青藏高原巴顏喀拉山,流經青海、四川、甘肅、寧夏、內蒙古、山西、陜西、河南和山東九省區。三江源是黃河主要水源涵養區,被譽為中華水塔,黃河約60%的水來自蘭州以上,因此,黃河上游水源涵養對黃河流域水資源可持續開發利用具有決定性的作用。但是,水源涵養區屬于青藏高原氣候系統,有冷暖之分,無四季之別,屬于典型高寒生態系統,生態環境十分脆弱,從上世紀70年代開始,三江源地區生態系統開始持續退化。

 ?。?)草原退化原因

 ?、?受自然氣候條件制約,三江源植被以高山草甸和草原為主,高原年積溫偏低,牧草生長時間短且產量低。② 由于過度放牧,2005年之前,夏秋季草地載畜量超載1.42倍,而冬春季超載2.5倍。③ 毒雜草蔓延,導致草原退化。草原毒雜草主要為菊科植物黃帚橐吾、細葉亞菊和南山蒿,川斷續科的青海刺參,瑞香科的狼毒,等等。這些毒雜草具有極強的無性繁殖能力,毒雜草與牧草在生態關系上屬于競爭關系,毒雜草在競爭營養資源過程中處于強勢,另一方面,毒雜草牛羊不食,適者生存的自然法則導致毒雜草比例逐步擴大,需要更多營養維系其生長發育,從而形成惡性循環,導致土壤肥力下降,土壤退化。④ 高原嚙齒類動物(鼠兔和鼢鼠)是導致草原退化的另一個罪魁禍首,鼠兔導致三江源自然保護區約50%的草原退化,如達日縣高原鼠兔的平均數量高達374只/公頃。鼠害不僅消耗了大量的牧草,而且通過啃食、掘洞等活動破壞地表結構,加劇土壤退化與水土流失。據統計,2005年三江源自然保護區發生鼠害面積約644萬公頃,占三江源自然保護區總面積的17%,占可利用草場面積的33%。

 ?。?)草原退化與水源涵養能力

  從上世紀70年代至2004年,三江源自然保護區約40%草地面積出現不同程度的退化,草地總面積減少了約1990平方公里,水體與濕地總面積凈減少約375平方公里。草原退化嚴重降低了水源涵養能力,1995—2004年三江源自然保護區多年平均年水源涵養量為142億立方米。為了保護黃河水源涵養區生態環境,2005 年,國務院批準了《青海三江源自然保護區生態保護和建設總體規劃》(以下簡稱《一期生態規劃》),投資75億元在三江源自然保護區開展生態保護。隨著生態保護工程的實施,水源涵養量以19.35億立方米/10年的趨勢增加。至2012年,三江源自然保護區平均年水源涵養量為154億立方米。2012年青海省興??h唐乃亥水文站平均年徑流量比2004年增加了36.9億立方米,吉邁水文站比2004年增加了17.1億立方米。目前,三江源自然保護區水源涵養能力約200億立方米。與實施前相比(1988—2004年平均牧草產量為533公斤/公頃),2005—2013年草原產草量提高了30.31%,草地面積凈增加124平方公里,濕地面積凈增加約280平方公里,荒漠生態系統的面積凈減少約490平方公里。

 ?。?)未來仍需固本增元

  由于土壤侵蝕和氣候原因,草地生態系退化格局依然沒有得到根本性扭轉。物種多樣性保護依然任重道遠,部分生物及其種群數量呈現銳減趨勢,受威脅的物種占比為15%~20%,高于世界平均水平(10%~15%)。近期,井梅秀研究了36.3萬平方公里的三江源地區植被變化,三江源東部地區植被覆蓋度高,西部地區植被覆蓋度低。2017—2018年植被覆蓋度下降明顯的區域主要分布在瑪多縣西部、瑪沁縣東部、久治縣、甘德縣、斑馬縣、澤庫縣東北部、唐古拉山鎮西部、達日縣北部和南部。因此,這些退化嚴重區域仍需“固本增元”。

  國家從政策、資金方面已經給予支持,從科學和管理上,需要加強研究牧草與載畜量的當量關系,為三江源生態保護提供智力支持。鼠害短期內需要通過人工干預方法維護生態平衡,長期來看則需要構建生物防治的技術體系(如增加鼠兔天敵等);加強人工優質牧草培育,在低洼地帶人工高產優質牧草,減少草場壓力,還草原休養生息機會,維持其可持續利用性。同時,適度培育藏藥資源,適度開展旅游,延長畜牧業產業鏈條,促進區域經濟發展。2014年1月8日,國家發展與改革委員會正式印發《青海三江源生態保護和建設二期工程規劃》,規劃期限為2013—2020年。該規劃對進一步加強三江源地區濕地、河流湖泊、草原生態系統保護具有十分重要的戰略意義,為三江源進一步“固本增元”提供了資金與政策保障。從黃河流域高質量發展戰略來考慮,有必要規劃《青海三江源生態保護和建設三期工程規劃》。

  2 黃河干支流著力“活血化瘀”

  中醫上活血化瘀是指由于淤血導致人體出現了一些病癥,如手麻等,用活血的藥物,改善血液系統和神經系統,把淤血化開,達到脈絡疏通的目的。在李白筆下,黃河“奔流到海不復回”,在王之渙筆下,“黃河入海流”,可是今日由于“淤血不通”,黃河“奔不到?!钡那闆r曾經幾度發生。而且,黃河流域水質污染日益加重。黃河生態環境保護需要按照習近平總書記指示精神,左右岸、干支流與上下游一體化治理,統籌山水林田湖草綜合治理、系統治理、源頭治理,不斷提升黃河流域生態文明建設水平。

 ?。?)水量問題

  近年來,隨著黃河流域社會經濟的快速發展,黃河流域徑流量日益減少。2013年黃河徑流量減少32%~50%,2014年黃河出現罕見的全流域性干旱,2015年黃河干支流徑流量為50年來的最低點,2016—2017年徑流量保持低位運行,徑流量減少削弱了干流對污染物的稀釋能力。自三江源自然保護區《一期生態規劃》工程實施以來,黃河上游水源涵養能力呈增加趨勢,為黃河流域水資源生態安全作出了重要貢獻。但黃河年徑流量的下降趨勢仍未得到根本性扭轉。根據蘭州水文站、三門峽站和花園口站觀測數據計算,黃河蘭州段徑流基準量在255億至445億立方米(均值為356億立方米)之間波動;三門峽段徑流基準量在369億至716億立方米(均值為547億立方米)之間波動;花園口段徑流基準量在441億至801億立方米(均值為611億立方米)之間波動。根據文獻資料,蘭州水文站、三門峽水文站以及花園口站觀測數據,20世紀50年代以后黃河干流徑流量在波動中下降,尤其是2000年以后。與基準流量相比,1999—2016年蘭州站平均徑流減少了21%,三門峽站平均徑流減少了60%,花園口站平均徑流減少了59.5%。

  黃河全域人均水資源為530立方米,低于水資源困乏地區水資源標準(1000立方米/人)。且全域水資源利用較為粗放,工農業用水效率不高,水資源開發利用率高達80%,遠超一般流域40%生態警戒線,這是干流徑流量下降的主要原因。黃河上游流經我國地勢第一和第二級階梯交接帶,形成了龍羊峽、劉家峽等許多峽谷,這些峽谷山高水長,河床狹窄,水流湍急,水能資源豐富。目前全流域已建大、中、小型水庫3100余座,總庫容580億立方米,裝機容量25千瓦以上水電站有15個;修建引水工程4500余處,提水工程2.9萬處;黃河下游還興建了向黃淮海平原地區供水的引黃涵閘94處。沿黃河流域對水資源進行了大規模的開發利用,有力推動了黃河流域經濟社會發展。從黃河健康運行來考慮,整個流域需要“活血化瘀,舒經通絡”,合理攔蓄水資源,提高水資源利用效率,維護下游的生態安全。

 ?。?)水質問題

  黃河流域流經我國一次性能源(煤炭與石油)主要生產與供給基地,尤其是中游流經晉陜蒙能源化工基地,煤炭產量占全國的70%。黃河是中國西北、黃淮海平原、華北平原的重要水源,承擔著占全國15%耕地面積的灌溉任務(寧夏平原、河套平原、汾渭平原、華北平原)和12%人口供水任務。近30年來,排入黃河的廢污水總量呈逐年遞增趨勢。從20世紀80年代初期的21.7億噸,增加至90年代初期的42億噸,2016年為43.37億噸,2017年為44.94億噸,廢污水大量排放是黃河水污染的主要原因。

  據1998年水質監測資料,黃河干流及主要支流可滿足生活用水的河流長僅占29.2%,干流水質略好于支流,支流約62%的斷面水質為劣五類。2003年干流超標河長竟達78.1%,污染最嚴重的河段集中在中游,主要超標指標為氨氮、化學需氧量、高錳酸鹽等指數。與干流相比,支流污染指標顯著增多。2002年出臺了第一部治理黃河的行政法規《黃河近期重點治理開發規劃》后,一系列政策法規陸續出臺,有效促進了黃河流域的治理。但《2017中國生態環境狀況公報》指出,與2016年相比,黃河干流Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ類水質斷面比例分別下降0.7%、2.9%、4.3%,Ⅴ類和劣Ⅴ類水分別上升3.6%和2.2%;支流Ⅰ、Ⅱ類水質斷面比例分別下降0.9%和1.8%,Ⅴ類和劣Ⅴ類水分別上升4.7%和2.9%,支流水質為中度污染。這些數據說明黃河治理是一項長期而艱巨的任務。

  黃河污染表象在干流,根子在支流。源潔則流清,支流比干流污染嚴重且對干流水質影響很大。2018年對黃河蘭州段以下的主要支流進行了研究(清水河、大黑河、窟野河、無定河、汾河、渭河、伊洛河、沁河、金堤河和大汶河),發現中下游大型支流匯入干流的水體是導致干流污染加重的重要原因之一,其中流經晉陜蒙能源化工基地的黃河一級支流中窟野河、無定河、汾河以及下游的金堤河和大汶河生態風險較大。分析水體環境微生物發現,金堤河細菌群落多樣性和物種豐度均為最大,病原微生物數量大,健康風險不容忽視。另外,農業面源污染也是黃河污染的一個重要原因。黃河下游興建了向黃淮海平原地區供水的引黃涵閘94處;引黃灌溉面積由1950年的80萬公頃,發展到目前的750萬公頃。黃河流域的幾大灌區(如華北平原,河套平原)是中國糧食產區,是保障中國乃至世界糧食安全的重要區域。近期研究發現灌區土壤中重金屬濃度與黃河水中重金屬有顯著相關性。全域農業實施滴灌技術與測土施肥,推進精準農業,避免漫灌造成水資源浪費和過度施肥造成面源污染勢在必行。

  微生物作為水生生態環境的重要組成部分,其種類和數量影響著水質的優劣,水質好壞也影響微生物的群落結構。水中存在大量的污染物會促進病微生物繁殖,增加其種群豐度,給人類與動物帶來直接或間接的健康風險。建議環境監測把微生物相關指數作為必檢指標。

 ?。?)泥沙問題

  黃河中游穿越黃土高原,左右岸是風成堆積而成的疏松黃土。由于土質疏松多孔,易于侵蝕,因此黃土高原水土流失一直是全球最為嚴重區域之一。新中國建立初期,為了根治黃河水患,中央政府相關部門先后在20世紀50年代和80年代組織專家對黃河流域進行了大規模的綜合考察,摸清了黃河泥沙表象在黃河,根子在黃土高原。為此,制定了黃土高原土壤侵蝕治理的分區治理方案,為黃土高原水土流失綜合治理提供了科學依據,也有效減少了入黃泥沙。20世紀50年代至今,黃土高原水土流失治理經歷了坡面治理、溝坡聯合治理、小流域綜合治理和退耕還林還草等四個階段,取得了舉世矚目的成效。其中,20世紀50年代至60年代中期治理主要對象為黃土坡面,這一時期黃河泥沙量沒有明顯減少,年入黃泥沙量約為15億噸。20世紀60年代中期至70年代末期為溝坡聯合治理階段,這一階段水土流失治理措施注重治溝和治坡相結合。20世紀70年代,黃河泥沙出現減少趨勢,年入黃泥沙量大約為13億噸。20世紀70年代末期至90年代為小流域綜合治理階段,探討小流域水土流失綜合治理模式,以農業生態系統功能提升和植被建設為重點,以提高區域生態效益、經濟效益和社會可持續發展水平。這一階段黃河泥沙量持續下降,年入黃泥沙量減至約8億噸。2000年至今為退耕還林還草治理階段,植被從1999年的31.6%增加至2017年的約65%,有效控制了黃土高原水土流失,入黃泥沙減少至2億噸左右。未來黃土高原退耕還林草工程需要進一步優化和調整結構,鞏固現有成績,同時,須維持一定泥沙量,保障黃河三角洲海岸帶生態安全。

  3 黃河三角洲著力“預防感染”

 ?。?)海水侵蝕問題

  “黃河之水天上來,奔流到海不復回?!毙轮袊闪⒊跗?,黃河水攜帶著16億噸泥沙奔流至東營與渤海激情交匯,在渤海凹陷處沉積形成沖積平原(東經117°31~119°18,北緯 36°55~38°16之間)。20世紀60至90年代,黃河水攜帶泥沙進入三角洲,每年新增淤地約1230公頃,為該地區提供了豐富的后備土地資源。但是黃河水攜帶大量泥沙,也導致下游形成800多公里地上懸河,水災隱患極大。為此,毛澤東主席提出“要把黃河的事情辦好”的要求??墒墙陙睃S河水沙減少,黃河三角洲被海水不斷“感染”。根據利津站水文統計數據,1998—2016年河口面積減少約41平方公里,年均蝕退2.53平方公里,其中刁口河故道區域累計蝕退超過10公里,侵蝕導致退化面積超過200平方公里。

 ?。?)環境污染問題

  黃河三角洲是世界上最年輕的濕地生態系統(主要為河灘地、河流故道、決口淤積地區、洼地與背河洼、沖積島等),黃河三角洲蘊含著大量的油氣資源,已探明東營市石油地質儲量約55億噸,地下鹵水資源量約58億立方米,頁巖油資源量約1545億噸,磚瓦黏土資源量約28萬立方米。在石油資源開采、運輸和加工過程中,由于化石燃料的不完全燃燒,大量的持久性有機污染物進入環境中,并在不同環境介質中傳遞富集,造成鹽漬化土壤被石油污染,從而導致生態系統結構破壞、功能衰退、生物多樣性減少、生物生產力下降以及土壤地力衰退等環境問題。另外,據報道,自然保護區存在不同程度的重金屬污染問題。例如,2017年研究表明黃河三角洲自然保護區重金屬元素(Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Ni、As、Hg)空間分布呈現實驗區>緩沖區>核心區趨勢。

 ?。?)外來物種入侵問題

  黃河三角洲天然和人工濕地分別占全國濕地總面積的68.4%和31.6%。黃河三角洲國家級自然保護區總面積約15.3萬公頃,其中核心區7.9萬公頃,緩沖區1.1萬公頃,實驗區6.3萬公頃。黃河三角洲自然保護區為動植物提供了良好的棲息環境。據統計,黃河三角洲分布各種野生動物達1524種,其中,海洋性水生動物418種,淡水魚類108種,植物393種,野生鳥類368種,其中38種數量超過全球1%,是全球候鳥遷徙的重要棲息地。但1998—2016年濕地植被凈初級生產力總量呈下降趨勢,其原因除了氣候和土地鹽堿化之外,外來物種互花米草入侵(類似人體的薩斯病毒感染)也是導致濕地退化的主要原因?;セ撞?990年開始“感染”黃河三角洲,2012年后在自然保護區內爆炸式蔓延,截至2018年已超過4400平方公里?;セ撞菥哂袕姶蟮臒o性繁殖能力,使得鹽地堿蓬、海草床生境逐漸被侵占,鳥類覓食、棲息生境逐漸減少或喪失,造成鳥類種數減少、多樣性降低,灘涂底棲動物密度降低了60%,導致濕地生物群落組成和結構發生變化。

  習近平總書記指出“重在保護,要在治理”。目前黃河三角洲主要有三個“病”(海水倒灌、環境污染與互花米草入侵)需要治療。山東省積極貫徹落實習近平總書記指示精神,決定在2020年徹底把油田等生產企業與設施退出黃河三角洲國家級自然保護區的核心區,避免黃河三角洲繼續遭受重金屬與持久性有機污染物污染,讓生態系統進行自然修復,自我完善。其次,也需要遏制入侵生物互花米草惡性蔓延,促進河流生態系統健康,改善灘涂生物棲息地質量;加強河口海岸帶治理和修復,預防海水侵蝕。

  4 生態環境保護對策建議

  黃河是中華民族的母親河,黃河流域是中國古代政治文化中心和中華文明的發祥地?!熬灰婞S河之水天上來,奔流到海不復回”, 現如今“天上”生態系統退化沒有得到徹底遏制,水源涵養能力有待進一步提升;干支流從上到下逐級接納“污染”,導致水質下降。全域水資源利用較為粗放,工農業用水效率不高,水資源開發利用率高達80%,遠超一般流域40%生態警戒線,導致李白筆下的“奔流到?!痹泿锥葦嗔?,進而導致黃河三角洲海岸線不斷被海水侵蝕,海岸線萎縮。為此提出如下幾點建議。

 ?。?)重新調整黃河水資源分配方案

  1987年黃河徑流低于正常區間值,黃河水利委員會對黃河流域用水進行了統籌分配(以下簡稱“87分水方案”)?!?7分水方案”實施32年來,為黃河可持續發展提供了制度保障。但是,隨著黃河流域用水結構的改變與徑流量的持續下降,急需重新分配水資源。與“87分水方案”相比,近10年用水總量平均值甘肅超額46%,寧夏超額86%,內蒙古超額71%,陜西超額65%,山西、河南、山東分別超額4%、26%和24%。用水量嚴重超標一方面說明這些區域經濟社會發展迅速,需要追加用水指標,另一方面也許是水資源利用效率低造成?!?7分水方案”僅僅考慮了工業用水和農業用水,因此,未來黃河水資源分配不但要考慮工業、農業用水,還需考慮生態、生活以及地下水資源的分配。

 ?。?)建立水權交易制度

  黃河流域四分之三的面積地處干旱半干旱地區,水資源本底條件比較差,工業、農業、生活及生態建設對黃河水資源依賴性極大。目前全流域對水資源需求量過大,有必要在省與省之間、省內各企業之間、農業罐區之間進行水權交易,從而遏制浪費,以達到節約水資源的目的。

 ?。?)出臺黃河流域“多規合一”中長期高質量發展規劃

  建議國家組織專家對75萬平方公里的黃河流域作綜合考察,全面摸清全流域生態環境保護、工業、農業、文化旅游、經濟社會發展現狀與稟賦,在考察的基礎上盡快制定黃河流域“多規合一”中長期高質量發展規劃,系統布局工業、農業、生態、生活、旅游、文化等“一攬子”規劃?!岸嘁幒弦弧币巹澇雠_后流域各省按照總體規劃抓落實,市縣嚴格按照規劃抓執行,為節水減排、生態保護與高質量發展提供根本保障。

 ?。?)實施“黃河文化一線牽”計劃

  目前沿黃公路基本開通,把黃河文化和紅色文化統一規劃,避免各地為了爭奪旅游資源而相互拆臺、爭搶“祖先”的鬧劇再次發生,維護中華民族在國際上的形象,筑牢中華五千年優秀文化根基。

 ?。ū疚氖車抑攸c研發項目資助No.2017YFD0800500;作者陳怡平系中國科學院地球環境研究所研究員,陜西省政協常委,人口資源環境委員會副主任,九三學社陜西省委副主委;傅伯杰系中國科學院院士,中國科學院生態環境研究中心研究員)

打印 責任編輯:侯茜
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