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陈怡平 傅伯杰:关于黄河流域生态文明建设的思考

2019-12-20 中國科學报
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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。由于曆史、自然條件等原因,黃河流域經濟社會發展相對滯後,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並發表重要講話。習近平總書記站在實現中華民族偉大複興和永續發展的戰略高度,爲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、資源禀賦迥然不同。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,總結曆史文獻資料,剖析了黃河流域生態文明建設的成績與問題。作者認爲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”,對症下藥,精准施策。

  1 黄河源头水源涵养区着力“固本增元”

  “問渠那得清如許?爲有源頭活水來。”沒有源頭水源涵養,就沒有幾千年來在幾千公裏奔流不息的滾滾黃河。黃河發源于青藏高原巴顔喀拉山,流經青海、四川、甘肅、甯夏、內蒙古、山西、陝西、河南和山東九省區。三江源是黃河主要水源涵養區,被譽爲中華水塔,黃河約60%的水來自蘭州以上,因此,黃河上遊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。

  (1)草原退化原因

  ① 受自然气候条件制约,三江源植被以高山草甸和草原为主,高原年积温偏低,牧草生长时间短且产量低。② 由于过度放牧,2005年之前,夏秋季草地载畜量超载1.42倍,而冬春季超载2.5倍。③ 毒杂草蔓延,导致草原退化。草原毒杂草主要为菊科植物黄帚橐吾、细叶亚菊和南山蒿,川断续科的青海刺参,瑞香科的狼毒,等等。这些毒杂草具有极强的无性繁殖能力,毒杂草与牧草在生态关系上属于竞争关系,毒杂草在竞争营养资源过程中处于强势,另一方面,毒杂草牛羊不食,适者生存的自然法则导致毒杂草比例逐步扩大,需要更多营养维系其生长发育,从而形成恶性循环,导致土壤肥力下降,土壤退化。④ 高原啮齿类动物(鼠兔和鼢鼠)是导致草原退化的另一个罪魁祸首,鼠兔导致三江源自然保护区约50%的草原退化,如达日县高原鼠兔的平均数量高达374只/公顷。鼠害不仅消耗了大量的牧草,而且通过啃食、掘洞等活动破坏地表结构,加剧土壤退化与水土流失。据统计,2005年三江源自然保护区发生鼠害面积约644万公顷,占三江源自然保护区总面积的17%,占可利用草场面积的33%。

  (2)草原退化與水源涵養能力

  从上世纪70年代至2004年,三江源自然保护区约40%草地面积出现不同程度的退化,草地总面积减少了约1990平方公里,水体与湿地总面积净减少约375平方公里。草原退化严重降低了水源涵养能力,1995—2004年三江源自然保护区多年平均年水源涵养量为142亿立方米。为了保护黄河水源涵养区生态环境,2005 年,国务院批准了《青海三江源自然保护区生态保护和建设总体规划》(以下简称《一期生态规划》),投资75亿元在三江源自然保护区开展生态保护。随着生态保护工程的实施,水源涵养量以19.35亿立方米/10年的趋势增加。至2012年,三江源自然保护区平均年水源涵养量为154亿立方米。2012年青海省兴海县唐乃亥水文站平均年径流量比2004年增加了36.9亿立方米,吉迈水文站比2004年增加了17.1亿立方米。目前,三江源自然保护区水源涵养能力约200亿立方米。与实施前相比(1988—2004年平均牧草产量为533公斤/公顷),2005—2013年草原产草量提高了30.31%,草地面积净增加124平方公里,湿地面积净增加约280平方公里,荒漠生态系统的面积净减少约490平方公里。

  (3)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,受威脅的物種占比爲15%~20%,高于世界平均水平(10%~15%)。近期,井梅秀研究了36.3萬平方公裏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,爲三江源生態保護提供智力支持。鼠害短期內需要通過人工幹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,在低窪地帶人工高産優質牧草,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,適度開展旅遊,延長畜牧業産業鏈條,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》,規劃期限爲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,爲三江源進一步“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 黄河干支流着力“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症,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“奔流到海不複回”,在王之渙筆下,“黃河入海流”,可是今日由于“淤血不通”,黃河“奔不到海”的情況曾經幾度發生。而且,黃河流域水質汙染日益加重。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、幹支流與上下遊一體化治理,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。

  (1)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幹旱,2015年黃河幹支流徑流量爲50年來的最低點,2016—2017年徑流量保持低位運行,徑流量減少削弱了幹流對汙染物的稀釋能力。自三江源自然保護區《一期生態規劃》工程實施以來,黃河上遊水源涵養能力呈增加趨勢,爲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,黃河蘭州段徑流基准量在255億至445億立方米(均值爲356億立方米)之間波動;三門峽段徑流基准量在369億至716億立方米(均值爲547億立方米)之間波動;花園口段徑流基准量在441億至801億立方米(均值爲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年代以後黃河幹流徑流量在波動中下降,尤其是2000年以後。與基准流量相比,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爲530立方米,低于水資源困乏地區水資源標准(1000立方米/人)。且全域水資源利用較爲粗放,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,這是幹流徑流量下降的主要原因。黃河上遊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;黃河下遊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,維護下遊的生態安全。

  (2)水質問題

  黃河流域流經我國一次性能源(煤炭與石油)主要生産與供給基地,尤其是中遊流經晉陝蒙能源化工基地,煤炭産量占全國的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(甯夏平原、河套平原、汾渭平原、華北平原)和12%人口供水任務。近30年來,排入黃河的廢汙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年爲43.37億噸,2017年爲44.94億噸,廢汙水大量排放是黃河水汙染的主要原因。

  據1998年水質監測資料,黃河幹流及主要支流可滿足生活用水的河流長僅占29.2%,幹流水質略好于支流,支流約62%的斷面水質爲劣五類。2003年幹流超標河長竟達78.1%,汙染最嚴重的河段集中在中遊,主要超標指標爲氨氮、化學需氧量、高錳酸鹽等指數。與幹流相比,支流汙染指標顯著增多。2002年出台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》後,一系列政策法規陸續出台,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,黃河幹流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%,支流水質爲中度汙染。這些數據說明黃河治理是一項長期而艱巨的任務。

  黃河汙染表象在幹流,根子在支流。源潔則流清,支流比幹流汙染嚴重且對幹流水質影響很大。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),發現中下遊大型支流彙入幹流的水體是導致幹流汙染加重的重要原因之一,其中流經晉陝蒙能源化工基地的黃河一級支流中窟野河、無定河、汾河以及下遊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爲最大,病原微生物數量大,健康風險不容忽視。另外,農業面源汙染也是黃河汙染的一個重要原因。黃河下遊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)是中國糧食産區,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,推進精准農業,避免漫灌造成水資源浪費和過度施肥造成面源汙染勢在必行。

  微生物作爲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。水中存在大量的汙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爲必檢指標。

  (3)泥沙問題

  黃河中遊穿越黃土高原,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爲嚴重區域之一。新中國建立初期,爲了根治黃河水患,中央政府相關部門先後在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。爲此,制定了黃土高原土壤侵蝕治理的分區治理方案,爲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曆了坡面治理、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爲黃土坡面,這一時期黃河泥沙量沒有明顯減少,年入黃泥沙量約爲15億噸。20世紀60年代中期至70年代末期爲溝坡聯合治理階段,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,年入黃泥沙量大約爲13億噸。20世紀70年代末期至90年代爲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爲重點,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年至今爲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 黄河三角洲着力“预防感染”

  (1)海水侵蝕問題

  “黄河之水天上来,奔流到海不复回。”新中国成立初期,黄河水携带着16亿吨泥沙奔流至东营与渤海激情交汇,在渤海凹陷处沉积形成冲积平原(东经117°31~119°18,北纬 36°55~38°16之间)。20世纪60至90年代,黄河水携带泥沙进入三角洲,每年新增淤地约1230公顷,为该地区提供了丰富的后备土地资源。但是黄河水携带大量泥沙,也导致下游形成800多公里地上悬河,水灾隐患极大。为此,毛泽东主席提出“要把黄河的事情办好”的要求。可是近年来黄河水沙减少,黄河三角洲被海水不断“感染”。根据利津站水文统计数据,1998—2016年河口面积减少约41平方公里,年均蚀退2.53平方公里,其中刁口河故道区域累计蚀退超过10公里,侵蚀导致退化面积超过200平方公里。

  (2)環境汙染問題

  黃河三角洲是世界上最年輕的濕地生態系統(主要爲河灘地、河流故道、決口淤積地區、窪地與背河窪、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,頁岩油資源量約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,大量的持久性有機汙染物進入環境中,並在不同環境介質中傳遞富集,造成鹽漬化土壤被石油汙染,從而導致生態系統結構破壞、功能衰退、生物多樣性減少、生物生産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汙染問題。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。

  (3)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爲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年濕地植被淨初級生産力總量呈下降趨勢,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。互花米草1990年開始“感染”黃河三角洲,2012年後在自然保護區內爆炸式蔓延,截至2018年已超過4400平方公裏。互花米草具有強大的無性繁殖能力,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,灘塗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、環境汙染與互花米草入侵)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年徹底把油田等生産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汙染物汙染,讓生態系統進行自然修複,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,改善灘塗生物棲息地質量;加強河口海岸帶治理和修複,預防海水侵蝕。

  4 生态环境保护对策建议

  黄河是中华民族的母亲河,黄河流域是中国古代政治文化中心和中华文明的发祥地。“君不见黄河之水天上来,奔流到海不复回”, 现如今“天上”生态系统退化没有得到彻底遏制,水源涵养能力有待进一步提升;干支流从上到下逐级接纳“污染”,导致水质下降。全域水资源利用较为粗放,工农业用水效率不高,水资源开发利用率高达80%,远超一般流域40%生态警戒线,导致李白笔下的“奔流到海”曾经几度断流,进而导致黄河三角洲海岸线不断被海水侵蚀,海岸线萎缩。为此提出如下几点建议。

  (1)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”)。“87分水方案”實施32年來,爲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%,甯夏超額86%,內蒙古超額71%,陝西超額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。“87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。

  (2)建立水權交易制度

  黃河流域四分之三的面積地處幹旱半幹旱地區,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。

  (3)出台黄河流域“多规合一”中长期高质量發展規劃

  建议国家组织专家对75万平方公里的黄河流域作综合考察,全面摸清全流域生态环境保护、工业、农业、文化旅游、经济社会发展现状与禀赋,在考察的基础上尽快制定黄河流域“多规合一”中长期高质量發展規劃,系统布局工业、农业、生态、生活、旅游、文化等“一揽子”规划。“多规合一”规划出台后流域各省按照总体规划抓落实,市县严格按照规划抓执行,为节水减排、生态保护与高质量发展提供根本保障。

  (4)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,避免各地爲了爭奪旅遊資源而相互拆台、爭搶“祖先”的鬧劇再次發生,維護中華民族在國際上的形象,築牢中華五千年優秀文化根基。

  (本文受国家重点研发项目资助No.2017YFD0800500;作者陈怡平系中國科學院地球环境研究所研究员,陕西省政协常委,人口资源环境委员会副主任,九三学社陕西省委副主委;傅伯杰系中國科學院院士,中國科學院生态环境研究中心研究员)

打印 責任編輯:侯茜

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