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【华体会体育】长江经济带湖泊情况演变与掩护、治理建议

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本文摘要:本文节选自《中国科学院院刊》2020年第8期专题:长江经济带高质量生长《长江经济带湖泊情况演变与掩护、治理建议》羊向东1* 董旭辉2 陈 旭3 王 荣1 王 倩1 林 琪1 徐 敏1 1 中国科学院南京地理与湖泊研究所 湖泊与情况国家重点实验室2 广州大学 地理科学与遥感学院3 中国地质大学(武汉) 地理与信息工程学院长江经济带笼罩我国西南至东部沿海 9 省 2 市,自然条件分异显着。

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本文节选自《中国科学院院刊》2020年第8期专题:长江经济带高质量生长《长江经济带湖泊情况演变与掩护、治理建议》羊向东1* 董旭辉2 陈 旭3 王 荣1 王 倩1 林 琪1 徐 敏1 1 中国科学院南京地理与湖泊研究所 湖泊与情况国家重点实验室2 广州大学 地理科学与遥感学院3 中国地质大学(武汉) 地理与信息工程学院长江经济带笼罩我国西南至东部沿海 9 省 2 市,自然条件分异显着。区域内湖泊众多,成因类型多样,其中面积大于 1平方公里的湖泊凌驾 660 个,大于 10 平方公里的湖泊 151 个(图 1),多集中漫衍于我国西南横断山区、长江中下游和淮河流域。

图1 长江经济带面积大于 1 平方公里的湖泊漫衍图恒久以来,这些湖泊在保障供水、流域经济生长、蓄洪防灾、旅游休闲等方面发挥着重要服务功效。近几十年来区域内湖泊生态情况泛起了差别水平的退化,尤其是受人类运动滋扰强烈的一些大型湖泊和中小型都会湖泊退化尤为严重。这些退化湖泊的配合特点是生物群落结构趋于简朴化,生态系统完整性遭破坏,生物多样性淘汰,生态服务功效退化。

湖泊退化问题已威胁到流域甚至区域的生态宁静和可连续生长。长江经济带湖泊一直是国家水情况治理的重点,此前已着重开展了太湖、巢湖、滇池和洱海水体污染和富营养化防治事情。

只管投入力度很大,但治理成效较慢。事实上,湖泊生态系统现状是恒久演化的效果,这就需要我们相识湖泊历史,分析湖泊退化的时间和演化历程,展现关键驱动要素与机制,厘清气候变化和人类运动滋扰对湖泊生态系统的影响水平;在此基础上,提出湖泊掩护和治理的对策,包罗:治理的参考目的、治理效果的评估、生态质量评价及生态灾变预警等。

在缺乏恒久监测数据的情况下,湖泊沉积记载研究是剖析湖泊恒久演化纪律的唯一途径。1 长江经济带湖泊漫衍和情况现状湖泊漫衍和成因类型长江经济带东、西部湖泊漫衍及成因类型具有显着的区域特色。1 长江经济带西部湖群位于我国西南横断山区该区域大、中型湖泊均位于较低海拔,多为结构断陷湖泊(如云南九大湖泊),系青藏高原隆升伴生的产物。

而在山地差别海拔处则漫衍着众多的小型湖泊,主要以冰川遗迹湖和堰塞湖为主。2 长江经济带东部湖群位于我国江淮流域洪泛平原区该区域面积凌驾 1平方公里 以上的湖泊近 580 个,大于 100 平方公里的湖泊有 27 个;我国的五大淡水湖泊——鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖和巢湖都漫衍于此。主要生态情况问题区域地理情况的差异和经济生长的不平衡,导致了长江经济带东、西部湖泊差别的生态情况问题。

近期,对我国西南山地(高海拔)近 70 个小型湖泊水情况举行观察的数据讲明,大多数湖泊保持在贫营养水平,浮游藻类生物量极低,这与高山湖泊远离人类运动直接影响有关。同期观察的 47 个西南低海拔湖泊水质数据显示(图 2a):大多数湖泊处于中营养和富营养状态,以洱海、滇池、星云湖等湖泊为代表,水质现状堪忧,藻类生物量高;仅约 28% 的湖泊处于贫营养状态,如泸沽湖和抚仙湖等。

图 2 长江经济带典型湖群水情况状况观察效果 (a)47 个西南低海拔湖泊;(b)70 个江淮地域浅水湖泊江淮地域浅水湖泊,水情况质量总体比我国西南地域差。2016—2017 年,对近 70 个湖泊的四季水质观察资料显示,凌驾 93% 的湖泊已经处于富营养状态。2003—2004 年和 2016—2017 年相同湖泊(共 33 个)的四季水质观察数据对比发现,28 个湖泊(占比 85%)水质进一步变差,只有少数湖泊营养状态指数(TSI)略有降低(图 3)。太湖监测数据显示 ,2007—2017 年湖水 TN 浓度下降,但仍然凌驾 2 mg/L;TP 小幅下降后又上升,整体处于较高水平,藻类生物量逐年上升,蓝藻发作面积并无淘汰趋势。

除水质恶化外,自 1950 年以来,由于大规模围湖造田,仅长江中下游地域湖泊面积和库容就划分淘汰约 1.3×104km2 和 5×1010 m3,消亡的湖泊数凌驾 1000 个。同时,20 世纪 50—70 年月大量水闸修建阻碍了江湖水系自然连通,改变了江湖之间物质和能量交流关系。此外,研究区湖泊还存在外来种入侵、藻毒素蓄积和三峡工程运行后通江湖泊生态水文历程改变等诸多问题。

2 已往百年来长江经济带湖泊情况变化与生态系统退化原因湖泊沉积物中生存了富厚的生物和理化情况信息,可以通过沉积岩芯提取和多指标分析,重建已往生态情况演化的历史。针对长江经济带湖泊情况问题,许多研究者对长江经济带东、西部湖泊开展了近现代情况历程的重建事情,在数年至 10 年时间分辨率上,展现了长江经济带差别类型湖泊生态情况演化的阶段性特征,探讨了全球变化和日益增强的人类滋扰配景下,湖泊生态系统退化的原因。长江经济带西部湖泊我国西南横断山区是全球生物多样性最为富厚的地域之一。

只管位于高海拔的山地湖泊很少受到人类的直接滋扰,可是近百年来,人类运动仍通过大气污染沉降等间接方式影响了高山湖泊生态系统。在较低海拔,沉积记载的分析显示人类运动的连续滋扰已导致近几十年该区域湖泊生态系统普遍偏离自然演化的轨迹。

泸沽湖多指标变化显示,20 世纪 50 年月以来,流域侵蚀逐渐增强,且陪同着营养输入的增加,以及藻类的微弱变化;20 世纪 80 年月流域侵蚀到达峰值,入湖营养快速增加,底栖动物群落演替显着,藻类增长迅速,泛起富营养化特征;20 世纪 90 年月后期,深水层溶氧情况进一步变差,硅藻群落更替显着。这些变化的阶段性在抚仙湖、洱海、程海、星云湖等湖泊沉积记载中均有反映。

其趋势的一致性讲明,在气候和人类运动影响下,流域土壤侵蚀增强导致的营养盐输入是西南湖泊生态系统退化的重要原因。长江经济带东部湖泊以长江中下游浅水湖泊为例,该区湖泊历史时期与长江保持着流通的水力联系,两者之间的能量流、物质流和生物流不停交流,形成了自然的江湖生态系统。来自梁子湖、龙感湖、巢湖等多个湖泊的古湖沼学证据显示,1950 年前,该区域湖泊换水周期短,水体细颗粒悬浮物质和营养物质易随出水河流排挤;开阔湖区的硅藻以适应流水情况的颗粒直链藻占绝对优势;水生植被多以清水型沉水植物类型组合,如小茨藻、轮藻、密刺苦草等为特征。然而,20 世纪 50—60 年月以来的围垦和闸坝建设阻隔了江湖水力连通,形成半关闭的相对静水情况;泥沙淤积显着加速,水体细颗粒悬浮物质增多,沉积物中营养物质积贮量增加,水体泛起富营养化特征。

1980 年以来,西太湖和巢湖等湖泊还履历了再次的富营养化加重历程,水体 TP 浓度显着增加,开阔水域水生植物消失,硅藻以富营养种类占绝对优势,湖泊演变为藻型生态类型。差别于江湖阻隔的湖泊,通江湖泊,如洞庭湖和鄱阳湖的富营养化发生时间相对较晚,并受到三峡大坝工程的显著影响。2003 年以来,三峡工程运行后,收支湖径流量和输沙量发生显着变化,直接影响湖泊换水周期和湖泊富营养化趋势。现在,在长江中下游地域仍有相当多湖泊处于水生植物占优势的草型状态。

与藻型湖差别,这些草型湖在 1980 年后生态并没有泛起显着转变,反映了这些湖泊生态系统在应对外力驱动时保持了较高的弹性。然而,在高强度的人类运动连续滋扰下,未来可能存在由草型向藻型转变的生态风险。

3 湖泊生态系统服务恒久变化基于长江中下游湖泊沉积物多指标的分析效果,一些研究者对已往 100 年来的生态系统服务变化举行了评估。总体而言,1950 年以来长江经济带湖泊流域调治服务开始呈下降趋势;1990 年以来快速下降,与供应服务需求呈反向变化关系。

近 70 年来,人类恒久不合理的资源使用方式使得长江经济带湖泊流域的调治和供应两类服务出现出显着的“此消彼长”的动态权衡特征,并可能进一步影响未来生态系统服务的供应。更进一步,通过对差别服务指标的界限条件设定,苏彦瑜平分别从情况宁静和社会基础两个方面提出了构建湖泊流域社会-生态系统宁静操作空间的思路。该研究发现在长江中下游地域,一些重要湖泊流域的水质、空气质量、沉积物质量、土壤稳定性等调治服务指标,现在已经逾越了情况上限,处于危险状态;而清洁能源、工业创新的社会基础完成度则相对较低,这展现出该区域可连续生长的短板。

湖泊生态系统服务恒久变化历程和宁静操作空间研究,有利于民众和治理部门明白情况上限和社会基础之间交互庞大的关系,可为区域生态系统的治理和决议提供宏观控制-预警的依据。由于生态系统服务间权衡效应的存在,举行生态系统治理时应多方思量相关利益群体,以及当下与未来服务的综合得失情况,促进人类福祉的可连续生长。4 基于历史视角的湖泊掩护与治理对策湖泊治理与掩护是一个庞大系统工程,需综合思量多种自然和人为驱动要素的生态效应及其长效机制。本文以史为鉴,从已往情况演变的视角,提出如下长江经济带湖泊掩护及治理对策。

1 对我国西南地域的清洁水源,应接纳因地制宜的掩护对策我国西南地域众多的小型高山湖泊生态情况总体响应大气沉降的影响,但生态系统仍保持很好的完整性。对此类湖泊应该以掩护为主,以维持清洁水源和多样化的生境为目的,一方面可以通过控制区域大气污染物排放,淘汰污染物沉降对湖泊营养物的输入;另一方面只管制止人类运动(如牧业、森林砍伐等)对流域植被和土壤稳定性的直接滋扰。

我国西南地域重要深水湖泊(如抚仙湖、泸沽湖等),只管现在水质情况尚好,但情况演化趋势讲明在人类运动影响下,这些湖泊已经泛起早期富营养化迹象。此类湖泊应掩护与治理兼顾;维持优质淡水资源,需要从源头上控制流域侵蚀强度,淘汰面源污染;同时,通过入湖河流湿地缓冲带,削减入湖营养负荷,以确保高尺度的水质目的。此外,应制止对外来物种的引入,对其导致的生态风险应加以科学评估。2 科学设定湖泊治理目的和阶段性效果评估尺度生态和情况本底简直定,为湖泊情况治理目的的科学设定提供了重要参考。

长江中下游湖泊水体 TP 浓度的本底值在 50 μg/L 左右,这讲明在对该区域富营养湖泊治理中,如果将水体 TP 的削减目的设定过低是不切实际的。通过沉积记载举行的多生物尤其是水生植物指标的分析,可为生态系统修复提供拟自然的生物群落结构信息。

思量到修复目的的合理性,可依据湖泊历史演化历程设定阶段性修复目的。此外,由于同一区域或流域内差别湖泊生态演化存在群落结构的差异,针对详细湖泊的生态修复,还需要建设“因湖施策、一湖一策”的治理修复方案。

现在的生态情况本底研究,主要针对长江中下游典型湖泊;而对于淮河流域和西南地域的富营养湖泊,这方面的研究尚未开展,有须要对其举行情况本底的普查,科学指导湖泊生态系统的修复。3 逐步恢复河湖水力联系,重塑自然河湖水系格式河湖系统间的联通,有助于增加水体的交流强度,缩短湖泊换水周期,增强水体自净能力,从而维持较好的水质状况;同时,河湖联通可建设河流与湖泊间的生态廊道,促进河湖间的水生生物交流。湖泊历史历程的重建,展现了 1950 年以来长江中下游地域强烈围垦和建闸筑坝等人类运动引起的浅水湖泊自然水文节律的改变。这使得绝大多数湖泊从原本好的江河湖水力连通性,酿成了相对静水状态的水库型湖泊,最终导致了富营养化的发生和生物群落的演替。

尊重自然地理历史原貌,逐步构建流通开放的水生态网络,恢复良性的河湖湿地水系格式,应是当务之急。建议以史为鉴,在流域尺度上,通过河流疏导、生态清淤、水生和湿地植被恢复等工程并举,构建以湖泊、运河、主干河流为主体的河-湖-湿地水力连通格式,逐步恢复流域河湖水系统掩护体系,到达水情况和生态质量改善和提升的目的。4 扼守系统突变红线,用突变理论研究指导湖泊生态系统修复湖泊生态系统临界转换具有突然性、结果危害性、恢复滞后性等特点,甚至造成更大尺度上的级联负效应。

因此,古湖沼研究展现的临界转换早期预警信号,有利于对生态系统的治理,制止灾难性事件的发生。在长江经济带,一些重要湖泊的生态系统已履历了从清水态向浊水态的转变,藻类暴发出现常态化。

对这些湖泊的治理,仅通过流域控源截污已经无法实现,必须思量生态系统结构调整的修复计谋。特别是那些正在迫近突变临界点的湖泊,如果得不到实时治理,结果将更严重。

在这种情况下,可以通过临界转换发生前的“闪烁”现象诊断,实时提出掩护和治理的应对措施。面临长江经济带湖泊较高的突变风险,建议将突变早期预警信号纳入监测预警体系,指导湖泊治理、掩护和治理。5 严控不妥的人类运动,实现多尺度的协同治理近 20 年来,我国针对滇池、太湖、巢湖等富营养湖泊开展了治理,在污染控制、水质达标、湖滨湿地景观革新等方面取得一定成效,但大湖面生态问题并没有获得缓解。为了从基础上解决流域内水情况问题,必须开展流域之间的统一协作治理,从整体上掌握关键问题息争决问题,协调好地方各级政府及部门之间的关系,严格控制流域内不合理的人类运动,包罗毁林、工业和生活废水的排放,尤其是农业运动中的化肥使用。

同时,也要增强对情况系统的监测,掌握各情况系统的动态变化历程,实时接纳有效的措施停止生态系统恶化,并制定区域湖泊康健生态系统长效维持治理方案。致谢 谢谢中国科学院南京地理与湖泊研究所王苏民、张科对文稿提供的名贵建议!羊向东 中国科学院南京地理与湖泊研究所研究员、博士生导师。主要从事第四纪古情况、古湖沼、湖泊生态系统演化研究。

中国海洋与湖沼学会、江苏省古生物学会理事;曾任国际硅藻学会理事。曾主持中国科学院知识创新工程重要偏向项目、科学技术部重点研发计划、国家自然科学基金重点项目等项目。

在湖泊硅藻数据库研究和情况要素定量重建、西南古季民风候演化、高山湖泊和长江中下游湖泊古生态、湖泊生态系统突变等方面取得了重要研究结果,揭晓 SCI 论文 150 余篇。获国家自然科学奖二等奖 1 项、江苏省科技进步奖一等奖 1 项;获中国科学院优秀教师奖、朱李月华优秀教师奖。文章源自:羊向东, 董旭辉, 陈旭, 王荣, 王倩, 林琪, 徐敏. 长江经济带湖泊情况演变与掩护、治理建议. 中国科学院院刊, 2020, 35(8): 977-987.。

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