黃河流域水生生物資源評(píng)估及問(wèn)題診斷

丁一桐,潘保柱

西安理工大學(xué),西北旱區(qū)生態(tài)水利國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710048

黃河以含沙量高聞名于世,有著“河流迅且濁,湯湯不可陵”的湍急水流,以及“九曲黃河萬(wàn)里沙,浪淘風(fēng)簸自天涯”的蜿蜒河道,千百年來(lái)奔騰不息,與長(zhǎng)江一同哺育著中華民族,被譽(yù)為中華民族的“母親河”。 在中華5 000 年的歷史長(zhǎng)河中,黃河流域有3 000 多年作為全國(guó)的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心,當(dāng)前是我國(guó)重要的能源化工基地和農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)[1-2]。 同時(shí),作為我國(guó)“兩屏三帶”中的生態(tài)屏障的重要組成部分,黃河流域是聯(lián)結(jié)青藏高原、蒙新高原、黃土高原和華北平原的生態(tài)廊道,且是嚴(yán)重缺水的西北、華北地區(qū)的重要水資源庫(kù)[3]。 因此,保證黃河流域水資源安全可靠及可持續(xù)發(fā)展十分重要。

黃河流域橫跨南溫帶、中溫帶和高原氣候區(qū)[4],復(fù)雜的自然條件和特殊的地理氣候?qū)е曼S河水患變幻無(wú)常、復(fù)雜難治,為沿岸居民帶來(lái)肥沃的黃土農(nóng)田的同時(shí),也曾帶來(lái)無(wú)窮的災(zāi)難。 近3 000 年來(lái),黃河下游共決溢1 590 次以上,改道高達(dá)26 次[5],可以說(shuō)“三年兩決口、百年一改道”。 善淤、善決、善徙的黃河多年來(lái)一直是懸在沿岸居民頭上的一把“利劍”。 “黃河寧,天下平”,因此,中華民族的發(fā)展史也是黃河水患的治理史。

自20 世紀(jì)70 年代以來(lái),一系列水利工程的修建使黃河日趨安穩(wěn)[6],但同時(shí)也不可逆轉(zhuǎn)地改變了黃河流域的自然地理屬性[7]。 此外,黃河流域總?cè)丝谟?964 年的5 896 萬(wàn)人[8]持續(xù)增加至2019 年的1.6 億人,導(dǎo)致資源需求量越來(lái)越大。由此可見(jiàn),隨著全球氣候變化以及人類(lèi)活動(dòng)的加劇,黃河流域水資源開(kāi)發(fā)利用程度加大、供需矛盾突出、水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)等狀況仍將長(zhǎng)期存在[9]。在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展成為重大國(guó)家戰(zhàn)略的背景下,其水資源短缺、水環(huán)境污染和水生生物多樣性降低等問(wèn)題仍十分突出[10],嚴(yán)重阻礙了流域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展。 其中,土地利用類(lèi)型的改變、水壩建設(shè)的增加以及河流水動(dòng)力的不穩(wěn)定等因素,均直接或間接加速了本地物種的滅絕[11]。 因此,有必要對(duì)黃河流域各水體中的水生生物所面臨的危機(jī)進(jìn)行深入研究,積極探索黃河流域水生生物資源量對(duì)各脅迫因素的響應(yīng)機(jī)制,為科學(xué)制定生物多樣性保護(hù)和管理措施提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為促進(jìn)黃河流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供理論參考。

1 水生生物資源量變化

1.1 魚(yú)類(lèi)資源量變化

1)漁獲量變化。 黃河干流大部分河段在20世紀(jì)80 年代的漁獲總量相比20 世紀(jì)50 年代銳減約80%[13],如寧蒙河段在20 世紀(jì)60 年代的年均漁獲量約為120 t,而到了20 世紀(jì)80 年代則不足50 t[14]。 此外,近年來(lái),在黃河流域捕獲的主要經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)的魚(yú)齡多由成年魚(yú)(Ⅴ～Ⅵ齡)變?yōu)橛佐~(yú)(Ⅱ～Ⅳ齡),且個(gè)體平均重量由1～5 kg 下降為不足1 kg[15]。 大型和超大型魚(yú)類(lèi)的漁獲量急劇減少,導(dǎo)致黃河流域漁獲物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值呈顯著下跌狀態(tài)。

2)物種數(shù)變化。 自20 世紀(jì)60 年代至今,黃河流域有記載的魚(yú)類(lèi)總物種數(shù)約為202 種,其中以鯉形目占主導(dǎo)(50%以上)。 從種群空間分布上看,黃河流域的魚(yú)類(lèi)資源主要分布在中下游,包括入?？?0 余種過(guò)河口洄游性魚(yú)類(lèi),如達(dá)氏鱘(Acipenserdabryanus)、 銀 魚(yú) (Hemisalanxprognathus)等[16]。 從時(shí)間變化上看,黃河的魚(yú)類(lèi)物種數(shù)由20 世紀(jì)60—80 年代的182 種減少為當(dāng)前的112 種,物種數(shù)下降了38%[17]。 此外,趙亞輝等[18]對(duì)黃河干流指示性魚(yú)類(lèi)的完整性進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)黃河魚(yú)類(lèi)的完整性整體較低且呈逐漸降低趨勢(shì)。

3)食性類(lèi)群變化。 根據(jù)近親類(lèi)群研究[19],可將黃河流域的魚(yú)類(lèi)劃分為浮游動(dòng)物食性、浮游植物食性、雜食性、肉食性、草食性、水生昆蟲(chóng)食性、軟體動(dòng)物食性和著生藻類(lèi)食性共8 種食性類(lèi)型。20 世紀(jì)80 年代后,黃河流域各食性魚(yú)類(lèi)的物種多樣性均有所降低。 其中:水生昆蟲(chóng)食性魚(yú)類(lèi)物種數(shù)下降比例最高(達(dá)40%),該食性魚(yú)類(lèi)主要分布在黃河中上游;其次為肉食性魚(yú)類(lèi),多分布在河口區(qū)域。

黃河流域分布有中國(guó)特有魚(yú)類(lèi)共69 種,其中黃河特有種27 種[18]。 受水利工程修建、人類(lèi)捕撈、污染物排放等人為干擾的影響,相關(guān)魚(yú)類(lèi)原有的自然棲息地環(huán)境遭受破壞,極大地威脅了其生存繁衍[20-22],甚至導(dǎo)致部分物種處于瀕危狀態(tài)。據(jù)統(tǒng)計(jì),流域內(nèi)共有珍稀瀕危魚(yú)類(lèi)24 種,其中屬于黃河特有種的有11 種[18],如骨唇黃河魚(yú)(Chuanchialabiosa)、 北 方 銅 魚(yú) (Coreius septentrionalis)等[23]。 北方銅魚(yú)作為黃河珍貴經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi),原本在黃河中上游均有分布[24],然而目前其分布范圍不斷縮小且數(shù)量不斷下降,已處于極危狀態(tài)。 此外,秦嶺細(xì)鱗鮭(Brachymystaxlenok tsinlingensis)作為中國(guó)特有魚(yú)種,是國(guó)家Ⅱ級(jí)野生保護(hù)動(dòng)物,在黃河流域僅分布于渭河上游及其支流的高海拔(1 200 km 以上)且人口稀少地區(qū),目前其種群數(shù)量日趨減少且多為Ⅱ～Ⅲ齡的未成熟個(gè)體[25]。

1.2 浮游生物資源量變化

浮游生物具有體型微小、遷移能力強(qiáng)、對(duì)水環(huán)境變化敏感等特點(diǎn),作為較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的天然優(yōu)質(zhì)餌料,其動(dòng)態(tài)變化直接影響著無(wú)脊椎動(dòng)物和魚(yú)類(lèi)的現(xiàn)存量[26]。 因此,浮游生物群落結(jié)構(gòu)可直觀、全面地反映河流健康狀態(tài),是河流生態(tài)平衡研究的重點(diǎn)。 從浮游生物的歷史分布上看,20 世紀(jì)60 年代,研究人員在黃河水系共鑒定出浮游植物80 余種、浮游動(dòng)物近20 種[27]。 由于早期物種鑒定水平有限,鑒定出的物種數(shù)較低,然而其生物量同樣偏低,說(shuō)明極為貧乏的浮游生物現(xiàn)存量可能是水流湍急和含沙量高導(dǎo)致的。 隨后,在20 世紀(jì)80 年代開(kāi)展的黃河水系調(diào)查中,共鑒定出浮游植物197 種、浮游動(dòng)物164 種,其中干流浮游植物平均生物量為0.441 mg/L,浮游動(dòng)物平均生物量為0.128 mg/L[28],相比20 世紀(jì)60 年代調(diào)查結(jié)果均有顯著增長(zhǎng),可能是由于水壩修建改變了河流的連續(xù)性。 而在近幾年對(duì)黃河干流進(jìn)行的全面調(diào)查中,共鑒定出浮游植物350 種,平均生物量為2.79 mg/L;浮游動(dòng)物172 種,平均生物量為0.431 mg/L。 相比以往研究,浮游動(dòng)植物現(xiàn)存量均大幅度提升[29],可能是由于水沙關(guān)系發(fā)生了變化。 進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái),黃河多年平均年輸沙量已由16 億t 降至3 億t 左右,含沙量顯著減少有助于浮游生物的生長(zhǎng)繁衍。

1.3 底棲動(dòng)物資源量變化

底棲動(dòng)物對(duì)環(huán)境的長(zhǎng)期變化有著很好的指示作用,是了解河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及健康狀況的關(guān)鍵類(lèi)群[30]。 黃河底棲動(dòng)物的早期資料來(lái)自20 世紀(jì)60 年代和80 年代的黃河水系漁業(yè)資源調(diào)查[27-28]。 調(diào)查結(jié)果顯示,黃河流域底棲動(dòng)物物種數(shù)分別為25 種和71 種,主要為水生昆蟲(chóng)。 受調(diào)查能力和鑒定水平的限制,20 世紀(jì)60 年代的數(shù)據(jù)并不完善,而20 世紀(jì)80 年代調(diào)查得到的底棲動(dòng)物生物量約為2.44 g/m2。 近年來(lái),趙偉華[31]對(duì)黃河干流蘭州-小浪底水庫(kù)河段底棲動(dòng)物進(jìn)行了全面調(diào)查,共鑒定出底棲動(dòng)物73 種,生物量為0.62 g/m2;底棲動(dòng)物多樣性受水質(zhì)和底質(zhì)的影響整體偏低;優(yōu)勢(shì)類(lèi)群中,除水生昆蟲(chóng)(搖蚊科)外,寡毛類(lèi)(顫蚓科)的占比增加。 謝元[32]對(duì)黃河流域干支流進(jìn)行了進(jìn)一步調(diào)查,共鑒定出底棲動(dòng)物145 種,雖然物種數(shù)和生物量相比以往調(diào)查有顯著提高,但多樣性仍整體偏低(Shannon-Weaver 指數(shù)范圍為0.5～2.5),且優(yōu)勢(shì)類(lèi)群并未發(fā)生變化。 以上對(duì)于黃河底棲動(dòng)物的調(diào)查結(jié)果顯示,黃河底棲動(dòng)物多樣性整體偏低,且生物群落結(jié)構(gòu)在60 a 內(nèi)發(fā)生了明顯變化[33],底棲動(dòng)物生物完整性整體顯著降低。

1.4 珍稀動(dòng)物資源量變化

大鯢(Andriasdavidianus)作為由億萬(wàn)年前泥盆紀(jì)時(shí)期的魚(yú)類(lèi)演變而成的有尾兩棲類(lèi)動(dòng)物,曾廣泛生活在長(zhǎng)江、黃河和珠江的中上游山澗溪流內(nèi),但目前已被列入《中國(guó)物種紅色名錄》[34],為極危物種。 20 世紀(jì)70—80 年代,秦巴山區(qū)溪河中的大鯢資源量高達(dá)30 萬(wàn)～50 萬(wàn)尾,個(gè)體重量一般為3～ 6 kg,而目前僅剩2 萬(wàn)余尾,且在海拔800 m 以下的山澗溪流中基本絕跡[35]。 這主要是由于近年來(lái)的過(guò)渡捕獵和環(huán)境變遷[36]導(dǎo)致大鯢棲息地被明顯破壞,呈現(xiàn)為日趨片段化和島嶼化,極大程度地阻礙了其生存與繁衍。

袁家村鐵礦的礦體圍巖以綠泥片巖、鎂鐵閃片巖、變輝綠巖與絹云綠泥片巖等為主，次為含鐵石英巖、石英巖和含鐵綠泥片巖等。圍巖與鐵礦礦石均堅(jiān)硬，難以遭到破壞。研究區(qū)周?chē)鷽](méi)有太大的地表水體，其地下水源于降雨。礦床的含水層內(nèi)水量少，其水文地質(zhì)條件單一。

2 水生生物資源量脅迫因素

2.1 水壩建設(shè)

20 世紀(jì)50 年代至今,黃河流域共建設(shè)大、中型水庫(kù)219 座,其中大型水庫(kù)34 座,總庫(kù)容超過(guò)700 億m3[37]。 黃河干支流已(待)建的代表性水庫(kù)見(jiàn)圖1。 修建水壩為沿黃兩岸人民帶來(lái)防洪、發(fā)電、航運(yùn)等益處的同時(shí),也產(chǎn)生了一系列不可忽視的負(fù)面影響。 水利工程尤其是攔河大壩的修建使自然界歷經(jīng)千百年形成的穩(wěn)定性較強(qiáng)的河流生態(tài)系統(tǒng)在人類(lèi)活動(dòng)的干擾下遭受破壞,降低了自然狀態(tài)下河流生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力[38]。然而目前黃河干支流仍存在正在建設(shè)或規(guī)劃中的水壩,如支流涇河上正在建設(shè)的東莊水庫(kù),以及規(guī)劃中位于北干流下游的黃河古賢水利樞紐工程。 因此,在進(jìn)一步協(xié)調(diào)黃河水沙關(guān)系、優(yōu)化水資源調(diào)度的同時(shí),應(yīng)該對(duì)水壩建設(shè)對(duì)流域水生態(tài)的影響進(jìn)行深入研究,緩解因水壩建設(shè)而產(chǎn)生的維持黃河水生生物多樣性的壓力,重塑黃河的“生命之河”活力。

圖1 黃河干支流已(待)建的代表性水庫(kù)Fig.1 Representative reservoir has been built (or to be built) on mainstream and tributaries of the Yellow River

黃河多處河段筑壩成庫(kù)后,一方面,水庫(kù)內(nèi)水體的垂向水溫呈現(xiàn)為分層分布[39],不同位置的泄水溫度與天然河道的水體溫度存在顯著差異,因此,下泄的底層低溫水會(huì)對(duì)壩下水生生物資源產(chǎn)生不利影響,尤其是對(duì)于魚(yú)類(lèi)而言,會(huì)使其產(chǎn)卵期滯后。 另一方面,大壩的修建將自然狀態(tài)下完整的河流環(huán)境分割成了多個(gè)河段[40],使河流破碎化,改變了魚(yú)類(lèi)的自然生存環(huán)境,嚴(yán)重影響了黃河魚(yú)類(lèi)的生存繁殖,尤其是洄游性魚(yú)類(lèi),阻隔了其生殖、索餌、越冬等的洄游通道。 例如,黃河上游寧夏青銅峽水庫(kù)修建后(1978 年竣工),阻斷了洄游性魚(yú)類(lèi)北方銅魚(yú)的產(chǎn)卵通道,致使其捕撈量急劇下降[41];中游河南三門(mén)峽水庫(kù)開(kāi)工后(1958 年開(kāi)工),淹沒(méi)了大量原本供鯉魚(yú)繁衍生長(zhǎng)的淺水區(qū)產(chǎn)卵場(chǎng),導(dǎo)致其在漁獲量中的占比由20 世紀(jì)50年代的70%下降至20 世紀(jì)80 年代的20%[42]。除此之外,水壩建設(shè)還改變了河道內(nèi)的水資源分布,導(dǎo)致下游水文地貌特征發(fā)生變化,從而直接或間接地影響到河道內(nèi)水生生物的現(xiàn)存量[43]。 其中,黃河的底質(zhì)類(lèi)型以泥沙型為主[44],水壩的修建改變了庫(kù)區(qū)及壩下河道底質(zhì),使庫(kù)區(qū)以淤泥為主,壩下多為卵礫石和粗沙,而底質(zhì)類(lèi)型的改變會(huì)對(duì)底棲動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生直接影響。 同時(shí),修建水壩導(dǎo)致的水溫升高、保水時(shí)間增長(zhǎng)以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)累積均可引起浮游生物的大量繁殖,在一定程度上破壞河流原本的生物地球化學(xué)循環(huán)和水生生物群落結(jié)構(gòu)。

2.2 河道斷流

20 世紀(jì)70—90 年代,黃河斷流頻發(fā),在1997年甚至曾斷流200 余d。 引發(fā)斷流的原因較多,其中:全球氣候變化以及黃河源頭和重要支流的生態(tài)破壞,在一定程度上導(dǎo)致了黃河水量的減少[45];同時(shí),中上游梯級(jí)水庫(kù)的修建導(dǎo)致水庫(kù)庫(kù)容超過(guò)天然徑流量,也不可避免地影響了下游水量;此外,地下水的過(guò)度開(kāi)采以及沿黃取水量的不斷增加,均促使了黃河斷流的發(fā)生[46]。 黃河斷流不僅阻斷了水沙資源以及各類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳輸,加速了黃河生態(tài)環(huán)境的惡化,同時(shí)也對(duì)黃河三角洲的濕地生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了不可忽視的影響,導(dǎo)致生物棲息地面積縮減、水生生物多樣性驟減[47]。雖然黃河斷流情況在21 世紀(jì)初期隨著小浪底水利樞紐工程的修建得到了一定改善,但斷流對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)造成的負(fù)面影響卻是不可逆轉(zhuǎn)的。

歷史上,黃河枯水期主要對(duì)應(yīng)3—7 月,在此期間極易發(fā)生季節(jié)性斷流,而黃河魚(yú)類(lèi)的繁殖期為4—7 月,因此,河道斷流會(huì)導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)繁衍所需的生態(tài)流量無(wú)法得到保障。 由此可知,斷流的發(fā)生嚴(yán)重影響了黃河下游河道魚(yú)類(lèi)尤其是洄游性魚(yú)類(lèi)的生存與繁衍。 例如,黃河下游河道中的江海洄游性魚(yú)類(lèi)日本鰻鱺(Anguillasp.),受斷流的影響,其在三門(mén)峽以上河段已經(jīng)絕跡[48]。 對(duì)于其他水生生物而言,黃河斷流后的水體自凈能力會(huì)下降,復(fù)流后又會(huì)有大量淤積在河槽中的泥沙攜帶著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被沖刷掉,對(duì)河道及河口的生態(tài)環(huán)境和生物資源的可持續(xù)性產(chǎn)生不利影響。 其中,2002 年黃河口及鄰近海域的浮游植物資源量相比于1984 年同期下降了約20%,浮游動(dòng)物資源量下降了近50%[49]。

2.3 水質(zhì)惡化

黃河是我國(guó)華北和西北地區(qū)主要的供給水源,且需向流域外部分地區(qū)遠(yuǎn)距離調(diào)水,其流域的水質(zhì)狀況一直備受關(guān)注。 自改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)城鎮(zhèn)化、工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程加速,使得黃河流域水污染加劇,水環(huán)境惡化加重。 1994 年黃河流域干支流水質(zhì)評(píng)價(jià)顯示,6 554.6 km 參評(píng)總河長(zhǎng)中,Ⅲ類(lèi)水占31.2%,其余為Ⅳ類(lèi)及以下,甚至出現(xiàn)了超Ⅴ類(lèi)水[50]。 隨著城鎮(zhèn)生活源、農(nóng)業(yè)面源和工業(yè)點(diǎn)源 污 染 的 增 加, 黃 河 干 流 總 氮(TN)、 氨 氮(NH3-N)、化學(xué)需氧量(COD)等指標(biāo)濃度一直呈增加趨勢(shì)[51]。 2005 年前后,黃河干流的超標(biāo)河長(zhǎng)曾超過(guò)參評(píng)總河長(zhǎng)的50%,最高可達(dá)80%[52]。近年來(lái),隨著國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)的加強(qiáng),水污染監(jiān)測(cè)與防治力度不斷加大。 《2019 中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》顯示,黃河流域整體水質(zhì)得到顯著提升(為輕度污染),但其中仍有8.8%為劣V 類(lèi)水,高于全國(guó)地表水平均水平(3.4%)。

黃河流域以占全國(guó)2%的水資源承納了全國(guó)約6%的廢污水和7%的COD 排放量,其中:20 世紀(jì)90 年代黃河下游花園口斷面的污染物濃度相比20 世紀(jì)80 年代增加了2～3 倍;到2012 年,黃河流域共有入河排污口2 000 余個(gè)[53]。 黃河水體環(huán)境質(zhì)量的惡化會(huì)直接影響到水生生物的生長(zhǎng)發(fā)育,水體中的污染物會(huì)通過(guò)食物鏈產(chǎn)生富集和放大作用[54],因此,隨著水體中有毒污染物(如重金屬、持久性有機(jī)污染物以及新型有機(jī)污染物等)濃度的增加,其在水生生物體內(nèi)的富集量也會(huì)相應(yīng)增加,并產(chǎn)生一系列危害[55]。 例如,Hg 作為毒性較高的重金屬,其在魚(yú)體內(nèi)的富集會(huì)導(dǎo)致魚(yú)的呼吸、免疫、生殖等系統(tǒng)的功能發(fā)生紊亂[56]。因此,日趨嚴(yán)重的黃河水污染情勢(shì)會(huì)威脅魚(yú)類(lèi)的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖,使魚(yú)類(lèi)繁殖能力減弱,甚至逐漸喪失生育功能,直接導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)種群大規(guī)模消減,許多珍稀特有魚(yú)類(lèi)瀕臨滅絕。 根據(jù)《重點(diǎn)流域水生生物多樣性保護(hù)方案》(環(huán)生態(tài)〔2018〕3 號(hào)),削減黃河流域廢污水排放量、改善水質(zhì)、提高水生生物生活環(huán)境質(zhì)量、保護(hù)魚(yú)類(lèi)資源迫在眉睫。

2.4 酷漁濫捕

20 世紀(jì)80 年代調(diào)查資料顯示,黃河流域的漁業(yè)資源主要是魚(yú)類(lèi),而目前黃河流域的魚(yú)類(lèi)資源已極為匱乏[57],主要原因之一就是人類(lèi)無(wú)節(jié)制的捕撈威脅了魚(yú)類(lèi)的生存。 其中,在黃河中上游的河套平原以及下游的沖積平原,河床地勢(shì)平緩、水流緩慢,有利于捕撈,且人口較為密集,對(duì)魚(yú)類(lèi)資源的需求量較大。 隨著沿岸居民生活水平的提高,黃河流域特有魚(yú)種, 如蘭州鲇(Silurus lanzhouensis)、黃河鯉(Cyprinuscarpio)、北方銅魚(yú)等的價(jià)格大幅度上漲,酷漁濫捕現(xiàn)象頻頻發(fā)生[13]。 “竭澤而漁,豈不獲得? 而明年無(wú)魚(yú)”一幕正在黃河流域上演,其天然水域的野生魚(yú)類(lèi)資源在人類(lèi)的濫捕下銳減。

黃河流域的酷漁濫捕首先表現(xiàn)在在春秋繁殖期對(duì)洄游魚(yú)類(lèi)進(jìn)行集中捕撈,導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)繁衍發(fā)育受阻;其次是采用非常規(guī)捕撈方式,如使用網(wǎng)孔較小的漁網(wǎng)網(wǎng)魚(yú)、毒魚(yú)、炸魚(yú)等,導(dǎo)致黃河魚(yú)類(lèi)資源迅速枯竭[57]。 直至21 世紀(jì)初,面對(duì)捕獲量的劇降,多個(gè)省份(如甘肅、寧夏等)啟動(dòng)了黃河禁漁期制度。 例如,寧夏在2003 年率先實(shí)施了休漁期制度[58],經(jīng)過(guò)10 余年的休養(yǎng)生息,黃河寧夏段魚(yú)類(lèi)生物量顯著提高,其中在2018 年漁獲中,蘭州鯰(SiluruslanzhouensisChen)的生物量相比2015年提高了10.40%,其他魚(yú)類(lèi)的生物量也有大幅度提高,最高達(dá)292.79%,且銀川-石嘴山段瀕危物種大鼻吻魚(yú)句(Rhinogobionasutus)的種群數(shù)量顯著增加。 自2019 年起,每年4—6 月,黃河流域?qū)嵭腥饔蚪麧O期制度,極大程度地緩解了黃河流域魚(yú)類(lèi)資源量不足的壓力,在提高黃河水生生物資源量、保護(hù)生物多樣性、促進(jìn)黃河漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)上邁出了一大步。

2.5 人工引種

自20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始,為充分發(fā)揮黃河流域漁業(yè)資源的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益,黃河流域魚(yú)類(lèi)引種活動(dòng)日益頻繁[59],部分外來(lái)物種已在多個(gè)河段形成自然種群,如虹鱒(Oncorhynchusmykiss,黃河上游)、克氏原螯蝦(Procambarusclarkii,三門(mén)峽水庫(kù))、池沼公魚(yú)(Hypomesusolidus,龍羊峽水庫(kù))、大銀魚(yú)(Protosalanxhyalocranius,小浪底水庫(kù))等[15,60]。 但在人工引種時(shí),不能只注重經(jīng)濟(jì)效益,而忽略了其對(duì)土著種的遺傳多樣性的影響。

通過(guò)文獻(xiàn)整理和實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn),黃河干流和主要支流土著魚(yú)類(lèi)已由20 世紀(jì)60—80 年代的182 種減少至當(dāng)前的93 種,減少48.90%,而引入魚(yú)類(lèi)則達(dá)到了31 種[59]。 如1984 年引入黃河流域的德國(guó)鏡鯉(Cyprinuscarpiovar.specularis),其在被引入后很快適應(yīng)了棲息環(huán)境的變化,且因生長(zhǎng)速度快、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,被認(rèn)定為水產(chǎn)優(yōu)良養(yǎng)殖品種[61]。 但人工引種在豐富黃河魚(yú)類(lèi)物種多樣性、促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的同時(shí),也可能帶來(lái)一些潛在的危害[62],如其他魚(yú)類(lèi)的無(wú)意引入導(dǎo)致有害物種入侵,或者引入魚(yú)類(lèi)占據(jù)生態(tài)位而對(duì)土著魚(yú)類(lèi)產(chǎn)生威脅等。 目前在黃河天然水域捕獲到的鯉魚(yú)大多為德國(guó)鏡鯉和土著鯉雜交繁衍的后代[63],這在一定程度上削弱了河流中土著鯉的自然生長(zhǎng)與繁殖,產(chǎn)生遺傳侵蝕,甚至?xí)?dǎo)致土著鯉滅絕。

2.6 海水入侵

隨著全球氣候變暖,過(guò)去100 年,全球海平面年平均上升0.18 cm[64],已引起國(guó)際社會(huì)的共同關(guān)注。 黃河三角洲也不可避免地受到氣候變暖的影響,自1986 年以來(lái),黃河三角洲海水入侵速度不斷加快, 入侵面積至1995 年已累計(jì)高達(dá)62 km2[65]。 受黃河干流下游人口激增、斷流頻發(fā)以及調(diào)水調(diào)沙的影響,黃河入海泥沙量銳減,進(jìn)而發(fā)生海岸蝕退和海水入侵現(xiàn)象[66]。 有研究預(yù)測(cè),到2050 年,黃河三角洲區(qū)域相對(duì)海平面的上升幅度約為0.4～0.5 m[67]。

當(dāng)海水入侵時(shí),因海水中含有大量鹽類(lèi),原有水體和土壤的理化性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化,而原本生存于此的淡水生物也會(huì)因?yàn)樯车淖兓嘶踔翜缃^[68]。 隨著海水入侵的加劇,黃河口的漁業(yè)生產(chǎn)力也隨之受到削弱,其中黃河口及其附近海域1998 年的漁獲量?jī)H為1959 年的3.3%[69],且目前魚(yú)類(lèi)物種多樣性下降的趨勢(shì)仍在持續(xù)。 此外,海水的侵襲使大面積濱岸濕地急劇減少,水體礦化度和鹽度顯著增加[70],浮游生物和底棲動(dòng)物的棲息環(huán)境發(fā)生改變,其中2002 年在黃河口區(qū)域共鑒定出底棲動(dòng)物117 種,相比20 世紀(jì)80 年代下降了約40%[71-72]。 因此,海水入侵導(dǎo)致了黃河三角洲的國(guó)土資源流失、土壤堿化、生態(tài)環(huán)境惡化以及生物多樣性衰減。

2.7 調(diào)水調(diào)沙

黃河作為全球河流泥沙從陸地輸入海洋的最大貢獻(xiàn)者之一[73],目前的輸沙能力已下降至不足60 年前的1/10,且在20 世紀(jì)90 年代持續(xù)斷流的影響下,水沙關(guān)系極度不平衡,導(dǎo)致下游河道主槽淤積嚴(yán)重,20 世紀(jì)50—90 年代的年均淤積量高達(dá)2.2 億t[74]。 自2002 年開(kāi)始,通過(guò)一系列的調(diào)水調(diào)沙工程,黃河河道淤積現(xiàn)象得到改善,上述問(wèn)題得到了一定程度的緩解。 但調(diào)水調(diào)沙過(guò)程導(dǎo)致下游河道內(nèi)的水量和含沙量激增,快速變化的水沙關(guān)系不可避免地改變了下游河道原本相對(duì)穩(wěn)定的河床地貌和水質(zhì)指標(biāo)(如總磷、NH3-N 等營(yíng)養(yǎng)鹽在短期內(nèi)急劇增加)[75],總輸沙量的降低則導(dǎo)致下游河道及河岸帶的植被與濕地面積呈萎縮趨勢(shì),因此,調(diào)水調(diào)沙對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能造成了較大擾動(dòng)。

小浪底水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙過(guò)程對(duì)黃河的漁業(yè)資源也產(chǎn)生了較大影響。 有調(diào)查表明,調(diào)水調(diào)沙前后的漁業(yè)資源種類(lèi)組成和資源量產(chǎn)生了明顯變化[76-77]。 調(diào)水調(diào)沙過(guò)程會(huì)在短期內(nèi)引起黃河水位的劇烈波動(dòng),同時(shí)會(huì)引起下游河道下切和河床縮窄,對(duì)魚(yú)類(lèi)“三場(chǎng)”(越冬、產(chǎn)卵和索餌場(chǎng))產(chǎn)生較大影響[78],其中水生態(tài)環(huán)境的突變對(duì)魚(yú)卵、仔稚魚(yú)的損害尤為嚴(yán)重。 實(shí)施調(diào)水調(diào)沙時(shí),水庫(kù)中的水體大量下泄,下游河道含沙量急劇增加,使得魚(yú)類(lèi)呼吸受阻甚至產(chǎn)生窒息,大量魚(yú)類(lèi)為獲取更多的氧分而在水面跳躍,出現(xiàn)非自然“流魚(yú)”現(xiàn)象[79]。 此外,對(duì)其他水生生物也造成了較大擾動(dòng)。 宋劼等[80-81]對(duì)近幾年小浪底水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙前中后期的下游河流浮游生物進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)調(diào)水調(diào)沙過(guò)程改變了浮游生物群落的內(nèi)部關(guān)系,削弱了浮游動(dòng)物對(duì)浮游植物的捕食。 而調(diào)水調(diào)沙對(duì)下游河道的持續(xù)沖刷,會(huì)導(dǎo)致部分河段呈現(xiàn)顯著的河床沖刷粗化[82],對(duì)棲息地造成擾動(dòng),對(duì)下游底棲動(dòng)物的生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生不利影響。

結(jié)合以上對(duì)黃河流域水生生物群落變化原因的剖析,將具體原因、發(fā)生區(qū)域及持續(xù)時(shí)間進(jìn)行整合(圖2)。 由此可見(jiàn),自20 世紀(jì)80 年代起,人為活動(dòng)對(duì)黃河流域生態(tài)環(huán)境的干擾逐漸加劇,且各類(lèi)干擾對(duì)于水生生物群落的不利影響逐年累加,導(dǎo)致即使近年發(fā)布了多項(xiàng)針對(duì)黃河流域的生態(tài)治理政策并實(shí)施了一系列生態(tài)保護(hù)措施,仍無(wú)法使黃河流域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量快速恢復(fù)到20 世紀(jì)80年代以前的健康水平。 其原因主要是高含沙環(huán)境下的水生生物的繁殖發(fā)育與水環(huán)境擾動(dòng)的相互關(guān)系仍不清晰,這就對(duì)現(xiàn)階段黃河流域生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展提出了更大的挑戰(zhàn)。

圖2 黃河流域水生生物群落變化原因解析Fig.2 Analysis on the causes of aquatic community change in the Yellow River Basin

3 保護(hù)與應(yīng)對(duì)建議

3.1 加強(qiáng)流域水資源保護(hù),改善水沙不協(xié)調(diào)關(guān)系

由于大量水壩的建設(shè)以及調(diào)水調(diào)沙工程的實(shí)施,黃河下游河道斷流情況已不再出現(xiàn),但這也在一定程度上導(dǎo)致水資源開(kāi)發(fā)負(fù)荷加大。 目前黃河流域的水資源開(kāi)發(fā)率已超過(guò)80%,遠(yuǎn)高于國(guó)際認(rèn)定的生態(tài)警戒標(biāo)準(zhǔn)(<40%)[83]。 即便是保障地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,也應(yīng)建立在水資源保護(hù)的基礎(chǔ)上。因此,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)流域水資源的統(tǒng)一管理和調(diào)度,確定流域內(nèi)各區(qū)域水資源超載情況,分區(qū)域?qū)嵤┧Y源保護(hù)策略,其中:源區(qū)應(yīng)加強(qiáng)水源涵養(yǎng);上游應(yīng)抑制不合理的用水需求;中下游應(yīng)發(fā)展節(jié)水產(chǎn)業(yè)與技術(shù),有效緩解水資源開(kāi)發(fā)沖突,并抑制海水入侵形勢(shì)。 此外,應(yīng)在全流域統(tǒng)籌協(xié)調(diào)徑流-泥沙關(guān)系,加強(qiáng)梯級(jí)水庫(kù)調(diào)度,如通過(guò)建設(shè)古賢水庫(kù)提高小浪底水庫(kù)的調(diào)水調(diào)沙能力,減緩下游河道泥沙淤積嚴(yán)重的現(xiàn)狀。 依據(jù)新理念完善水沙調(diào)控體系,充分意識(shí)到減沙的同時(shí)必然減水,實(shí)施用水總量控制和徑流統(tǒng)一調(diào)度,充分發(fā)揮水流的輸沙作用,保障足夠的水資源和造陸泥沙輸送。

3.2 推進(jìn)水生態(tài)環(huán)境治理,開(kāi)展分區(qū)域生態(tài)調(diào)度

要全面實(shí)施水污染防治,在保證水量的同時(shí),提高水體質(zhì)量。 對(duì)于黃河這種跨度大、地貌復(fù)雜的河流,不僅應(yīng)注意加強(qiáng)對(duì)控制點(diǎn)源污染排放、因地制宜推廣面源污染防治技術(shù)等單一目標(biāo)的管理,更應(yīng)注重加強(qiáng)對(duì)水生態(tài)環(huán)境的統(tǒng)籌治理。 水質(zhì)惡化不僅會(huì)直接影響魚(yú)類(lèi)及其餌料生物的生長(zhǎng)與發(fā)育,更會(huì)降低人們的生活質(zhì)量與幸福指數(shù)。與此同時(shí),水質(zhì)改善的生態(tài)效果也最為直觀。 目前,黃河流域生態(tài)保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系緊張。 例如,傳統(tǒng)水庫(kù)調(diào)度方式多以經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo),較少考慮下游生態(tài)需求,導(dǎo)致下游河流水體污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化以及生態(tài)功能喪失。 在截?cái)辔廴驹?、監(jiān)測(cè)排放水體、實(shí)施污水處理再利用等的基礎(chǔ)上,應(yīng)將水文、水環(huán)境、水生態(tài)三者有效結(jié)合,分區(qū)域開(kāi)展水庫(kù)科學(xué)調(diào)度,降低污染物濃度的同時(shí),提高水環(huán)境的承載能力,有效維系整個(gè)河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的完整性。

3.3 完善生態(tài)影響評(píng)估體系,實(shí)施水壩科學(xué)改造

為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保障人居安全,在黃河流域大規(guī)模建設(shè)水利工程是不可避免的。 但隨著時(shí)間的推移,一些老化的小水電站不僅無(wú)法產(chǎn)生效益,還可能存在較大的安全隱患,如黃河源水電站。 為加強(qiáng)上游生態(tài)環(huán)境保護(hù),恢復(fù)源區(qū)河流連通性,已對(duì)黃河源水電站實(shí)施拆除。 因此,應(yīng)針對(duì)小水電站開(kāi)展生態(tài)評(píng)估,依據(jù)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行科學(xué)改造,適當(dāng)拆除并對(duì)河道進(jìn)行清淤處理,提高可再生水電資源對(duì)流域發(fā)展的服務(wù)價(jià)值,恢復(fù)河流生命體的連續(xù)性,重塑洄游魚(yú)類(lèi)生態(tài)廊道。 對(duì)于已建或在建的水利工程,也應(yīng)注重評(píng)估工程開(kāi)發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響,協(xié)調(diào)好防洪、供水、發(fā)電、生態(tài)保護(hù)之間的關(guān)系,盡可能維持下游河流原本的物質(zhì)場(chǎng)、能量場(chǎng)及生物場(chǎng)。 此外,對(duì)流域進(jìn)行生態(tài)功能區(qū)劃分,統(tǒng)籌規(guī)劃干支流生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理,并根據(jù)各區(qū)域優(yōu)勢(shì)修建水利景觀,營(yíng)造良好的生態(tài)環(huán)境,有效促進(jìn)物種多樣性的提升。

3.4 注重漁業(yè)資源保護(hù),保障生物棲息地完整

結(jié)合水文、水環(huán)境變化和人類(lèi)干擾對(duì)水生生物生長(zhǎng)發(fā)育的影響,開(kāi)展黃河流域水生態(tài)基礎(chǔ)研究,建立水生態(tài)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系。 加強(qiáng)黃河流域土著魚(yú)類(lèi)和珍稀瀕危魚(yú)類(lèi)及其棲息地保護(hù),嚴(yán)禁破壞魚(yú)類(lèi)“三場(chǎng)”生境,建立魚(yú)類(lèi)種質(zhì)資源庫(kù),并在重點(diǎn)保護(hù)河段建設(shè)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū),嚴(yán)格實(shí)施禁漁區(qū)和禁漁期制度。 加強(qiáng)對(duì)土著魚(yú)類(lèi)的基礎(chǔ)生物學(xué)和生態(tài)學(xué)研究,確保土著魚(yú)類(lèi)的資源量,并適當(dāng)開(kāi)展增殖放流與引種工作。 針對(duì)不同的珍稀瀕危生物建設(shè)各類(lèi)自然保護(hù)區(qū),減少人類(lèi)活動(dòng)對(duì)其棲息地的干擾,如建立大鯢產(chǎn)卵保護(hù)區(qū),并在其永久棲息地設(shè)立救護(hù)站。 此外,為了從根本上實(shí)現(xiàn)漁業(yè)資源的可持續(xù)利用,要注重維持生物棲息地保護(hù)與恢復(fù),優(yōu)化黃河流域水庫(kù)生態(tài)調(diào)度,堅(jiān)持跟蹤調(diào)查水壩建設(shè)前后的水生生物資源和生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化,改善水環(huán)境質(zhì)量,利用水質(zhì)-水量對(duì)水生態(tài)健康的約束機(jī)制,促進(jìn)水生生物平衡發(fā)展,維持黃河流域自然生態(tài)系統(tǒng)的完整性。

3.5 協(xié)同多目標(biāo)發(fā)展策略,促進(jìn)流域水生態(tài)修復(fù)

基于黃河流域“一盤(pán)棋”的生態(tài)修復(fù)理念,充分考慮上中下游的差異,協(xié)調(diào)好工農(nóng)業(yè)發(fā)展、城鎮(zhèn)化建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系。 其中:上游要以提升水源涵養(yǎng)能力為目標(biāo),針對(duì)三江源、祁連山、甘南黃河上游等水源涵養(yǎng)區(qū)實(shí)施一批重大生態(tài)保護(hù)修復(fù)和建設(shè)工程;中游要突出抓好水土保持及污染治理;下游要開(kāi)展多水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度,建設(shè)綠色生態(tài)廊道,做好黃河三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù),提高生物多樣性,在海水入侵嚴(yán)重的地區(qū)因地制宜地興建引水工程。 然而,目前黃河生態(tài)保護(hù)與修復(fù)工作面臨的最大挑戰(zhàn)就是已有的研究數(shù)據(jù)和結(jié)果并不足以明確黃河流域的生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀及演化趨勢(shì),因此,迫切需要全面、系統(tǒng)地開(kāi)展黃河流域生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查工作(圖3),建立黃河水文-環(huán)境-生態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù),為開(kāi)展山水林田湖草沙系統(tǒng)治理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖3 黃河流域水生生物危機(jī)應(yīng)對(duì)措施Fig.3 Resolving measures of aquatic organisms crisis in the Yellow River Basin

4 結(jié)語(yǔ)

本研究通過(guò)對(duì)相關(guān)資料和調(diào)查數(shù)據(jù)的整理分析,發(fā)現(xiàn)自20 世紀(jì)80 年代起,隨著全球氣候變化及人類(lèi)活動(dòng)干擾的加劇,如筑壩建閘、河道斷流、水質(zhì)惡化、酷漁濫捕、人工引種、海水入侵、調(diào)水調(diào)沙等,黃河流域水生態(tài)狀況逐漸惡化。 直至21 世紀(jì)初,一系列水沙調(diào)節(jié)和生態(tài)保護(hù)措施的實(shí)施取得了顯著成效,使黃河流域水生態(tài)狀況逐漸改善。然而,當(dāng)前黃河流域水生態(tài)狀況仍未恢復(fù)到20 世紀(jì)80 年代前的最優(yōu)狀態(tài)。 面對(duì)新時(shí)代流域內(nèi)多目標(biāo)同步推進(jìn)的要求,當(dāng)前的首要任務(wù)就是明確導(dǎo)致流域內(nèi)水生生物多樣性和資源量下降的主要原因,堅(jiān)持水文-環(huán)境-生態(tài)協(xié)同保護(hù)與修復(fù)的發(fā)展策略,將綠色生態(tài)和可持續(xù)發(fā)展的理念貫穿始終,為更優(yōu)的水資源保護(hù)以及更有效的水生態(tài)修復(fù)工作提供數(shù)據(jù)支持與理論基礎(chǔ),將黃河打造成為造福人民的幸福河。