摘要:长江流域水生态问题是一个历史性、持续性问题，一直以来备受关注。随着国家保护力度的提升和众多修复保护措施的实施，长江流域的水生态环境得到了一定的改善，但其修复保护工作依然任重道远。依据长江流域水生态问题的区域差异性特点，将长江划分为长江上游、中下游及河口3个区域，并针对各区域特有的水生态问题及其修复保护措施进行了梳理和分析。水生态问题总体概况为:生物栖息地退化、鱼类资源减少、江湖阻隔，以及流域内水污染和底泥污染。针对这些水生态问题的修复保护措施，在全流域视角下，大多以人工修复为主，并与自然修复相结合，形成人工修复促进自然修复的运行模式。最后，通过对上述内容的整理与归纳，以期为更好地修复和保护长江流域水生态环境出谋划策，积极响应长江大保护的国家需求。
关键词:长江大保护;水生态问题;长江经济带;修复措施;长江上游;长江中下游;长江河口
1研究背景
长江发源于青藏高原的唐古拉山脉格拉丹冬峰西南侧，流经不同地区，不同河段的命名也各不相同。从源头到楚玛尔河口，称为沱沱河，从楚玛尔河口到玉树的巴塘河口称为通天河，而正源沱沱河、南源当曲、北源楚玛尔河以及通天河上段共同构成了长江源区;从巴塘河口到四川的宜宾，称为金沙江;从宜宾至宜昌，称为川江段;以上河段统为长江上游，共4504km，流域面积100×104km2。从宜昌到湖口(江西境内)为长江中游，长955km，流域面积68×104km2。湖口以下为长江下游，长938km，流域面积12×104km2。最终江水于崇明岛以东注入东海。长江全长约6300km，途径八省二市一区，流域面积约180×104km2。长江流域是中华文明起源、发展和繁荣的地区之一，拥有丰富的生态资源、生物多样性资源、水利资源等。近年来，受人类活动和全球变暖影响，长江流域部分区域的水资源短缺、水污染加剧、水生态受损等问题日益突出，成为影响我国可持续发展的重要制约因素[1]。
长江流域不仅是长江经济带建设的重要自然资本，也是我国能否实现中国梦最为关键的自然地理区域。习近平同志在深入推动长江经济带发展座谈会上的讲话指出:“推动长江经济带发展必须从中华民族长远利益考虑，把修复长江生态环境摆在压倒性位置，共抓大保护、不搞大开发”[2]。这不仅是中国进入以经济高质量发展为基础的新时代的客观要求，也是解决长江流域在以往几十年大开发中积攒的众多问题的基本方针。本文归纳总结了长江不同江段存在的特殊水生态问题、修复保护措施及治理后现状。以期为长江流域水生态环境的修复保护提供思路。
2长江上游水生态问题与修复
2.1金沙江段生境变迁
金沙江流域面积50.2×104km2，干流总长3481km，支流众多，水能资源丰富，目前已建成金沙江中游梯级水库群、雅砻江流域梯级水库群和金沙江下游梯级水库群，形成了国内规模最大的混联式梯级电站群[3]。金沙江梯级水库群在防洪、发电、航运等诸多方面发挥了巨大的综合效益，为长江经济带的发展作出了重要贡献。
2.1.1总溶解气体过饱和
金沙江流域高坝和超高层水坝的运行使得总溶解气体(TDG)过饱和成为一个严重的环境问题。TDG过饱和可导致鱼类发生气泡病，甚至死亡。而水库群之间的联合作业会增加TDG过饱和水平和持续时间，对这些区域的鱼类造成更大的威胁[4]。2014年夏季，溪洛渡大坝下游区域的TDG过饱和水流持续了一个多星期，导致向家坝水库超过10万kg的鱼类死亡[5]。过饱和TDG对鱼类不利影响的问题亟待解决。目前，国内在此方面的研究已取得了一定成果，如减缓措施主要包括河道中增加曝气装置[6]、调整水电站发电模式[7]、优化泄水建筑物型式和运行调度[8]等。但截至目前，金沙江鱼类过饱和TDG耐受性阈值并未全部确定，大坝下游水体中过饱和TDG的标准也未提出。针对金沙江流域高坝密集分布、高频率联合作业的特点，优化和调整水库群的泄洪结构、控制泄洪间隔(不连续泄洪)[7]是目前解决金沙江流域高坝泄流总溶解气体过饱和问题的最好方式。
2.1.2梯级电站阻隔
金沙江流域共有鱼类214种(亚种)，分属6目、17科、89属，包含国家Ⅰ级保护鱼类3种、Ⅱ级保护鱼类2种、中国濒危动物红皮书所列鱼类15种、省级保护鱼类25种[9]。金沙江的梯级开发导致金沙江流域原有生境破碎化和鱼类多样性降低。以向家坝和溪洛渡水电站为例，电站运行后绥江断面鱼类由54种下降为35种[10]。在水电开发的背景下，如何有效保护金沙江流域鱼类及珍稀物种的多样性已成为研究的热点问题。目前研究结果显示，主要保护措施包括:①修建过鱼设施(包括鱼道、鱼闸、升鱼机、集运鱼船等形式)[2]，如乌东德水电站修建的鱼类增殖放流站和集鱼船[11]。②建设保护区和人工产卵场。目前金沙江流域拥有2个鱼类相关自然保护区和5个国家级水产种质资源保护区[12]。而人工鱼巢增殖效果显著，2017年共检测到鱼类产卵13批次，累计产出鱼卵11.03亿粒[13]。③水库生态调度。2017年首次实施的“三库”联合生态调度，创造鱼类产卵新高[14]。④生境替代。如将金沙江左岸一级支流黑水河作为乌东德、白鹤滩水电站鱼类替代生境予以保护[15]。针对梯级电站对鱼类的阻隔影响，虽然保护措施众多，但单一的保护措施并不能有效或者全面地解决鱼类洄游问题，我们应当采取综合性的保护措施，最终形成亲鱼可逆流产卵!鱼卵可成功孵化!仔鱼可顺流发育的洄游廊道，建设绿色水电与鱼类保护相结合的模式。
2.2宜宾—重庆段鱼类保护区破坏
为保护长江上游珍稀、特有鱼类，在向家坝水电站坝中轴线下1.8km至重庆地维大桥，以及赤水河、岷江和沱江等支流河段，修建“长江上游珍稀、特有鱼类国家级自然保护区”(简称“保护区”)，保护区总河长1138.31km，总面积317.14km2[16]。保护区中有鱼类166种，分属9目22科98属[17]。
但随着过度捕捞、水利工程建设等一系列人类活动的加剧，宜宾—重庆段干支流生境发生严重改变，主要体现在:①水文情势的变化，流速降低、水温分层发生改变;②阻隔效应，溯河洄游和降河洄游阻隔[18]，使保护区的鱼类在摄食、繁殖、生长等方面均受到一定的影响，保护区鱼类资源衰减。据2018年对保护区宜宾段的36个产卵场调查发现，功能部分退化、严重退化的产卵场高达61%[19]。除产卵场遭到破坏外，保护区鱼类还面临体型变小、多样性降低等问题。如赤水河，连续10a的渔获物监测数据显示，渔获物中部分大中型鱼类及部分特有鱼类的比例持续降低[16]。保护区鱼类面临着巨大的生存困境。
相关期刊推荐：《长江科学院院报》1984年创刊，是经国家科学技术部批准，由水利部主管、长江科学院主办的应用科学型学术性刊物。主要报道水(利)科学在长江流域水利水电事业中的发展和应用，包括水(利)科学各个领域的应用基础理论研究成果及学科进展、长江流域大中型水利水电工程研究项目的重要科研成果及实践经验总结，以及新理论、新技术、新材料、新设备、新方法及其应用，还适当刊登其他流域大中型水利水电工程的科研成果及国外有关科学技术的新成就和发展动向。
随着长江“十年禁渔”政策的颁布和实施，再予以配合人工鱼巢建设[20]、增殖放流、水库生态调度[14]和替代生境(如赤水河等)[13]等其他措施保护的实施，保护区鱼类的繁殖与生长都将得到很好的改善。
2.3三峡库区蓄水负面影响
三峡工程坝址位于宜昌市三斗坪，其正常蓄水位175m，库区总面积1084km2，总库容、防洪库容和兴利库容分别为393亿、221.2亿、165亿m3，具有防洪、发电、航运、补水等综合功能，是我国重要的水利枢纽工程[21]。三峡工程正式运行后，对社会经济发展起到了促进作用，但对水生态环境也造成了一定影响。
2.3.1消落带侵蚀
三峡水库水位涨落时间、频度和强度等调水节律变化极为剧烈，产生了落差30m的消落带[22]。一方面，短时间内的水位涨落变化使消落带产生较为严重的土壤侵蚀[23];另一方面，蓄水后，消落带维管植物种类下降近50%，植物群落结构趋于简单，一年生草本植物占据优势[24]。近年来围绕库区消落带问题，开展了许多(植被演替、适生植物筛选、植被恢复限制因素和恢复模式等方面)理论和试验研究，最终遴选出柔性工程方法，即土质-植物工程技术[22]。随着修复工作的展开，2008—2016年的监测结果表明，库区干流和支流消落带土壤侵蚀强度年均降幅分别达到4.1mm/a和1.7mm/a，修复效果显著[23]。但随着生态景观理念的兴起，库区消落带的修复重点不能只着眼于植被恢复，还要落实到景观生态学中去，在完成修复的同时，还需对景观进行完善，这将是一个具有挑战性的工程。
2.3.2支流爆发水华
三峡工程2003年6月开始蓄水，同年9月在库区支流(大宁河)回水区首次发生“水华”。截至2017年底库区36条主要支流共发生“水华”100余次，其中2006年“水华”暴发次数最多，达28次[25]。针对支流库湾的“水华”问题，不少学者尝试通过改变三峡水库支流库湾水动力及生境条件进而控制支流“水华”[26]。其中“潮汐式”生态调度方法效果尤为显著[27]。自2009年、2010年三峡水库逐渐注重灵活动态调度后，库湾“水华”暴发程度明显低于2007年和2008年[26]。且2013年后库区“水华”发生次数总体较少，2014—2017年均仅在云阳县澎溪河发生1次[25]。截至目前，库区支流水华问题鲜有发生，但“水华”的防控工作，依然不能掉以轻心，还需加强“水华”的预警监测、巡查和水体营养控制等方面的工作。
2.3.3鱼种资源减少
三峡蓄水运行以来自然生境(如水温、流态、流速等)发生变化[28]，导致库区鱼类组成也发生相应转变[29]。与此同时，蓄水后部分鱼类产卵场被淹[30]，库区干流鱼的种类资源不断减少。20世纪80年代前，三峡库区江段共有鱼类140～200种;2005—2006年，库区干流鱼类共108种;截至2013—2015年，干流鱼类仅为84种[31]。但随着禁渔、增殖放流等保护措施的实施，鱼类自身对流速等水文条件的适应，库区生态补偿效应的体现[31]，库区渔业产量逐年增加。2016年和2017年在三峡库区调查时发现，鱼类的产卵量和孵化量已有所恢复[30]。虽然近年来库区渔业资源和鱼类产卵量有所恢复，但鱼种资源的减少依然值得深入研究，可以从蓄水后鱼类的生境入手，再到鱼类食物类型的转变，找到部分鱼种消亡的原因，然后制定其种群恢复计划。可先在小区域内进行模拟恢复，待技术成熟后再推广至整个库区，并定期对其种群进行追踪调查。伴随着长江“十年禁渔”政策的颁布，库区鱼类数量和种类将更进一步得到恢复。
3长江中下游生态问题与修复
长江出三峡后，向东奔流，流经湖北、湖南、江西、安徽、江苏及上海6省(直辖市)，构成长江流域重要经济带。长江中下游干流河道经长期的河湖沉积作用，形成长江中下游冲积-湖积平原。长江中下游平原湖泊星罗棋布，总面积15770km2，分为两湖平原湖群、赣皖湖群、苏皖湖群和太湖湖群[31]。长江中下游流域承担着泄流、航运、水沙资源、岸线开发利用及生态载体等多重功能，但其也正面临着多重威胁。
3.1水体、底泥污染
近40a以来，长江流域部分地区废弃污水的高排放量和低处理率，导致长江中下游水系水质恶化，最常见的就是湖泊和水库富营养化。富营养化湖泊数量从2008年的10个增加到2018年的61个，中度富营养化湖泊比例从2009年的31.3%增加至2018年的42.7%，形成以轻度富营养化湖泊为主体的格局[32]。而湖库中重金属、持久性有机物污染物POPs和微塑料等有害污染物的富集也成为新的生态环境问题[33-35]。综上所述，长江中下游污染问题严峻。为解决污染问题，2016年以来，中国全面实施了河长制与湖长制，通过排污口整治、黑臭水体治理、水面保洁和取缔网箱养殖等，有效改善了长江流域的河湖面貌[36]。而水调控工程可有效改善城市湖泊的富营养化问题，如西湖的引水冲污工程[37]、引江济太工程[38]及武汉汉阳“六湖连通工程”[39]等均是很好的案例。除进行引水工程外，还可实施一些其他修复措施进行辅助，如湖滨带水生植物生态系统重构[40]、沉水植物网床生态修复[41]及投放螺、蚌净化水质[42]等。实施对外进行控源截污、对内进行内源污染控制的内外结合综合治理模式，同时引用水陆结合的系统治理措施也是极其重要的[43]。总而言之，治理长江中下游地区的污染问题，需在不影响经济发展的同时兼顾生态要素。
3.2江湖连通性减弱
历史资料显示，长江中下游通江湖泊数量超过100个。然而自20世纪中叶起，大量人类活动切断了湖泊与长江的天然联系，引起一系列的江湖阻隔生态效应[44]:①湖泊富营养化，阻隔湖泊的叶绿素浓度(Chl-a)、总氮(TN)和总磷(TP)均大于通江湖泊[45];②生物群落结构发生改变，无论是浮游植物[46]，还是浮游动物[45]和底栖动物[47]等群落结构均已发生改变;③鱼类物种多样性下降，渔业资源缩减。江湖阻隔导致长江泛滥平原的湖泊中鱼类总种数减少38.1%[48]，“四大家鱼”的产卵量降低[49]。江湖阻隔扰乱了自然水流体制，造成诸多生态问题，且随着长江生态文明的建设，江湖关系在生态修复中的地位越来越重要。因此必须恢复部分湖泊干流的水文连通。目前开展闸坝生态水文调度是恢复江湖关系的主要途径[31]。随着生态理念的推广和修复技术的提高，不久的将来江湖关系会得到更好的改善。
3.3生物资源下降
长江中下游水域作为世界上最大的淡水生态区之一，生长着多种多样的水生植物，拥有丰富的水生动物群落，是长江江豚、中华鲟等珍稀动物的栖息地和产卵场，也是“四大家鱼”、鳊、鳜等重要经济鱼类资源的重要产地。对其生物多样性保护具有非常特殊的地位和作用。然而随着生境破碎萎缩、资源不合理开发利用、水环境污染、外来物种入侵等问题的凸显，长江中下游地区生物多样性面临威胁。
3.3.1水生植物
自20世纪50年代起至今，长江中下游流域湖泊的水生植物多样性整体上呈下降趋势[50];水生植物的覆盖率、单位面积生物量下降也十分明显[51]。以沉水植物群落为优势的类型逐步演替为以挺水植物+漂浮浮叶植物群落占优的类型，此外水生植物群落类型的减少、群落结构的简化也成为长江中下游湖泊的共性趋势[52]。究其原因发现，水位变化及水生植物生活史对策(生活史对策是指生物从生到死亡所经历的全部过程中而形成的适应性响应)是水生植被演替的主要自然因子[52]。因此，可以通过水位波动的调节来控制水生植被的生长，进而减弱水生植物类群的衰退[53]。与此同时，可以因地制宜地对河/湖滨岸带进行水生植物修复工作，不仅可以发挥水生植物固氮固磷拦截污染物的作用，还可为动物、昆虫提供栖息场所，达到其最大的生态环境利用价值。
3.3.2蚌类
在水生态系统中，蚌类在水质净化、营养物质储存、栖息地构建、环境指示等方面起着举足轻重的作用[54]。据统计，我国淡水双壳类特有种共计58种，分布在16个省，但主要集中于长江中下游地区[55]。近年来，受气候变化、水利设施建设、水环境污染等影响，长江中下游地区蚌类的生存面临着极大考验[45]。洞庭湖历史上共记录淡水蚌类46种，而在2013—2015年的调查中仅发现34种(活体25种，空壳19种)[56];太湖历史数据中蚌科物种共26种，而在2016—2017年的调查中降为14种[57]。鉴于蚌类对维护生态系统健康的重要意义，需加大长江中下游湖区蚌类保护力度，限制过度捕河蚬和蚌的行为，并在保护空缺区域———武汉至铜陵沿干流两岸分布的湖泊群建立贝类保护区[58]。除建设蚌类保护区外，减少污染物对水体的输入，同时对挖沙采砂进行区域性管理，为蚌类营造良好的生殖环境。
3.3.3鱼类
长江中下游地区由于其丰富的湖网，是“四大家鱼”生长、繁育的重要场所。然而上游梯级水利工程的建设，造成长江中下游水文情势发生变化，江湖连通性减弱，作为江湖洄游型鱼类，长江流域“四大家鱼”的种群数量逐渐降低，产卵规模也逐年下降[46]。以汉江为例，2004年，“四大家鱼”产卵量为0.93亿粒，2012年产卵规模下降至0.03亿粒[59]。随着一系列鱼类保护措施的实施(如增殖放流、江湖关系的恢复)，鱼类资源得以逐步恢复。2011—2017年实施长江干流生态调度试验期间，沙市监测断面的“四大家鱼”产卵总量为7.63亿粒[60];2018年6月汉江实施梯级联合生态调度，监测“四大家鱼”产卵为0.69亿粒，较2012年有明显恢复[59]。长江禁渔的颁布与实施，为长江中下游地区鱼类的繁殖、生长争取了宝贵的时间。——论文作者：潘保柱1，2，刘心愿1，2
