白洋淀“以漁養水”生態修復效果及展望

李夢龍，劉 晃，方 輝，朱 浩，劉興國

(1.中國水產科學研究院，北京 100141；2.中國水產科學研究院漁業機械儀器研究所，上海 200092)

白洋淀屬海河流域大清河南支水系，由143個大小淀泊和3 700條溝壕組成，總面積366平方公里，平均年份蓄水量13.2億m3，是華北地區最大的淡水湖泊，素有“華北之腎”的美譽。白洋淀水域包括蘆葦、沼澤、臺田以及湖濱帶等獨特的自然地貌，是許多珍稀鳥類、魚類、水生植物等野生動植物的重要棲息地。歷史上，白洋淀有“九梢入淀”、“魚肥蟹鮮，漁船如梭”、“人以水勢汪洋故名，內出魚藕以利軍民”之稱，白洋淀豐水年多，旱年較少， “十年九澇”。但是，自20世紀60年代以來，由于自然條件變化和人類活動等影響，淀區水源不足、水位不穩、水域面積不斷萎縮，先后出現多次干淀現象，水域面積也從二十世紀五十年代的561平方公里縮減到目前的366平方公里[1]，水資源開發率已高達166%。目前淀區補水主要依靠“引黃濟淀”和“南水北調濟淀”。同時，由于流域污染較重，上世紀八十年代以后，淀區水質不斷惡化，水體整體呈富營養化狀態，水體生態系統破壞嚴重，白洋淀已不復以前景象。

2017年4月，中共中央、國務院決定設立河北雄安新區，并把白洋淀劃為核心區域，習近平總書記強調“建設雄安新區一定要把白洋淀修復好、保護好”。雄安新區建設是“千年大計、國家大事”。為貫徹落實總書記重要指示精神，農業農村部于2018年啟動了“白洋淀水生生物資源環境調查及水域生態修復示范”項目，在中國水產科學研究院的組織下，統籌多方科研力量，發揮專業優勢，經過近兩年多的努力，取得了初步的成效初。適于白洋淀水域生態環境修復的“以漁凈水、以水養魚”模式逐步形成，生態修復示范效果引發社會廣泛關注，為再現白洋淀“葦綠荷紅、水清魚肥”的美好生境，提供了途徑。

1 白洋淀生態環境現狀

白洋淀平均水深3.6 m，有80平方公里蘆葦，屬淺水沼澤型湖泊。區內現有39個村落，有近10萬鄉鎮居民生活其中，人均水資源量僅為全國平均水平的8%，自然稟賦較差。上世紀八十年代以來，隨著當地經濟的快速發展，白洋淀區域的生態環境問題日益嚴峻。突出表現在以下幾個方面：

1.1 水資源嚴重短缺，干淀事件頻發

白洋淀歷史上豐水年多，旱年較少，素有“十年九澇”之說。但近幾十年來，在全球氣候變暖背景下，白洋淀流域氣候干旱，干淀頻發。其中20世紀60年代干淀1次，70年代干淀3 次，1984至1988年曾連續5年干淀。除氣候干旱的原因，人為因素也是導致白洋淀干淀的重要原因。隨著流域內經濟發展和人口增加，為滿足用水需求，各地在入淀的主要河道上興建了大中型水庫140余座，導致主要入淀河流除拒馬河外其余均出現季節性斷流。另外，保定市人均水資源量遠低于全國平均水平，地下水連年超采，水位快速下降，進一步加劇了白洋淀流域水資源的短缺。近十幾年來，雖然通過多次跨區域調水(如“引黃濟淀”工程)，一定程度上緩解干淀的問題，但仍然無法從根本上解決水資源的緊缺。

1.2 環境污染嚴重，水域富營養化問題突出

白洋淀從北、西、南三面接納瀑河、唐河、漕河、潴龍河等九條較大的河流入淀，由于流域內工業、生活污染以及淀區旅游業等的發展，淀區水質逐年惡化。據《河北省環境狀況公報》資料，2011年白洋淀水質在Ⅳ類到劣Ⅴ類之間，2014年有6個監測斷面水質在Ⅳ到Ⅴ類之間。水體中的超標項目主要為CODMn、BOD5、氨氮和總磷，屬于有機污染和富營養類型[2,3]。其中入淀河流輸入性污染(40%～60%)，淀內生活、畜禽、水產污染占20%～30%，內源釋放10%～20%。在入淀河流中，除拒馬河水質較好(基本可達Ⅲ類)外，其余河流主要接納流域內工業和生活廢水，其中以來自府河的污染最為嚴重。

1.3 生物多樣性下降，水生生物資源衰退嚴重

歷史上白洋淀水域遼闊、水質良好、生物資源豐富，尤以盛產魚蝦蟹貝、蘆葦而著名。20世紀70年代之前，淀區水生物資源豐富，為淀區居民提供了大量的優質魚類和水生植物[4]。進入八十年代以后，隨著淀區環境的惡化，生態種群結構遭到嚴重破壞，致使白洋淀的水生生物種群結構發生了明顯變化，魚類種類及數量不斷減少，魚類由50年代的54種減少至2010年的30種，2018年3次調查最多僅為27種，洄游性魚類基本消失或絕跡。浮游植物種類減少28.6%，浮游動物減少18%。浮游生物已由129個屬減少到92個屬，底棲無脊椎動物由35種減少到25種。維管束植物數量銳減，現已零星分布，20世紀90年代之前能監測到的部分植被、生物群落已經不復存在[5]。鳥類數量也降低到歷史最低值，棲息鳥類種類及數量也大幅減少，一些鳥類已經絕跡。白洋淀整體呈功能退化，沼澤化、草型化等現象。

2 主要修復措施及效果

針對以上問題，為充分發揮漁業的生態、經濟、社會價值，自2018年起，中國水產科學研究院組織實施了“白洋淀水生生物資源環境調查及水域生態修復示范”項目。以“生態優先、綠色發展”為理念， “以漁養水”為核心，系統開展了白洋淀及主要入淀河流水生生物資源與環境因子調查，集成創新了水生生物生態屏障構建、水生生物棲息生境營造、水生生物區域分級養護三大技術，構建了上游庫區漁業生態操控、上游河流生態修復、種質保護區水域生態功能提升、草型淀區生態功能提升、藻型淀區生態功能提升五種典型水域生態修復工程，取得了初步的效果。

2.1 開展全流域生物資源環境調查與評估

在白洋淀區、王快水庫、西大洋水庫整個區域以及入庫的沙河、南拒馬河和入淀的府河、孝義河，總計1淀區、2水庫和4條河流設立70個監測點，按3次/年進行檢測，至2019年底今已檢測6次，獲取各類數據1萬余項，全面掌握白洋淀流域水生物資源與環境情況。在此基礎上，制定《白洋淀生態環境功能區劃建議》等重要文件，為雄安新區規劃建設白洋淀提供參考。

2.2 創立三項修復技術模式

2.2.1創新水生生物生態屏障構建技術

在入淀水域，利用挺水植物不僅可以利用受污染水體中的無機物質(包括直接排入水體和經過微生物分解后的無機物質)進行吸收轉化[6]，同時植物群落也能減少地表徑流對淀區水體的影響[7]，在水淺且流速較緩的區域，通過施工改造形成壟溝，延長水力停留時間。選取土著水生植物進行優化配置，系統布局層級水生動植物，促進植物根系的吸收作用及根系周圍微生物生長[8]，形成了以生物沉降攔截為主的壟溝濕地生態屏障。

2.2.2 創立水生生物棲息生境營造技術

針對淀區魚類資源退化、關鍵物種消失等問題[9]，通過地形塑造建設溝、溜、汊、灣等，形成生態水網，為不同種類的魚類提供多種流速的水文環境，為洄游性生物提供洄游通道，并營造多樣性的棲息生境。同時，通過增加水生植物，并設置一定數量的人工水草等輔助設施，為產粘性卵魚類營造棲息、繁殖場所。針對于白洋淀底質、水深、流速特征和主要魚類生活習性等，設計適合淀區魚類棲息地修復重建的人工魚礁，為魚類提供繁殖、生長、索餌和避敵的場所。

2.2.3建立水生生物區域分級養護技術

針對淀區物種單一問題，因地制宜地實施淀區分級養護技術[10]，對不同營養級魚類資源進行食物鏈結構評估，找出魚類種質資源保護區水域較大影響率魚類類型和空間占位特征，合理配置定量的水生生物，維護淀區水生態系統的健康。開展不同區域水生生物監控技術、保護技術、養護技術和生態預警技術集成[11]，采取邊實施邊養護邊優化的方案，長期維持水生態系統中水生生物的生物量。

2.3 構建五種“以漁治水”生態修復模式

2.3.1構建上游水庫漁業生態操控模式

在西大洋水庫構建沿岸帶生態防控區、構建了生態浮島、生物防控欄、關鍵物種棲息地、布設人工魚巢等5 500 m2，滿足了西大洋水庫池沼公魚及其他土著魚類的群落穩定。

（4）一直以來，推動智能電網不斷發展的就是其數字化和信息化的特點，在近年來，智能電網隨著模糊邏輯、遺產算法、進化規劃以及神經網絡等人工智能技術的出現，也廣泛的被運用到了繼電保護的相關領域上。智能電網的繼電保護系統在實際的運行工作當中，對人工智能技術進行了充分的利用，讓很多復雜的非線性問題得到了解決，讓繼電保護技術的不斷發展得到了有力的推動。

2.3.2 構建入淀河流棲息生境修復模式

在孝義河規劃了具有水質凈化涵養、外來物種防控、魚類產卵場、越冬場、索餌場、棲息地和洄游通道等功能的生態涵養區400 km2，使入淀河流棲息生境明顯改善，滿足了魚類通道和棲息需求，魚類種類數量大大增加。

2.3.3 在鰣鯸淀構建“種質保護、以漁控草、以漁控藻”3種示范模式

重點清理底籠網的違禁漁具400余套，清理水草400 km2約80余噸，設置圍隔4 500 m，設立了1 000 km2的示范區和80 km2的試驗區，放置復合漁礁型棲息地700 m2，設置植物浮床2 000 m2。根據現有生物種群結構和水域生產水平，放流了鰱、鳙、黃顙魚、黃尾鲴、翹嘴鲌、蒙古鮊、鱖、烏鱧、中華鱉、團頭魴、長春鳊、青蝦、中華圓田螺、三角帆蚌、中華鱉15種水生動物。其中放流魚類10.1萬尾，青蝦31萬尾，中華圓田螺7.7萬個，中華鱉2600只。

通過以上措施，淀區水草得到有效控制，水面漂浮死亡雜草減少80%以上，水面青碧；生物種群結構得到優化，多樣性增加20%以上；魚類結構得到改善，計劃年持續捕魚150噸；自2018年11月份以來，總氮、總磷、氨氮、CODMn、BOD5、石油烴等水質指標分別維持在1.0mg/L、0.1 mg/L、0.5 mg/L、9.0 mg/L、4.0 mg/L、25μg/L以下，主要指標處于地表IV之內，效果顯著。

3 實施“以漁養水”面臨的主要問題

“以漁養水”是一種高效的水域生物操控技術。其原理是根據水域生態結構特點，重構魚類生物群落結構及環境，利用人工生物操控技術實現水域生態修復并發揮漁業的生產、生態、生活功能。“以漁養水”可以對水域中的污染物進行分解、吸收和轉化，最后轉化成為可供人類利用的水生植物以及魚、蝦、蟹、貝等高級生命體產物，從而使水域達到綜合生態平衡的方式[12,13]。由于缺少相關的研究基礎，目前實施大水面“以漁養水”，還面臨以下主要問題。

3.1 水生生物資源與環境數據匱乏，漁業水域基礎研究不足

在湖泊水庫富營養化加劇、水生生物棲息地不斷被壓縮、自然生境保護范圍非常有限的背景下，采取生態修復手段增殖保護重要土著物種，恢復產卵場、索餌場、越冬場和洄游通道等關鍵生境的結構與功能，顯得非常必要和重要。然而，目前我國主要流域不同魚類等水生生物的生活史過程和生境需求以及水生態系統特征的基礎資料仍十分匱乏[14]。由于長期以來缺少針對生物資源與環境的持續性調查研究，對我國多數的水域生物資源與環境的家底不清，嚴重制約了生物資源保護與生態修復。如在白洋淀，目前尚缺少針對白洋淀的生物環境的歷史調查資料，河北省有關科研院所雖然開展了零星生物資源調查，但缺乏系統性、長期性數據資料。

3.2 生態修復創新技術缺乏，水域修復能力薄弱

湖泊水庫漁業水域生態修復屬于系統工程，涉及生態學和環境科學等多方面原理與技術，近些年我國學者提出“保水漁業”“凈水漁業”等生態漁業思路，在東湖、太湖、梁子湖、千島湖等水域得到實踐并取得一定成效，但在漁業水域生態修復方面還存在著不足，尤其缺少水域生態環境修復的理論與技術，與國際先進水平相比差距明顯。當前迫切需要開展生態系統結構與功能、漁業生物操縱、棲息地修復、水生生物養護、生態漁業模式以及生態漁業理論體系等方面的漁業科技創新，加強以生態保護和修復為核心的養護型漁業技術創新和應用示范。

3.3 漁業水域管理創新不足，產業轉型升級困難

目前，我國淡水漁業發展已進入一個新的階段，漁業水域管理面臨許多新的挑戰。首先，淡水漁業發展由產量型向質量型轉變，由解決吃魚難的問題轉向保障生態安全和食品安全；其次，對產業結構、貿易結構和產品質量提出了更高的要求，這就需要保障漁業水域的良好水質；第三，可持續健康發展戰略。相對于傳統養殖而言，生態漁業不僅要求生產出健康的漁產品，而且強調漁業生態環境應滿足漁業對象的生態學需求，以保持相對穩定的種群規模和種質特性。

在此背景下，我國湖泊水庫漁業要降低養殖強度，向人放天養、水域牧場的方式轉移，發展環境友好、生態健康的漁業模式，減少對水域生態環境的影響。但隨著漁業發展空間不斷被擠壓、漁業資源持續衰退，相當一部分漁民在小康進程中掉了隊，特別是還有一部分困難漁民。要千方百計拓寬湖區和庫區漁民就業增收渠道，有序推進轉產轉業，產業轉型升級過程中存在諸多困難需要攻克。對此，如何在白洋淀水域實現經濟社會的發展不以犧牲生態環境為代價，如何根據白洋淀特有的生態特征規劃雄安新區建設與生態環境的保護，依然是新區無法回避的問題。

4 白洋淀“以漁養水”發展啟示

白洋淀“以漁養水”生態修復的初步成功表明，“以漁養水”對于建設水域生態文明、保障優質水產品供給、推動產業融合、促進漁民增收等有重要作用。為了更好的推進“以漁養水”的科學發展，應按照“創新、協調、綠色、開放、共享”發展理念，以實施鄉村振興戰略為引領，以滿足人民對優美水域生態環境和優質水產品的需求為目標，按照“生態優先、資源恢復、產業升級”的綠色發展思路全面實施“以漁養水”，有效發揮“以漁養水”的生態服務功能，加快體制機制創新，強化科技支撐，走出一條水域生態修復與漁業生產相協調的高質量綠色發展道路。

4.1 持續推進大水面生態漁業基礎研究

結合各地大水面的特點，進一步明確大水面生態漁業的科學概念、內涵、類型和定位；在調研的基礎上，研究分析不同大水面的生態結構、功能定位、發展規劃、漁業方式、社會發展要求等，開展大水面生態漁業的戰略研究，解析大水面生態漁業的生態功能；研究制定大水面生態漁業標準和技術規范，構建完整的大水面生態漁業標準體系。加強大水面“以漁養水”模式研究，重視漁業在大水面資源調控中的生態功能。優化大水面增殖放流效果評估及標準建設工作，開展大水面水生生物資源養護措施和效果評估的研究，確定適宜水域、品種、數量和相互關系，建立增值放流技術和方法；研究不同大水面生態結構和魚類資源變化規律，研發關鍵魚類資源量定向補充技術，制定大水面漁業增值放流容量、資源調查以及效果評估的標準和技術規范。

4.2 著力提升漁業設施裝備和信息化水平

針對養殖尾水需達標排放的要求，開展高效養殖尾水處理工藝研究，利用濕地多級凈化系統等，采用物理過濾、化學吸附、植物過濾及微生物作用等方法，實現尾水生態循環利用；開展養殖環境調控以及精準化管理等研究，減少尾水排放。建立養殖環境因子和養殖生物信息實時監測網絡，研發養殖環境生態安全監測平臺；向挪威等發達國家學習，重點突破漁業傳感器、無人機、智能機器人、大數據分析等漁業智能信息服務技術，加強大數據區塊鏈發展；構建偵、聚、捕智能控制系統，實現新能源、新漁場開發；構建遠洋漁業全產業鏈和全數字化的數據采集、存儲、傳輸及分析等應用與服務平臺；提高漁業信息的文化建設與宣傳，讓民眾了解相關信息，避免不必要的恐慌。

4.3 突出“三生融合”，打造大水面生態漁業戰略產業

漁業是大水面周邊居民賴以生存的基礎或重要的經濟來源，推動發展大水面生態漁業，要摸清本底，引入現代生產要素，調動聚集各類資源，科學合理利用大水面資源，強化漁業生態調控功能，將生態建設、休閑觀光、文化體驗及餐飲美食等與大水面漁業有機結合，建立“一水一策”的協同管理機制，促進一二三產業融合，推動生產、生活、生態“三生融合”，保障漁民就業、促進漁業增收、落實鄉村振興戰略。

4.4 加強科技引領，構建全鏈條科技創新體系

大水面生態漁業健康可持續發展，離不開科技創新的有力支撐，急需在國家層面設立科研專項加以支持。一是加強科技創新鏈與產業鏈布局的功能對接，加大對大水面生態漁業科技和基礎調查的穩定支持，強化科研基礎設施、野外觀察臺站、實驗基地、科研裝備等建設。二是聚焦大水面生態漁業發展的重大需求，加快關鍵、核心、共性技術的研發和聯合攻關，并進一步推進基礎研究、應用研究和試驗示范的銜接貫通，形成協同高效的新型科技創新體系，促進大水面生態漁業科技創新整體發力。