白洋淀“以渔养水”生态修复效果及展望

李梦龙，刘 晃，方 辉，朱 浩，刘兴国

(1.中国水产科学研究院，北京 100141；2.中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所，上海 200092)

白洋淀属海河流域大清河南支水系，由143个大小淀泊和3 700条沟壕组成，总面积366平方公里，平均年份蓄水量13.2亿m3，是华北地区最大的淡水湖泊，素有“华北之肾”的美誉。白洋淀水域包括芦苇、沼泽、台田以及湖滨带等独特的自然地貌，是许多珍稀鸟类、鱼类、水生植物等野生动植物的重要栖息地。历史上，白洋淀有“九梢入淀”、“鱼肥蟹鲜，渔船如梭”、“人以水势汪洋故名，内出鱼藕以利军民”之称，白洋淀丰水年多，旱年较少， “十年九涝”。但是，自20世纪60年代以来，由于自然条件变化和人类活动等影响，淀区水源不足、水位不稳、水域面积不断萎缩，先后出现多次干淀现象，水域面积也从二十世纪五十年代的561平方公里缩减到目前的366平方公里[1]，水资源开发率已高达166%。目前淀区补水主要依靠“引黄济淀”和“南水北调济淀”。同时，由于流域污染较重，上世纪八十年代以后，淀区水质不断恶化，水体整体呈富营养化状态，水体生态系统破坏严重，白洋淀已不复以前景象。

2017年4月，中共中央、国务院决定设立河北雄安新区，并把白洋淀划为核心区域，习近平总书记强调“建设雄安新区一定要把白洋淀修复好、保护好”。雄安新区建设是“千年大计、国家大事”。为贯彻落实总书记重要指示精神，农业农村部于2018年启动了“白洋淀水生生物资源环境调查及水域生态修复示范”项目，在中国水产科学研究院的组织下，统筹多方科研力量，发挥专业优势，经过近两年多的努力，取得了初步的成效初。适于白洋淀水域生态环境修复的“以渔净水、以水养鱼”模式逐步形成，生态修复示范效果引发社会广泛关注，为再现白洋淀“苇绿荷红、水清鱼肥”的美好生境，提供了途径。

1 白洋淀生态环境现状

白洋淀平均水深3.6 m，有80平方公里芦苇，属浅水沼泽型湖泊。区内现有39个村落，有近10万乡镇居民生活其中，人均水资源量仅为全国平均水平的8%，自然禀赋较差。上世纪八十年代以来，随着当地经济的快速发展，白洋淀区域的生态环境问题日益严峻。突出表现在以下几个方面：

1.1 水资源严重短缺，干淀事件频发

白洋淀历史上丰水年多，旱年较少，素有“十年九涝”之说。但近几十年来，在全球气候变暖背景下，白洋淀流域气候干旱，干淀频发。其中20世纪60年代干淀1次，70年代干淀3 次，1984至1988年曾连续5年干淀。除气候干旱的原因，人为因素也是导致白洋淀干淀的重要原因。随着流域内经济发展和人口增加，为满足用水需求，各地在入淀的主要河道上兴建了大中型水库140余座，导致主要入淀河流除拒马河外其余均出现季节性断流。另外，保定市人均水资源量远低于全国平均水平，地下水连年超采，水位快速下降，进一步加剧了白洋淀流域水资源的短缺。近十几年来，虽然通过多次跨区域调水(如“引黄济淀”工程)，一定程度上缓解干淀的问题，但仍然无法从根本上解决水资源的紧缺。

1.2 环境污染严重，水域富营养化问题突出

白洋淀从北、西、南三面接纳瀑河、唐河、漕河、潴龙河等九条较大的河流入淀，由于流域内工业、生活污染以及淀区旅游业等的发展，淀区水质逐年恶化。据《河北省环境状况公报》资料，2011年白洋淀水质在Ⅳ类到劣Ⅴ类之间，2014年有6个监测断面水质在Ⅳ到Ⅴ类之间。水体中的超标项目主要为CODMn、BOD5、氨氮和总磷，属于有机污染和富营养类型[2,3]。其中入淀河流输入性污染(40%～60%)，淀内生活、畜禽、水产污染占20%～30%，内源释放10%～20%。在入淀河流中，除拒马河水质较好(基本可达Ⅲ类)外，其余河流主要接纳流域内工业和生活废水，其中以来自府河的污染最为严重。

1.3 生物多样性下降，水生生物资源衰退严重

历史上白洋淀水域辽阔、水质良好、生物资源丰富，尤以盛产鱼虾蟹贝、芦苇而著名。20世纪70年代之前，淀区水生物资源丰富，为淀区居民提供了大量的优质鱼类和水生植物[4]。进入八十年代以后，随着淀区环境的恶化，生态种群结构遭到严重破坏，致使白洋淀的水生生物种群结构发生了明显变化，鱼类种类及数量不断减少，鱼类由50年代的54种减少至2010年的30种，2018年3次调查最多仅为27种，洄游性鱼类基本消失或绝迹。浮游植物种类减少28.6%，浮游动物减少18%。浮游生物已由129个属减少到92个属，底栖无脊椎动物由35种减少到25种。维管束植物数量锐减，现已零星分布，20世纪90年代之前能监测到的部分植被、生物群落已经不复存在[5]。鸟类数量也降低到历史最低值，栖息鸟类种类及数量也大幅减少，一些鸟类已经绝迹。白洋淀整体呈功能退化，沼泽化、草型化等现象。

2 主要修复措施及效果

针对以上问题，为充分发挥渔业的生态、经济、社会价值，自2018年起，中国水产科学研究院组织实施了“白洋淀水生生物资源环境调查及水域生态修复示范”项目。以“生态优先、绿色发展”为理念， “以渔养水”为核心，系统开展了白洋淀及主要入淀河流水生生物资源与环境因子调查，集成创新了水生生物生态屏障构建、水生生物栖息生境营造、水生生物区域分级养护三大技术，构建了上游库区渔业生态操控、上游河流生态修复、种质保护区水域生态功能提升、草型淀区生态功能提升、藻型淀区生态功能提升五种典型水域生态修复工程，取得了初步的效果。

2.1 开展全流域生物资源环境调查与评估

在白洋淀区、王快水库、西大洋水库整个区域以及入库的沙河、南拒马河和入淀的府河、孝义河，总计1淀区、2水库和4条河流设立70个监测点，按3次/年进行检测，至2019年底今已检测6次，获取各类数据1万余项，全面掌握白洋淀流域水生物资源与环境情况。在此基础上，制定《白洋淀生态环境功能区划建议》等重要文件，为雄安新区规划建设白洋淀提供参考。

2.2 创立三项修复技术模式

2.2.1创新水生生物生态屏障构建技术

在入淀水域，利用挺水植物不仅可以利用受污染水体中的无机物质(包括直接排入水体和经过微生物分解后的无机物质)进行吸收转化[6]，同时植物群落也能减少地表径流对淀区水体的影响[7]，在水浅且流速较缓的区域，通过施工改造形成垄沟，延长水力停留时间。选取土著水生植物进行优化配置，系统布局层级水生动植物，促进植物根系的吸收作用及根系周围微生物生长[8]，形成了以生物沉降拦截为主的垄沟湿地生态屏障。

2.2.2 创立水生生物栖息生境营造技术

针对淀区鱼类资源退化、关键物种消失等问题[9]，通过地形塑造建设沟、溜、汊、湾等，形成生态水网，为不同种类的鱼类提供多种流速的水文环境，为洄游性生物提供洄游通道，并营造多样性的栖息生境。同时，通过增加水生植物，并设置一定数量的人工水草等辅助设施，为产粘性卵鱼类营造栖息、繁殖场所。针对于白洋淀底质、水深、流速特征和主要鱼类生活习性等，设计适合淀区鱼类栖息地修复重建的人工鱼礁，为鱼类提供繁殖、生长、索饵和避敌的场所。

2.2.3建立水生生物区域分级养护技术

针对淀区物种单一问题，因地制宜地实施淀区分级养护技术[10]，对不同营养级鱼类资源进行食物链结构评估，找出鱼类种质资源保护区水域较大影响率鱼类类型和空间占位特征，合理配置定量的水生生物，维护淀区水生态系统的健康。开展不同区域水生生物监控技术、保护技术、养护技术和生态预警技术集成[11]，采取边实施边养护边优化的方案，长期维持水生态系统中水生生物的生物量。

2.3 构建五种“以渔治水”生态修复模式

2.3.1构建上游水库渔业生态操控模式

在西大洋水库构建沿岸带生态防控区、构建了生态浮岛、生物防控栏、关键物种栖息地、布设人工鱼巢等5 500 m2，满足了西大洋水库池沼公鱼及其他土著鱼类的群落稳定。

（4）一直以来，推动智能电网不断发展的就是其数字化和信息化的特点，在近年来，智能电网随着模糊逻辑、遗产算法、进化规划以及神经网络等人工智能技术的出现，也广泛的被运用到了继电保护的相关领域上。智能电网的继电保护系统在实际的运行工作当中，对人工智能技术进行了充分的利用，让很多复杂的非线性问题得到了解决，让继电保护技术的不断发展得到了有力的推动。

2.3.2 构建入淀河流栖息生境修复模式

在孝义河规划了具有水质净化涵养、外来物种防控、鱼类产卵场、越冬场、索饵场、栖息地和洄游通道等功能的生态涵养区400 km2，使入淀河流栖息生境明显改善，满足了鱼类通道和栖息需求，鱼类种类数量大大增加。

2.3.3 在鲥鯸淀构建“种质保护、以渔控草、以渔控藻”3种示范模式

重点清理底笼网的违禁渔具400余套，清理水草400 km2约80余吨，设置围隔4 500 m，设立了1 000 km2的示范区和80 km2的试验区，放置复合渔礁型栖息地700 m2，设置植物浮床2 000 m2。根据现有生物种群结构和水域生产水平，放流了鲢、鳙、黄颡鱼、黄尾鲴、翘嘴鲌、蒙古鮊、鳜、乌鳢、中华鳖、团头鲂、长春鳊、青虾、中华圆田螺、三角帆蚌、中华鳖15种水生动物。其中放流鱼类10.1万尾，青虾31万尾，中华圆田螺7.7万个，中华鳖2600只。

通过以上措施，淀区水草得到有效控制，水面漂浮死亡杂草减少80%以上，水面青碧；生物种群结构得到优化，多样性增加20%以上；鱼类结构得到改善，计划年持续捕鱼150吨；自2018年11月份以来，总氮、总磷、氨氮、CODMn、BOD5、石油烃等水质指标分别维持在1.0mg/L、0.1 mg/L、0.5 mg/L、9.0 mg/L、4.0 mg/L、25μg/L以下，主要指标处于地表IV之内，效果显著。

3 实施“以渔养水”面临的主要问题

“以渔养水”是一种高效的水域生物操控技术。其原理是根据水域生态结构特点，重构鱼类生物群落结构及环境，利用人工生物操控技术实现水域生态修复并发挥渔业的生产、生态、生活功能。“以渔养水”可以对水域中的污染物进行分解、吸收和转化，最后转化成为可供人类利用的水生植物以及鱼、虾、蟹、贝等高级生命体产物，从而使水域达到综合生态平衡的方式[12,13]。由于缺少相关的研究基础，目前实施大水面“以渔养水”，还面临以下主要问题。

3.1 水生生物资源与环境数据匮乏，渔业水域基础研究不足

在湖泊水库富营养化加剧、水生生物栖息地不断被压缩、自然生境保护范围非常有限的背景下，采取生态修复手段增殖保护重要土著物种，恢复产卵场、索饵场、越冬场和洄游通道等关键生境的结构与功能，显得非常必要和重要。然而，目前我国主要流域不同鱼类等水生生物的生活史过程和生境需求以及水生态系统特征的基础资料仍十分匮乏[14]。由于长期以来缺少针对生物资源与环境的持续性调查研究，对我国多数的水域生物资源与环境的家底不清，严重制约了生物资源保护与生态修复。如在白洋淀，目前尚缺少针对白洋淀的生物环境的历史调查资料，河北省有关科研院所虽然开展了零星生物资源调查，但缺乏系统性、长期性数据资料。

3.2 生态修复创新技术缺乏，水域修复能力薄弱

湖泊水库渔业水域生态修复属于系统工程，涉及生态学和环境科学等多方面原理与技术，近些年我国学者提出“保水渔业”“净水渔业”等生态渔业思路，在东湖、太湖、梁子湖、千岛湖等水域得到实践并取得一定成效，但在渔业水域生态修复方面还存在着不足，尤其缺少水域生态环境修复的理论与技术，与国际先进水平相比差距明显。当前迫切需要开展生态系统结构与功能、渔业生物操纵、栖息地修复、水生生物养护、生态渔业模式以及生态渔业理论体系等方面的渔业科技创新，加强以生态保护和修复为核心的养护型渔业技术创新和应用示范。

3.3 渔业水域管理创新不足，产业转型升级困难

目前，我国淡水渔业发展已进入一个新的阶段，渔业水域管理面临许多新的挑战。首先，淡水渔业发展由产量型向质量型转变，由解决吃鱼难的问题转向保障生态安全和食品安全；其次，对产业结构、贸易结构和产品质量提出了更高的要求，这就需要保障渔业水域的良好水质；第三，可持续健康发展战略。相对于传统养殖而言，生态渔业不仅要求生产出健康的渔产品，而且强调渔业生态环境应满足渔业对象的生态学需求，以保持相对稳定的种群规模和种质特性。

在此背景下，我国湖泊水库渔业要降低养殖强度，向人放天养、水域牧场的方式转移，发展环境友好、生态健康的渔业模式，减少对水域生态环境的影响。但随着渔业发展空间不断被挤压、渔业资源持续衰退，相当一部分渔民在小康进程中掉了队，特别是还有一部分困难渔民。要千方百计拓宽湖区和库区渔民就业增收渠道，有序推进转产转业，产业转型升级过程中存在诸多困难需要攻克。对此，如何在白洋淀水域实现经济社会的发展不以牺牲生态环境为代价，如何根据白洋淀特有的生态特征规划雄安新区建设与生态环境的保护，依然是新区无法回避的问题。

4 白洋淀“以渔养水”发展启示

白洋淀“以渔养水”生态修复的初步成功表明，“以渔养水”对于建设水域生态文明、保障优质水产品供给、推动产业融合、促进渔民增收等有重要作用。为了更好的推进“以渔养水”的科学发展，应按照“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念，以实施乡村振兴战略为引领，以满足人民对优美水域生态环境和优质水产品的需求为目标，按照“生态优先、资源恢复、产业升级”的绿色发展思路全面实施“以渔养水”，有效发挥“以渔养水”的生态服务功能，加快体制机制创新，强化科技支撑，走出一条水域生态修复与渔业生产相协调的高质量绿色发展道路。

4.1 持续推进大水面生态渔业基础研究

结合各地大水面的特点，进一步明确大水面生态渔业的科学概念、内涵、类型和定位；在调研的基础上，研究分析不同大水面的生态结构、功能定位、发展规划、渔业方式、社会发展要求等，开展大水面生态渔业的战略研究，解析大水面生态渔业的生态功能；研究制定大水面生态渔业标准和技术规范，构建完整的大水面生态渔业标准体系。加强大水面“以渔养水”模式研究，重视渔业在大水面资源调控中的生态功能。优化大水面增殖放流效果评估及标准建设工作，开展大水面水生生物资源养护措施和效果评估的研究，确定适宜水域、品种、数量和相互关系，建立增值放流技术和方法；研究不同大水面生态结构和鱼类资源变化规律，研发关键鱼类资源量定向补充技术，制定大水面渔业增值放流容量、资源调查以及效果评估的标准和技术规范。

4.2 着力提升渔业设施装备和信息化水平

针对养殖尾水需达标排放的要求，开展高效养殖尾水处理工艺研究，利用湿地多级净化系统等，采用物理过滤、化学吸附、植物过滤及微生物作用等方法，实现尾水生态循环利用；开展养殖环境调控以及精准化管理等研究，减少尾水排放。建立养殖环境因子和养殖生物信息实时监测网络，研发养殖环境生态安全监测平台；向挪威等发达国家学习，重点突破渔业传感器、无人机、智能机器人、大数据分析等渔业智能信息服务技术，加强大数据区块链发展；构建侦、聚、捕智能控制系统，实现新能源、新渔场开发；构建远洋渔业全产业链和全数字化的数据采集、存储、传输及分析等应用与服务平台；提高渔业信息的文化建设与宣传，让民众了解相关信息，避免不必要的恐慌。

4.3 突出“三生融合”，打造大水面生态渔业战略产业

渔业是大水面周边居民赖以生存的基础或重要的经济来源，推动发展大水面生态渔业，要摸清本底，引入现代生产要素，调动聚集各类资源，科学合理利用大水面资源，强化渔业生态调控功能，将生态建设、休闲观光、文化体验及餐饮美食等与大水面渔业有机结合，建立“一水一策”的协同管理机制，促进一二三产业融合，推动生产、生活、生态“三生融合”，保障渔民就业、促进渔业增收、落实乡村振兴战略。

4.4 加强科技引领，构建全链条科技创新体系

大水面生态渔业健康可持续发展，离不开科技创新的有力支撑，急需在国家层面设立科研专项加以支持。一是加强科技创新链与产业链布局的功能对接，加大对大水面生态渔业科技和基础调查的稳定支持，强化科研基础设施、野外观察台站、实验基地、科研装备等建设。二是聚焦大水面生态渔业发展的重大需求，加快关键、核心、共性技术的研发和联合攻关，并进一步推进基础研究、应用研究和试验示范的衔接贯通，形成协同高效的新型科技创新体系，促进大水面生态渔业科技创新整体发力。