穆棱河流域渔业生态环境修复研究

    柴方营　赵予熙

    

    摘要：穆棱河是黑龙江省十大江河之一，同时也是中俄界湖—兴凯湖和中俄界河—乌苏里江的重要源头，穆棱河的水生态安全具有重要意义。文章研究了穆棱河水生态危机，尤其是渔业生态环境危机的现状，从经济学视角分析了穆棱河流域生态危机的成因，并提出了修复穆棱河水生态危机和渔业生态环境的对策，对当下中国流域水生态系统修复具有重要的借鉴意义。

    关键词：穆棱河;流域;渔业;生态环境;修复

    穆棱河发源于长白山支脉老爷岭山脉东坡穆棱市窝集岭北麓，是黑龙江省十大江河之-。穆棱河是乌苏里江左岸一级支流和小兴凯湖、大兴凯湖的水源。穆棱河全长834km，流经穆棱市、鸡西市、鸡东县、密山市、虎林市和牡丹江农管局等六个市、县，流域面积17490km2，年径流量41.2亿立方米。

    穆棱河作为国际界河—乌苏里江和国际界湖—兴凯湖的源头，如何保证其流域水资源生态安全具有十分重要的意义。多年来的研究表明，穆棱河污染已经触目惊心，完全丧失了水功能区的要求。吴属连（2011）研究表明，穆棱河水质总体上仍属于Ⅳ类水体[1];李平（2011）对穆棱河鸡西段水质评价表明，穆棱河90%的河段水质达不到功能区水质标准，一些河段的水体为Ⅴ类和劣Ⅴ类水质[2]。科学合理地修复穆棱河流域渔业生态环境，有助于协调穆棱河流域上中下游之间的利益关系，保护流域生态系统服务功能，实现流域的可持续健康发展，推进流域生态文明建设。

    《国务院关于印发“十三五”生态环境保护规划的通知》要求生态文明建设上升为国家战略。重点强调湖库富营养化问题依然突出，部分流域水体污染依然较重;加大水生态保护力度，进一步增加野生鱼类种群数量;加快恢复水生态系统;七大重点流域制定实施水生生物多样性保护方案。小兴凯湖水环境质量由Ⅳ类升为Ⅲ类;阿什河水环境质量由劣Ⅴ类升为Ⅴ类。《中共黑龙江省委、黑龙江省人民政府关于加快推进生态文明建设的实施意见》要求全面保护和修复自然生态系统;推进水生生物保护区和水生生物保护及监测体系建设;到2025年，兴凯湖水质大幅改善，穆棱河水质稳定达到水功能区要求。如何贯彻落实国务院、省委省政府关于修复穆棱河流域水生态危机的精神已是当务之急。

    1 穆棱河流域水生态危机

    1.1 流域中下游水质严重污染

    根据穆棱河流域的水域功能和水体标准，该水域应该属于Ⅱ类水质，即主要适用于集中式生活饮水地表水源地一级保护区、珍惜水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等。但是，多年来的研究表明，穆棱河污染已经触目惊心，完全丧失了水功能区的要求。

    穆棱河水质总体上仍属于Ⅳ类水体;穆棱河90%的河段水质达不到功能区水质标准，一些河段的水体为Ⅴ类和劣Ⅴ类水质。东北林业大学自2010年至2014年连续五年研究表明：穆棱河流域在穆棱镇以下河段水质全年超标，水质为四类至五类。根据《地表水环境质量标准》规定，早已经不适合鱼类越冬、产卵和索饵洄游，甚至导致鱼类死亡[3]。穆棱河污染的原因主要为：一是农业、农村面源污染。耕地大量使用农药、化肥，农药、化肥外包装随意丢弃造成二次污染;农村畜禽粪便、生活垃圾随处堆放，养殖业散户未对畜禽粪便进行无害化处理;上述污染物在雨季随雨水冲刷进入穆棱河。二是生活污水直排。穆棱河上游的穆棱镇、兴源镇、马桥河镇、八面通镇生活污水直接排入穆棱河，仅八面通镇每天就有3000t生活污水排入穆棱河[4]。

    1.2 流域水资源过度开发利用

    穆棱河上游的三岔以下至兴凯湖和乌苏里江口，仅干流就有水利工程拦河坝27道，流域内有大中型水库23座。大、小兴凯湖和乌苏里江的鱼类已经无法上溯穆棱河及其支流各个河段。众多的拦河坝不仅截断鱼类产卵、洄游和索饵的通道，而且阻止了乌苏里江和兴凯湖生物多样性向穆棱河流域扩散，导致穆棱河流域生物多样无法自然修复。穆棱河流域水资源利用主要为农业用水消耗，支流现状用水量为2027万立方米，缺水68万立方米，由地下水补给;干流现状用水量为4274万立方米，缺水13万立方米[5]。

    1.3 流域生物多样性大幅度减少

    1.3.1 穆棱河干流冬季基本断流，鱼类根本无法越冬存活。根据穆棱河穆棱站冰情资料统计，穆棱河封冻期一般在11月中旬，解冻期4月上旬，冰封期长达五个月，最大冰厚1.42m，多年平均最大冰厚1.08m。根据穆棱河干流中上游水文站资料，1956～2010年共55年连续系列进行频率计算，穆棱河干流冬季径流深度为126.20～140.96mm，而穆棱河干流冬季冰层均为1.0m以上。所以，除极少数深水汀之外，冬季穆棱河干流基本上已经没有鱼类可以存活的场所。为数不多的深水汀，因断流和水量有限，也只适合一些为数不多的小型耐低氧的鱼类存活。

    1.3.2 穆棱河夏季也存在断流的情况，鱼类生存同样受到严重威胁。采用1956～2010年系列逐年逐时段分区间进行水量平衡，现状水量平衡结果表明，穆棱河流域支流每年缺水68万立方米，干流每年缺水13万立方米。再考虑到流域沿岸工业用水和城镇生活用水，在干旱年份和干旱季节，穆棱河干流存在经常断流的情况。即使在丰水期的夏季，穆棱河流域的鱼类也无法繁殖、生长和洄游，已经丧失鱼类最基本的生存条件。

    1.3.3 珍稀濒危鱼类保护空白。研究发现，穆棱河上游仍然有雷氏七鳃鳗和黑龙江茴鱼分布，但是历史上曾经分布的细鳞鲑已经多年不见。穆棱河流域珍稀濒危鱼类保护仍为空白。

    1.4 流域水土流失狀况堪忧

    穆棱河流域地处山区，地形多样、地貌复杂，多年来对土地、植物资源实行掠夺性经营，林木、植被破坏严重，形成大量坡耕地，全市水土流失面积230万亩。开垦土地不注意采取水土保持措施，造成土地质量下降，极易形成山洪造成水土流失，河道泥沙量增大。穆棱河流域河道无序采砂、开采后未回填、弃料乱堆乱放等因素导致河水浑浊，水质下降。河道内泥沙淤积严重，抗御自然灾害能力下降，造成大量泥沙下泄，致使下游小兴凯湖底泥沙量剧增，可利用水资源率下降。

    2 穆棱河水生态危机经济学分析

    2.1 穆棱河流域水资源开发利用的经济外部性效应

    经济外部概念是马歇尔在1890年出版的经典著作《经济学原理》中首次提出的，庇古在1920年发表的《福利经济学》中也对外部性问题进行了系统分析，此后形成了较为系统完整的外部性理论。1962年，布坎南（Buchanan）和斯塔布尔宾（Stubblebine）给外部性的定义为：只要某人的效用函数或某厂商的生产函数所包含的某些变量在另一个人或厂商的控制之下，就表明该经济中存在外部性。从经济学角度分析，穆棱河流域水资源开发利用具有典型的外部性特征：

    2.1.1 穆棱市等五个市（县）任意一方对流域水资源开发利用，都会对其他四方造成直接影响。这种影响并不是通过市场交易价格实现的，是存在于市场交易之外的一种经济利益关系。

    2.1.2 穆棱市等五个市（县）任意一方开发利用水资源的行为既可以给其他四方带来经济损失，并且该损失得不到任何补偿，即产生了“负外部性”，又可能给其他四方带来收益，并且受益方未付出任何成本，即产生了“正外部性”。

    穆棱市等五个市（县）水资源开发利用的效用函数中均包含了受控于其他任一市、县水资源开发利用的变量，其水资源开发利用外部性函数为：

    UA=UA（XA1，XA2，…，XAn;XB1，XB2， …，XBn;XC1，XC2，…，XCn;XD1，XD2，…，XDn;XE1，XE2， …，XEn ）

    式中，U是某市（县）开发利用水资源的收益。UA—穆棱市、UB—鸡西市区、UC—鸡东县、UD—密山市、UE—虎林市。

    式中，XAn，XBn，XCn，XDn，XEn分别是穆棱市、鸡西市区、鸡东县、密山市、虎林市开发利用穆棱河流域水资源的行为。

    该式表明，穆棱河流域的任一市（县）U 的利用水资源效用函数中包含了另一个或数个市（县）U所控制的自变量，而前者又没有向后者索取补偿（负外部性）或提供报酬（正外部性）。

    2.2 穆棱河流域水资源开发利用的外部性影响

    2.2.1 代际外部性影响。水资源的代际外部性影响是指当代人开发利用水资源的行为对下一代人利用水资源的影响。穆棱河流域开发始于20世纪50年代的十万官兵屯垦戍边，大规模开发始于20世纪60年代百万上山下乡知青开发建设北大荒。穆棱河流域是融合草原、森林、湿地和湖泊为一体的生态系统，基本包含了三江平原湿地的所有重要物种。兴凯湖湿地还是许多濒危物种的重要栖息地，其湿地生态系统生物多样性极为丰富。但是，当年大规模的围垦开荒对目前的生态环境影响很大，导致穆棱河流域丧失了涵养水源的湿地，加剧了黑土地的流失，引起土壤风蚀，局部出现土地沙化，水资源存量大幅度减少，局部小气候改变。

    2.2.2 污染外部性影响。穆棱河流域上游水资源污染直接导致下游和小兴凯湖水资源产生负面的外部性。兴凯湖流域中国共9条河流直接流入大小兴凯湖，这些河流两岸基本被大量农田覆盖，农田废弃物严重污染兴凯湖水质。每年春夏秋季节，河水携带大量残破的塑料地膜、废弃的农药瓶和腐烂的秸秆等农业生产废弃物流入大小兴凯湖，在湖面沿岸带形成大面积的漂浮物，既影响水体景观又污染了水质;穆棱河上游城市、乡村排放的工业废水和生活污水导致穆棱河下游和小兴凯湖水质逐年下降，水体富营养化严重，冬季出现大量死鱼现象。

    2.2.3 取水外部性影响。穆棱河流域没有进行水资源产权配置，上游或者湖泊沿岸带的取水行为给取水者和其他水资源使用者带来获取水资源的外部性。穆棱河沿岸某一市（县）大量开发水田或者为了提高农作物收益进行旱改水，势必大量抽取流域水资源灌溉，直接影响到其他市（县）获取水资源的存量，给其他市（县）造成水资源利用的负外部性，增加其他市（县）利用水资源的成本，但没有通过市场交易或者政府干预得到任何补偿;同样某一市（县）合理或者减少水稻种植面积，相应减少了流域水资源需求量，同样不能得到任何补偿，产生节约用水的负外部性。

    2.2.4 旅游外部性影响。水资源过度开发利用也给旅游业带来外部性影响。兴凯湖夏季比同纬度周边地区低2～ 4℃ ，气候凉爽宜人。兴凯湖湿地旅游开发始于20世纪90年代，1996年4月，中俄在北京签署了《中俄共同保护兴凯湖协定》，2001年黑龙江省委、省政府决定把兴凯湖建设成为国际生态旅游基地，当年游客就达到了50万人次，目前年接待国内外游客超过百万人次，已经是国内外著名的旅游景区。穆棱河流域水资源减少和水质污染直接对旅游造成外部性影响，游客无法体验唯美的湿地景观、呼吸新鲜的空气、品尝兴凯湖野生特产鱼类，饮水安全也受到影响。

    2.2.5 环境外部性影响。水资源不合理开发利用减少了水资源存量、降低了水资源质量，对流域水生态环境和周边环境均产生外部性影响。兴建水利工程导致下游径流断流或者减少，小兴凯湖水源补充不足;盲目抽取地下水开发灌溉水田导致地下水位大幅度下降;水质污染导致鱼类死亡、水生态系统生物多样性减少;围垦湿地导致流域失去水源涵养地和鸟类丧失迁徙栖息地;水土流失导致大小兴凯湖之间的生态屏障-湖岗开始沙化等等。

    3 穆棱河渔业生态修复对策

    3.1 依托拦河坝工程修复栖息地和越冬場

    穆棱河干流分布有27道拦河坝，以27道拦河坝为基础，建立干流鱼类栖息地和越冬场，确保生物多样性不断增加。具体技术措施为：根据穆棱河中下游水生生物和鱼类对栖息地、产卵场、索饵场和越冬场的要求，对拦河坝坝体进行防渗处理、对坝前水域进行清淤、增加坝体过鱼通道，保证拦河坝蓄水水深超过2m，这样就可以保证明水期鱼类自由洄游通行，确保索饵和产卵洄游，同时保证冬季在拦河坝前形成深水汀，为鱼类提供栖息地和越冬避难场所，彻底恢复了穆棱河水生态系统的生物多样性。

    3.2 依托蓄水工程构建水生生物多样性基因库

    穆棱河流域干支流共有23座大中型水库，以23座水库为基础，构建生物多样性基因库和水生生物净化流域水质基地。

    3.2.1 流域鱼类多样性恢复技术措施。穆棱河流域的23座水库为恢复生物多样性提供了良好的机遇。在三方面具有积极的影响：一是浮游生物和底栖生物大量繁殖，生物多样性增加，同时为鱼类生长提供了大量饵料;二是淹没的树木、杂草、石礫为鱼类创造了良好的产卵繁殖场所;三是水的深度有保证，为鱼类提供了更好的栖息和越冬场所。水库库区恢复鱼类多样性的技术措施为：利用水库淹没区提供的优良栖息、繁殖和索饵场所，以穆棱河下游乌苏里江和兴凯湖的鱼类区系组成研究为基础，以水库为载体，大量增殖和养殖适合的鱼类品种，首先恢复库区鱼类的物种多样性。水库库区鱼类多样性恢复后，通过发电、灌溉下泄的水流，各种鱼类很快会从穆棱河上游和支流分布到整个穆棱河流域。有流域拦河坝和渔业生态基流提供的栖息地和越冬场所作为保证，穆棱河流域鱼类的物种多样性得到全面恢复。

    3.2.2 流域水环境质量生物技术修复措施。穆棱河流域23座水库控制面积23262km2。水库蓄水后，三方面因素导致水体富营养化污染：一是淹没区导致水体富营养化污染。淹没区内的耕地、林地、草地上的植物腐烂分解，以及淹没的村屯和房屋都将释放大量氮、磷等营养元素，导致水质富营养化变化趋势;二是消落区导致水体富营养化污染。水库为满足供水和防洪的需要，每年水位不断变化，消落区内植物反复生长和淹没腐烂，大量氮、磷等营养盐被释放到水体中，水体富营养化趋势在所难免;三是天然径流导致水体富营养化污染。天然径流会把控制面积内的大量营养盐携带进入库区，流域径流导致富营养化。为解决水源地富营养化污染问题，课题组采用生物技术净化和保护水质手段，研究了水生生态系统物质和能量循环过程，以及水体中浮游植物、浮游动物、底栖动物、高等水生植物和高等水生动物的净化水质机理。通过操纵水生生物群落结构，利用生物技术将富营养化污染源源不断清除出水体，达到保护水源地，净化水质，修复水环境质量的目标。在哈尔滨后备水源地进行研究时，利用生物净化技术四年内共清除有机污染物折合为氮13577t，磷2067t，水库水质改善效果明显，2010年水库水体氨氮、总磷和总氮含量相比2009年分别下降了42.1%、42.3%和36.2%。分布在穆棱河流域干流和支流的23座水库可以作为流域内水质净化和保护的屏障，采用生物技术解决整个流域的水质富营养化污染问题。

    3.3 修复渔业生态径流

    利用渔业生态径流的技术措施，有效解决北方寒冷地区季节性河流冬季和干旱季节断流的现象，实现流域鱼类索饵、产卵、洄游和栖息的科学保护。穆棱河流域虽然多年平均水量较丰富，但是年内分配极不均匀，特别是冬春季节，河川径流量很小，加上冰层厚度超过1.0m，经常断流，对生物多样性是毁灭性的。为维护河流物种多样性，水利水电工程必须下泄一定的渔业生态径流量，将渔业生态径流量纳入水利工程水资源配置中统筹考虑。

    研究了穆棱河流域上中下游一年四季的径流情况和水资源利用状况，确定上游的奋斗水库和下游的穆兴坝应承担起保证流域渔业生态径流量的任务。主要原因为：第一，奋斗水库是穆棱河流域干流上唯一的大型水库，库容量可以满足水资源调度需求;第二，奋斗水库坝址地处穆棱河上游，可以调节整个流域的水资源分配;第三，奋斗水库是多年调节型水库，蓄水量可以满足渔业生态径流不同年份和不同季节的需要。奋斗水库坝址处多年平均流量为8.35m3/s，水库坝址断面春夏季节最小下泄渔业生态径流量确定为2.5m3/s（多年平均天然流量的30%）;秋冬季节最小下泄渔业生态径流量确定为0.84m3/s（多年平均天然流量的10% ）。小兴凯湖穆兴坝多年平均流量为12.11m3/s，穆兴坝断面春夏季节最小下泄渔业生态径流量确定为3.63m3/s（多年平均天然流量的30%）;秋冬季节最小下泄渔业生态径流流量确定为1.21 m3/s（多年平均天然流量的10% ）。

    3.4 全流域整体修复渔业生态环境

    将流域作为完整的有机体进行水环境和渔业生态环境修复。目前国内外恢复和保护天然水域渔业资源、维护生物多样性、保持生态平衡的技术手段仅仅局限于增殖放流活动。世界上最早进行放流工作的国家是法国，1842年法国将人工授精孵化的鳟鱼幼鱼放流于河川之中。此后，日本、美国、前苏联、挪威、西班牙、法国、英国、德国等先后开展了增殖放流工作，而且都把增殖放流作为今后资源养护和生态修复的发展方向。目前世界上有94个国家开展增殖放流工作。

    中国从20世纪六、七十年代开始，首先在黄、渤海开展了中国对虾增殖放流，随后在沿海、内陆水域都开展了一些颇具规模的渔业资源增殖放流活动。截至2015年底，全国累计投入资金近50亿元，放流种类近200种。但是，在多年大规模进行增殖放流活动后，水生生物资源衰退和水域生态恶化的趋势并未得到根本扭转，部分水域生态荒漠化问题仍然严重，濒危物种数量仍在增加，水生生物资源养护形势依然严峻。鉴于此，中国“十三五”期间放流物种增加到230种。

    影响增殖放流效果的主要问题是：国内外增殖放流工作仅仅局限于资金保障、物种选择、规划布局、放流技术、监督管理和宣传引导几个方面。关注的重点只是放流工作本身，没有考虑增殖放流的水域和流域整体的水生态系统状况，比如水利工程建设造成的河川径流减少、水土流失造成的水质恶化和产卵场、索饵场丧失，工农业生产和生活污水排放造成鱼类无法生存，高寒地区冬季河道干涸断流造成大批鱼类缺氧死亡等等不利因素。

    从根本上修复渔业资源和保持物种多样性，必须首先修复整个流域水生态系统，孤立地进行水生生物资源增殖放流是不科学的。在国内外传统的增殖放流基础上，采取综合修复技术，着重从整体上建立良性的流域水生态系统，修复流域渔业资源和水环境质量，恢复和保护流域水生生物物种多样性。

    经研究，在穆棱河流域采取以下10项综合技术措施全面修复流域渔业资源和物种多样性：（1）设立珍稀冷水鱼类栖息地保护区;（2）保证渔业生态径流用水需求;（3）建立流域干流鱼类栖息地和越冬场;（4）修复穆棱河流域鱼类物种多样性;（5）治理穆棱河水环境;（6）治理穆棱河流域水土流失;（7）生物技术净化保护流域水质;（8）建设穆棱河流域增殖放流站;（9）建设干流大型水库过鱼设施;（10）流域渔业生态监测及管理。

    参考文献：

    [1]吴属连，李锟，周连宁. 穆棱市穆棱河流域水质现状与污染防治对策研究[J]. 生物技术世界，2014， 7：15-16，18.

    [2]李平，辛长福，李季. 穆棱河流域鸡西段水污染现状分析及治理方案[J]. 黑龙江工业学院学报（综合版） ，2011，11（6）：152-152.

    [3]东北林业大学野生动物资源学院湿地科学系. 2015，黑龙江省穆棱市奋斗水库工程水生态影响专题报告.

    [4]穆棱市人民政府. 2018年穆棱河环境污染综合整治方案.

    [5]淮河流域水资源保护局淮河水资源保护科学研究所. 2015，黑龙江省穆棱市奋斗水库工程环境影响报告书.

    （责任编辑：孔令杰）