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东北地区水与生态环境问题及保护对策研究 |
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| 东北地区水与生态环境问题及保护对策研究 |
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| 作者：佚名 文章来源：水信息网 点击数： 更新时间：2004-9-29 |
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一．立项依据
1. 东北地区生态环境与水问题
东北是我国北方重要的工农业经济发展地区。但该地区的水文、气候和地理单元的空间分布差异大，下垫面的自然变化和人类活动影响明显。水与生态环境问题，特别是平原地区，十分突出，主要有：
(1) 湿地退化引发的生态环境问题：
东北地区湿地在全球温带湿地生态系统中具有相当的典型性和代表性，发育有典型的淡水沼泽湿地和内陆盐沼湿地。其中，三江平原沼泽湿地是我国最大的淡水沼泽湿地之一，其生态功能极为重要，其4个国家级湿地自然保护区中有3个（三江湿地、兴凯湖湿地和洪河湿地）被列入《国际重要湿地名录》。松嫩平原腹地发育有我国独特的内陆盐沼湿地（向海、莫莫格、查干湖、大布苏湖等湿地）和淡水沼泽湿地（扎龙湿地），其中，扎龙湿地、向海湿地和莫莫格湿地先后晋升为国家级自然保护区。1993年，扎龙和向海湿地成为我国第一批进入《具有重要国际意义湿地名录》的七个湿地之一。辽河中下游平原以及辽东半岛的沿海平原也发育有大面积的湿地，如双台河口湿地等。
湿地在东北地区发挥了重要的生态环境功能：①涵养水源，调蓄洪水，②防止水土流失和净化水质，③调节区域气候，④维持生物多样性等。
但是，建国以年，由于大规模农业开垦，大面积的湿地景观被农田景观替代，使得湿地面积锐减，湿地景观破碎化严重。例如三江平原建国初期天然湿地面积约534.5万公顷，占平原总面积的80.2％。近几十年来，由于大量移民相继涌入该地区，该区人口增长了5倍以上。大规模的农业开发导致三江平原湿地面积由1949年的534.5万公顷，减少到1994年的148.2万公顷，到现阶段三江平原湿地大约丧失80％。松嫩平原湿地也呈现明显萎缩态势，大面积的洪泛平原和内陆盐沼湿地被疏干用于发展农业和畜牧业。
大规模的湿地农业开发从整体上直接改变了区域生态系统的自然属性，自然湿地景观演变成人工农田景观，残留的自然湿地景观破碎化程度高，适合野生动植物生存的自然生境急剧缩小，致使野生动植物种群数量减少，越来越多的生物物种，特别是珍稀物种因失去生存空间而逐渐处于濒危或灭绝状态，区域生物多样性急剧下降。
流域湿地面积的减少还极大地削弱了湿地的水文和气候等环境调控功能，致使流域旱涝灾害增加，如嫩江流域1998年的大洪水。大规模的湿地农业开发导致流（区）域“自然水空间”大幅度萎缩，同时也消耗了大量的地表水和潜层地下水资源，而湿地涵养水源、补给区域地下水的功能又急剧下降。而且，由于缺乏科学的流域水资源规划，往往导致流域上、中、下游之间水资源的不合理利用，如流域上游兴修水利工程经常会导致中下游地区的季节性断流，“夹板化”河道防洪堤坝建设加速了河道径流排泄过程，都直接减少了下游沼泽湿地河道径流补给，同时东北平原地下水位明显下降影响了湿地水对地下水的补给，从而改变了湿地的水文情势，部分湿地出现旱化、草甸化，甚至沙化等现象。
目前，虽然在一些地方已不再继续开荒，但是湿地保护仍然面临严重的问题。突出有：①流域上游水利工程建设影响了中下游地区湿地水的状况。例如，上游水库、堤防工程阻断了湿地的水循环流路，深刻地改变了下游湿地水文状况，导致下游季节性断流；②河道治理和排水改变了湿地的水文状况的格局，湿地生境的多样化被破坏，各类野生生物的生境被大量压缩。
从当前国家粮食安全考虑，需要加强东北粮食生产基地建设。但是，50年来，耕地不断扩大，所占用的主要是湿地、草地和林地。特别是近年来发展的水稻田，所占用的大多是湿地。因此，东北地区可持续发展必须面对粮食耕地与湿地生态保护的土地利用矛盾问题。需要回答：东北地区不同地区的湿地生态功能究竟是什么？什么地方可以适当扩大耕地面积？什么地方必需要保护湿地？保护湿地究竟需要多少生态用水？如何走可持续发展的道路搞现代化农业？这些问题都需要从水与生态的关系，土地利用与生态环境退化的相互制约关系等多个方面综合研究。
(2) 黑土地的严重流失问题：
东北黑土地主要分布在黑龙江中部和沿哈尔滨-长春-四平一线的狭长地带，总面积700多万公顷，是世界三大黑土带之一。近半个多世纪，东北黑土地开垦十分严重。根据调查和报道，目前东北黑土地地区2/3的耕地都有严重的水土流失，一般开垦60-70年的坡耕地，黑土层已经由原来的60-70cm厚减少到30cm左右；大约有1/4的耕地由于黑土层被侵蚀而露出黄土。如何保护黑土地是东北地区生态环境建设的一个重要问题。
(3) 松嫩平原西部“三化”问题：
松嫩平原西部，约占东北大平原面积三分之一。本区晚更新世以来自然景观的演化形成的地质、地貌和土壤背景、现代气候以及人文景观等决定了该区是一个极其脆弱的生态敏感区和生态过渡带，极易受气候波动和人类活动的干扰发生生态失衡和退化。
松嫩平原西部人类活动对区域生态环境产生强烈影响始于20世纪30年代以来的农业开发。尤其是20世纪80年代初期，大规模的农业开垦改变了本区草甸草原、榆树疏林草原景观，部分天然草场过度放牧，草场植被破坏严重。20世纪80年代中期以来，尽管该区生态环境退化态势减缓，但区域“三化”－土地沙化、盐碱化和草场退化的态势仍在延续。该地区目前分布有总面积达200万公顷的风沙土。由于开垦和不合理的利用，使许多原来有植被覆盖的风沙土变成了流动沙丘。一些调查显示，该地区的流沙有向大平原中部地区扩展的趋势。该区还有多达300万公顷的盐碱化土地，盐渍化在迅速发展，近年来仅吉林省西部就有67万公顷优质土地退化为盐碱荒漠，这一数字仍在以每年1.2%－1.4%的速度增加。该地区共有320万公顷草场，已有80%以上的面积退化，成为我国草场退化最严重的地区之一。
(4) 水污染与生态环境保护问题：
东北平原第二松花江和辽河水污染问题十分严重，部分湿地水环境污染问题突出。流域湿地水环境污染及富营养化主要表现为：中上游生产生活废水流入下游湿地，湿地石油开采带来的污染，农业面源污染诱发的湿地富营养化（扎龙湿地），湿地盐渍化加重（松嫩平原西部的盐沼湿地）等，这些直接导致湿地系统健康状况恶化，严重威胁到湿地的生态环境功能，已成为部分湿地退化的主导因素。
三江平原地区有河流100 多条，根据90 年代监测资料,水质污染日趋严重。如1992 年挠力河宝清段水质类别是Ⅱ类，到2000年，该段水质已达到Ⅴ类。特别是近几年大面积发展水田后，农药、化肥用量的大幅度增加,导致水中高锰酸盐指数、氨态氮、挥发酚和总铁严重超标，湿地水质受到很大的破坏。辽河中下游水环境污染也已经导致流域下游湿地水环境的恶化。日趋严重的流域湿地水环境问题，对区域生态环境构成了严重的威胁等问题。
2．本课题立项的意义
水是东北平原地区生态环境系统最重要的因子，水在生态系统的形成、发展和演替过程中起着决定性作用。同时，水又是生态系统中最为敏感的因子, 在自然条件或人为活动干扰下，其变化会引起其它环境要素的变化，从而影响到整个东北生态系统的稳定性，改变湿地生态群落的原有结构，最终导致生态系统的改变。因此，从水循环和生态水文学角度研究水与生态环境问题，提出生态环境建设科学的对策与措施，是国家需求重要的咨询课题，不仅有科学价值，而且有实用指导意义。
3. 本课题研究的范围与重点
广义的东北大平原主要包括东北人口稠密、经济相对发达的三江平原、松嫩平原、辽河平原以及松辽分水岭。本课题研究侧重人与自然环境冲突最为紧张的典型区，即三江平原、松嫩平原、辽河平原以及松辽分水岭包括内蒙东四盟的生态环境退化问题。重点研究东北地区与水相关的生态环境问题，围绕东北湿地退化与生态环境保护提出对策与建议。
二．研究目标
采取以流域为系统，以黑龙江、吉林、沈阳和内蒙东四盟行政区为具体对象的研究方法，综合研究该地区与水相关的生态环境与水环境问题的成因、变化机理，针对该区域的平原湿地退化、东北西部的“三化”与辽河污染对生态环境影响问题，提出综合性保护与建设对策。
主要研究目标：
（1）根据人与自然和谐相处的理念，提出东北平原地区湿地保护与开发利用的合理规模；
（2）区分人类活动与气候变化的影响，提出东北西部的沙化、盐碱化和草场退化的分布与类型以及防治对策；
（3）在生态环境需水分析的基础上，提出辽河水污染、河道断流对三角洲湿地影响的分析与治理措施及政策；
（4）对东北地区水与生态环境建设进行综合分析，提出生态环境变化与建设的综合对策。
三、研究内容
1、东北平原湿地保育与合理开发利用规模
开展东北平原重要湿地（三江湿地、嫩江中下游湿地包括扎龙湿地、向海湿地、莫莫格湿地等）的分布规律、水质状况、基本功能调查，分析湿地退化的阶段性特征及其区域环境响应，阐明其退化机制，提出合理开发与保育对策。
2、东北地区“三化”问题调研与防治途径
重点以松嫩平原西部、内蒙东四盟和辽宁西部为重点，进行“三化”的发展过程与现状调查，辨析 “三化”形成原因，研究土地盐碱化与沙化的生态水文学机制，提出 “三化”防治的途径。
3、辽河中下游流域生态环境需水分析与生态保护
以辽河中下游断流、污染对下游生态环境特别是流域外和河口三角洲生态环境的影响调研为重点，统一考虑流域上下游、河道内与河道外，统一考虑生态-水文-经济发展，研究流域生态环境需水量及生态保护对策。
4、东北地区水与生态环境建设综合分析及其综合对策
以流（区）域为单元，在分片分专题研究的基础上，凝练出东北地区水与生态环境的突出问题及产生的原因，并在遵循生态与水的作用关系的基础上，人水协调为原则，提出东北水与生态环境建设的综合对策与建议。
四．研究思路与技术路线
本课题采取多单位联合，多学科协同攻关、研究部门与地方政府和研究单位进行合作调查与研究的技术路线。突出重点问题，采取实际调查，点面结合，与项目的相关课题密切结合，进行学科交叉的研究方法。
东北平原湿地可分为外流河流域（三江平原）、半内流区（松嫩平原）和滨海三角洲湿地（辽河三角洲）。三类湿地面对的生态环境问题有很大差别。在“湿地保育与合理开发利用”问题研究中，采取的思路和技术路线是：
（1）以涵养湿地的降水、地下水补给、蒸散发以及水体排泄的区域水量转化分析为切入点，重点研究20世纪50年代到20世纪末期间不同历史阶段东北平原区水与湿地生态系统的关系，分析湿地减少的数量和引起的主要环境问题，不同地区湿地面积减少的主要原因；从水循环的角度，分析农田开垦排水、水利工程建设对湿地生态环境变化的影响；分析现有国际与国家划定的湿地保护区可能退化的情况与环境损失度量，东北三类典型地区湿地与耕地之间梯度变化显著的内在原因与联系。
（2）在研究湿地生态功能及其变化主要历史阶段与成因基础上，从系统分析的角度，初步建立东北典型类型湿地生态系统健康和生态环境功能的评价指标体系、湿地生态质量优劣评价的度量体系。依据实际调查和研究分析，初步提出定量化的东北地区湿地功能与保护的准则，作为评价判断平原湿地保护与开发利用合理规模的基本依据。
（3） 在水量转化研究基础上，分析湿地环境功能与水的关系，人类活动（农业开发、上游水利工程建设）对湿地补排水的影响，维系湿地生态功能与水域的生态需水量计算。针对东北地区典型类型湿地及其生态环境功能定位以及湿地功能与保护的准则，确定维持湿地生态系统健康和生态环境功能的生态需水数量与质量要求。
（4）通过历史资料分析与经验总结，建立水与湿地生态系统的关系模型。结合不同平原区湿地功能的定位和保护准则，分析不同情景下的土地利用方式，回答：东北的湿地开发利用还要不要扩大，怎么扩大？如何走内涵发展的道路搞现代化农业？什么地方可以适当扩大耕地面积，什么地方必须要重视和保护湿地？等关键问题。综合考虑生态环境保护与社会经济发展之间的关系，提出合理确定湿地与耕地间的比例关系，以及湿地生态环境保护的对策与建议。
其他研究问题也采取相适宜的研究思路与技术方法。具体工作按研究目标与内容分为5个研究小组：
（1）黑龙江组：侧重东北黑龙江省的三江平原湿地、嫩江中下游湿地退化等生态环境研究。
（2）吉林组：侧重吉林省西部湿地保育、“三化”等主要的生态环境问题的研究。
（3）辽宁组：侧重辽宁省辽河流域生态需水量、湿地保护、辽东水土流失等研究。
（4）内蒙古组：侧重东北西部主要的草场退还、荒漠化、盐碱化等生态环境问题的研究。
（5）综合组：主要是从流域和东北地区角度，结合各分组成果，综合研究战略性对策意见。
需要说明：黑土地流失是东北突出的生态环境问题之一。由于东北黑土地流失问题直接与农业土地利用、水土保持联系，“农业组”等有比较好的前期研究基础，本课题将配合他们开展着该方面的研究。同时，本课题和“水资源组”、“林业组”、“农业组”、“防污组”等其他研究课题组密切配合，进行必要的分工和合作，提出具有可操作性、实用性的科学结论和建议。
五．合作研究的单位
合作研究的科研单位与高校有：中国科学院东北地理与农业研究所，中国科学院应用生态研究所，中国科学院生态环境科学研究中心，中国人民大学，武汉大学，东北师范大学，黑龙江大学，沈阳农业大学等。
合作的流域机构有：水利部松辽水利委员会和东北四省的水利厅、环保局、国土厅，农委或者农业局等。协作单位与联系人如上表。
六、预期成果
1、完成课题研究报告与咨询报告
2、完成项目总报告中的有关内容
3、出版咨询报告成果
七．研究队伍与研究人员
组成跨学科多部门的研究队伍，成立课题顾问组、专家组与工作组
1、课题负责人：
组 长：刘昌明，中国科学院院士，中国科学院水问题联合研究中心主任
副组长：夏 军，中国科学院地理科学与资源研究所研究员，中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室主任。
2、课题顾问：
沈国舫：中国工程院院士，中国工程院副院长，北京林业大学教授
李文华：中国工程院院士，中科院地理科学与资源研究所研究员
孙铁珩：中国工程院院士，中国科学院应用生态研究所，研究员
3、课题专家组（可调整与补充）：
刘昌明：中国科学院院士，
肖笃宁：中国科学院应用生态研究所，研究员
夏 军： 中国科学院地理科学与资源研究所，研究员
王如松：中国科学院生态环境科学研究中心，研究员
邓 伟 中国科学院东北地理与农业研究所，研究员
裘善文：中国科学院东北地理与农业研究所，研究员
陈刚起：中国科学院东北地理与农业研究所，研究员
齐玉亮：水利部松辽委副主任，教高
盛连喜：东北师范大学，教授
李丽娟：中国科学院地理科学与资源研究所，研究员
宋献方：中国科学院地理科学与资源研究所，研究员
于静洁：中国科学院地理科学与资源研究所，副研究员
章光新：中国科学院东北与农业研究所，研究员
4、课题研究工作组：
组长：于静洁 博士，章光新 博士
秘书：李云成
主要成员：（待补充）
李丽娟：中国科学院地理科学与资源研究所，研究员
贾绍凤：中国科学院地理科学与资源研究所，副研究员
丰华丽：中国科学院地理科学与资源研究所，博士后
李云成：中国科学院地理科学与资源研究所，博士生
黄 浩：中国科学院地理科学与资源研究所，博士生
闫敏华：中国科学院东北地理与农业研究所，副研究员
杨建锋：中国科学院东北地理与农业研究所，副研究员
姜 明：中国科学院东北地理与农业研究所，副研究员
栾兆擎：中国科学院东北地理与农业研究所，博士
李和跃：水利部松辽委流域规划与政策研究中心副主任，教授级高工
陈晓飞：沈阳农业大学，教授
谢永刚：黑龙江大学，教授
王西琴：中国人民大学环境学院，副教授
刘惠清：东北师范大学城市与环境学院，教授
裴铁幡：中国科学院应用生态研究所，研究员
张 翔：武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，副教授
严 冬：武汉大学，博士生
刘 蕾：武汉大学，研究生
八、研究基础和条件
中国科学院地理科学与资源所、东北地理与农业生态研究所及其他合作单位运用多学科的优势，近几十年来针对东北区域资源的保护与合理利用、农业综合发展、环境保护与生态建设等重大问题和国际科学的前沿问题进行了多层次全方位的研究探索，取得了一些重要成果，具有开展东北地区宏观区域研究的优势。
目前，中科院拥有的三江平原沼泽湿地生态网络试验站、海伦农业生态网络试验站以及东北所的大安碱地生态试验站，为开展三江平原湿地退化、黑土区水土流失与松嫩平原西部“三化”等生态环境研究提供平台与支撑。
中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室是目前国内具有流域野外和室内水循环及地表过程综合实验能力的重点实验室。特色是：发挥中国科学院地理科学与资源研究所在陆地水文、水土过程、水沙过程、流水地貌等实验研究与地理综合研究的优势，发展半干旱、半湿润地区水文学，在环境变化下的流域水循环及河流水沙复杂性机理、生态水文、以及流域系统综合等方面，形成了在国内外有明显特色的学科领域。
此外，本课题承担单位与合作单位已完成和正在进行的与该课题有关的项目有：国家“九五”攻关项目“松嫩平原盐碱地治理与区域农业综合发展研究”、国家自然科学重大基金项目“我国北方水环境要素运移规律研究”、水利部“948”项目松嫩平原西部地下水合理调控与盐渍化治理、“吉林省土地资源、利用现状、湿地及土地荒漠化调查与发展趋势研究”、“吉林省西部农业持续发展与生态建设规划及实施方案研究”、“向海湿地保护规划”、三江平原湿地保护“GEF”项目、中国科学院知识创新工程重要方向性项目“东北地区100年来LUCC及其生态环境效应研究”、“嫩江中下游生态水文过程与湿地演变研究”、国家自然科学基金“三江平原典型类型沼泽湿地界面水通量模拟研究”等。这些研究基础与条件为本课题的顺利完成奠定了坚实的基础。同时通过对工程院前两期项目的完成，积累了一定的经验，可以更好地完成本任务。
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