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【专家视角】“三区四带”生态系统保护修复的地学思考

时间:2022-04-29     【转载】   来自:i自然全媒体

顺应自然、保护自然,做好生态系统保护与修复,需要首先认识生态系统的演变过程和趋势,及其所处的地质环境条件。《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划(2021-2035年)》中,围绕青藏高原生态屏障区、黄河重点生态区(含黄土高原生态屏障)、长江重点生态区(含川滇生态屏障)、东北森林带、北方防沙带、南方丘陵山地带、海岸带等“三区四带”进行了重大工程布局。


如何为“三区四带”生态系统保护和修复提供地球系统科学解决方案?我们邀请地质专家和科研人员,从不同专业角度剖析“三区四带”的生态地质问题,提出保护修复建议。

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青藏高原生态屏障区冰川消融带来水资源环境风险

宋志


青藏高原是除南极和北极外冰雪储量最大、世界上山地冰川最多的地区,也是长江、黄河等10多条亚洲大江大河的源头,被誉为“亚洲水塔”。在全球气候变暖背景下,青藏高原以2倍于全球平均值的升温速率加剧暖化,冰川消融引发了冰川退缩、湖泊扩张、径流增加等问题,水灾害、水资源、水安全面临前所未有的风险与挑战。


一是将会带来多发频发的水灾害。冰川消融下水条件发生变化,易引发冰崩、冰湖溃决、冰川泥石流等灾害,也存在诱发地震的风险。


二是面临水资源能否持续利用的问题。近50年来,青藏高原冰川储量减少约20%,面积缩小近18%,“亚洲水塔”的固态水资源储备持续锐减。冰川消退导致河流径流量明显增加,如果今后冰川消退进入衰退期,河流径流量将减少,届时将影响大江大河以及下游区的水资源保障。


三是海平面变化将影响沿海地区安全。冰川融化,大量融水流入大洋,使得海平面上升,会导致海岸侵蚀、海水入侵加剧等,进而威胁沿海低地地区安全。相关研究表明,青藏高原冰川按现有消融速度推测,到21世纪末将引起海平面上升0.3米。


青藏高原冰川消融令人担忧,如何防范灾害、保障资源、守护安全是当前面临的现实问题。为此,当前亟待加强青藏高原冰川灾害综合防控,开展冰崩监测预警、冰湖生态修复等工作,进而对大江大河水资源开发利用进行科学规划。


(作者系中国地质调查局成都地质调查中心高级工程师)

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黄河重点生态区根据黄土地质特性防治中游水土流失

董英


黄河流域是我国重要的生态屏障,上中下游生态屏障功能区划明显,不同区域生态问题差异显著,生态保护修复更需要有针对性。


黄河中游流域面积36万平方千米,流经黄土高原,地形破碎,水系发育,水土流失较为严重。中游地区的塬面侵蚀现象明显。著名的董志塬,在唐代时期南北长达42.5千米、东西宽32千米,现今东西最宽处仅18千米,其中最窄处仅0.5千米。晋陕蒙交界处总面积约1.67万平方千米的砒砂岩区,土壤侵蚀模数高达3万~4万吨/(年·平方千米),是黄河中游粗泥沙来源的核心区域,水土流失治理任务艰巨。同时,也应该注意到,黄河泥沙具有两面性。位于黄河下游的黄河三角洲还需要一定量的泥沙沉积以抵御海岸线的侵蚀。


新中国成立以来,经过多年坚持不懈的努力,黄河中游植被生态明显好转,水土流失防治成效显著,土壤侵蚀明显减弱。当前,黄河流域生态保护既要考虑局部重点,更要考虑整体性、系统性,要着眼黄河全域综合考虑水土流失防治问题。地质工作要围绕黄土塬、峁、梁等不同黄土地貌水土流失机理与防治开展研究,从黄土工程地质特性出发,提出改良措施。在内蒙古“十大孔兑”(孔兑,蒙古语,意为山洪沟)和陕北砒砂岩区开展水土流失防治工作,提出水土流失生态问题的地质解决方案。围绕地表水资源的整体性和地下水的系统性开展生态地质研究,进而为平衡生产生活用水与生态用水提供科学依据。


(作者系中国地质调查局西安地质调查中心高级工程师)

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长江重点生态区生态修复要科学论证河湖体系演化

周权平


长江流域湖泽广布,发育了中国最大的两个淡水湖——鄱阳湖和洞庭湖。它们是长江生态环境的重要调节器,也是泥沙淤积、洪水调蓄最重要的天然场所,关系长江经济带的可持续发展。


有关研究表明,长江中游湖群经历了复杂的演变。距今1万年左右,长江以北先形成了“云梦泽”和“彭蠡泽”两个大湖,距今7000年到5000年期间发育至鼎盛。之后,随着长江北岸湖泊淤积,大量水沙向南倾注,距今3000到2000年间,在长江以南形成洞庭湖和鄱阳湖,到唐宋时期发育至鼎盛。千百年来,两湖孕育了肥沃的土地、丰富的水源,人们靠水吃水,在此繁衍生息。但过度的人为筑堤束水和围湖造田加剧了两湖淤积进程,特别是近50年来两湖急剧萎缩,导致江湖连通不畅和蓄洪能力下降,造成洪涝灾害加剧和生态环境恶化。


人给水以出路,水才能给人以生路。长江流域生态系统保护和修复要坚持人与自然和谐共生,顺应自然规律。“再造现代云梦泽”“扩张洞庭湖和鄱阳湖”是尊重长江中游河湖协同演化的自然规律,因势利导、实施主动防洪的最佳选择,也是在现有工程技术条件下的可行方案。基于以上认识,建议加强两湖地区河湖演化规律研究和生态地质调查,将“采沙扩湖、清淤改田”纳入人工干预下的河湖体系演化进行科学论证,明确“再造现代云梦泽”“扩张洞庭湖和鄱阳湖”的区域、范围与深度,恢复湿地洲滩生态功能,让两湖昔日美景重现。


(作者系中国地质调查局南京地质调查中心流域资源与环境演化研究室主任)

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东北森林带构建三江平原农田湿地和谐共存新格局

程旭学 耿昕


三江平原是由松花江、黑龙江和乌苏里江多次改道变迁而形成的冲积低平原,面积约5.5万平方千米。三江平原曾经沼泽湿地广布,林地草地茂密。这主要是因为地面坡降过小、径流不畅和地面物质组成黏重,渗透排水困难;其次是因为降水丰沛,沼生及湿生植物生长茂密。


三江平原水土资源开发利用经历了两个主要阶段:第一个阶段是1956~1996年的湿地耕地化,天然湿地部分转化为旱田;第二个阶段是1996年至今的耕地水田化,这一阶段三江平原实施了“以稻治涝、以稻富民”战略,进行“旱改水”“湿改水”,水田面积由0.41万平方千米增长到2.79万平方千米。


三江平原由满目水沼的天然湿地过渡到稻香弥漫的水田,是沧海变桑田的现实写照。同时,三江平原也完成了“北大荒”向“北大仓”的华丽蜕变。目前,三江平原耕地面积已超过土地总面积的50%,年产粮食400亿斤。以人均每年消耗400斤粮食粗略计算,能解决一亿人一年的吃饭问题。


三江平原不仅是我国东北的生态安全屏障,更是国家粮食安全的压舱石。三江平原湿地保护要坚持人与自然和谐共生的理念,建议开展农业生态地质调查研究,进行农业地质区划,强化国土用途管制,构建现代农业生态背景下的“农湿兼顾”新格局。同时,深化水平衡和水土资源承载能力研究,优化水资源配置,提高地表水开发利用程度,保障农业生产和湿地生态用水。


(作者系中国地质调查局水文地质环境地质调查中心正高级工程师、副高级工程师)

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北方防沙带科学绿化需先摸清地表基质特性

殷志强


《北方防沙带生态保护和修复重大工程建设规划(2021-2035年)》提出6项重点工程。其中,京津冀协同发展区位于三北防护林体系建设、天然林保护修复、京津风沙源治理、草原保护修复的重点核心区,急需科学开展人工造林,加强退化防护林修复。


在北方防沙带推进宜林宜草科学绿化,首先要摸清地表基质的不同特性对植被生态的约束机理。北方防沙带拥有多种类型的地表基质,包括黄土、沙漠沙、河湖相沉积物、玄武岩、花岗岩、砂岩等。不同类型的地表基质具有不同的地质结构、厚度、理化性质,直接影响浅表层水气交换、微生物群落类型,为植被提供不同的营养成分。同一气候条件下,地表基质对植被类型及组合有明显影响,不同类型的地表基质区生长有不同类型和覆盖密度的植被群落。如:花岗岩和玄武岩风化壳在成壤过程中富集了较多的营养成分,基质区适宜生长乔木;而砂岩和粉砂岩风化壳由于颗粒小且致密,缺乏足够的养分,基质区的植被类型往往以草本和灌木为主。


科学开展北方防沙带人工造林种草,迫切需要查明地表基质特征,查清地表基质发育过程中的理化性质及其地质结构对植被生长的控制作用,解析不同基质类型与植被生态的耦合关系,从深层次揭示林草生态系统的本底特征,从而为恢复退化的生态系统提供科学依据。


(作者系中国地质调查局地质环境监测院正高级工程师)

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南方丘陵山地带着眼生态系统稳定性治理岩溶石漠化

刘绍华 涂纯


南方丘陵山地带涉及湖南、广西、浙江、福建、江西、广东、贵州7省(区)。最新调查监测结果显示,该地带现有岩溶石漠化面积1.82万平方千米,以轻度石漠化为主,重度石漠化面积约0.11万平方千米。这一地区的生态地质环境特征独特:一是碳酸盐岩分布广泛、质纯、坚硬,岩石裸露、易溶蚀,成土速率慢;二是地表—地下双层岩溶结构发育;三是土壤资源短缺,富钙、偏碱、层薄、零星、易流失/漏失的特点突出;四是生态环境脆弱,植被生长困难。


南方丘陵山地带的岩溶石漠化问题是自然条件与人类活动共同作用的结果。2015年以来,这一地区石漠化治理取得显著成效,面积减少约0.83万平方千米,但同时产生了一些新问题。如:自然修复后的物种单一,岩溶生态系统稳定性差;人工复绿物种存活率不高,地质环境适宜性不强;部分地区与石漠化相关的内涝、干旱、水土漏失等问题依然存在,没有得到根本上的解决;部分区域石漠化综合治理与当地产业结构、空间规划等缺乏有效衔接。


为此,建议实施南方丘陵山地带岩溶石漠化综合治理工程,持续进行生态地质调查研究,加大岩溶水生态调控力度,构建地质—水文—气候—生态监测站网,推广应用典型试验示范工程形成的治理模式和技术体系。


(作者系中国地质调查局岩溶地质研究所助理研究员)

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海岸带基于地质演化研究进行生态保护修复

王福


我国由1.8万多千米大陆海岸线串起的海岸带,可以分为基岩海岸、泥质海岸、砂质海岸、生物海岸和人工海岸等5种类型,从北至南跨越暖温带、亚热带、热带三大气候带。我国海岸带以北方滨海盐沼湿地和南方红树林湿地生态系统最为典型,局部地区还有少量的天然牡蛎礁、海草(藻)床、珊瑚礁等典型生态系统。


研究显示,近100万年以来,渤海湾、苏北平原、长三角等地发生了6~7次沧海桑田的变化。在距今7000~5000年左右,我国东部沿海平原发生了大规模海水入侵,在渤海湾西岸海水侵入内陆最远距离超过80千米。距今5000年以来,海水逐渐退去,沿海地区重新成陆,现代海岸地理格局逐渐形成。


随着我国经济社会的快速发展,人类活动对海岸地区产生了强烈影响。大规模的围填海和围海养殖挤占生态空间,阻隔生态系统自然连通性,造成滨海湿地退化、生物多样性降低。据统计,20世纪50年代以来,自然岸线减少超过40%,滨海湿地面积消失57%,其中红树林面积减少40%。同时,受到全球气候变化、海平面上升、河流泥沙输运等影响,我国有70%以上砂、泥质海岸发生侵蚀。


针对海岸带地区存在的突出生态环境问题,需要在开展海岸带自然演化过程、规律和趋势研究的基础上,结合监测资料,提出基于自然的解决方案。对此,建议加强研究全球气候变化背景下的海岸带地质演化过程、规律及趋势。同时,针对盐沼湿地、红树林、牡蛎礁、海草床等重要生态系统开展生态地质调查,识别影响生态系统的主要地质问题,为生态保护修复提供可供借鉴的方案。


(作者系中国地质调查局天津地质调查中心海岸带与第四纪地质室主任)


文章来源:i自然全媒体