對(duì)生態(tài)需用水的幾點(diǎn)看法

對(duì)生態(tài)需（用）水研究的幾點(diǎn)看法簡(jiǎn)介：研究河流或流域的生態(tài)需（用）水是當(dāng)前水利科研的熱點(diǎn)，“人類用水應(yīng)當(dāng)考慮其它生物的用水需求”的理念已經(jīng)被河流管理者廣泛接受并逐漸應(yīng)用于實(shí)踐。但目前的研究基本概念較為混亂，研究成果難免會(huì)引起誤導(dǎo)。關(guān)鍵字：生態(tài)用水生態(tài)需水研究河流或流域的生態(tài)需（用）水是當(dāng)前水利科研的熱點(diǎn)，“人類用水應(yīng)當(dāng)考慮其它生物的用水需求”的理念已經(jīng)被河流管理者廣泛接受并逐漸應(yīng)用于實(shí)踐。但目前的研究基本概念較為混亂，研究成果難免會(huì)引起誤導(dǎo)。1、生物群是生態(tài)需（用）水的主體生態(tài)學(xué)最早起源于生物學(xué)，主要研究“生物及其環(huán)境的相互關(guān)系”，即它是一門研究生物的生存條件、生物及其群體與環(huán)境相互作用的過(guò)程及其規(guī)律的學(xué)科。生態(tài)學(xué)進(jìn)一步發(fā)展提出了“生態(tài)系統(tǒng)”概念，它的涵義是“由生物與環(huán)境相互作用構(gòu)成的整體”。在一定時(shí)空范圍內(nèi)，生物成分和非生物成分通過(guò)彼此間不斷的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞，相互聯(lián)系，相互影響，這樣共同形成的一個(gè)生態(tài)學(xué)功能單位，叫做生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)包括4大組分：生產(chǎn)者（主要是綠色植物）、消費(fèi)者（包括食草動(dòng)物、食肉動(dòng)物、雜食動(dòng)物、寄生動(dòng)物、腐食動(dòng)物等）、分解者（主要是細(xì)菌和真菌）、非生物環(huán)境（是生物賴以生存的物質(zhì)和能量的源泉及活動(dòng)的場(chǎng)所，即生物的棲息地、繁殖地和遷徙地）。生態(tài)系統(tǒng)的核心組分是包括生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者在內(nèi)的生物群落。從上述的基本概念看出，“生態(tài)系統(tǒng)”至少反映兩層涵義：（1）特別強(qiáng)調(diào)生物是系統(tǒng)的主體，而研究生態(tài)系統(tǒng)的目的是希望生態(tài)系統(tǒng)中生物群落之食物鏈能夠正常運(yùn)行、生物群落能夠正常演替。（2）人是生態(tài)系統(tǒng)中生物群落的一員。因此，所謂生態(tài)需（用）水，用戶主體是包括人在內(nèi)的生物。這樣看來(lái)，目前在進(jìn)行流域生態(tài)需（用）水研究時(shí)，把人類需（用）水排除在外顯然存在一定問(wèn)題。所謂流域生態(tài)用水，應(yīng)該指全流域范圍內(nèi)所有生物（包括人類、植物和其它動(dòng)物）繁衍生息所使用的水，其中，人類用水占相當(dāng)大部分。按此推論，顯然違背了人們提出生態(tài)需（用）水概念的初衷。所謂流域生態(tài)需水，是指整個(gè)流域生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)行所需要的水。它同樣包括人類生產(chǎn)生活需水和其它生物需水兩部分。但研究后者顯然沒有實(shí)際意義，因?yàn)樵诹饔蚰敲创蟮膮^(qū)域，人們不會(huì)為了實(shí)現(xiàn)生態(tài)價(jià)值而經(jīng)常到山上或荒野去澆灌林草。無(wú)論是林草用水，還是林草需水，都只是個(gè)被動(dòng)接受問(wèn)題。因此，在流域?qū)用嫒绾窝芯可鷳B(tài)需（用）水值得進(jìn)一步思考。不過(guò)，如果能分別把流域生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)地、草地和林地的實(shí)際耗水量及其對(duì)河川徑流的影響研究清楚，顯然對(duì)流域水資源評(píng)價(jià)和分配具有重要的意義。僅研究河流生態(tài)系統(tǒng)的需水則可以避免以上困難。因?yàn)?，河流生態(tài)系統(tǒng)是指河道的水流區(qū)域和與此水域有直接水體交換的生態(tài)單元（如濕地生態(tài)系統(tǒng)和河岸生態(tài)系統(tǒng)）。對(duì)于絕大部分河流而言，河流生態(tài)系統(tǒng)中不會(huì)包括人類。由于人類從河川大規(guī)模引水，使得河流生態(tài)系統(tǒng)中生物群的繁殖地、棲息地和遷徙地受到很大影響，進(jìn)而影響生物群的繁衍生息，這樣的情況在世界各國(guó)的很多河流都不同程度在存在，因此，人們提出了河流生態(tài)需水概念，目的是想通過(guò)約束人類對(duì)河川徑流的索取量，使河流生態(tài)系統(tǒng)中的生物群能正常繁衍生息。總之，利用生態(tài)學(xué)的基本理論解決水問(wèn)題，要考慮其適用范圍，否則容易讓人誤解。2、明確生態(tài)恢復(fù)目標(biāo)是確定生態(tài)需水的前提漫談生態(tài)需水是沒有意義的。談生態(tài)需水必須要明確生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)，即生態(tài)健康的指標(biāo)。這些年，國(guó)內(nèi)外有不少人作這樣的研究，最廣泛接受的觀點(diǎn)為：所謂生態(tài)系統(tǒng)健康的主要指標(biāo)包括活力、彈性力和組織等三方面，其中活力指系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的交換量，彈性力指系統(tǒng)抵御壓力和在壓力減小時(shí)從干擾中恢復(fù)的能力，組織指系統(tǒng)的復(fù)雜性，一般認(rèn)為系統(tǒng)越復(fù)雜越健康（但未看到資料說(shuō)明，為什么系統(tǒng)越復(fù)雜越健康）。定性的概念好像很科學(xué)，但關(guān)鍵是量化的、具體的指標(biāo)是多少？由于研究生態(tài)健康指標(biāo)的復(fù)雜性，人們更希望用一些指示性物種來(lái)代表生態(tài)系統(tǒng)的健康程度，即生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)，應(yīng)該是保護(hù)系統(tǒng)中關(guān)鍵種群的繁殖地、棲息地和遷徙地。所謂“關(guān)鍵種”，是指生態(tài)系統(tǒng)或生物群落中那些相對(duì)其多度而言對(duì)其它物種具有非常不成比例影響，并在維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性及其結(jié)構(gòu)、功能及穩(wěn)定性方面起關(guān)鍵性作用，一旦消失或削弱，整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)或生物群落就可能發(fā)生根本性變化的物種。為恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的健康，人們需要深入調(diào)研河流生態(tài)系統(tǒng)中生物群落的組成，從生物多樣性和社會(huì)角度，提出最需要保護(hù)的關(guān)鍵生物種群和對(duì)生物繁衍生息至關(guān)重要的濕地或湖泊規(guī)模。需要指出的是，確定河流生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的目標(biāo)不僅僅是一個(gè)科學(xué)問(wèn)題，也是一個(gè)社會(huì)問(wèn)題，它很大程度上取決于當(dāng)時(shí)人們的價(jià)值取向。3、生物繁衍生息與水流條件的響應(yīng)關(guān)系是計(jì)算河流生態(tài)需水的基礎(chǔ)必須明確，水流條件不是決定生態(tài)系統(tǒng)健康的唯一因素。根據(jù)生態(tài)學(xué)研究成果，影響生態(tài)系統(tǒng)健康的因素包括：（1）水流條件，包括河流的水循環(huán)狀態(tài)或降水、流速和流態(tài)、水體質(zhì)量等，它是生態(tài)系統(tǒng)中生命的基礎(chǔ)元素。那么，為了某生態(tài)系統(tǒng)在某水平下運(yùn)行所需要的水就叫做生態(tài)需水；該生態(tài)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行用掉的水叫做生態(tài)用水。生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行所需要的水來(lái)自降水、河川徑流、土壤水和地下水等水源。（2）碳、氮、磷等重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)條件，它們分別是生態(tài)系統(tǒng)的骨架元素、代謝元素和信息元素；（3）土地利用方式。特別是濕地附近的土地利用方式直接影響濕地的規(guī)模和結(jié)構(gòu)；（4）空氣質(zhì)量，它對(duì)生物的生存環(huán)境具有重要影響；（5）氣候變化；（6）外來(lái)生物物種入侵等。由此可見，沒有水，生態(tài)系統(tǒng)中的生物群落沒法生存和演替；但僅僅有水，遠(yuǎn)遠(yuǎn)還不能滿足生態(tài)系統(tǒng)健康的要求。要計(jì)算河流的生態(tài)需水，需利用多年河川徑流變化資料和同期保護(hù)物種或保護(hù)物種的棲息地等變化資料，建立兩者之間的相關(guān)關(guān)系。那么，在已知的河流生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)目標(biāo)基礎(chǔ)上，就可以計(jì)算出河流生態(tài)需水量。在過(guò)去的幾十年中，人們并沒有有意識(shí)地對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)觀測(cè)，因此，要建立該響應(yīng)關(guān)系可能是一個(gè)非常困難的工作。正是由于這么多的困難，近20多年來(lái)，國(guó)際上發(fā)展了數(shù)十種河流生態(tài)需水計(jì)算方法，包括標(biāo)準(zhǔn)流量法（如7Q10，Tennant和Q95等）、水力學(xué)法(如R@CROSS,濕周法和Richter法等)，并因計(jì)算簡(jiǎn)單而被廣泛采納，計(jì)算結(jié)果大多在河川天然流量的60～80％之間。但問(wèn)題是：（1）天然徑流系列的選擇缺乏科學(xué)論證；（2）由于方法本身缺乏物理意義，因此缺乏科學(xué)數(shù)據(jù)來(lái)證明，如果滿足這樣的徑流條件，河流生態(tài)系統(tǒng)處于什么樣的健康水平。4、黃河生態(tài)需水范疇芻議黃河的情況與其它江河不同，其下游灘區(qū)居住著181萬(wàn)人，他們理所當(dāng)然的成為河流生態(tài)系統(tǒng)生物群的重要組成部分，其生產(chǎn)生活需水也應(yīng)是河流生態(tài)系統(tǒng)需水的重要組成部分。但在目前全流域缺水的特殊背景下，考慮到目前河流生態(tài)保護(hù)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，可以在有說(shuō)明的前提下，按照目前流行的河流生態(tài)需水概念，下游灘區(qū)生產(chǎn)、生活需水暫不納入黃河生態(tài)需水范疇。這樣，黃河的河流生態(tài)系統(tǒng)需水應(yīng)包括：（1）維持河流水體一定規(guī)模生物群的繁衍生息所需要的河川徑流條件，包括流量、流速、水深等。（2）維持一定規(guī)模淡水濕地所需要的水量。（3）維持河岸生態(tài)單元良性運(yùn)行所需要的水流條件，不過(guò)該問(wèn)題的難度在于難分清多少來(lái)自降水，多少應(yīng)該依賴河川和地下水。由于黃河的特殊性和復(fù)雜性，河道輸沙需水以及自凈需水等是否納入黃河生態(tài)需水還有待進(jìn)一步商榷：黃河是一條高含沙河流，其泥沙必須依賴水流動(dòng)力輸送至致災(zāi)最小區(qū)域，如深海、河口或?yàn)﹨^(qū)低洼地帶，否則主槽就會(huì)萎縮、懸河和二級(jí)懸河就會(huì)加劇，進(jìn)一步影響防洪安全，我們把這部分水需求叫做輸沙需水。因此，在黃河河川徑流的配置中，必須考慮輸沙需水。顯然，輸沙需水的主要服務(wù)對(duì)象是河流自身，而不是河流內(nèi)的生物，因此將輸沙需水作為河流生態(tài)系統(tǒng)生物群繁衍生息所需要的水是很勉強(qiáng)的。