保护观点 | 一文读懂千岛湖水源地保护策略
- 日期：2022.04.12
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- 来源：TNC
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千岛湖是国家一级饮用水水源地，2019年开始为杭州市等地1000万人供应饮用水。千岛湖水域面积有100个西湖那么大，一眼望不到对岸；千岛湖亦是5A级旅游风景区，没有大门边界也没有售票口；周边生活着40多万人，每年还有几百万游客到访。千岛湖是人与水和谐共处之地，千岛湖亦面临着潜在的挑战！
千岛湖，国家级一级饮用水源地。摄影：方立贵
自2018年千岛湖水基金成立以来，项目团队一直扎根在这儿开展水源保护工作，我们想与每一位关注水资源保护的伙伴，分享千岛湖水基金背后的保护理念和行动策略。
01
守护城市饮用水安全，
从农业面源污染治理开始
饮水思源
受污染的水源集水区和生物多样性优先保护区域分布。来源：《中国城市水蓝图》2016
我们希望探索出一条路径，以应对水源地共同面临的问题，为中国城市水源地的长效治理提供解决方案。为此，我们选择了对所在区域有重要性且具代表性的水源地——千岛湖，开始了探索旅程。
千岛湖：
长三角千万人的“大水缸”
千岛湖原名新安江水库，位于浙江杭州西南部淳安县和建德市境内，库区面积约580k㎡，相当于100个西湖，库容178亿m³，最大蓄水量可以装满3000多个西湖，建设之初定位为“发电为主，兼顾防洪、航运等”，目前，千岛湖成为了长三角地区最重要的战略饮用水源地之一。自2019年起，千岛湖开始为杭州市等地1000多万人供水。
新安江（千岛湖）流域图。来源：TNC
重要水源地，
污染威胁在哪里？
在水保护方面，当地省市政府拥有十足的前瞻性：为了保护一湖秀水，千岛湖率先完成了工业污染的整治、生活污水的截污纳管，有效解决了工业和生活等点源污染。然而更大的挑战还在后面，相比点源污染，更复杂而艰巨的是面源污染问题。千岛湖周边活跃着20万从事农业活动的人口，农业面源污染治理便成为了护水探索的主要方向。
什么是“面源污染”呢？面源污染相对于点源污染，是污染物从非特定的地点，由降水冲刷，随径流汇入水体，而造成富营养化的污染。其中来自农业的面源污染是分布最广泛、对水环境威胁最大的部分，主要来源有：畜禽养殖、种植业生产、农村生活。未被植物和土壤吸收的肥料及农药，通过水土流失或者雨水进入到水体中，最终成为污染水质的元凶。农业面源污染具有随机性强、污染物的排放点不固定等特点，使得监测与管理更加困难，也因此成为当今各国环境污染治理中的棘手难题之一。
02
科学保护策略
面对世界范围内都具有普遍性的农业面源污染，千岛湖水基金提出以“基于自然的解决方案”（NbS, Nature-based Solutions）为主要探索路径的保护策略。NbS是对自然和人工生态系统开展保护、修复和可持续管理，在应对多种社会挑战的同时，提升人类福祉和生物多样性。
具体做法是：在河流的源头及入湖口建立保护示范区，以两种路径（即“源头削减”和“过程拦截”）来减少面源污染，同时对保护示范区进行科学监测，总结出能够平衡生产和污染减量的最佳管理实践（BMP, Best Management Practices）。
第一步
流域分析及保护行动规划设计
2016年，世界银行联合TNC，对千岛湖流域（包括安徽及浙江杭州所辖淳安及建德部分区域）进行深入的调查研究，结果显示：水土流失及养分流失是造成面源污染的直接原因，根本原因则是农业种植过程中的耕作方式，以及农药、化肥的过度使用。流域分析识别出的主要土地类型是旱地、水稻田、茶园、果园等。
千岛湖因为修建人工水库，形成“八山一水一分田”的样貌，30万亩良田因建坝蓄水而长沉湖底，坡地便成为了可供农耕的主要选择。经过项目团队半年的调研，千岛湖的农业作物以山核桃、茶园和水果（柑橘为代表）为主，均种植在陡峭的山坡上，且坡度往往大于25度。这迫使千岛湖均龄60岁以上的务农主力军，使用化肥和除草剂等更为省时省力的方式，在陡峭的山坡上开展耕作。
具有典型性的茶叶种植。来源：千岛湖水基金
因此，针对山核桃、茶园和水果（柑橘）三种千岛湖种植面积最大、总产值较高的典型农作物，如何平衡农业产业发展和水源保护之间的关系，是团队需要充分考量的问题。在实地走访的基础上，千岛湖水基金和科学顾问团队查阅了上百篇文献，咨询了十数所科研院校，制定了“源头削减+过程拦截”两种路径，不是禁止化肥、农药的使用，而是通过生态措施，提高自然生态的功能，将污染物拦截在进入库区之前并在自然过程中分解。
千岛湖水基金针对南方主要粮食代表物种水稻田的最佳管理实践（BMP）示范基地，位于淳安县安阳乡下栖梧村。来源：千岛湖水基金
第二步
建立水源保护示范区
路径一：源头削减——农业用地
源头削减的意思是减少千岛湖流域中因农业种植产生的污染物进入主要水体。为此，千岛湖水基金联合当地政府、国内著名高校和科研机构，针对山核桃、茶园和水果（柑橘）当地三种典型农作物，建设保护示范区并进行科学监测，以验证BMP的有效性和成本，为后期的规模化推广进行试点。接下来我们以果树（柑橘）为例，来介绍这一过程。
我们在传统种植的柑橘园里，建设监测小区（小区的设置是为了能够在小区范围内进行水质、水量、水土流失等监测而免于周围的影响），并设置不同的BMP措施，如植物篱、覆盖作物等。
柑橘示范小区设置示意图。来源：千岛湖水基金
下面的例子可以解释哪些BMP是我们认为有可行性的，并正在开展验证：
小区④采用传统措施，使用除草剂除草作为对照，这里的监测主要是提供研究基线。
在小区⑤使用覆盖作物的草种配比，让地表形成一层“保水毯”和农业污染吸收体系，减少水土流失、吸收过量化肥并避免恶性杂草的产生（图为覆盖作物示意）。
在小区①使用植物篱措施，利用小灌木香根草的致密根系在坡底拦截流失的水土和吸收过量的面源污染（主要是化肥）。
滑动查看建成后的柑橘示范区。来源：千岛湖水基金
对于山核桃和茶等作物，我们会进行类似的探索实验，以寻找成本最低、污染防治效率最好的方法。
路径二：过程拦截——湖口湿地
为减少入湖污染、改善千岛湖水质，我们需要在流入千岛湖的河流入湖口开展湿地生态修复。湿地生态系统功能独特，不仅具有净化水质、调节气候、固碳储碳、涵养水源、提供生物栖息场所等生态功能，还具有蓄洪防旱、补充地下水、提供丰富的动植物产品、丰富旅游和野外科学场所、传承文化等重要的社会经济功能。
湿地的作用。来源：TNC
在河流进入库区之前，建立一道生态湿地屏障，通过土壤、植物的作用，将河流的水质净化提升。我们在千岛湖的入湖口湿地，遵循基于自然的解决方案，开展近自然修复（模拟自然的演化，恢复消失的湿地）以提升湿地涵养水源、净化水质的生态功能。
湿地净化水质示意图。来源：TNC
首先通过工程性措施改变湿地水文，减缓进入湿地的水体流速并尽可能延长停留时间。其次，优化湿地植物群落，采用乡土水生植物，包括沉水植物、挺水植物和陆生植物，重构近自然植物群落。当水流经过植物群落时，水流中荷载的营养物质（农业污染中主要的氮磷）便可以被水生植物系统吸收，泥沙等水土流失沉淀在湿地中。让流经湿地，汇集到千岛湖库区的水变得更加清澈干净。
同时，我们将对水质、水流、生物多样性等核心指标进行监测，科学评估湿地对于水源保护的效力。
第三步
最佳管理实践总结和提质扩面
经过一个监测周期（半年至1年）的数据收集和分析，我们进一步验证并总结出湖口湿地恢复方法和农作物最佳管理措施（BMP），挑选污染防治效力最高和成本最低的方法，形成可落地的操作指导手册和工具包（用以协助相关组织开展水源保护活动），为政府制定保护政策、保护项目推广提供可借鉴的经验和科学方法。
以南方粮食主要作物水稻为例。2018-2020年，千岛湖水基金在淳安县安阳乡上梧溪子流域，建立起水稻生态种植示范区，经过第三方机构浙江农林大学的监测，我们验证了：
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水稻田中的生态岛（生态湿地，用以处理农业尾水）措施通过植物再利用，能有效减少总氮（0.65kg/h㎡）、总磷（1.03kg/h㎡），削减率为23.94%、45.09%；
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绿肥替代10%化肥，能有效减少30%-40%的氮磷进入水体，实现稻谷增产11.8%。
注：总氮和总磷是农业污染中重要的两个污染指标
采用绿肥（紫云英）植物来替代化肥（紫云英是豆科植物，可以增加土壤中农作物生长必须的氮元素）。来源：千岛湖水基金
无论是源头削减还是过程拦截，我们通过示范区探索总结出的最佳管理实践，为探索“市场化生态补偿机制”提供数据支持，连接下游社会资源参与上游的保护项目，为搭建上下游协作，开展受益者付费，探索市场化、多元化的生态补偿机制提供重要基础。
水基金是连接上下游的重要手段之一。来源：TNC
关于千岛湖水基金
2018年，阿里巴巴公益基金会和民生通惠公益基金会共同发起“千岛湖水基金”，是目前国内规模最大的水基金。项目委托大自然保护协会（TNC）作为科学顾问开展生态保护工作，万向信托担任受托人进行资金及事务管理，致力于探索城市水源地的可持续保护模式。千岛湖水基金是阿里巴巴公益基金会和民生通惠公益基金会共同发起的“中国水源地保护慈善信托”首个落地项目。
