全球项目

保护观点 | 运用“基于自然的解决方案”保护水源地

  • 日期:2022.06.15

入湖口湿地环境 | 千岛湖水基金


人口增长和城市化、工业化、农业扩张和集约化以及气候变化驱动下的水污染和水质恶化,正严重威胁着人类和生态系统健康,同时造成“水质性缺水”。不合理的农业生产方式造成氮、磷等营养物质以面源污染的形式进入河流,导致水体富营养化,亦影响到水安全;长期以来,我们首先希望借助“灰色”基础设施(如输水渡槽、水库和污水处理厂等)以改善水资源管理,而将自然撇在一边。但是,灰色基础设施在处理某些水环境问题,如农业面源污染上已然显现出短板。因此,我们需要与自然协作,以新的解决方案来管理水资源。


投资于更可持续的基于自然的水源地保护方案,如湿地保护修复、再生农业实践、森林保护等,可以帮助在气候变化中维护地区用水安全。有效的水资源保护需要多个用户、组织和机构等在当地范围内协同工作,以实现对流域范围内的影响。大自然保护协会(TNC)浙江千岛湖水基金项目正利用创新的机制保护水源地,从源头减少污染,以保持稳定和安全的水供应、改善和保持流域生物多样性和提升区域生活品质。


“基于自然的解决方案”是什么?


基于自然的解决方案(Nature-based Solution,以下简称“NbS”)是近十年提出的新概念,目前对于NbS有多种定义和解读。


世界自然保护联盟(IUCN)将NbS定义为“保护、可持续管理和恢复自然的或被改变的生态系统的行动,从而有效和适应性地应对社会挑战、同时提供人类福祉和生物多样性效益”。


大自然保护协会(TNC)认为,NbS是积极地利用生态系统的服务来实现可持续发展目标(SDGs)的伞形概念,包含诸多基于生态系统的方法,如 EbA、基于生态系统的灾害风险减缓(Ecosystem-based Disaster Risk Reduction,Eco-DRR)、自然基础设施、绿色基础设施以及自然气候解决方案(Natural Climate Solutions,NCS)。


NbS与水安全

全球水资源危机


当下,全球有40%的城市水源地集水区出现了高到中等程度的退化(TNC,2017)。自然植被的丧失和土地退化改变整个流域的水流模式,导致流域供水量的不稳定;来自农业和其他产业的营养物质和沉积物导致水质下降。这些都对水安全构成严重威胁。获取清洁的水资源变得越来越困难,水资源短缺、用水安全问题日益突出。

 

联合国将普遍和平等地获得安全、可负担得起的饮用水设为其可持续发展目标中的一项。获得安全的饮用水对于确保实现可持续发展目标至关重要。


NbS带来的机遇


面对危机,我们迫切需要创新的解决方案,必须要重新思考人与自然的关系,最大限度地发挥自然的力量;从对自然资源的无序开发和利用,逐渐转变到尊重自然、与自然合作的思路。


NbS强调充分利用生态系统所能提供的供给、调节、支持和文化服务功能,来应对目前人类社会面临的一系列重大威胁,实现从源头到城市为水资源问题提供解决方案,同时带来多种经济、环境和社会效益。


NbS工作原理说明|制图:张景茜


NbS在千岛湖水源地保护的应用


千岛湖库容量达178亿立方米,水域面积约567.4平方千米,是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近1000万人口提供饮用水。


前期政府已经投入大量资源治理工业污染和生活等点源污染,但千岛湖周边活跃着约20万农业从业者,由种植业生产、畜牧养殖等所造成的农业面源污染分布广泛且分散,对千岛湖水源地的保护带来挑战。


NbS促进水源保护


2018年千岛湖水基金项目在千岛湖流域建立试点,采取了一系列近自然措施,进行农业最佳管理实践和湿地生态系统修复,采用“源头削减”+“过程拦截”的方式减少农业面源污染,对流入库区的水源进行净化。与此同时,保障农田生态系统健康,提升农作物质量,开发生态农产品和生态旅游产品等,以实现水源地保护、可持续发展、美丽乡村等多重效益联动。


NbS保护思路示意图|制图:张景茜


治理农业面源污染,提升土壤健康


基于自然的解决方案能在减轻农业面源污染,减少土壤侵蚀,改善水质方面最大限度的发挥作用,千岛湖项目所实施的具体农业相关措施包括:


1

覆盖作物和植物篱

利用覆盖作物(Cover crops)增加地表植被覆盖,可提高土壤的稳定性,减少土壤侵蚀和养分流失。植物篱(Hedgerow system)是指由连续密集的带状植物群,在地面或接近地面处形成密闭的空间,能分散地表径流,降低径流流速,从而拦截流失的水土和农业污染。


对于千岛湖种植面积最大的三种坡地作物——山核桃、茶园和水果(柑橘)来说,采用覆盖作物和植物篱措施,能有效增加土壤的孔隙度,拦截地表径流和伴随的面源污染。研究报告显示,耕地空闲期种植覆盖作物平均可降低52%的土壤侵蚀以及48%的氮磷损失(Stevens et al.,2009)。


临岐镇山核桃示范区:种植覆盖作物的小区(左)和未种植的小区(右)对比十分明显 | 千岛湖水基金


界首乡柑橘园示范区:种植覆盖作物的小区(左)和未种植的小区(右)对比十分明显 | 千岛湖水基金


嫩绿色的植物是林下的覆盖作物 | 千岛湖水基金

2

保护性耕作:秸秆覆盖

针对坡地茶园,千岛湖水基金通过在茶园坡底采用“秸秆覆盖”等保护性耕作措施,增加土壤表层保护性的有机覆盖物,留住土壤表层的水分与养分,从而减少养分流失;控制杂草与病虫害,从而减少除草剂和杀虫剂的使用。根据浙江农林大学2019-2021年的监测研究,茶园覆盖措施能有效减少径流中57.31%的总磷和44.03%的总氮,并提升茶园土壤肥力。


位于界首乡的示范区:左侧两个监测小区的茶树中间覆盖有秸秆 | 千岛湖水基金

3

农田养分管理:绿肥替代

绿肥(green manure)是用绿色植物体腐烂后制成的肥料。种植绿肥不仅是增加肥料来源的有效方法,对改良土壤也有很大作用。绿肥还田是提高作物产量、增加氮素利用率的田间管理有效手段之一。千岛湖水基金采用了紫云英(豆科植物)作为绿肥代替10%化肥的方式。


安阳乡水稻示范区:种植紫云英的稻田(左)及传统稻田(右)| 千岛湖水基金



入湖口湿地生态修复


湿地被称为“地球之肾”,在水质提升方面有巨大的潜力,它能够有效减少径流中悬浮沉积物;湿地中的植被和微生物有助于降解多种污染物,减少水中的营养物质。湿地修复有助于修复其净化功能。促进湿地生态系统的恢复,能为鸟类、两栖爬行类、鱼类等生物提供良好的栖息地,同时使其成为防止污染物流入湖区的一道防线。

 

在千岛湖,水基金项目计划在入湖口已经荒芜的河岸旁,开展湿地生态修复。具体措施包括:


  1. 基于本底调查,识别缺失的功能性物种类群,设定生态提升目标物种,实施微栖息地的营造和生态系统的构建;

  2. 适当利用工程性措施改变湿地水文,例如增加河道的自然蜿蜒形态,减缓进入湿地的水体流速并尽可能延长停留和沉淀净化的时间;

  3. 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,进一步吸收净化水流中荷载的营养物质(农业污染中主要的氮磷)。


入湖口湿地环境图 | 千岛湖水基金


结语


清洁的好水离不开好的水源。开展水源地保护,能够有效提升水质,恢复河流的自净能力,同时为上下游带来多重收益。NbS的探索与实践需要经常长时间的实地试验和科学支持,也需要包括政府相关部门、企业领导者、民间机构和社会公众等多方力量的参与。


我们相信,NbS的规模化实施将为世界各地的社区带来环境、社会和经济效益。将基于自然的理念和实践融入商业和发展规划,不仅能为解决水资源危机问题带来新的思路,对于创建一个滋养和维持所有生命的更健康的地球也至关重要。



参考来源:

[1] 解锁自然的力量 | 基于自然的解决方案 

[2] 解锁自然的力量 | 保障饮用水安全 

[3]《基于自然的解决方案研究与实践》大自然保护协会/编著

 

责编:曾欣然

文稿:张景茜、曾欣然

科学顾问:靳彤、张海江、郭飞飞