千岛湖流域生态治水实践

千岛湖流域生态治水实践


千岛湖  摄影:李纯




一、项目背景及问题


千岛湖又名新安江水库,位于浙江省杭州市淳安县和建德市境内,湖泊面积567.40平方公里,因湖内拥有上千座翠岛而得名。承载千岛湖的新安江水系,发源于安徽黄山休宁县,流域面积11,453平方公里,经浙江千岛湖汇入钱塘江,保障着钱塘江中下游的环境质量和水体功能。自2013年,千岛湖及新安江上游流域被正式定位为“长三角地区重要战略水源地和生态屏障”。2020年起,千岛湖开始为杭州城市及沿线区域1000多万居民提供饮用水,占杭州市饮用水供给的至少50%。同时,千岛湖及新安江上游流域还地处国家黄山-怀玉山生物多样性保护优先区域内,生物多样性保护价值十分重要。



千岛湖及新安江上游流域范围


经过多年治理,目前千岛湖流域整体水质优良,2001-2015年间湖体水质持续保持在一至二类水标准,在全国水环境状况排名靠前。但与很多大中型城市水源地一样,仍然面临着比较突出的农业面源污染问题,总氮是全湖水质下降的首要污染物,一度逼近三类标准,水体已进入中营养化阶段,水质下降的警钟敲响。2017年,世界银行联合大自然保护协会(TNC)共同在千岛湖流域进行调研发现,流域内的面源污染已经超过点源污染的贡献,与集水区内农户在种植中过量使用农药、化肥、畜禽养殖等不合理的农业方式密切相关。以淳安县为例,其境内汇入千岛湖及新安江上游的“一江十九溪”水质均比干流差,总氮排放量中75%来自于农业,氨氮排放量中农业源占56%[1]。而农业面源污染治理由于来源广泛且分散,涉及的农户数量众多,缺乏有效的长期治理机制,一直被视为水环境治理中的一大难题。


二、目标


2016年,国家发改委、财政部和浙江省引入1.5亿美元世界银行贷款,实施“千岛湖及新安江流域水资源与生态环境保护项目”,旨在将千岛湖打造为流域治理的全国示范。从项目立项伊始,世界银行就与大自然保护协会(TNC)建立了合作伙伴关系,由TNC为世行项目提供流域面源污染分析与规划的科学支持,并通过引入企业、公益组织等社会资源尝试建立“千岛湖水基金”,以探索基于自然的解决方案(Nature-based Solutions,NbS)在水源地保护中的创新应用以及流域农业面源污染治理的长效管理及资金机制,实现长期改善水源地水质的目标,并达到生态保护和绿色经济的双赢。


三、主要措施


(一)流域尺度生态治水规划


千岛湖流域生态治水实践首先以完整的流域范围为对象,以水质提升为目标开展系统分析和规划,诊断农业面源污染物的来源和分布格局,识别应当优先治理的地块,并且通过情景分析为应用农业NbS措施治理面源污染提供决策支持,从成本有效性的角度探究“清源”的最优方案。

分析发现,仅占千岛湖流域面积17%的农业用地贡献了流域64%总氮污染负荷、68%总磷污染负荷和60%泥沙污染负荷,其中浙江范围内,面积仅占四分之一的20个子流域总体污染贡献超过三分之一,被识别为关键子流域;而旱地、水田和园地(茶园/果园)的污染物输入强度最大,被识别为关键地类。在这些关键子流域的关键地类进行治理将事半功倍。通过在关键子流域内设定不同的生态治水措施情景,分析发现减少施肥量、有条件的退耕还林、作物下游设置植被缓冲带都能够成本有效的减少污染物负荷,改善水质。






图:千岛湖流域面源污染来源分析


(二)农业NbS防控农业面源污染


1. 农业NbS措施试点示范

在流域分析的基础上,结合实地调研对地方社会经济可行性的筛选,千岛湖水基金选择了淳安县安阳乡上梧溪子流域为试点,针对主要面源污染来源的水稻田和茶园开展了精准施肥、覆盖作物、生态防控等一系列农业NbS实践示范,对措施的污染防治效果、成本投入、对农作物影响等维度进行科学评价,建立起“源头减量+过程拦截+末端处理”的流域面源污染治理综合示范基地,试点土地总面积约100亩,直接辐射流域面积600亩。





图:千岛湖水基金淳安县安阳乡综合示范基地


(1)精准施肥:通过测量土壤肥力状况,结合作物营养需求,科学确定肥料合理施用量,并用菜籽饼(有机肥)部分替代化肥,实现肥料的减量增效。


(2)绿肥覆盖:水稻田冬闲时轮作固氮植物紫云英,既能缓解因地表裸露引起的水土流失,同时紫云英作为后茬作物的生物肥料,腐化分解时能大量激发土壤氮素,增加土壤有机质含量,改善土壤物理性状及提高土壤肥力。规范种植条件下,每亩1.5-2.5kg的种子量,成熟后替代10%-20%的化肥量,稻谷千粒重增加,产量不减反增。


(3)秸秆覆盖:千岛湖茶园种植以坡耕地为主,通过对茶园进行秸秆覆盖减少裸露地表,能有效降低茶园水土及氮磷养分流失,并改善土壤环境与林间小气候环境,保水保肥,增强茶园抗旱减灾能力。汛期期间,秸秆覆盖茶园与无覆盖茶园相比,有效减少了26.02%的径流量和86.2%的泥沙量,径流水体中总磷、总氮、氨氮、硝氮和可溶性氮分别削减了57.31%、44.03%、56.23%、41.85%和50.02%。


(4)蜜源植物:在农业种植区的边缘缓冲带,种植等花卉类蜜源植物,可以吸引各类传粉昆虫,增加农业种植区生物多样性,利用天敌调控农作物病虫害,从源头减少农药的使用频率和使用量。


(5)人工湿地:通过在农业种植区域内建设人工湿地,使农业退水在进入沟渠排放入湖前,水体中富于的营养物质经过湿地中净水植物和经济作物的二次利用,得到充分拦截。


(6)生态沟渠:“三面光”硬质排水沟渠,破坏了沟渠原有的生态系统,导致沟渠丧失自净能力。项目建成杭州地区第一条系统化、规范化的生态氮磷拦截沟渠,全场约310米通过技术改造在硬质化沟底和沟壁上栽植水生植物,恢复沟渠生态系统,覆盖汇水农田面积500多亩。利用植物吸收、截留沉降、生态吸附以及微生物作用等方式,削减农业退水中的氮磷。


2. 生态护水措施全流域推广


千岛湖水基金在试点示范及监测评估的基础上,识别出了一系列面源污染治理效果好、成本低、农户易接受(尽量不影响收成)的生态护水措施,并总结形成了护水措施实施指南工具包。同时与蚂蚁金服依托区块链及人工智能等技术,联合开发出了“护水宝”小程序,将这些措施通过标准化的方式在全流域进行推广复制,帮助更多村民护水增收。


(三)多方参与的流域共治模式


水源地的农业面源污染具有分散和滞后的特点,需要与当地社区紧密合作以及持久的资源投入,引导村民从生态护水的行动中获得经济收益,逐步转向环境友好型的绿色产业发展模式,这需要政府、社区、企业和普通公众的多方参与。为探索流域水环境治理的长效资金与治理机制,2018年2月,阿里巴巴公益基金会和民生通惠公益基金会联合发起,引入1000万社会公益资金设立“中国水源地保护慈善信托”, “千岛湖水基金”作为信托资助的首个项目在杭州启动。万向信托作为受托人负责信托基金的管理和运营,TNC作为科学顾问负责制定和指导千岛湖水基金的流域保护投入和效果评估。


“千岛湖水基金”创新地引入了慈善信托架构,将社会公益资金、生态产业等纳入资金体系,为传统的慈善捐赠方式增加了更多元化且具有影响力的投资口径。“千岛湖水基金”一方面为农业NbS等生态治水措施试点示范及全流域推广提供必要的资金支持,另一方面出资发起建立名为“湖酷”的社会企业,投资流域内有益于水源地保护的生态农产品、自然教育、生态体验、文创项目等环境友好型产业,为不同利益相关方参与到水源地保护中搭建了多种渠道,希望水源地保护建立一个多元参与的流域共治模式和自我造血的可持续资金机制。




图:千岛湖水基金运行架构


千岛湖水基金还把水源保护的理念融入到当地的特色旅游产品中,开发出研学旅游、生态旅游等产品与活动,把水源保护变成有乐趣的事情,为水源地内外的社会公众都能参与其中:结合旅游特色,融入国际通行的科学素养教育,为千岛湖学校、研学机构、酒店等赋能,开发水源保护主题的优质自然教育课程;以“公益+”方式,通过公益丰收节、音乐节、千岛湖马拉松赛等活动,让企业员工、水源地百姓、各地自然热爱者来到千岛湖,关注这里的生态保护和农业特色,村民能成为生态保护的讲师,能在生态旅游服务中增收。同时在千岛湖建立起一支民间河长的队伍,将当地村民变为家乡的守护者。



四、成效


(一)生态效益


经浙江农林大学国家重点实验室第三方独立监测评估,在示范水稻田中,绿肥替代10%化肥,能有效降低30%-40%的氮磷流失风险,同时实现稻谷增产11.8%;而示范茶园的覆盖措施能有效减少径流中57.31%的总磷和44.03%的总氮(相当于将茶园径流水质从四类提升到二类),并提升茶园土壤肥力。生态沟渠建成以来系统运行稳定,使径流中COD含量减少15%,总氮、总磷流失量减少15%-20%,生物多样性趋向丰富,并能持续有效净化农田退水。生态护水的措施也同时带来了减排效益,优化施肥措施每亩减排约39 kg CO2-e,绿肥措施每亩减排约47 kg CO2-e,为应对气候变化作出了贡献。


借助“护水宝”,通过政府推荐农户、农户推荐农户等方式,到2020年底千岛湖的生态护水农业已推广至5157亩,覆盖水稻、茶叶、水果、山核桃等主要典型流域农产品种类;2024年,经过水基金项目的二期建设,生态护水农业有望在整个千岛湖流域推广到7.5万亩,这相当于1%的土地保护,能带来全流域10%的面源污染削减,还能带来6000多吨二氧化碳当量的减排效益。





图:千岛湖水基金生态护水措施全流域推广分布



(二)经济效益


千岛湖水基金引入了商业的力量,通过高附加值农产品的研发、生产和品牌打造,以及精品自然教育课程的研发,让护水模式具备“造血功能”,助力千岛湖发展生态产业。在项目示范茶园,通过组织农户开展生态护水种植、统一采摘标准,提升原叶品质,并利用区块链技术溯源,“千岛清泉”品牌赋能,为示范项目农户带来平均800元/亩增收,相当于农户茶园收入提升约30%-40%。


企业还结合网络预订、淘宝直播、企业定制等方式,助力流域内特优护水农产品销售,帮助获得有机认证的葡萄走出水源地,对接高端客户,优质优价提升幅度超50%,助推千岛湖大米、茶叶、茶籽油等农产品销售,累计获23万+点赞量,带动千岛农品销售10万+元。


(三)社会效益


千岛湖水基金被淳安县政府作为七个“两山”价值转化的典型案例之一,入驻“两山银行”展示馆向社会展示。开发的“饮水思源”主题的小河长研学课程,被联合国可持续发展教育(杭州)专业区域中心评为“可持续发展精品课程”,并被浙江农林大学授予“环境保护志愿者基地”、淳安县授予“研学基地”和中国林学会授予“千岛湖水源地保护自然学校”。通过中小学自然教育课程、企业公益团建、品牌活动等多种方式,2020年累计为600人提供线下生态服务产品。通过媒体宣传、品牌活动、企业合作等方面,提升了流域水保护的社会影响力,获得20万+社会关注量。项目还为当地农户和徽浙两省河长提供了保护能力培训,年度线上线下培训超300人次。

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