課題技術(shù)路線圖

大麻哈魚增殖放流。

課題啟動(dòng)會(huì)現(xiàn)場(chǎng)。

課題組人員松花江采樣。

示范前后景觀變化。

編者按

流域面積55.68萬平方公里，河長和水資源量居全國第三。松花江，一條孕育了兩岸青山綠水的水系，一條庇護(hù)了沿江兩岸生靈繁衍生息的母親河。隨著流域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，松花江流域環(huán)境問題也日益突出。作為全國七大流域之一的松花江流域，重化工業(yè)多，歷史欠賬多，治理難度大，污染排放強(qiáng)度居高不下，河流的生態(tài)功能嚴(yán)重退化，沿流域廣大群眾生產(chǎn)生活受到極大影響，流域可持續(xù)發(fā)展受到制約。

“雖然近年來國家和地方對(duì)松花江流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)日益重視，環(huán)保投入持續(xù)加大，松花江流域水質(zhì)整體趨于好轉(zhuǎn)，但與上世紀(jì)60年代～70年代相比，流域生態(tài)系統(tǒng)健康總體狀況依然嚴(yán)峻。” 水專項(xiàng)“松花江水生態(tài)完整性評(píng)價(jià)與生態(tài)恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”課題負(fù)責(zé)人表示。

國家水專項(xiàng)課題“松花江水生態(tài)完整性評(píng)價(jià)與生態(tài)恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”立足于恢復(fù)松花江健康水生態(tài)系統(tǒng)的技術(shù)需求，經(jīng)過兩年多的科技攻關(guān)取得顯著成果與進(jìn)展。針對(duì)我國當(dāng)前缺乏完善的寒冷性河流水生態(tài)完整性評(píng)價(jià)體系現(xiàn)狀，初步構(gòu)建了松花江水生態(tài)完整性評(píng)價(jià)技術(shù)體系，可進(jìn)一步豐富松花江流域生態(tài)環(huán)境管理手段，為推動(dòng)松花江由水質(zhì)管理向水生態(tài)系統(tǒng)健康管理轉(zhuǎn)變提供技術(shù)支撐。

針對(duì)松花江生物多樣性降低、河濱原生植被受損、面源污染嚴(yán)重、珍稀魚類減少等問題，課題重點(diǎn)突破了寒冷地區(qū)受損水體生態(tài)恢復(fù)技術(shù)、動(dòng)物棲息地近自然恢復(fù)技術(shù)、濱岸帶農(nóng)業(yè)面源污染控制技術(shù)、珍稀魚類生態(tài)恢復(fù)技術(shù)等，有效支撐了松花江流域水質(zhì)改善與生態(tài)修復(fù)，為我國寒冷地區(qū)河流生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供了可供借鑒的整裝成套技術(shù)支持。課題成果得到了黑龍江省相關(guān)管理部門及地方企業(yè)的高度重視和認(rèn)可，在松花江流域管理和修復(fù)治理工作中得到了有效應(yīng)用，助力黑龍江、吉林兩省水污染防治行動(dòng)計(jì)劃的實(shí)施與松花江流域生態(tài)文明建設(shè)。

關(guān)注一

科學(xué)診斷

構(gòu)建了寒冷地區(qū)河流水生態(tài)完整性評(píng)價(jià)技術(shù)方法

相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，課題圍繞松花江流域水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)工作技術(shù)需求，借鑒國內(nèi)外相關(guān)研究成果，在流域水生態(tài)功能分區(qū)基礎(chǔ)上，闡明松花江上中下游水生生物與生態(tài)環(huán)境時(shí)空變化特征，初步構(gòu)建了松花江水生態(tài)完整性評(píng)價(jià)技術(shù)體系，主要包括評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選技術(shù)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(參照狀態(tài)/閾值)選取技術(shù)以及評(píng)價(jià)模型構(gòu)建技術(shù)。課題成果創(chuàng)新了寒區(qū)河流水生態(tài)完整性評(píng)價(jià)技術(shù)方法，支撐了松花江水生態(tài)系統(tǒng)退化過程及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究，有助于客觀評(píng)價(jià)松花江水生態(tài)系統(tǒng)受損程度與水生態(tài)恢復(fù)成效，可有效提升和進(jìn)一步豐富松花江流域生態(tài)環(huán)境管理手段。

在評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選技術(shù)方面，課題在水生態(tài)功能二級(jí)分區(qū)基礎(chǔ)上，結(jié)合流域污染源分布情況，對(duì)松花江例行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及研究性調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，篩選出不同水生態(tài)功能分區(qū)的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，可在一定程度上揭示環(huán)境壓力與水生態(tài)響應(yīng)因子的關(guān)系，改進(jìn)了以往僅憑水化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)的方式。通過數(shù)值分布特征分析、判別能力分析、冗余度分析、信噪比分析等一系列篩選過程，確定了松花江生物完整性評(píng)價(jià)核心指標(biāo)為底棲動(dòng)物物種數(shù)、搖蚊種類數(shù)、敏感種百分比、Hilsenhoff指數(shù)和Marglef指數(shù)。通過文獻(xiàn)調(diào)研、專家咨詢和松花江干支流實(shí)地勘察，建立了物理生境指標(biāo)視覺篩選標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而提出了較為系統(tǒng)的松花江物理生境評(píng)價(jià)指標(biāo)。

在評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(參照狀態(tài)/閾值)選取技術(shù)方面，課題在借鑒國內(nèi)外已有研究成果基礎(chǔ)上，確定了水生態(tài)完整性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)選取技術(shù)。其中生物指標(biāo)在水生態(tài)功能分區(qū)基礎(chǔ)上，結(jié)合算數(shù)平均、加權(quán)平均、多元統(tǒng)計(jì)等數(shù)學(xué)方法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行無量綱化，設(shè)定對(duì)應(yīng)的權(quán)重，以指標(biāo)分布累積曲線的95%分位數(shù)為最佳值，低于這個(gè)值的分布范圍進(jìn)行5等分，確定評(píng)價(jià)閾值和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn);物理指標(biāo)通過專家組的最佳專業(yè)判斷法(BPJ)，選擇能代表松花江干支流不同退化等級(jí)物理生境的典型江/河段作為研究對(duì)象，利用模糊評(píng)價(jià)、灰色系統(tǒng)評(píng)價(jià)、層次分析法及綜合評(píng)價(jià)等方法確定評(píng)價(jià)閾值及標(biāo)準(zhǔn);化學(xué)指標(biāo)則分別對(duì)化學(xué)合成物質(zhì)采用生態(tài)毒理學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)確定閾值，對(duì)天然化學(xué)物質(zhì)采用統(tǒng)計(jì)學(xué)及流域背景值法確定閾值。

在評(píng)價(jià)模型構(gòu)建技術(shù)方面，課題采用預(yù)測(cè)模型法構(gòu)建松花江水生態(tài)完整性評(píng)價(jià)模型，模型綜合了生物、化學(xué)、物理三大類要素層指標(biāo)集。通過篩選或制定的參照/標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)方法計(jì)算期望值(E值)，并將實(shí)際觀測(cè)值(O值)與之比較，計(jì)算指標(biāo)表征值;利用專家經(jīng)驗(yàn)判斷法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重賦值，最終獲得水生態(tài)完整性評(píng)價(jià)表征值。

關(guān)注二

精準(zhǔn)施策

突破了多項(xiàng)寒冷地區(qū)河流生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)

針對(duì)松花江生物多樣性降低、河濱原生植被受損、面源污染嚴(yán)重、珍稀魚類減少等問題，課題開展受損水體生態(tài)恢復(fù)、動(dòng)物棲息地近自然恢復(fù)、農(nóng)業(yè)面源污染控制、珍稀魚類生態(tài)恢復(fù)等關(guān)鍵技術(shù)的集成研究與示范，建設(shè)了農(nóng)業(yè)面源污染控制和受損濱岸帶生境恢復(fù)示范工程、受損水體生態(tài)恢復(fù)示范工程和珍稀魚類恢復(fù)示范工程，在河流生物多樣性提高、濱岸帶植被恢復(fù)等方面成效顯著。

開發(fā)的受損水體生態(tài)恢復(fù)技術(shù)，將自主研發(fā)的河流生態(tài)水文調(diào)控技術(shù)、底棲動(dòng)物躲避物構(gòu)建技術(shù)、雷氏七鰓鰻生境構(gòu)建技術(shù)、沙洲植物群落構(gòu)建技術(shù)、螺、蚌、雜食性魚類等水生動(dòng)物增殖技術(shù)進(jìn)行了技術(shù)集成與突破，實(shí)現(xiàn)了恢復(fù)水生生物棲息地，促進(jìn)水生生物物種多樣性恢復(fù)的目的。在梧桐河中下游平原型河段進(jìn)行了受損水體生態(tài)恢復(fù)技術(shù)示范，示范河段長度為20公里。調(diào)查結(jié)果顯示，小山示范區(qū)內(nèi)雷氏七鰓鰻、麥穗、黑龍江鳑魮等野生魚類種群明顯恢復(fù)，底棲動(dòng)物物種數(shù)由3種提高到8種，香農(nóng)多樣性指數(shù)由1.58提高到2.69，生物量由0.02克/平方米提高到2.09克/平方米。

開發(fā)的寒冷地區(qū)動(dòng)物棲息地近自然恢復(fù)技術(shù)，以打造適宜的動(dòng)物棲息地為核心，以提高生物多樣性和延長生物鏈為導(dǎo)向，將自主研發(fā)的砂土基質(zhì)改造技術(shù)、砂質(zhì)陡坡河柳護(hù)岸——生物棲息地恢復(fù)技術(shù)、廢棄沙場(chǎng)水禽和林蛙生境近自然恢復(fù)技術(shù)進(jìn)行了技術(shù)集成與突破，實(shí)現(xiàn)受損濱岸帶動(dòng)物棲息地近自然恢復(fù)的目的。在梧桐河下游河段進(jìn)行濱岸帶受損生境土壤基質(zhì)改良關(guān)鍵技術(shù)示范，示范面積5000 平方米，在寶泉嶺農(nóng)場(chǎng)、梧桐河農(nóng)場(chǎng)的河岸帶進(jìn)行動(dòng)物棲息地構(gòu)建技術(shù)示范，示范河段長度為30公里。調(diào)查結(jié)果顯示，示范區(qū)適生區(qū)域植物群落覆蓋率達(dá)到90%以上，恢復(fù)區(qū)棲息地適宜度指數(shù)從恢復(fù)前的52.5分上升至恢復(fù)后的92.5分。

開發(fā)的農(nóng)業(yè)面源污染控制技術(shù)，從源頭減排和過程削減兩方面，采用單項(xiàng)技術(shù)突破與技術(shù)集成創(chuàng)新相結(jié)合的研究方法，將自主研發(fā)的農(nóng)田化肥減施與營養(yǎng)補(bǔ)償技術(shù)(示范面積2 平方公里)、稻田排水回灌技術(shù)(示范面積5 公頃)、畜禽糞便綜合利用技術(shù)以及農(nóng)業(yè)面源污染生物過濾帶構(gòu)建技術(shù)(示范面積5000 平方米)進(jìn)行了技術(shù)集成與突破，并在梧桐河農(nóng)場(chǎng)和寶泉嶺農(nóng)場(chǎng)的示范田及部分河段濱岸帶進(jìn)行農(nóng)業(yè)面源污染控制關(guān)鍵技術(shù)示范，農(nóng)田化肥用量降低10%。

開發(fā)的珍稀魚類生態(tài)恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)，從珍稀魚類增殖放流和魚類產(chǎn)卵場(chǎng)修復(fù)兩方面開展技術(shù)研究。增殖放流是對(duì)珍稀魚類資源恢復(fù)的直接技術(shù)，通過對(duì)野生親體或子一代個(gè)體進(jìn)行人工催產(chǎn)獲得受精卵，進(jìn)行受精卵的人工孵化和仔魚培育，獲得放流的幼魚。本技術(shù)通過放流來補(bǔ)充自然資源量，減緩自然種群資源下降趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)自然資源的恢復(fù)或重建。魚類產(chǎn)卵場(chǎng)修復(fù)是利用魚類的自然繁殖習(xí)性，通過在河床上人工種植水生植物，對(duì)植物進(jìn)行活體栽培，模擬和重建自然環(huán)境下魚類產(chǎn)卵場(chǎng)，吸引魚類來繁殖產(chǎn)卵，為魚類受精卵提供附著基質(zhì)，促進(jìn)魚類資源恢復(fù)。在梧桐河下游進(jìn)行人工魚巢工程示范，示范面積2600平方米 ，人工魚巢附卵率最多達(dá)2300粒/平方米，幼魚豐度平均為326尾/平方米; 在梧桐河、同江放歸大麻哈魚3萬尾，鱘魚6萬尾，鰉魚1萬尾，總計(jì)10萬尾，示范區(qū)鱘鰉魚種群得到恢復(fù)。

關(guān)注三

積極推動(dòng)研發(fā)成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用

助力松花江流域生態(tài)文明建設(shè)

兩年來，課題組從物理完整性、化學(xué)完整性與生物完整性方面入手，初步建立了適用于松花江的多尺度、多層面水生態(tài)完整性評(píng)價(jià)方法，自主研發(fā)了寒冷地區(qū)受損水體生態(tài)恢復(fù)等關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)而提出了松花江水生態(tài)恢復(fù)戰(zhàn)略方案。建成了集農(nóng)業(yè)面源污染控制和濱岸帶生境恢復(fù)、水體生態(tài)恢復(fù)、珍稀魚類恢復(fù)的生態(tài)恢復(fù)綜合示范區(qū)，河段長度58公里。目前已申請(qǐng)發(fā)明專利和實(shí)用新型專利22項(xiàng)，取得授權(quán)7項(xiàng)。

科技攻關(guān)的成果，是為了服務(wù)于支撐松花江水環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善這個(gè)中心工作，服務(wù)于維護(hù)松花江水生態(tài)系統(tǒng)健康這個(gè)最終目標(biāo)。

課題負(fù)責(zé)人表示，課題研發(fā)的寒區(qū)河流水生態(tài)完整性評(píng)價(jià)技術(shù)以松花江為研究對(duì)象，形成的評(píng)價(jià)方法框架為共性技術(shù)和方法，為后期制定相關(guān)技術(shù)規(guī)范奠定了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，可用于指導(dǎo)其他流域開展水生態(tài)完整性評(píng)價(jià)工作，具有較好的推廣前景。通過在示范區(qū)應(yīng)用研發(fā)的整裝成套技術(shù)，雷氏七鰓鰻、中華多刺魚、東北林蛙等土著物種在示范區(qū)大量出現(xiàn)，生物多樣性明顯提高，河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能顯著提升。這些系列技術(shù)的研發(fā)，將為今后在松花江全流域開展水生態(tài)恢復(fù)提供技術(shù)支撐，也有助于實(shí)現(xiàn)松花江由水質(zhì)管理向水生態(tài)系統(tǒng)健康管理轉(zhuǎn)變，有助于推進(jìn)松花江流域生態(tài)文明建設(shè)，應(yīng)用前景廣闊。

課題研發(fā)的農(nóng)田化肥減施與營養(yǎng)補(bǔ)償技術(shù)、稻田排水回灌技術(shù)、畜禽糞便綜合利用技術(shù)在梧桐河農(nóng)場(chǎng)和寶泉嶺農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行示范，并且在寶泉嶺管理區(qū)開展推廣工作。預(yù)期至2018年底，推廣面積將超過1萬公頃，每年將減少化肥使用量達(dá)450噸，節(jié)約水資源達(dá)5000萬噸，減少氮磷等污染物質(zhì)排放超過400噸，節(jié)約種植成本230萬元。另外，該技術(shù)還應(yīng)用于黑龍江墾區(qū)2018年“全國基層農(nóng)技推廣體系改革與建設(shè)補(bǔ)助項(xiàng)目”，有力推動(dòng)墾區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染的防控，為黑龍江墾區(qū)建設(shè)和環(huán)境治理提供了強(qiáng)有力的科技支持。

課題研發(fā)的珍稀魚類人工繁育技術(shù)已與黑龍江省撫遠(yuǎn)市鱘鰉魚繁育養(yǎng)殖有限公司進(jìn)行合作推廣，在大麻哈魚繁育中，解決了大麻哈魚繁育難、孵化率低的問題;課題研發(fā)的標(biāo)記放流技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于黑龍江省佳木斯市漁政局2017年施氏鱘和達(dá)氏鰉的放流工作中，共標(biāo)記3萬尾施氏鱘和達(dá)氏鰉，在后期的放流效果評(píng)估監(jiān)測(cè)中，取得了良好的效果，為黑龍江和松花江施氏鱘和達(dá)氏鰉等珍稀魚類資源恢復(fù)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

除了具體項(xiàng)目的應(yīng)用，課題負(fù)責(zé)人介紹，課題的另一個(gè)標(biāo)志性成果，就是初步構(gòu)建了松花江水生態(tài)恢復(fù)集成戰(zhàn)略方案，為黑、吉兩省松花江水污染防治行動(dòng)計(jì)劃提供重要技術(shù)支撐。

針對(duì)松花江黑、吉兩省19個(gè)“二級(jí)水生態(tài)功能區(qū)”水生態(tài)受損的主要問題，課題基于松花江水生態(tài)完整性評(píng)價(jià)、診斷及其恢復(fù)技術(shù)研究基礎(chǔ)，以不同水生態(tài)功能區(qū)(不同河段)的水生態(tài)完整性恢復(fù)“良好”的總體目標(biāo)和不同分階段具體目標(biāo)為基準(zhǔn)，綜合濱岸帶生境和水文等物理完整性恢復(fù)、魚類和底棲等水生生物完整性恢復(fù)、溶解氧等化學(xué)完整性恢復(fù)，結(jié)合流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及政策措施，同時(shí)集成整個(gè)松花江項(xiàng)目“十二五”其他課題研發(fā)的有毒有機(jī)物削減及資源回收、下游沿江濕地恢復(fù)技術(shù)、牡丹江、阿什河、伊通河、飲馬河等支流恢復(fù)關(guān)鍵技術(shù)等，制定了物理、化學(xué)、生物完整性恢復(fù)技術(shù)路線圖，提出不同階段的松花江水生態(tài)完整性恢復(fù)(技術(shù)、工程與管理措施等)集成戰(zhàn)略方案，具體包括方案目標(biāo)、方案內(nèi)容、技術(shù)路線、技術(shù)難點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)、研究范圍、預(yù)期成果、考核指標(biāo)等，為實(shí)現(xiàn)“十三五”松花江流域水生態(tài)“良好”的目標(biāo)提供技術(shù)支撐。