肖春蕾， 郭藝璇， 薛皓

(中國(guó)自然資源航空物探遙感中心，北京 100083)

0 引言

黨的十八大以來(lái)，我國(guó)高度重視生態(tài)修復(fù)工作，十八大報(bào)告提出要加大生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)力度，實(shí)施重大生態(tài)修復(fù)工程，十九大報(bào)告中更是將生態(tài)文明建設(shè)提升為千年大計(jì)。習(xí)近平總書記對(duì)流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)工作高度重視，親自謀劃部署了黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略，并在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)上對(duì)黃河流域生態(tài)保護(hù)和發(fā)展提出“表象在黃河，根子在流域”的科學(xué)論斷，為我國(guó)流域綜合治理指明了發(fā)展方向[1-2]。

我國(guó)流域生態(tài)保護(hù)修復(fù)起步較晚，目前還處于嘗試探索階段，但我國(guó)大部分河流都存在不同程度的生態(tài)退化問(wèn)題，甚至出現(xiàn)干枯斷流情況，亟需保護(hù)修復(fù)。美國(guó)對(duì)流域生態(tài)保護(hù)修復(fù)的研究與實(shí)踐開(kāi)始相對(duì)較早。密西西比河作為美國(guó)的母親河，曾因工業(yè)發(fā)展、城市化建設(shè)以及航運(yùn)開(kāi)發(fā)等原因，遭受過(guò)度開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，但為保護(hù)修復(fù)密西西比河生態(tài)系統(tǒng)，聯(lián)邦和流域各州積極參與，在密西西比河及其支流上開(kāi)展了一系列的生態(tài)監(jiān)測(cè)以及修復(fù)管理工作，取得了良好的修復(fù)成效。本文以密西西比河為研究對(duì)象，總結(jié)了其具有代表性的、長(zhǎng)期性的合作監(jiān)測(cè)和修復(fù)管理工作，旨在對(duì)我國(guó)流域生態(tài)保護(hù)修復(fù)帶來(lái)啟示，為流域生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作提供參考。

1 密西西比河流域概況

密西西比河是北美最長(zhǎng)的河流，發(fā)源于美國(guó)明尼蘇達(dá)州西北部的艾塔斯卡湖，向南流經(jīng)中央大平原，最終注入墨西哥灣。其支流眾多，干流和支流交織在一起覆蓋了美國(guó)約40%的國(guó)土面積。美國(guó)對(duì)密西西比河的開(kāi)發(fā)始于18世紀(jì)，因其當(dāng)時(shí)開(kāi)發(fā)重點(diǎn)是商業(yè)航運(yùn)以及防洪功能，美國(guó)政府在流域內(nèi)實(shí)施了一系列的航運(yùn)和防洪工程，使密西西比河流域生態(tài)環(huán)境受到了嚴(yán)重影響與破壞。此外，由于在過(guò)去200 a內(nèi)農(nóng)業(yè)為密西西比河流域的主要土地利用方式，密西西比河的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)含量也較高。到20世紀(jì)后期，密西西比河的生態(tài)問(wèn)題已經(jīng)十分嚴(yán)峻，因此美國(guó)針對(duì)破壞嚴(yán)重的密西西比河制定和開(kāi)展了一系列具體、細(xì)致的生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作[3]。

2 密西西比河流域的監(jiān)測(cè)與修復(fù)管理

密西西比河流域的治理主要由流域管理機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)，即流域委員會(huì)模式[4]。1879年，國(guó)會(huì)立法授權(quán)密西西比河委員會(huì)成立，成立之初是為了管理洪水風(fēng)險(xiǎn)并將其建成一個(gè)可靠的“商業(yè)大動(dòng)脈”，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)綜合治理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)防洪、航海和環(huán)境以及提供政策建議等方面的綜合治理工作[5]。密西西比河的治理工作由密西西比河委員會(huì)負(fù)責(zé)，美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)負(fù)責(zé)具體實(shí)施。在河流生態(tài)修復(fù)方面，美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)與政府、非政府機(jī)構(gòu)之間開(kāi)展了廣泛合作，在密西西比河上游系統(tǒng)開(kāi)展了一系列具有開(kāi)創(chuàng)性意義的監(jiān)測(cè)與修復(fù)工作，同時(shí)與密西西比河主要支流所在州合作開(kāi)展了生境監(jiān)測(cè)、生態(tài)修復(fù)等工作。但在河流源頭以及下游開(kāi)展的專門針對(duì)生態(tài)修復(fù)的工作相對(duì)較少，多為航運(yùn)和洪水管理相關(guān)的項(xiàng)目。此外，參與密西西比河治理的還有許多相關(guān)協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，例如密西西比河源頭理事會(huì)、密西西比河下游保護(hù)委員會(huì)等。除流域管理機(jī)構(gòu)和協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)外，為高效解決墨西哥灣的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，還成立了專門的工作組——缺氧工作組。流域管理機(jī)構(gòu)、協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)、工作組與聯(lián)邦政府、州政府以及非政府機(jī)構(gòu)之間的緊密合作、協(xié)調(diào)治理保證了生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作的有效實(shí)施，是密西西比河保護(hù)修復(fù)工作取得良好成效的重要原因。由于密西西比河支流眾多且規(guī)模較大，本文未對(duì)其支流的監(jiān)測(cè)與修復(fù)管理工作進(jìn)行一一梳理，而是主要選取并總結(jié)了密西西比河源頭、上下游以及最終到墨西哥灣開(kāi)展的具有開(kāi)創(chuàng)性意義和代表性的項(xiàng)目或計(jì)劃，旨在提供一個(gè)覆蓋河源頭到河口的流域監(jiān)測(cè)與修復(fù)管理案例，為我國(guó)流域生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作提供參考。

2.1 源頭的監(jiān)測(cè)與修復(fù)管理

密西西比河始于明尼蘇達(dá)州北部的艾塔斯卡湖，由于河源頭區(qū)域的主要土地使用類型為森林和濕地，只有少量的開(kāi)發(fā)用地和農(nóng)業(yè)用地，所以河源頭的整體狀況較好。因此，河源頭的工作重點(diǎn)是保護(hù)水源頭以及監(jiān)控土地開(kāi)發(fā)和土地用途變化對(duì)河源頭水質(zhì)的影響[6]。

為管理河源頭區(qū)域的土地使用狀況，對(duì)密西西比河源頭進(jìn)行嚴(yán)密保護(hù)，河源頭區(qū)域的地方政府聯(lián)合實(shí)施了限制密西西比河走廊區(qū)域土地使用的綜合計(jì)劃。綜合計(jì)劃由8個(gè)縣組成的聯(lián)合權(quán)力理事會(huì)——密西西比河源頭理事會(huì)負(fù)責(zé)實(shí)施。綜合計(jì)劃規(guī)定了區(qū)劃監(jiān)管機(jī)構(gòu)以及允許使用和開(kāi)發(fā)的范圍，通過(guò)一致的標(biāo)準(zhǔn)和管理目標(biāo)將8個(gè)縣聯(lián)合起來(lái)對(duì)密西西比河走廊進(jìn)行共同管理。

綜合計(jì)劃將密西西比河走廊河流分為3類，分別是風(fēng)景河流、野生河流以及河源湖，如表1所示, 并標(biāo)明了與走廊各河段對(duì)應(yīng)的種類。此外，密西西比河源頭理事會(huì)規(guī)定在河流或湖兩側(cè)建立約150 m(針對(duì)風(fēng)景河流)或約300 m(針對(duì)野生河流或源頭湖)的走廊來(lái)對(duì)不同種類河流進(jìn)行嚴(yán)格管理。最終，通過(guò)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格保護(hù)使密西西比河約前750 km都受到了保護(hù)[8]。

表1 密西西比河源頭走廊河流分類[7]

密西西比河源頭理事會(huì)還開(kāi)展了全面的河流監(jiān)測(cè)計(jì)劃。通過(guò)對(duì)9項(xiàng)理化指標(biāo)(溶解氧、糞大腸菌群、pH值、碳生化需氧量、溫度、導(dǎo)電性、總磷、硝酸鹽、濁度)以及1項(xiàng)生物指標(biāo)(大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物)[9]進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，記錄了水質(zhì)隨季節(jié)和水體使用變化的波動(dòng)和趨勢(shì)，從而評(píng)估河流系統(tǒng)的健康狀況。

除上述措施外，密西西比河源頭理事會(huì)還開(kāi)展了密西西比河源頭生境走廊項(xiàng)目來(lái)建立和擴(kuò)展連續(xù)的生境綜合體，并對(duì)每個(gè)流域進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別分類和風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別等，以支撐對(duì)河源頭的保護(hù)與修復(fù)管理工作。

2.2 上游的監(jiān)測(cè)與修復(fù)管理

密西西比河上游系統(tǒng)作為一個(gè)充滿活力的大型河流生態(tài)系統(tǒng)，覆蓋了從明尼蘇達(dá)州明尼阿波利斯至伊利諾伊州開(kāi)羅的俄亥俄河匯合處之間的天然洪泛區(qū)。密西西比河上游系統(tǒng)不僅有重要的商業(yè)航運(yùn)意義，每年還會(huì)吸引大量的游客到位于這里的國(guó)家野生動(dòng)物和魚類保護(hù)區(qū)參加各種水上活動(dòng)，并且有超過(guò)3 000萬(wàn)當(dāng)?shù)鼐用褚揽亢铀鳛楣埠凸I(yè)供應(yīng)[10]。商業(yè)航運(yùn)、娛樂(lè)活動(dòng)、魚類和野生動(dòng)植物的蓬勃發(fā)展，對(duì)密西西比河上游生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了巨大的影響與壓力。對(duì)此，美國(guó)在密西西比河上游系統(tǒng)開(kāi)展了一系列監(jiān)測(cè)與修復(fù)管理活動(dòng)。

2.2.1 密西西比河上游恢復(fù)計(jì)劃

密西西比河上游恢復(fù)計(jì)劃(原名環(huán)境管理計(jì)劃)是美國(guó)首個(gè)大型河流系統(tǒng)綜合性環(huán)境監(jiān)測(cè)和恢復(fù)計(jì)劃，1986年由水資源開(kāi)發(fā)法授權(quán)，對(duì)密西西比河上游系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)[11]。計(jì)劃包含的2個(gè)主要元素為系統(tǒng)研究與監(jiān)測(cè)和生境恢復(fù)，這2個(gè)元素分別通過(guò)長(zhǎng)期資源監(jiān)測(cè)計(jì)劃和生境重建與改進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)行。

密西西比河上游恢復(fù)計(jì)劃由美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)負(fù)責(zé)，并與美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局、美國(guó)魚類及野生動(dòng)物管理局、美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局、美國(guó)農(nóng)業(yè)部自然資源保護(hù)局以及密西西比河上游的5個(gè)州合作實(shí)施。廣泛與聯(lián)邦和州政府、非政府機(jī)構(gòu)以及公眾之間建立合作關(guān)系，是密西西比河上游恢復(fù)計(jì)劃的獨(dú)特之處，也是取得修復(fù)成果的重要因素。總的來(lái)說(shuō)，密西西比河上游恢復(fù)計(jì)劃為具有重要商業(yè)航運(yùn)意義的生態(tài)系統(tǒng)——密西西比河上游系統(tǒng)的生態(tài)保護(hù)修復(fù)做出了重大貢獻(xiàn)。

2.2.1.1 長(zhǎng)期資源監(jiān)測(cè)計(jì)劃

長(zhǎng)期資源監(jiān)測(cè)計(jì)劃被定義為集監(jiān)測(cè)、應(yīng)用研究和管理評(píng)估于一體的多用途計(jì)劃，旨在實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)： ①更好地了解密西西比河上游系統(tǒng)的生態(tài)狀況及資源問(wèn)題； ②監(jiān)測(cè)資源變化； ③開(kāi)發(fā)替代方案以更好地管理密西西比河上游系統(tǒng)； ④對(duì)監(jiān)測(cè)信息提供適當(dāng)?shù)墓芾韀12]。

長(zhǎng)期資源監(jiān)測(cè)計(jì)劃的主要工作是從6個(gè)能體現(xiàn)上游系統(tǒng)環(huán)境梯度的約50～100 km的河段內(nèi)，通過(guò)隨機(jī)抽樣和標(biāo)準(zhǔn)化檢測(cè)，收集4種主要生態(tài)成分?jǐn)?shù)據(jù)，包括魚類、水質(zhì)、水生植被和水生大型無(wú)脊椎動(dòng)物[12]。此外，長(zhǎng)期資源監(jiān)測(cè)計(jì)劃還收集了相關(guān)的土地覆蓋、水文和測(cè)深數(shù)據(jù)。迄今為止，密西西比河上游恢復(fù)計(jì)劃已經(jīng)利用長(zhǎng)期資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)布了2份有關(guān)河流生態(tài)健康狀況的狀態(tài)和趨勢(shì)報(bào)告。根據(jù)2008年密西西比河上游系統(tǒng)狀態(tài)和趨勢(shì)報(bào)告，監(jiān)測(cè)計(jì)劃所采用的指標(biāo)類別和具體監(jiān)測(cè)指標(biāo)如表2所示。

表2 長(zhǎng)期資源監(jiān)測(cè)計(jì)劃所采用的指標(biāo)分類和具體監(jiān)測(cè)指標(biāo)[12]

狀態(tài)和趨勢(shì)報(bào)告指出監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明大多數(shù)指標(biāo)都保持相對(duì)穩(wěn)定，密西西比河上游系統(tǒng)存在健康梯度，北部相對(duì)健康，南部河段較不健康[12]。報(bào)告還建議進(jìn)一步研究和分析指標(biāo)的有效性，特別是魚類指標(biāo)的有效性，以及選擇使用一些可以識(shí)別變化過(guò)程的替代指標(biāo)(例如生長(zhǎng)率這類可以預(yù)示豐度變化的指標(biāo))來(lái)替代變化速度緩慢、高度可變或有滯后效果需要許多年才能顯示其基本趨勢(shì)的現(xiàn)有指標(biāo)[12]。

長(zhǎng)期資源監(jiān)測(cè)計(jì)劃數(shù)據(jù)庫(kù)是世界上大型河流系統(tǒng)最全面的數(shù)據(jù)庫(kù)之一，其豐富的數(shù)據(jù)能有效支持指標(biāo)的量化評(píng)價(jià)，揭示河流生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)際健康狀況和變化趨勢(shì)。此外，長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)還有助于提高對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在機(jī)制以及生境恢復(fù)項(xiàng)目所產(chǎn)生影響的認(rèn)識(shí)。

2.2.1.2 生境重建與改進(jìn)項(xiàng)目

生境重建與改進(jìn)項(xiàng)目也是密西西比河上游恢復(fù)計(jì)劃的組成部分，旨在通過(guò)改變洪泛區(qū)結(jié)構(gòu)、水文特征等來(lái)修復(fù)改善生境。生境重建與改進(jìn)項(xiàng)目使用了各種各樣的技術(shù)以便因地制宜地解決問(wèn)題，包括實(shí)施疏浚工程、修建堤防、改變側(cè)渠、修復(fù)多樣化的洪泛區(qū)森林等[13]。盡管密西西比河上游系統(tǒng)十分復(fù)雜，但是恢復(fù)計(jì)劃使生境重建與改進(jìn)項(xiàng)目獲得了良好的成效與進(jìn)展。自1986年以來(lái)，生境重建與改進(jìn)項(xiàng)目已經(jīng)改善了超過(guò)429 km2(約106000英畝)的魚類和野生動(dòng)植物生境[14],且平均成本僅為每英畝2 900美元[15]。

密西西比河上游恢復(fù)計(jì)劃解決了密西西比河生態(tài)系統(tǒng)面臨的長(zhǎng)期壓力，避免了生態(tài)系統(tǒng)的加速退化。之后，密西西比河上游恢復(fù)計(jì)劃將按照2015—2025戰(zhàn)略計(jì)劃，繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)的長(zhǎng)期資源監(jiān)測(cè)和調(diào)查以及生境恢復(fù)，從而持續(xù)對(duì)密西西比河進(jìn)行修復(fù)管理。

2.2.1.3 生境需求評(píng)估

為評(píng)估密西西比河上游生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀、預(yù)測(cè)未來(lái)狀況以及確定監(jiān)測(cè)重點(diǎn)，補(bǔ)充實(shí)施了生境需求評(píng)估。生境需求評(píng)估的實(shí)施主要依賴于收集的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。首次生境需求評(píng)估已于2000年由美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)、美國(guó)魚類及野生動(dòng)物管理局、美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局等多個(gè)部門聯(lián)合完成，評(píng)估結(jié)果顯示河流調(diào)節(jié)、沉積物、洪泛區(qū)開(kāi)發(fā)是影響密西西比河上游系統(tǒng)生境的主要壓力源[16]。

由于密西西比河上游恢復(fù)計(jì)劃逐漸加強(qiáng)了對(duì)于提高密西西比河健康和復(fù)原力的關(guān)注[17]，第二次生境需求評(píng)估基于支持生態(tài)系統(tǒng)復(fù)原力的5個(gè)基本特征(水力學(xué)和水文、生物地球化學(xué)、地形學(xué)、生境、生物區(qū)系) 和4個(gè)方面(連通性、多樣性和冗余、控制變量、緩慢過(guò)程)對(duì)上游系統(tǒng)的生境需求進(jìn)行了評(píng)估，評(píng)估結(jié)果顯示雖然河流需要不同程度的恢復(fù)，但是其生態(tài)潛力仍然很高。

2.2.2 河岸線管理計(jì)劃

為平衡河岸線使用，美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)于1989年實(shí)施了河岸線管理計(jì)劃，將其管理的河岸分為4種用途類別，如表3所示。通過(guò)對(duì)所管轄河岸線進(jìn)行統(tǒng)一的保護(hù)規(guī)劃和開(kāi)發(fā)利用，可確保在提高河岸線利用效率的同時(shí), 塑造自然健康的河岸線。

表3 河岸線分類[18]

2.2.3 土地使用分配計(jì)劃

針對(duì)共同管理的沿河聯(lián)邦土地，美國(guó)魚類及野生動(dòng)物管理局和美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)于1983年共同制定了密西西比河上游土地使用分配計(jì)劃。根據(jù)土地使用分配計(jì)劃，土地的使用種類分為項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)、密集娛樂(lè)使用、低密集娛樂(lè)使用、野生動(dòng)物管理、自然區(qū)，并規(guī)定自然區(qū)主要是保存和保護(hù)科學(xué)、生態(tài)和風(fēng)景資源以及重要的考古和歷史遺跡及受威脅和瀕危物種棲息地, 且此類區(qū)域內(nèi)限制或禁止公共活動(dòng)[19]。通過(guò)對(duì)沿岸土地使用進(jìn)行管理，旨在維持河流系統(tǒng)航運(yùn)功能的同時(shí), 確保魚類和野生動(dòng)物生境以及娛樂(lè)用途之間保持平衡。

2.2.4 航行與生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃

為保證密西西比河上游系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，解決上游系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)的交通延誤問(wèn)題，并修復(fù)由9英尺(即2.74 m)河道項(xiàng)目所造成的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能變化問(wèn)題，美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)對(duì)改進(jìn)航運(yùn)功能和修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的可行性進(jìn)行了廣泛調(diào)查。通過(guò)調(diào)查，確定了航運(yùn)改善和生態(tài)修復(fù)的項(xiàng)目位置及順序，并將在50 a內(nèi)逐步實(shí)施，以確保減少商業(yè)交通延誤的同時(shí)，保護(hù)和修復(fù)生態(tài)環(huán)境。

2.3 下游的監(jiān)測(cè)與修復(fù)管理

2.3.1 修復(fù)美國(guó)最偉大的河流計(jì)劃

修復(fù)美國(guó)最偉大的河流計(jì)劃始于2006年，其目的是改善密西西比河下游生境并修復(fù)洪泛區(qū)的水文和連通性[20]。通過(guò)此計(jì)劃，密西西比河下游委員會(huì)與美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)等5個(gè)機(jī)構(gòu)合作開(kāi)展了一系列的生境修復(fù)活動(dòng)，包括修復(fù)和改善河道、下游造林工程、亞洲鯉魚管理與控制等。迄今為止，下游委員會(huì)已經(jīng)在密西西比河下游的修復(fù)和管理上取得了一定成效，并表明在未來(lái)將加強(qiáng)與政府部門、非政府機(jī)構(gòu)、航運(yùn)業(yè)等各方的合作來(lái)改善生境和減少或避免生境損失。

2.3.2 相關(guān)監(jiān)測(cè)工作

相較于上游，密西西比河下游的相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)比較缺乏。部分原因是由于密蘇里河和俄亥俄河的流入導(dǎo)致下游泥沙含量和流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)上游，因此監(jiān)測(cè)難度更大[21]。除此之外，由于下游各州對(duì)同一河段的指定用途不同且各州間工作缺乏協(xié)調(diào)，所以監(jiān)測(cè)程度差異很大，數(shù)據(jù)相對(duì)缺乏[22]。

相較于其他機(jī)構(gòu)和部門，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局對(duì)下游的監(jiān)測(cè)工作處于相對(duì)領(lǐng)先的地位。最初，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局運(yùn)營(yíng)的國(guó)家河流質(zhì)量評(píng)估網(wǎng)絡(luò)在密西西比河流域設(shè)置了26個(gè)監(jiān)測(cè)站，但在密西西比河下游只有4個(gè)站點(diǎn)，其中2個(gè)監(jiān)測(cè)站運(yùn)行了實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)儀表[22]。但是由于監(jiān)測(cè)力度和監(jiān)測(cè)站數(shù)量的不斷下降，最終在1991年被取消。同年還開(kāi)展了國(guó)家水質(zhì)評(píng)估，但未能對(duì)包括密西西比河在內(nèi)的大型河流提供覆蓋完整空間范圍的評(píng)估[21]。最終國(guó)家河流質(zhì)量評(píng)估網(wǎng)絡(luò)和國(guó)家水質(zhì)評(píng)估于2013年合并形成了國(guó)家水質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，并在密西西比河下游流域內(nèi)5個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行了水質(zhì)和沉積物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)收集。

2.4 路易斯安那州海岸地區(qū)的監(jiān)測(cè)與修復(fù)管理

為應(yīng)對(duì)路易斯安那州海岸和密西西比河三角洲的土地流失危機(jī)，美國(guó)在路易斯安那州整個(gè)沿海地區(qū)開(kāi)展了一系列保護(hù)和修復(fù)項(xiàng)目，例如實(shí)施沉積物轉(zhuǎn)移、水文恢復(fù)、淡水分流、障壁島和岬角修復(fù)、海岸線保護(hù)等[23]。

路易斯安那州還設(shè)置了海岸參考監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)不同空間尺度修復(fù)工作的有效性。海岸參考監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包含了覆蓋整個(gè)路易斯安那州海岸的390個(gè)監(jiān)測(cè)站，在1 km2和200 m2兩個(gè)尺度上進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在1 km2的尺度上，高分辨率航空攝影被用于計(jì)算土地和水的比率來(lái)揭示土地變化趨勢(shì)； 在200 m2的尺度上，使用標(biāo)準(zhǔn)化的方法收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)[24]。海岸參考監(jiān)測(cè)系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)包括水位、鹽度、沉積物堆積、地面高程變化、植被的組成和豐度、土地與水的比例以及土壤特性[24]。收集到的數(shù)據(jù)經(jīng)固定程序處理后被存儲(chǔ)到海岸信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于評(píng)估修復(fù)項(xiàng)目以及整個(gè)路易斯安那州海岸的狀況。

2.5 墨西哥灣的監(jiān)測(cè)與修復(fù)管理

為解決墨西哥灣的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，缺氧工作組在2001年發(fā)布了海灣缺氧行動(dòng)計(jì)劃，其主要目的是控制流域的氮排放，并規(guī)定每5 a更新一次缺氧行動(dòng)計(jì)劃來(lái)評(píng)估已經(jīng)采取的行動(dòng)并確定未來(lái)工作重點(diǎn)。修訂版的海灣缺氧行動(dòng)計(jì)劃于2008年發(fā)布，要求組成缺氧工作組的各州繼續(xù)合作，制定全面的針對(duì)密西西比/阿查法拉亞河流域地表水以及墨西哥灣的減排計(jì)劃，并且表明允許每個(gè)州靈活制定、調(diào)整和實(shí)施自己的戰(zhàn)略措施。

缺氧工作組每年夏天會(huì)對(duì)墨西哥灣缺氧區(qū)的范圍進(jìn)行測(cè)量，目的是通過(guò)持續(xù)監(jiān)測(cè)來(lái)準(zhǔn)確評(píng)估缺氧區(qū)對(duì)來(lái)自密西西比/阿查法拉亞河流域營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的響應(yīng)。根據(jù)2016年聯(lián)邦策略，缺氧工作組接下來(lái)的工作重點(diǎn)是將長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)制度化并支持各州實(shí)施州營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)減少策略[25]。

除此之外，2012年缺氧工作組成立了由美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局牽頭的密西西比河流域監(jiān)測(cè)協(xié)作組織，以整合長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和徑流記錄數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估在降低營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)方面的進(jìn)展。自2000年以來(lái)，來(lái)自參與州的48個(gè)機(jī)構(gòu)已收集了超過(guò)67萬(wàn)份營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)數(shù)據(jù)[26]。為更好地評(píng)估在減少營(yíng)養(yǎng)物方面取得的進(jìn)展，密西西比河流域監(jiān)測(cè)協(xié)作組織還通過(guò)由美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局、環(huán)境保護(hù)局和國(guó)家水質(zhì)檢測(cè)委員會(huì)贊助的合作服務(wù)網(wǎng)站——水質(zhì)門戶網(wǎng)站提供其所收集的數(shù)據(jù)。

除缺氧工作組實(shí)施了監(jiān)測(cè)外，美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局與自然資源保護(hù)局也進(jìn)行合作，在密西西比/阿查法拉亞河流域內(nèi)的小流域中進(jìn)行了農(nóng)田邊緣監(jiān)測(cè)和河流監(jiān)測(cè)，以評(píng)估農(nóng)業(yè)徑流情況以及用來(lái)減少沉積物和養(yǎng)分流失的養(yǎng)護(hù)措施的有效性[22]。

3 對(duì)我國(guó)流域生態(tài)保護(hù)修復(fù)的啟示

與密西西比河流域相比，我國(guó)大多數(shù)流域人口密度大且城市化程度不同，因此在借鑒學(xué)習(xí)密西西比河流域生態(tài)保護(hù)修復(fù)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，還應(yīng)結(jié)合我國(guó)國(guó)情區(qū)別借鑒，探索適合我國(guó)流域生態(tài)保護(hù)修復(fù)的模式和機(jī)制。

3.1 建立和完善流域生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

美國(guó)在開(kāi)展密西西比河監(jiān)測(cè)工作時(shí)，特別是在長(zhǎng)期資源監(jiān)測(cè)計(jì)劃中，根據(jù)流域?qū)嶋H情況建立了具有針對(duì)性的指標(biāo)體系，從而獲取了能夠有效識(shí)別生境狀況和變化趨勢(shì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。目前，我國(guó)流域生態(tài)修復(fù)工作還處于嘗試探索階段，尚未建立起科學(xué)有效的生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。從我國(guó)基本國(guó)情及流域特點(diǎn)出發(fā)，制定和完善流域生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，從生態(tài)學(xué)角度出發(fā)，借鑒包括密西西比河在內(nèi)的其他國(guó)家流域生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)體系，綜合考慮包括生境、理化、水生生物和土地覆被等指標(biāo)，從單一理化指標(biāo)監(jiān)測(cè)向綜合的流域生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變，具有重要意義。值得注意的是，河流生態(tài)系統(tǒng)中有的過(guò)程具有緩慢性、較高變化性或時(shí)間滯后效應(yīng)，因此需要選擇能揭示變化過(guò)程的有效指標(biāo)[12]。另外，評(píng)價(jià)和判斷修復(fù)工作成功與否，應(yīng)建立一套能夠定義預(yù)期生態(tài)系統(tǒng)狀況的數(shù)值或者條件集合，即目標(biāo)范圍[12]，并且隨著對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)的逐漸了解，不斷精細(xì)化和量化各項(xiàng)指標(biāo)的目標(biāo)范圍。

利用流域生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系對(duì)水文、水質(zhì)、水生態(tài)環(huán)境、生物群落多樣性以及土地覆蓋等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，不僅能夠獲取有效的流域生態(tài)狀況信息，并且長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)于了解河流生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)在機(jī)制也十分必要，特別是在自然和人為干擾下河流生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)在變化機(jī)制和規(guī)律?；诒O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)才能準(zhǔn)確判斷和識(shí)別流域存在的問(wèn)題、發(fā)展趨勢(shì)和機(jī)會(huì)，因此應(yīng)依據(jù)河流實(shí)際情況，合理設(shè)定修復(fù)目標(biāo)，進(jìn)行修復(fù)規(guī)劃，充分利用其自我修復(fù)能力，并輔以恰當(dāng)?shù)男迯?fù)措施，以逐步恢復(fù)河流的生態(tài)環(huán)境功能和社會(huì)服務(wù)功能。

3.2 建立流域綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行全流域持續(xù)監(jiān)測(cè)

河流生態(tài)系統(tǒng)本身是一個(gè)動(dòng)態(tài)且具有開(kāi)放性的系統(tǒng)，河流與其周邊環(huán)境不斷相互作用，并且從上游到下游具有自然變化的縱向模式，支流之間、子流域之間也存在巨大差異。另外，由于人口的不斷增長(zhǎng)，不同河段的河岸使用程度及使用方式的不同，也對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了不同的影響。因此，監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)擴(kuò)展至流域范圍，以獲取覆蓋全流域的、更豐富的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提高對(duì)復(fù)雜流域生態(tài)系統(tǒng)及修復(fù)需求的認(rèn)知和識(shí)別。

長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)除了可以記錄正常的波動(dòng)和變化趨勢(shì)外，還有助于提升對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在機(jī)制的認(rèn)知，并且有利于預(yù)測(cè)河流生態(tài)系統(tǒng)對(duì)未來(lái)修復(fù)措施的響應(yīng)。特別是對(duì)于在年內(nèi)和年際間會(huì)出現(xiàn)實(shí)質(zhì)性變化的大型河流，10 a的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是獲得長(zhǎng)期有效動(dòng)態(tài)刻畫的最低基線[12]。因此，應(yīng)逐步建立像密西西比河長(zhǎng)期資源監(jiān)測(cè)計(jì)劃一樣集監(jiān)測(cè)、應(yīng)用研究和管理評(píng)估為一體的多用途計(jì)劃，進(jìn)行覆蓋全流域的長(zhǎng)期綜合監(jiān)測(cè)，以提升流域修復(fù)管理的有效性。

3.3 建設(shè)流域生態(tài)信息平臺(tái)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)共享

在密西西比河的修復(fù)工作中不少流域管理機(jī)構(gòu)通過(guò)信息共享平臺(tái)將收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合使其信息化、系統(tǒng)化，為密西西比河的監(jiān)測(cè)和修復(fù)管理提供了強(qiáng)有力的支撐。我國(guó)也應(yīng)充分利用互聯(lián)網(wǎng)，建設(shè)和完善流域生態(tài)環(huán)境信息共享平臺(tái)，推動(dòng)跨行政區(qū)和跨部門的信息資源共享，提升流域修復(fù)管理效率和成效，整合政府、科研單位以及公眾等多方數(shù)據(jù)，為我國(guó)流域生態(tài)保護(hù)修復(fù)提供數(shù)據(jù)支撐。

3.4 以流域?yàn)閱卧_(kāi)展生態(tài)狀況調(diào)查和評(píng)估

建立流域尺度的生態(tài)系統(tǒng)狀況調(diào)查和評(píng)估機(jī)制，摸清我國(guó)河流生態(tài)系統(tǒng)當(dāng)前的健康狀況與需求。密西西比河的生境需求評(píng)估綜合評(píng)估了流域生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，準(zhǔn)確識(shí)別了流域的修復(fù)需求，進(jìn)而依據(jù)事實(shí)數(shù)據(jù)實(shí)施了監(jiān)測(cè)和修復(fù)工作。我國(guó)在此方面開(kāi)展的工作相對(duì)較少，并且隨著我國(guó)人口的不斷增長(zhǎng)和城市化進(jìn)程的推進(jìn)，人類對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾和破壞越來(lái)越大。因此，我國(guó)流域生態(tài)修復(fù)亟需建立流域尺度的調(diào)查和評(píng)估機(jī)制，對(duì)流域內(nèi)的每個(gè)河段進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估，特別是河流源頭和生態(tài)脆弱區(qū)，以識(shí)別最緊迫的修復(fù)需求，改善河流生態(tài)系統(tǒng)的總體狀況。

3.5 建立和完善監(jiān)測(cè)、評(píng)估、規(guī)劃、實(shí)施循環(huán)體系

從美國(guó)在密西西比河上游系統(tǒng)開(kāi)展的長(zhǎng)期資源監(jiān)測(cè)，到流域健康狀況和需求評(píng)估以及流域內(nèi)航道與生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的調(diào)查評(píng)估，再到土地利用及河岸線使用規(guī)劃和生境修復(fù)項(xiàng)目的實(shí)施，形成了一個(gè)相對(duì)完整、環(huán)環(huán)相扣的監(jiān)測(cè)、評(píng)估、規(guī)劃、實(shí)施循環(huán)體系。持續(xù)的監(jiān)測(cè)可以為流域生態(tài)系統(tǒng)狀況評(píng)估提供豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行基于事實(shí)數(shù)據(jù)的有效評(píng)估； 評(píng)估則幫助識(shí)別了流域生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況和需求，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際評(píng)估結(jié)果形成更加平衡合理的流域規(guī)劃來(lái)指導(dǎo)保護(hù)修復(fù)工作的實(shí)施。特別是近年來(lái)人口的不斷增長(zhǎng)和城市化進(jìn)程的推進(jìn)對(duì)我國(guó)河流生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾和破壞越來(lái)越大，因此基于實(shí)際情況定制流域規(guī)劃并實(shí)施修復(fù)行動(dòng)至關(guān)重要。最后，監(jiān)測(cè)又會(huì)通過(guò)事實(shí)數(shù)據(jù)反映出流域規(guī)劃和保護(hù)修復(fù)工作的實(shí)施成效。為提高我國(guó)流域保護(hù)修復(fù)成效，應(yīng)盡快建立和完善監(jiān)測(cè)、評(píng)估、規(guī)劃、實(shí)施循環(huán)體系，形成基于事實(shí)數(shù)據(jù)的良性循環(huán)體系。

3.6 提升對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)認(rèn)知

我國(guó)過(guò)去的河流生態(tài)保護(hù)修復(fù)常常側(cè)重于某一河段或某一問(wèn)題，忽略了流域的整體性和連通性。部分原因是我國(guó)在流域生態(tài)修復(fù)方面的研究起步較晚，側(cè)重于研究生態(tài)工程技術(shù)，而忽視了生態(tài)學(xué)過(guò)程方面的研究[27]。對(duì)生態(tài)系統(tǒng)缺乏科學(xué)的認(rèn)知，將某一河段或問(wèn)題從整個(gè)流域中割裂出來(lái)進(jìn)行治理。隨著對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)人為干擾的不斷增多，我國(guó)亟需加強(qiáng)對(duì)河流生態(tài)過(guò)程及河流對(duì)人類干擾響應(yīng)機(jī)制的研究，認(rèn)識(shí)流域生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在機(jī)制和發(fā)展規(guī)律，從而充分利用其自我修復(fù)能力，使用低影響或基于自然的解決方案，減少或避免人工干預(yù)。除此之外，應(yīng)加強(qiáng)多學(xué)科綜合性研究，例如生物學(xué)、社會(huì)學(xué)、水文學(xué)等學(xué)科的融合研究，推動(dòng)我國(guó)流域生態(tài)保護(hù)與修復(fù)管理的不斷提升與創(chuàng)新。

在具體的監(jiān)測(cè)與保護(hù)修復(fù)工作中，由于流域面積大和氣候地貌條件的不同，不同河段通常會(huì)呈現(xiàn)不同的水文特征，所以不同河段監(jiān)測(cè)與保護(hù)修復(fù)重點(diǎn)也應(yīng)有所區(qū)別。密西西比河上游系統(tǒng)周邊娛樂(lè)休閑、農(nóng)業(yè)等人類活動(dòng)豐富，對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)具有直接干擾，造成了水質(zhì)惡化、生境破壞及美學(xué)價(jià)值降低等一系列問(wèn)題，并且上游系統(tǒng)河流狀況會(huì)對(duì)下游生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生直接影響，因此美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)在上游系統(tǒng)實(shí)施了細(xì)致、全面的監(jiān)測(cè)與保護(hù)工作，同時(shí)進(jìn)行了修復(fù)工作來(lái)修復(fù)生境，阻止生態(tài)系統(tǒng)加速退化。密西西比河下游則呈現(xiàn)與上游系統(tǒng)不同的水文特征，下游泥沙渾濁，流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)上游系統(tǒng)，因此在進(jìn)行監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，實(shí)施了廣泛的修復(fù)工作以保障河流連通性，恢復(fù)其生態(tài)功能。由此，我國(guó)在流域監(jiān)測(cè)與保護(hù)修復(fù)工作中，應(yīng)在秉持流域生態(tài)系統(tǒng)完整性思想的同時(shí)，結(jié)合河段水文情勢(shì)、河流地形以及河道特征等，對(duì)不同河段實(shí)施具有針對(duì)性的監(jiān)測(cè)與保護(hù)工作，因地制宜地實(shí)施修復(fù)措施。

3.7 加強(qiáng)流域協(xié)調(diào)治理，創(chuàng)新我國(guó)流域生態(tài)保護(hù)修復(fù)管理體系

密西西比河的流域委員會(huì)模式使流域各州享有更平等的參與投票權(quán)，更能調(diào)動(dòng)各州及公眾的積極性，聯(lián)邦政府在這方面則沒(méi)什么機(jī)會(huì)發(fā)揮作用[4]。雖然密西西比河的流域委員會(huì)模式也具有一定的局限性，但其在密西西比河上游取得的修復(fù)成效一定程度上凸顯了流域協(xié)調(diào)治理的重要性和有效性。由于河流跨度通常較大，我國(guó)河流一般按照行政區(qū)進(jìn)行管轄，再加上部門之間缺乏信息共享和溝通等原因，流域管理通常呈現(xiàn)碎片化的特點(diǎn)。以行政區(qū)為單位的治理割裂了河流系統(tǒng)的完整性和連通性，破壞了其生態(tài)和水文特征。

由于行政區(qū)或部門間協(xié)作機(jī)制不健全，且不同行政區(qū)對(duì)生態(tài)保護(hù)修復(fù)的認(rèn)知存在差別，導(dǎo)致流域系統(tǒng)化管理難、生態(tài)保護(hù)修復(fù)成效低。針對(duì)我國(guó)流域管理體系中的問(wèn)題，應(yīng)打破分割管理狀況，創(chuàng)建跨行政區(qū)的流域協(xié)調(diào)管理體系，全流域統(tǒng)籌規(guī)劃。明確流域主管部門或設(shè)立流域管理機(jī)構(gòu)，如流域管理局、水利委員會(huì)，切實(shí)強(qiáng)化流域的統(tǒng)一管理和監(jiān)測(cè)工作，避免不同部門、地方間權(quán)責(zé)不清導(dǎo)致的管理不力或重復(fù)監(jiān)測(cè)造成的資源浪費(fèi)。鼓勵(lì)多元主體參與，強(qiáng)化流域協(xié)同治理，積極成立相關(guān)工作小組，推進(jìn)生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作。

4 結(jié)論與展望

密西西比河流域治理為我國(guó)流域保護(hù)修復(fù)提供了一個(gè)具有參考價(jià)值的案例。通過(guò)梳理美國(guó)在密西西比河流域開(kāi)展的監(jiān)測(cè)、修復(fù)管理工作，本文總結(jié)了7條具有借鑒意義的啟示： ①?gòu)奈覈?guó)基本國(guó)情和流域特點(diǎn)出發(fā)，建立和完善流域生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系； ②建立流域綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行全流域持續(xù)監(jiān)測(cè)； ③建設(shè)流域生態(tài)信息平臺(tái)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)共享，為我國(guó)流域生態(tài)保護(hù)修復(fù)提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)支撐； ④以流域?yàn)閱卧_(kāi)展生態(tài)狀況調(diào)查和評(píng)估，提升河流生態(tài)系統(tǒng)總體狀況； ⑤建立和完善監(jiān)測(cè)、評(píng)估、規(guī)劃、實(shí)施循環(huán)體系，形成基于事實(shí)數(shù)據(jù)的良性循環(huán)體系，提升修復(fù)成效； ⑥提升對(duì)流域生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)認(rèn)知，推動(dòng)我國(guó)流域生態(tài)保護(hù)與修復(fù)管理工作水平不斷提升； ⑦加強(qiáng)流域協(xié)調(diào)治理，創(chuàng)新我國(guó)流域生態(tài)保護(hù)修復(fù)管理體系。

在借鑒密西西比河保護(hù)修復(fù)的成功經(jīng)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意結(jié)合我國(guó)國(guó)情及流域特征，解決與完善我國(guó)流域生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作中存在的問(wèn)題與不足。相信以流域?yàn)閱挝粎f(xié)調(diào)治理，依據(jù)國(guó)情區(qū)別借鑒國(guó)外流域保護(hù)修復(fù)經(jīng)驗(yàn)，一定可以建立起適合我國(guó)國(guó)情的流域生態(tài)保護(hù)修復(fù)模式和機(jī)制，從根源上解決我國(guó)河流生態(tài)退化的問(wèn)題。