关于生态环境需水概念与定义的探讨，本文主要内容关键词为：生态环境论文,定义论文,概念论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
生态环境需水研究是近年来的热点之一，它起源于人们对自然生态系统需水的认识。自然生态系统提供的生态服务是人类社会持续发展的重要支柱；对水资源的过度开发致使自然生态系统的需水不能得到满足，必然造成自然生态系统的退化与生态服务的减少，反过来威胁到人类自身的生存与发展。因此，水资源的可持续利用与配置要求必须满足生态环境需水。生态环境需水研究在理论上属于生态水文学的范畴，在实践上服务于水资源的合理配置。在生态环境需水研究中，生态环境需水的概念与定义十分重要，它通常包含了研究者的研究对象、研究角度以及计算方法等方面的内容。例如，将河流生态环境需水定义为维持河流各种功能所需的水量，则可运用功能设定法来计算[1，2]。生态环境需水的概念与定义是生态环境需水研究首先要解决的问题，各研究者在研究之初都要明确生态环境需水的概念与定义。然而，关于生态环境需水的概念与定义至今尚未达成统一的认识。已有研究中出现了多个相关的概念，如生态需水、生态用水、环境需水、环境用水等；即使是相同的概念，不同研究中给出的定义也会有所不同，例如生态用水这一概念，在有的研究中被定义为“人为补充到生态系统中的水量”[3]，而在有的研究中则被定义为“生态系统实际利用的水量”[4]，显然二者的含义是不同的。概念与定义在不同研究中的不一致，给生态环境需水研究和水资源配置实践均造成了极大的不便，这一点已经被众多研究者普遍认识。由于迄今为止，对生态环境需水的概念与定义依然没有一个统一的认识，本文在归纳总结已有研究成果的基础上，分析生态环境需水各相关概念的区别与联系，将其归纳为一个概念体系，并对生态环境需水的定义作了探讨，希望能对生态环境需水研究有所裨益。
1 关于生态环境需水的概念
1.1 生态环境需水研究中的相关概念
国外的研究主要集中在河流生态系统上，描述其需水的相关概念有枯水流量(Low Flow)、最小流量(Minimum Flow)、河道内流量(Instream Flow)、环境需水量(Environmental Flow Requirements)、生态需水量(Ecological Flow Requirements)、生态可接受流量(Ecology Acceptable Flow Regime)和最小可接受流量(Minimum Acceptable Flows)以及补偿流量(Compensation Flow)等等[5]。
随着研究对象从河流拓展到植被、城市、湖泊、湿地等生态系统，自然会提出更具概括性的概念。近年来，我国学者在表述各类生态系统需水时，相继采用了生态需水、生态用水、环境需水、环境用水、生态环境需水、生态环境用水等术语。而随着对生态环境需水机理研究的深入以及水资源配置实践的进展，又提出了生态储水、生态耗水、生态缺水等概念[3]。
1.2 概念辨析
产生上述诸多相关概念的根本原因在于研究的具体问题不同。生态环境需水研究服务于水资源配置，大致应回答几大方面的问题：需水主体是什么？需要多少水？已经用了多少水？还缺多少水？怎样配置？正是由于研究的具体问题不同，造成了在“生态”、“环境”、“需水”、“用水”、“缺水”、“储水”、“耗水”等关键词选用上的不同。为了明晰各关键词的具体含义以便在研究中正确使用恰当的概念，需要对这些关键词进行辨析。
根据已有研究以及上述关键词之间的内在联系，本节将这些关键词分为三组，即“生态与环境”、“需水、用水与缺水”以及“储水与耗水”，并进行辨析。
1.2.1 生态和环境
生态和环境这两个用词体现了研究对象的差别。生态系统由两部分构成，一部分是有生命的生物有机体构成的生物群落，另一部分是无机环境。从生物群落与无机环境的相对比重来看，有些生态系统的生物群落占有较大比重，如植被生态系统；而有些生态系统中无机环境则占有较大比重，生物群落相对次要，如河流生态系统。从生态系统功能的角度来看，在有些生态系统中水只是供给生物群落生长，依靠生物群落来发挥功能，如植被生态系统；而在有些生态系统中，水直接发挥功能，如河流生态系统，径流直接发挥维持地下水位、维持栖息地以及输沙等功能。
对于前者，研究关注的对象多侧重于生物群落[6]，主要考虑依赖于水而生存的动物、植物、微生物所消耗的水量[7]，解决生态问题[8]，故研究者多使用生态需水或生态用水的概念；而对于后者，研究关注的对象则侧重于无机环境，主要考虑改善水质、协调生态和美化环境[9]，保护和改善人类居住环境及其水环境[10]，保护珍稀和濒危动植物、维持鱼类产卵洄游、保护和创造良好景观等[11]，此时便倾向于使用环境需水或者环境用水的概念。在这两种情况下，研究者们倾向于将生态需水(生态用水)与环境需水(环境用水)区分开来[10，12，13]。
然而，生态和环境虽然有所区别，但实际上不可分割；研究对象均为生态系统，只是侧重点不同。因此在一般的论述中，如不涉及具体的生态系统，通常可统称为生态环境需水(生态环境用水)[14]。
1.2.2 需水、用水和缺水
需水与用水这两个用语实际上是需求与供给关系的反映。需水是从生态系统自身需求的角度来说的，是生态系统自身固有的属性，虽然可在一定阈值范围内波动，但相对固定；而用水则是生态系统实际获得的可供利用的水量，动态多变。对于受人类活动干扰不大的生态系统来说，尽管用水多变，但从长期来看，用水与需水基本相符；而对于人类开发强度较大的生态系统来说，用水被大量挤占，需水往往不能满足，二者的差额即是缺水。合理的水资源配置应保证用水与需水大致相当。
用水的来源包括天然补给和人工补给两个方面。其中人工补给在天然补给不能满足生态系统需求的情况下才会存在[15]；人工补给用水与社会经济用水以及生活用水相对应，包含在狭义的水资源(人类可控制和分配的水资源，主要是河川径流)中。
1.2.3 储水与耗水
储水与耗水主要是从生态系统利用水资源的方式来区分的。生态系统对获得的水资源，一部分用于消耗，另一部分则存储起来；前者称为耗水，后者称为储水。从理论上讲，需水包括储水与耗水两部分；储水的功能是起缓冲作用，为耗水提供来源。而从水量平衡与水资源配置时间的角度来看，只要满足耗水则可满足生态系统的需求。
以植被生态系统为例，其需水包括土壤水与蒸散两部分[16]，前者属于储水，后者属于耗水。土壤自身并不消耗水，并且在降水时将多余的水资源存储起来，在干旱时供给植被蒸散之需。一般说来，土壤含水量年际变化并不大，因此在多数研究中，计算植被生态需水时仅考虑蒸散。然而在人类活动十分强烈的区域，储水也可能被人类掠夺，如过度抽取地下水导致地下水位下降、过度取水导致湖泊萎缩等；在这种情况下，计算需水时不仅要考虑耗水，还要考虑储水的补足。
1.3 生态环境需水各概念使用建议
通过上文的概念辨析，可以明确生态环境需水各概念之间的内在联系和区别。生态系统由生产者、消费者、分解者(生物群落)和无机环境组成。根据其组分之间的不同而有生态(生产者、消费者和分解者构成的生物群落)与环境(无机环境)之分。而根据其自身需求与实际获得的差别又有需水与用水之分。从生态系统利用水资源的方式来看，有储水与耗水之分；从生态环境用水的来源来看，有人工补给与天然补给之分；需水与用水的差值即是生态缺水。从而可将生态环境需水各相关概念归纳为一个概念体系(见图1)。
根据已有的文献来看，研究者普遍希望用一个统一的概念来概括生态环境需水，如宋炳煜等建议采用生态用水的概念[17]。然而，生态环境需水概念应适用于不同类型的生态系统；能科学辨析生态、环境和生态环境的内涵[4]。从上述分析来看，生态环境需水的各相关概念都有其具体含义，在生态环境需水研究以及水资源管理实践上都具有各自的意义，它们一起共同区分了广义水资源与狭义水资源、生态、环境和生态环境内涵的差异，这是单一的概念难以实现的。例如河流输沙用水更多的是体现一种环境功能，此时采用环境用水比采用生态用水更加贴切。因此，本文建议不必建立单一的统一概念，而是允许这些概念共存，在研究时根据具体情况来选择恰当的概念。
图1生态环境需水概念体系
Fig.1 Concept system of eco-environmental water requirement
在生态环境需水的理论研究和水资源配置的实践操作中，宜根据实际情况而采用相应的概念。在概念的选择与使用上，本文建议如下：①首先根据研究对象来选择使用“生态”、“环境”或“生态环境”：如果研究对象主要侧重于生物群落，则可选择使用“生态”一词；如果研究对象主要侧重于无机环境，则可选择使用“环境”一词；而如果研究对象既要考虑生物群落，又要考虑无机环境(如以某个区域或流域为研究对象)，或者在一般的理论叙述中，则选择使用“生态环境”一词；②其次，根据研究内容是考察生态系统自身的需求还是实际获得的供给，选择使用“需水”或“用水”。而对于生态储水、生态耗水、生态缺水、人工补给与天然补给用水等概念，含义已十分明确，在其使用上一般不存在什么争议。例如，研究植被时可用植被生态需水概念；研究河流需水时，主要考虑环境因素，则可采用河流环境需水概念；而研究一个流域时，则需采用流域生态环境需水的概念。同样，在考察生态系统实际得到的可供利用的水量时，应采用相应的用水概念。这样一来，在生态环境需水相关概念的选择与使用上可以较好地达成一致。
2 关于生态环境需水的定义
2.1 生态环境需水定义的相关表述
在国外，Covich于1993年提出了生态需水就是保证恢复和维持生态系统健康发展所需的水量[18]。Falkenmark将“绿水”(green water)的概念从其他水资源中分离出来，提醒人们注意生态系统对水资源的需求[19]。Gleick提出了基本生态需水(Basic Ecological Water Requirement)的概念，即需要提供一定质量和一定数量的水给天然生境，以求最大程度地改变天然生态系统的过程，并保护物种多样性和生态整合性；同时应该考虑气候、季节变化等因素对生态需水的影响[20]。
在我国，早期的研究中根据研究对象来直接定义。如汤奇成提出保护生态环境的水可统称为生态用水，它包括绿洲周围植树造林种草所需要水量和保持一定湖泊水面所需水量两方面[21]；贾宝全等则认为：在干旱区内，凡是对绿洲景观的生存与发展及环境质量维护与改善起支撑作用的系统(或组分)所消耗的水分都是生态用水[22]。显然，这样的定义仅适用于某个或某些生态系统，而不能适用于所有的生态系统，因而缺乏普适性，需要改进。
真正具有普适性的生态环境需水定义，是钱正英等在《中国可持续发展水资源战略研究综合报告》中提出的。即：“从广义上讲，维持全球生物地理生态系统水分平衡所需要的水，包括水热平衡、生物平衡、水沙平衡、水盐平衡等所需要的水都是生态环境用水”，“狭义的生态环境用水是指为维护生态环境不再恶化并逐渐改善所需要消耗的水资源总量”[23]。这一定义得到了众多学者的肯定与支持[24]，其研究也多以此定义为基础[25]。例如：河口区生态系统可根据水盐平衡来确定生态环境需水[26，27]；河流生态环境需水的输沙部分[1，28]，特别是多沙河流的生态环境需水[29]，可采用水沙平衡来确定。
然而，由于生态系统的复杂性，有时难以直接利用这四大平衡原理来确定生态环境需水。另一方面，从其狭义定义来看，生态环境“不再恶化并逐渐改善”也需要具体量化。为此，各研究者不得不依据各自的研究对象，在此基础上给出自己的定义，如“生态系统正常发育与相对稳定”[17]、“维持自身发展过程和保护生物多样性”[30，31]等说法；这些表述大致可归纳为自然地理平衡说法、生态系统稳定说法与其他说法[17]。
2.2 生态环境需水定义与生态系统健康定义之间的关系
从研究背景来看，生态环境需水研究正是在人类大量挤占生态环境用水、导致生态系统健康受损的情况下提出的，研究的目的也正是为了维持生态系统的健康。另一方面，尽管在定义的表述上有所不同，然而在支持生态系统的完整性与保持生态系统健康这一点上，大家的认识颇为一致[32]。那么，如果借用“生态系统健康”一词，是否会对生态环境需水概念界定有所帮助呢？
Costanza将过去关于生态系统健康的定义归纳为动态平衡、没有疾病、多样性或者复杂性、稳定性或弹性、活力或生长空间、各组分间平衡等说法[33]。而在已有研究中，生态环境需水被定义为“正常发育与相对稳定”[17]、“不再恶化并逐渐改善”[23]、“维持水热平衡、生物平衡、水沙平衡、水盐平衡”[34]、“改善生态环境质量或维护生态环境质量不至于进一步下降”[35]、“维系生态系统功能”[1，36]等所需要的水。比较这些说法不难看出(见表1)，在生态环境需水的定义中，研究者表达的正是“健康”的含义；只是由于研究对象不同，才造成了对“健康”表述的不同。
2.3 生态环境需水的定义
通过上述对生态环境需水定义与生态系统健康定义关系的分析可以看出，尽管已有研究中对生态环境需水定义有着不同的表述，但其本质均是在表达“生态系统健康”的意思。因此，本文建议将生态环境需水定义为“维持生态系统健康所需的水”；这一表述与Covich的定义比较相似[18]。事实上，生态系统健康是一个规范化的概念，它代表了环境管理的最终愿望[33]。
采用这一定义具有如下优点：
(1)这一定义抓住了现有研究中各种定义的共同本质，具有高度的概括性，能将现有研究中的各种说法统一起来。
(2)适用于不同类型、不同尺度的生态系统。不同类型、不同尺度的生态系统具有不同的需水机理，由于用水短缺引起的健康问题有不同的表现，衡量生态系统健康的方法也不同；这也是造成现有研究中多种生态环境需水定义的原因之一。例如对于植被生态系统来说，一般倾向于从结构方面来描述，因此植被生态需水通常被定义为维持自身生长所需的水量；对于河流生态系统来说，更易从功能上来衡量其是否健康，因此对于河流生态环境需水一般定义为维持其功能所需的水量。而从上述的分析可以看出，已有研究中关于生态环境需水定义的各种表述实际上都是从不同的角度来表达“健康”的含义，只是由于研究对象不同，描述“健康”的角度与方法也不同。因此，将生态环境需水定义为“维持生态系统健康所需的水”，可适用于不同类型、不同尺度的生态系统。
(3)有助于合理确定生态环境需水量。从目前的研究看来，大部分是基于生态系统的现状进行生态环境需水的概算工作，而对生态环境需水的合理性缺乏评价，因此导致研究成果实用价值不足。将生态环境需水定义为“维持生态系统健康所需的水”，为合理确定生态环境需水量提供了标准和依据，并可以借鉴生态系统健康评价的研究成果对生态环境需水的合理性进行评价，从而将有力地促进这一问题的解决。
(4)有助于借鉴生态系统健康评价的研究成果，对生态环境用水配置效果进行评价。生态环境用水的短缺会导致生态系统健康恶化，而生态环境用水配置的目的即是为了解决这一问题，因此评价生态环境用水配置是否合理可以通过生态系统健康评价来实现。
3 总结
本文主要对生态环境需水的概念与定义进行了讨论。已有研究在概念选择与使用上的不一致，主要体现在生态与环境、需水与用水等关键词的使用上。通过对相关概念的辨析，本文将其归纳为一个概念体系，并对各概念的使用提出了建议：首先根据研究对象确定“生态”、“环境”或“生态环境”用词的选择，其次根据研究内容是考察生态系统的需求还是实际获得的供给，确定“需水”或“用水”用词的选择。这样，在概念的使用上可以较好地达成一致。
通过对生态环境需水定义与生态系统健康定义关系的分析，揭示了已有研究中关于生态环境需水各种定义的本质是表达“生态系统健康”的含义。在此基础上，本文将生态环境需水定义为“维持生态系统健康所需的水”。采用这一定义具有高度的概括性，能将现有研究中的各种说法统一起来；适用于不同类型、不同尺度的生态系统；有助于借鉴生态系统健康评价的研究成果来合理确定生态环境需水量，并对生态环境用水配置效果进行评价。