湖濱濕地恢復方案研究綜述

張淑霞，周虹霞，陳靜

(云南省環境科學研究院，云南昆明650034)

湖濱濕地恢復方案研究綜述

張淑霞，周虹霞，陳靜

(云南省環境科學研究院，云南昆明650034)

在查閱國內外湖濱濕地恢復資料的基礎上，以恢復濕地水質凈化和野生動物棲息地功能為雙重目的，整理形成了適用于我國富營養湖泊湖濱濕地的恢復方案，從恢復濕地的設計、恢復的前期處理、恢復過程中的植物種植與管理、恢復后的維護管理和生態監測等5個階段進行了恢復技術的綜述與探討。

湖泊水陸生態交錯帶;濕地恢復方案;野生動物棲息地

1 湖濱帶的功能與退化原因

湖濱帶又被稱為湖泊水陸生態交錯帶，是連接湖泊水域生態系統與陸地生態系統的功能過渡區，其空間范圍主要取決于周期性水位漲落時湖濱干濕交替變化的空間結構［1］。按地形條件可劃分為河口型、堤防型、灘地型(湖濱濕地)和陡岸型(如巖岸和礫石型)等類型［2］。湖濱帶水深、底質類型、風浪和水位等環境因素的多樣化使多種水生植物在湖濱濕地得以生長，包括濕生喬木、濕生灌草、挺水植物、沉水植物、浮葉植物等。這些水生植物不僅增加了湖泊的生物多樣性，也為其它生物提供了賴以生存的棲息環境，因此使湖泊的生物多樣性得以大量增加［3］。除了為生物提供棲息地外，湖濱帶還具有凈化水質、消浪護岸和供人類文化娛樂的功能［4］。湖濱生物棲息地被破壞后，會使湖濱帶食物網的物質循環和能量流動發生改變，進而可能改變全湖生態系統［5］。因此，湖濱帶濕地的恢復是整個富營養湖泊生態修復中必不可少的重要組成部分［6］。

對世界上的大部分湖泊來說，對湖濱帶干擾最嚴重的因素為湖泊水位的人工控制、防浪堤的修建、休閑娛樂活動、富營養化和淤積，這些干擾導致了湖濱帶植物的退化［4］。湖濱帶對于湖岸線的改變、水位、水位變化形式等人類活動因素十分敏感。當湖泊的水位被人為控制用以發電和蓄洪后，水位頻度和幅度的非自然波動可能導致湖濱帶自然植被的喪失，以及隨后的湖岸侵蝕。例如，水位的人為控制已經被認為是最顯著的影響北美大湖(Great Lakes)湖濱植物生長的人為因素［7］;春季人工高水位控制使日本琵琶湖水生植物發芽率顯著降低，是該湖泊水生植被衰退的主要原因［8］。湖泊水位的嚴重下降則使湖岸挺水植物徹底消失，從而也減少了大型底棲無脊椎動物和魚類的棲息地，或者一些魚類的產卵場消失，或者產下的魚卵被曬干。

2 湖濱濕地恢復的進展情況

濕地恢復是指通過生態技術或生態工程對退化或消失的濕地進行修復和重建，再現干擾前的結構和功能，以及相應的物理、化學和生物學特性，使其發揮應有的作用;包括低位沼澤、湖泊、河緣、河流和紅樹林等濕地類型的恢復［9］。自20世紀90年代以來，世界上的湖濱濕地恢復研究集中在美國、歐洲、日本、中國等國家和地區開展，鑒于湖濱濕地恢復的重要意義，在全球淡水富營養湖泊中濕地恢復工程實施的數量也逐年增加。中國近年來也實施了廣泛的濕地恢復工程，在太湖、巢湖、滇池、武漢東湖、洱海等湖泊進行了大量湖濱濕地恢復的實踐［10～18］，形成了較為系統的湖濱濕地生態修復技術體系［2，19］。但是我國已開展的湖濱濕地恢復研究，多以凈化污水為主要目的，并沒有強調湖濱濕地生物棲息地的功能;而僅僅關注單一目的的生態恢復可能與生物多樣性保護發生沖突［20］。美國環境保護署(Environmental Protection Agency，U.S.)、魚類與野生動物服務組織(U.S.Fish and Wildlife Service)等多部門在2000年發布了以水質凈化和野生動物棲息地恢復為雙重目的的濕地恢復導則［21］，目前國內尚未見有相關的恢復導則發布，也未見有相關的綜述報道。

成功恢復湖濱濕地水生植物群落非常困難。由于濕地植物的恢復受到風浪、水位、水質、繁殖潛力、種植時間等多種因素的共同影響，導致濕地植物的恢復在富營養湖泊中較難進行，多數湖濱濕地植被恢復工程并不能最終建立起能夠持續穩定生長的群落［22］。例如Vanderbosch＆Galatowitsch(2010)［23］對美國明尼蘇達州的Minneapolis市已恢復1～6a的5個湖泊湖濱濕地植被恢復情況進行評估，發現湖濱種植的挺水植物中有80%是沒有恢復成功的。在我國太湖開展的湖濱濕地的恢復研究中，發現由于沉水植物受到水體透明度的影響，直接在重污染水體中栽種很難成活，往往要在示范工程區內改善水質后才能成活［11，24］。

鑒于濕地植被恢復的重要性和困難性，本文在查閱國內外湖濱濕地恢復資料的基礎上，以恢復濕地水質凈化和野生動物棲息地為雙重目的，整理形成了適用于我國富營養湖泊湖濱濕地的恢復方案，從恢復濕地的設計、恢復的前期處理、恢復過程中的植物種植與管理、恢復后的維護管理和生態監測等5個階段進行了恢復技術的綜述和探討，以期為我國富營養湖泊開展湖濱濕地恢復提供基礎資料。

3 湖濱濕地恢復方案

3.1 湖濱帶恢復濕地的設計原則

3.1.1 濕地邊緣最大化原則

濕地邊緣應為蜿蜒狀，避免使用直線的邊緣，因為更多的邊緣部分將有利于恢復濕地生態系統的穩定［25～26］。

3.1.2 恢復濕地的生境異質性原則

濕地恢復應盡可能多地在不同的水深和坡度下恢復多種本地水生植物，為野生動物提供棲息的小島，因為空間異質性高的生態系統通常具有豐富的生物多樣性，食物鏈更加豐富，從而生態系統也更加穩定［5］。例如在退魚塘過程中，保留部分土埂作為水鳥的棲息地，在拆除防浪堤過程中保留部分碎石供底棲動物附著。

3.1.3 鄰近已有濕地原則

恢復濕地最好與天然殘留濕地相鄰，這樣可以為水生動物提供更廣闊的棲息地;在陸向輻射帶通常需要設置緩沖帶，可以在緩沖帶內種植耐濕喬木［21］。

3.1.4 便于管理原則

使用多個間隔區，在小范圍內及時發現并解決問題，可以控制問題的擴大化，例如可以防止外來種在濕地內的擴散，同時也方便維護管理人員進出濕地［21］。

3.2 湖濱帶恢復的前期處理

3.2.1 水質恢復

水質恢復是湖濱帶恢復的難點，應在控制外源污染物流入的前提下，在具體實施區域根據具體情況配套相應的水質原位凈化技術，如人工增氧技術、微生物強化技術、浮床植物技術［27］等。在水質較差的湖泊中直接恢復沉水植物風險較大，種植的水生植物夏季生長旺季時容易受到大量藍藻生物的負面影響，因此需要設立必要的圍隔設施進行擋藻，改善水底光照條件，圍隔還可以有效阻攔草食性魚類和人類進入對恢復濕地造成的干擾［11，24，28］。

3.2.2 基底恢復

基底修復應盡可能使原來陡峭易侵蝕的湖岸區平緩化，可以使用水下圍埝和清潔底泥吹填造灘技術［10，12］，以適合水生植物的生長。日本琵琶湖湖濱帶濕地成功恢復的經驗表明，在條件允許的情況下，可以將包含種子庫的恢復湖泊底泥均勻平鋪于人造基底之上;另外，采取必要的消浪措施，例如柴籠或抵擋風浪的阻隔等，保護恢復植物免受風浪的物理損傷也至關重要［29～30］。

3.2.3 水文條件恢復

恢復地的微地形條件通過水位條件對恢復濕地中的植物群落組成具有顯著的選擇作用［29］。多數湖濱帶濕地水文條件的恢復只能依賴于全湖水位的調控進行，因此在同一湖泊的多個地點同時實施湖濱濕地恢復工程時，應預先通過數值模擬確定全湖水位的調節可能對不同恢復地點濕地植物生長產生的不同影響，為不同位點的恢復植物的選取提供依據。

3.3 湖濱帶恢復過程中的植物種植與管理

3.3.1 植物的選擇

湖濱帶濕地恢復過程強烈推薦使用本地物種，應限制使用外來物種。雖然有研究人員認為可以使用外來物種，因為部分外來物種具有本地物種所不具有的優勢，例如可以忍受高濕度土壤和周期性的洪水［31］。但是，基于外來入侵物種的易擴散性及其擴散后會對本地生態系統造成的結構及功能上的負面影響，控制外來物種的傳播，消除外來物種對本地物種的威脅是至關重要的［32］。因此，在湖濱帶濕地恢復中，應盡量使用本地植物進行植被恢復。

恢復植物的選擇標準是:

(1)針對特定的生境(如土壤類型、洪水頻率及持續時間、淹水深度等)選擇適宜的本地物種:可以先通過栽種實驗，選擇出適宜的物種，然后再進行大規模種植。

(2)容易存活，并且可以快速繁殖形成較大的覆蓋度以發揮濕地凈化作用，并適當抵制其他雜草入侵和魚類、水禽的一般強度取食。

一般情況下具體恢復植物物種的選擇應分湖而異，需根據恢復湖泊的原有水生植物及其現存情況，湖泊的水文、氣候和土壤條件來配置恢復物種，這里只提一些我國南方湖濱濕地恢復工程中常用的本地物種供參考(表1)。

表1 我國南方湖濱濕地恢復工程中常用的本地物種

3.3.2 植物的種植過程

在恢復濕地植被的過程中，應注意以下事項:

(1)控制雜草和害蟲。在植物恢復的初期，應避免把有害植物的種子或者殘體隨著植物繁殖體一起帶入濕地。要盡量讓恢復植物在短時間內快速建立種群，在種植之前和種植過程中及時控制雜草和害蟲。

(2)優化種植時間和生長條件。植物種植時間和水深是影響恢復植物存活率的重要因素［22］。濕地植物恢復最好在春季或初夏，這樣可以保證植物有較長的生長期，而較長的生長期增加植物存活的幾率。使用的表層土應該不含原有的植物繁殖殘體，不含過多的粘土或砂子，能夠滿足種植要求［36］。

(3)恢復濕地植物的種植。恢復植物的繁殖體應提前預定好，并且在接近種植期時運達。繁殖體應該按照繁殖體提供方的建議進行小心保存。水位線在種植期應該接近土壤層。種植密度亦應根據具體植物種類的不同進行設置。種植過程中要避免干燥對植物造成的損傷。可以首先在小范圍，例如5m×5m的范圍內準確標識植株種植點位，作為樣板為剩余的區域提供參考。恢復植物的成功存活取決于恢復使用的土壤類型、種植者的技術，因此建議進行初試后，再大規模種植。植株應該種植在土壤較深的位置，而且應該適當固定以防止水位上漲時被連根拔起。

3.4 湖濱帶恢復后的維護與管理

3.4.1 水位的管理

種植植物后，應盡快將濕地水位適當升高，這樣可以優化濕地植物的生長條件從而抑制陸生雜草的生長，但應該注意水面不能淹沒植物的嫩芽，水位可以隨著植物的生長適當抬升。如果沒有足夠的水來供應植物生長，可以每隔5至10d進行漫灌以保持土壤濕潤。如果植物生長穩定，經過一個完整的生長季節后，可以將水位進一步抬升。一般經過兩個生長季節后，濕地土壤中的水分可以使植物在短期干旱的情況下存活。即使嚴重的干旱也只能使其地上部分死亡，一旦條件恢復，植物可以再次生長。恢復后，在每年春季水生植物發芽期間應該避免高水位淹沒植物的嫩芽，以保證恢復植物順利萌發［37］，也可以使用盆栽植物(容器苗)，便于與水位變化保持一致［30］。水位波動對于形成并維持湖濱水生植物群落來說尤其重要［38］。因此，如果條件允許，最好恢復湖泊的自然水位漲落體系。盡管對于特定的水體來說水位波動幅度具有特異性，Hill等［39］認為對湖岸線植被來說最理想的年度水位波動幅度應該是1～2m。

3.4.2 雜草和蟲害的管理

最好及時發現雜草，并盡早清除，而不是等到它們長成很大種群再清除。在恢復的前4～6個月內，應該每15d進行1次檢查，第二年生長季節時可以每3個月進行1次清除，隨后每年進行2～3次檢查。

水生植物在生長過程中容易受到真菌入侵或者蚜蟲、蛾蟲等害蟲的危害［40～41］，表現出腐爛、花葉畸形、葉斑等癥狀，將嚴重影響水生植物的正常生長。防治方法包括:①避免引入帶病植株;②種植不要過于擁擠，保證良好的通風光照條件;③密切監測植株生長情況，及時清除病株，消除病原，一旦預防蟲害失敗后，應根據不同致病昆蟲的生理特性，及時采用藥劑噴殺、物理清除蟲卵或黑光燈誘捕的方法控制蟲害。

3.4.3 水禽和牲畜的管理

如果大量的草食性水禽存在或被吸引到恢復濕地中，將會對新種植的植物造成嚴重的損傷。這些水禽一般會將植物連根拔起，選擇嫩芽或者根上的芽苞食用。如果水禽的數量很大，而且沒有及時阻止，它們會在幾天內將所有的水草拔光。盡管不能保證將它們全部驅除干凈，但在最初恢復的敏感期應盡量控制濕地內的水禽數量，等敏感期過后，濕地植物的生長對水禽的取食活動將不太敏感。可以根據鳥種的不同選擇相應的裝置以防止它們進入濕地。在濕地邊緣種植硬葉植物例如亞麻，或者安裝柵欄或籬笆，可以防止人或牲畜進入。

3.4.4 恢復濕地的維護管理

在濕地恢復初期應該每14d進行1次檢查，以及時發現雜草、動物取食破壞、淤泥淤積等問題。也應該注意長勢不好的植株，及時采取相應措施補救，在每年春季進行1次檢查，并及時補種空白區域。每年秋季在不嚴重影響水生動物棲息地的前提下，對水生植物進行適當收割。如果在緩沖區內發現雜草，應該及時清除以防止它們向濕地內擴散。還應該對損毀的柵欄進行及時修補來防止牲畜進入。對于有圍隔的恢復濕地，還應該及時檢查圍隔破損情況，及時修復或更換破損圍隔。

3.5 恢復濕地的生態監測

對恢復濕地進行恢復前后的生態監測，能夠使管理者知道何時生態系統已經轉換成自我維持狀態或者已達到什么程度，恢復的趨勢過程是否有效。如果通過監測發現恢復后的生態系統狀態與希望中的狀態不相吻合或不能達到生態恢復的目的，就需要及時予以診斷并采取相應措施［21］。

3.5.1 對照濕地的選擇

通過對對照濕地的同步監測，可以如實反映恢復濕地本身所發生的變化，評估恢復濕地的成效。對照濕地最好為附近的自然或已恢復濕地，但是在濕地類型、等級、大小、植被覆蓋、水環境等方面都與恢復濕地較為相似，如果可能的話，應該選擇多塊對照濕地。

3.5.2 監測方案

根據具體的濕地恢復目的，可以定點長期監測恢復濕地的化學、物理和生物要素的狀況。監測的內容包括:水質，底泥性質，溫度，水文，浮游生物、水生植物生長趨勢，大型底棲無脊椎動物、魚群、野生動物對恢復濕地的利用情況。同時也應對有害昆蟲進行監測，必要時使用殺蟲劑，防止其過度破壞水生植物。應在植物種植之前就對恢復濕地和對照濕地進行1次本底監測，在恢復過程中及恢復后都應進行持續不間斷的監測，必須準確和高頻進行恢復后前2～3a的監測，在后續的5～10a或更長的時期里，繼續低頻監測，直到系統進入自然循環狀態［9］。

4 結語

本文僅為我國富營養湖泊湖濱帶濕地的恢復提出通用性方案，由于每個湖泊所處地的氣候、海拔等生境條件均不同，因此，具體恢復方案應根據每個項目的具體情況來具體制定。此外，在湖濱帶高度退化的富營養湖泊實現湖濱濕地的完全恢復概率較低，只有配套開展不同層次的湖泊修復工作，大幅削減湖中營養鹽含量才能獲得湖濱恢復濕地的最大生態效益［26］。很多湖濱修復工作的科研基礎也較弱，難以對相應湖濱修復工程的實施起到支撐的作用，因此急需開展湖濱恢復植物生長動態與水位變化的定量關系、水生植被的空間結構及時間更替的優化設計、適宜濕地恢復地點的系統選擇與擇優、恢復濕地的水動力數值模擬等研究。

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A Review on Restoration of the Littoral Wetlands

ZHANG Shu－xia，ZHOU Hong－xia，CHEN Jing
(Yunnan Institute of Environmental Sciences，Kunming Yunnan 650034 China)

Based on the literature review of the littoral wetland restoration，for the dual purposes of water purification of the wetland and the rehabilitation of the wildlife habitat，an applicable scheme is formed for the littoral wetland restoration of the eutrophic lakes in China.A summary and discussion of the restoration technique is given，illustrating the five different stages，such as design，pre－treatment，planting and management of the plants，maintenance after restoration，as well as the ecological monitoring.

lake aquatic－terrestrial ecotone;wetland restoration scheme;wildlife habitat

X52

A

1673－9655(2012)02－0046－06

2011－11－25