太湖湖濱帶植物恢復方案研究

李春華，葉 春，陳小剛，金相燦

(中國環境科學研究院湖泊工程技術中心/環境基準與風險評估國家重點實驗室，北京 100012)

太湖是我國五大淡水湖之一，在經濟發達的長江三角洲具有舉足輕重的地位。但是，自20世紀50年代以來，太湖水質逐漸惡化，富營養化問題越來越嚴重，這種演變趨勢與太湖湖濱帶的破壞有密切關系。湖濱帶是湖泊流域水生態系統與陸地生態系統間一種非常重要的生態過渡帶，是湖泊的一道保護屏障［1］。天然湖濱帶由陸向輻射帶(岸上帶)、水位變幅帶(受湖浪影響的區域)和水向輻射帶(近岸帶)組成，由水域到陸域依次生長著沉水植物、浮葉植物、挺水植物、濕生植物、陸生植物［2］。然而，由于近幾十年的入湖河流污染、湖泊水質的惡化，尤其是直立堤岸的修建，所以我國許多湖泊的湖濱帶已經遭受嚴重的破壞，具體表現為水生植物面積大幅度縮小、生境惡化、生態功能退化等，嚴重影響了湖濱帶的景觀、漁業、農業以及工業，經濟損失巨大［2－3］。因此，湖濱帶生態修復已經成為控制湖泊富營養化的重要手段之一。湖濱帶植物具有涵養水源、提供棲息地、凈化水質、調節微環境氣候因子、減弱風浪對堤岸侵蝕、美化環境等多重作用，所以植物恢復是湖濱帶生態修復的重要組成部分。已有實踐證明，恢復良好的湖濱帶植物可顯著提高湖泊水體的自凈能力、促進生物多樣性［3］。但是，關于湖濱帶植物恢復的研究還鮮有報道，鑒于此，我們選擇太湖湖濱帶為研究對象，針對太湖湖濱帶的類型劃分，提出植物恢復方案，以期為太湖及其他類似湖泊的生態修復提供參考。

1 研究區域概況

太湖湖濱帶岸線總長405 km［4］，其中73%以上被防洪大堤所包圍，其余部分臨近山體，屬于典型的大堤型湖濱帶。根據對太湖湖濱帶的水下地形、水文特征、植物群落分布的考察，將太湖湖濱帶的范圍界定為大堤或山體以內(水向)50～100 m的環形區域。由于湖濱帶基本被環湖大堤及山體所包圍，原來的水陸物質交換也隨之被阻隔，因此太湖湖濱帶的范圍就不再涵蓋陸向輻射帶。湖濱帶水生植物的分布受堤岸侵占以及風浪的影響嚴重，以挺水植物為例，其面積由環湖大堤建造前的64.6 km2下降到2008年的6.38 km2，縮小了90%;在風浪較小的湖灣區呈密集分布，而風浪較大的區域則只有零星分布。太湖湖濱帶生態系統健康狀況不容樂觀，據我們所做的太湖湖濱帶生態系統健康評價結果，梅梁灣、竺山灣、西部沿岸的湖濱帶均處于“疾病”狀態，南部沿岸、東部沿岸、貢湖的湖濱帶均處于“亞健康”狀態，只有東太湖湖濱帶屬于“健康”狀態［5］。

2 太湖湖濱帶植被分布現狀及植物恢復的原則

2.1 太湖不同湖濱帶類型的植被分布現狀

我們在對全太湖湖濱帶進行多次實地勘察及核實的基礎上，完成了太湖湖濱帶類型的劃分及特點描述。按照湖濱帶地形地貌的不同，可將太湖湖濱帶劃分為大堤型、山坡型和河口型三類，再根據水文條件和露灘情況，又將大堤型分為長期露灘、間歇露灘、無灘地型，將山坡型分為有灘地型、無灘地型，形成6種類型的湖濱帶，即長期露灘－大堤型、間歇露灘－大堤型、無灘地－大堤型、有灘地－山坡型、無灘地－山坡型、河口型。現將每種類型湖濱帶的主要特點和植被分布現狀分述如下：

(1)長期露灘－大堤型。是指湖濱帶具有大堤，大堤與水體之間長期存在面積不等的露灘地。該類型的湖濱帶生態狀態保持較好，保留了自然湖濱帶的基本特點，即由水域到岸邊依次分布著沉水植物—浮葉植物—挺水植物—濕生植物。

(2)間歇露灘－大堤型。此類型特點是湖濱帶具有大堤，且湖水在高水位時可以觸及大堤堤腳以上區域，但在低水位時還不能達到大堤堤腳，從而隨著水位的變化在大堤與水體之間形成間歇性的露灘。此類型湖濱帶由水域到岸邊依次分布著沉水植物—浮葉植物—挺水植物，但由于風浪對基底持續淘蝕，所以少有濕生植物生長。

(3)無灘地－大堤型。此類型特點是湖濱帶具有大堤，且湖水在低水位就已經達到大堤的堤腳或以上部位，因此大堤前無灘地存在，風浪對基底有持續淘蝕，只有少量沉水植物得以存活。

(4)有灘地－山坡型。該類湖濱帶的特點是山體距離湖泊水體有一定的距離，即湖水在高水位時還不能接觸到山腳，由于湖水水位的變化在山體與水域之間形成灘地，因此從水域到陸域依次分布著沉水植物—浮葉植物—挺水植物—濕生植物—灌喬木，一般具有良好的生態環境。此類型主要分布于梅梁灣湖濱帶。

(5)無灘地－山坡型。此類湖濱帶是指山體緊臨湖水，即湖水在低水位時就已經到達山腳或以上部位，山前無灘地存在，故命名為無灘地－山坡型。該種類型的湖濱帶很少有水生植物生長，受風浪長期淘蝕，水土流失嚴重，在竺山灣、梅梁灣、東部沿岸有零星分布。

(6)河口型湖濱帶。河口型湖濱帶是河流的入、出湖口，濕生、水生植物多樣，但有些河口處水深達3.6 m，加上過往船舶以及油污染的影響，水生植被無法生存下來。

2.2 太湖湖濱帶植物恢復原則

湖濱帶植物恢復需考慮生物學特性、耐污能力、去除氮和磷能力及光補償點的特性，結合目標水域的生境條件和功能要求，篩選出生態耐受性強、能適應目標水域水質現狀的物種。依據太湖湖濱帶的特點，在湖濱帶植物恢復過程中應遵循以下原則：

(1)適應性原則。是指物種能適應太湖湖濱帶所在區域環境，尤其適應湖濱水陸生態交錯帶的自然環境，可以成功定居、順利繁衍、形成群落。水生植物的選擇需要充分考慮湖泊水位及其動態模式，選擇可以滿足不同水深光補償點的植物物種，即滿足太湖多年平均水位3.14 m、年均最高水位3.42 m、年均最低水位2.95 m的湖泊水位及其動態變化幅度(本文中所有的水位均以吳淞高程基準面作為參照系，太湖湖底的平均高程為 1.1 m)。

(2)本地種優先原則。本地種經過長期的自然選擇，能較好地適應本地的環境條件。很多人工栽培和養殖的生物種群，由于研究比較深入，我們基本上掌握了它們對自然環境的要求，因此也可以選擇。對于外地新引進的種群必須慎重，要經過較長時間的適應性試驗研究才可選用。

(3)參照原有土著植物群落結構進行配置的原則。湖濱帶植物物種的選擇要參照太湖歷史上原有的土著植物群落結構，以保持原有的種間關系、生物多樣性分布、群落結構的整體穩定性，形成相互裨益的物種搭配。

(4)滿足湖濱帶功能需求原則。是指需要綜合考慮湖濱帶攔截徑流污染物的緩沖功能、維持湖泊生物多樣性并提供野生動植物棲息地的生態功能、穩定湖岸控制土壤侵蝕的護岸功能、景觀美學功能等。如恢復區污染非常嚴重，應優先考慮具有較強凈化能力的物種。

(5)易管理、低維護原則。植物的生長—衰敗—復蘇是受自然規律所節制的，在植物衰敗過程中會釋放出大量的有機物，引起湖泊水體的營養鹽季節性升高，為抑制該負面影響常常要對水生植物進行人為收割，因此需選擇枯落物少、收割管理方便的物種;同時要考慮到收割物種的經濟價值。低維護原則主要是指初始投入及維護費用低。

3 太湖湖濱帶植物恢復方案

3.1 太湖湖濱帶植物恢復物種選擇及群落設計

根據以上5項原則，按照不同的水位，確定可選擇的湖濱帶植物恢復物種見表1。

表1 太湖湖濱帶植物恢復物種選擇

具體植物群落結構設計如下：

(1)太湖水位3.3—3.42 m區域。在該區域建設植物籬工程，由密植灌木和藤本觀賞植物或藤本帶刺植物構成。以密植灌木構成生物隔離中心，以藤本觀賞植物或藤本帶刺植物增加植物籬對人類活動的隔離功能，另一方面植物籬的不同顏色也可以增加其觀賞性;同時，植物籬對面源污染有一定的凈化能力，對陸源固體廢物有一定的截留功能。配置品種可選擇側柏、黃刺梅、地槿等。初種方式為以側柏為核心樹種，種植1～2行，株距1.0 m，其他植物零星種植在兩側。

(2)太湖水位3.1—3.3 m區域。在該區域建造喬灌草結合的植物防護帶，以有效提高涵養水源、鞏固邊坡、防治水土流失的效果，還可利用植物吸收、吸附等作用，發揮邊坡植被對地表徑流的攔截凈化作用，控制面源污染對湖泊水體的影響。配置品種為喬木(香樟、水杉、池杉、垂柳、河柳等)、灌木(石楠、紫薇、桂花、夾竹桃、木槿等)、草本(中華結縷草、狗牙根、鐵線草、水麥冬、白三葉等)，主要考慮植物的耐水淹性及固堤隔離功能，兼顧觀賞性和一定的經濟性。營造方式可以是帶狀或點塊狀混植，初植密度為喬木2.0 m ×1.5 m、灌木1.0 m ×1.0 m。

(3)太湖水位2.8—3.1 m區域。該區域主要以恢復挺水植物為主，設計寬度為20～100 m。配置品種為蘆葦、香蒲、菖蒲、荷花、再力花、慈姑等，湖灣地區還可小面積選種荷花等景觀效果較好的挺水植物。初植密度為蘆葦16株/m2、香蒲20株/m2、菖蒲2芽/叢且20叢/m2、再力花10芽/叢且 1叢/m2、慈姑10株/m2等，營造方式為采用整株或整叢移栽。

(4)太湖水位2.7—2.8 m區域。在該區域逐步恢復浮葉植物。浮葉植物可以選擇荇菜、菱、金銀蓮花、水鱉等，局部區域可選睡蓮等景觀效果較好的浮葉植物。初植密度設定為荇菜和金銀蓮花20株/m2、水鱉60株/m2、菱3株/m2、睡蓮1頭/m2等。

(5)太湖水位2.5—2.7 m區域。在該區域實施沉水植物恢復。沉水植物是最難以恢復的水生植物，沉水植物的恢復可分為自然和人工兩種，自然恢復是沉水植物恢復的通常方法。在水體透光性良好、條件合適的情況下，沉水植物能很快自然恢復;但在某些特殊情況下，沉水植物自然恢復較慢，需采取人工方法恢復。在低光照情況下或在污染水體實施沉水植物恢復時，需要注意兩點：一是選擇有較高株高和較多分蘗的物種，比如黑藻和馬來眼子菜;二是改善生境條件。沉水植物可選馬來眼子菜、黑藻、狐尾藻、苦草等。初植密度為馬來眼子菜3芽/叢且20叢/m2、黑藻10芽/叢且25叢/m2、狐尾藻5芽/叢且20叢/m2、苦草40株/m2等。根據水體透明度和基底泥質情況，沉水植物恢復有3種營造方式，即扦插移栽法、盆栽法、半浮式載體移栽法［6］。

3.2 湖濱帶植物恢復典型方案

根據太湖湖濱帶類型的劃分及植被分布現狀，結合太湖水體水位變化的統計結果，以健康湖濱帶微地貌景觀結構為參照系，分別對不同類型湖濱帶進行植物恢復模式設計，共提出6種植物恢復典型化方案。

3.2.1 長期露灘－大堤型湖濱帶植物恢復方案

該種類型湖濱帶以生態保育為主，在植被稀疏的區域進行植物擴增，可以作為修建湖濱防洪大堤的參考類型。恢復措施主要是對堤防坡面進行草被植物種植;在露灘地系統的植被稀疏區域建設灌草濕生帶，防風固土、涵養水源;在核心區擴增挺水植物，以及促進浮葉、沉水植物恢復。例如，采用香根草營造生物籬網格固土、護坡，網格內種植普通地毯草或中華結縷草、狗牙根等，起到穩定、綠化堤防邊坡作用;在太湖水位3.1—3.3 m區域內，擴增耐濕灌木或草本植物，由灌木和草被結合組成灌草防護帶或直接配置草被帶;在太湖水位2.8—3.1m區域，根據水陸交錯帶的實際寬度、水位以及挺水植物現狀，人工擴增挺水植物;在太湖水位2.7—2.8 m范圍內，逐步恢復和優化配置浮葉植物。

3.2.2 間歇露灘－大堤型湖濱帶植物恢復方案

以生態修復為主，改善區域內生境條件(如控制風浪、修復基底等)，恢復以挺水植物為主導的湖濱帶生態系統，兼顧增加生物多樣性。具體而言，大堤坡面應該考慮邊坡的穩定、綠化、過堤涵洞排放面源污水的處理，邊坡植被恢復可參見長期露灘－大堤型堤防坡面的植物恢復模式;在太湖水位3.1—3.3 m范圍內，即在間歇露灘和人工堆積淺灘上進行耐濕灌木或草本植物恢復;在太湖水位2.8—3.1 m范圍內，根據水深及基底修復情況，引種挺水植物。

3.2.3 無灘地－大堤型湖濱帶植物恢復方案

以生態重建為主，適當采取消浪措施構建局部靜水環境，為水生植物的恢復創造條件。該模式的植物恢復措施是引進挺水植物，增加生物多樣性，條件允許的地方可以參照上面一種模式。對風浪較大區域，需先實施消浪措施，構建局部靜水環境，等生物量恢復到一定規模時，再進行沉水植物的恢復。在前期挺水植物成功恢復后，結合水質改善工程的實施，在水體透明度成功恢復到60～80 cm時，可以考慮在太湖水位2.5—2.7 m范圍內實施沉水植物恢復。

3.2.4 有灘地－山坡型湖濱帶植物恢復方案

該模式應該以生態保育為主，恢復山前灘地生態系統。可以去除或破壞局部硬質堤岸，消除人為干擾，恢復灘地生境條件，促進挺水植物擴增。該植物恢復方案遵從完全演替系列設計，依據基底坡度和水位依次進行隔離防護帶、喬灌草防護帶建設，人工擴增挺水植物，促進浮葉植物、沉水植物自然恢復。在太湖水位3.3—3.42 m區域內建立隔離防護帶工程，該工程由土石工程和生物工程有機組合而成，以土石工程為核心，外圍以密植灌木和藤本觀賞植物或藤本帶刺植物構成防護層，共同組成隔離防護帶;在太湖水位3.1—3.3 m區域帶內營造喬灌草防護帶，采用喬灌混交種植、噴播草種的立體綠化方式，遵循生物多樣性的原則選擇樹種，草種以濕地水邊的原生植被為主，人工輔助栽培適宜生長的花草，改善濕地景觀;根據基底保育情況，在太湖水位2.8—3.1 m區域帶內，人工擴增挺水植物。

3.2.5 無灘地－山坡型湖濱帶植物恢復方案

以生態保育為主，控制坡面水土流失和促進近岸陸生植被恢復。該模式的主要措施為在陸地系統建設防護林或林草復合系統，改善陸地環境;在水域系統的水位變幅帶及湖浪影響的范圍內，采用拋石消浪，適當引進沉水植物。在太湖水位3.1—3.42 m區域帶內先營造香根草生物籬，等香根草長至30 cm開始發揮固土功能后，再營造防護林，可選種濕地松、水冬瓜喬灌混交，株行距1.5 m×2 m;在太湖水位2.95—3.1 m區域帶內選用香根草生物籬網格或石砌網格固土，然后在網格中種植草本植物，可選種中華結縷草或狗牙根。

3.2.6 河口型湖濱帶植物恢復方案

該恢復方案以恢復河口三角洲濕地、凈化入湖河流水質為主導思想。需要根據河口沖積扇形狀和可利用的土地范圍，并根據基底修復情況以及太湖水位，選擇灌木和挺水植物進行植物配置。灌木品種可以選擇石楠、紫薇、桂花等，主要考慮耐水淹性，采用點塊狀混植;挺水植物品種可選蘆葦、香蒲、慈姑等，種植密度可設定為蘆葦16株/m2、香蒲20株/m2、慈姑10株/m2，采用整株或整叢移栽，移栽后用小竹竿插在植物中間再用草繩固定植物，以防止新栽植物倒伏。

4 結語

由于環湖大堤的建設，太湖湖濱帶的水生植物尤其是挺水植物的生物量出現大幅度的下降，致使原有的湖濱帶生物過濾功能、水生生物棲息地功能、美學價值等都受到很大影響，因此植物恢復是太湖湖濱帶生態修復措施中的重要環節。本研究通過對全太湖湖濱帶的多次實地勘察，確定了湖濱帶植物恢復的原則，并依據湖濱帶劃分類型分別提出了恢復方案，希望能對未來的太湖湖濱帶植物恢復提供一定的參考。植物恢復作為生態修復中的一部分，同樣有一個長期復雜的過程，需要根據湖濱帶的現狀，因地制宜地加以運用，并做長期追蹤調查及時修正，才能達到預期效果。

［1］葉春.退化湖濱帶水生植物恢復技術及工程示范研究［D］.上海：上海交通大學，2007.

［2］葉春，金相燦，王臨清，等.洱海湖濱帶生態修復設計原則與工程模式［J］.中國環境科學，2004，24(6)：717 －721.

［3］Ye C，Li C H，Yu H C，et al.Study on ecological restoration in near-shore zone of a eutrophic lake，Wuli Bay，Taihu Lake［J］.Ecological Engineering，2011，37(9)：1434 －1437.

［4］孫順才，黃漪平.太湖［M］.北京：海洋出版社，1993：3－9.

［5］李春華，葉春，趙曉峰，等.太湖湖濱帶生態系統健康評價［J］.生態學報，2012，32(12)：3806 －3815.

［6］Ye C，Yu H C，Kong H N，et al.Community collocation of four submerged macrophytes on two kinds of sediments in Lake Taihu，China［J］.Ecological Engineering，2009，35(11)：1656－1663.