太湖岸帶蘆葦灘涂生態恢復工程技術體系

單奇華 胡海波 張國慶

(1.宜興市林業指導站 宜興 214206；2. 南京林業大學林學院 南京 210037)

太湖古稱震澤, 是中國五大淡水湖之一。太湖地處經濟發達的長三角中心，北接無錫，南連湖州，東臨蘇州，西承宜興。太湖為地區經濟、社會發展做出巨大貢獻的同時自身反受其累，沿湖及其上游居民的生活污水以及種植業、養殖業和工業廢水等都以直接或間接的形式污染著太湖，引起太湖水體富營養化，進而引發藍藻水華。2007年5月，由太湖藍藻提前大面積暴發引發的太湖水危機事件引起了國內外廣泛關注，也讓社會各界認識到太湖水環境治理的重要性。

當前，太湖水環境綜合治理的基本思路是減源與增匯結合，點源與面源控制兼顧，治理與管理并舉。在《江蘇省太湖流域水環境綜合治理實施方案修編》中，提出并實施了十一項具體措施，分別是:飲用水安全保障、工業點源污染治理、城鎮污水處理和垃圾處理處置、農業面源污染治理、生態修復、資源化利用、水利工程(引排工程)、河網綜合整治工程、節水減排、監測體系與預警系統建設和能力建設和科技支撐。這十一項措施中，生態修復作為一種近自然的修復方式，具有投入小和低維護的工程優勢以及凈化水質、提高生物多樣性和可持續性等生態優勢而被廣泛研究與應用。目前，生態修復包括濕地保護與恢復、生態清淤和生態隔離帶及防護林體系建設等內容。常用的技術有防風消浪技術、浮床技術、土方工程技術、植物種植技術和魚類放養技術等。采用的工程材料有植物、魚類和木樁等生物材料以及炭素纖維、微納米、PVC浮床和太陽能動力裝置等人工合成材料等[1,2]。

已有的研究結果對太湖水污染的生態修復提供了有力的技術支撐，但是，對于在大江、大湖的湖區，尤其是在面臨大風、大浪的環境脅迫下如何開展生態修復，相關技術報道較少。本文根據治太生態修復工程中積累的技術經驗，結合理論研究，提出一套適用于太湖岸帶蘆葦(phragmitescommunis)灘地生態恢復的技術體系，為太湖水環境綜合治理以及相關工作提供參考。

1 區域生態因子分析

1.1 太湖地理概況

太湖位于長三角的南部(30°55'～31°32'N，119°52'～120°36'E)，連接江浙兩省，總面積2 427.8 km2(水域面積2 338.1 km2)，湖岸線全長393.2 km。區域地貌西南以丘陵山地為主，是太湖的集水區，東部和北部以平原及水網為主，是太湖的泄水區。黃棕壤和紅壤為太湖流域的地帶性土壤，太湖湖區以湖成白土和夜潮土為主。太湖屬亞熱帶季風氣候區，四季分明，日照時數累年平均值為2 000～2 200 h，年均太陽總輻射量為460～502 KJ·cm-2，年均氣溫15～17 ℃，年平均風速2.5～3.0 m·s-1，多年平均無霜期239 d。太湖流域植被丘陵山區以天然混交林為主，主要鄉土樹種有馬尾松(Pinusmassoniana)、杉木(Cunninghamialanceolata)、青剛櫟(Cyclobalanopsisglauca)、金錢松(Pseudolarixamabilis)、銀縷梅(Parrotiasubaequalis)、毛竹(Phyllostachysheterocycla(Carr.)Mitfordcv.Pubescens)等；湖區以人工混交林和草本植物為主，喬木主要有墨西哥落羽杉(Taxodiummucronatum)、中山杉(Taxodiumhybrid'zhongshanshan')、垂柳(Salixbabylonica)、楓楊(Pterocaryastenoptera)和楊樹(Populus)等，草本主要有蘆葦(Phragmitesaustralis)、茭草(Zizaniacaduciflora)和菖蒲(Acoruscalamus)等。

1.2 太湖水文特點

水文是影響蘆葦灘涂生態恢復的重要生態因子，是決定工程位置、施工時間、堆土高度、擋浪木樁規格、植物材料和植物種植技術的關鍵因子。

太湖為淺水湖，湖底呈碟狀，水深1.5～2.5 m平均水深1.95 m，常水位蓄水量44.3億m3。與太湖相連的主要河流約有50條。太湖地區多年平均降水量1 177 mm。降雨受季風影響明顯，表現為年際和年內降水量都不均勻，其中，年際最大降水量為1987年的1 662.8 mm，最小降水量為1978年的669.3 mm[3]；年內6～8月降雨最多(占全年的35%～40%)，12～2月降雨最少(占11%～14%)，3～5月降雨占26%～30%，9～11月降雨占18%～23%。多年平均蒸發量為821.7 mm·a-1，干旱指數為0.71。

太湖年水位變幅較大，一般5月起漲，7月份達到最高，10月以后水位下降，至12月底達到最低值。據觀測，太湖最高水位(大浦口站)為3.84 m，出現在7月22日；最低為2.66 m，出現在12月30日。高水位通常由汛期(5～9月)的梅雨和夏、秋臺風暴雨所致。洪澇年份如1999年，太湖水位最高達5.08 m。太湖上游宜興西氿站最高水位為4.00 m，出現在7月16日；最低2.86 m，出現在12月31日。滆湖歷年最高水位為5.45 m，出現在7月7日，最低水位為2.44 m，出現在1月30日。

1.3 太湖季風特點

季風不僅影響太湖流域的降雨分布和太湖水位，季風引發的風浪是阻礙太湖岸帶蘆葦灘涂生態恢復的重要因素。研究太湖地區季風發生的特點對蘆葦灘涂生態恢復工程技術的開發和應用具有重要意義。

太湖流域屬亞熱帶季風氣候區，冬季受極地大陸冷氣團影響，盛行偏北風，氣候寒冷干燥；夏季受熱帶海洋氣團影響，盛行東南風，氣候炎熱濕潤。據無錫站1961～2000年風速、風向資料，太湖地區全年主導風向為SE，多年平均風速為3.0 m·s-1，頻率10次·年-1。3～8月，植物繁育、生長季的主導風向為SE，平均風速為3.9 m·s-1；10月-次年2月的主導風向為NNW，平均風速為4.0 m·s-1。太湖地區平均每年發生臺風1～2次，時間通常在夏末秋初。太湖很少正面遭受臺風侵襲，多數是受臺風倒槽影響。風是引發太湖波浪的主要原因，微風情況下，太湖湖心波浪高度均值為0.523 m[4]。春夏季太湖波高明顯大于秋冬季，太湖湖西風浪大于東部，南部風浪大于北部。抗臺風、消波浪是太湖地區蘆葦灘涂生態恢復的重要技術難關。

2 灘涂生態恢復工程技術體系

2.1 圍堰消浪技術

用木樁梯形狀圍堰消浪，其中，向水迎風面為梯形狀圍堰的短邊，短邊排樁長度為250 m；兩側腰排樁延伸至湖岸，腰與短邊的夾角不固定，以有利于現場施工為準；湖岸為梯形狀圍堰的長邊，長邊不釘木樁。木樁入泥深度2 m，水面以上留1 m。木樁采用杉木枝或桿的原木，木樁長度=入泥深度2 m+水面以上1 m+實際水深，木樁大頭胸徑10～15cm。木樁密度為7～10根·米-1。釘樁圍堰時間為太湖水位下降期(11～12月)。

2.2 堆土工程技術

在圍堰外側6 m外的湖體挖取湖底心土層土壤，將挖取的實心土緊靠排樁內側堆土，由近及遠，堆土高度應高出水面20 cm，采用15 m長臂抓式挖泥船抓挖、短撥與堆土。挖泥堆土時間為太湖低水位期(12月～來年2月)

2.3 護泥技術

用竹片擋土和彩條布包土相結合護泥。竹片擋土技術，在木樁圍堰內側放置竹片，竹片寬1 m，高為實際水深的1.5倍，直立緊靠木樁放置，鐵絲固定。木樁內側放置竹片即可護土又可以消浪。彩條布包土護泥技術，圍堰竹片內側鋪設彩條布，彩條布一側入水沉湖底，彩條布上堆泥，待堆土高出水面20 cm，彩條布另一側包住堆土，壓實。護泥時間為太湖低水位期，與堆土同步進行。

2.4 蘆葦種植技術

采用分根繁殖和播種繁殖相結合的方法種植蘆葦：①分根繁殖。因本技術采用了護泥技術，所以，蘆葦種叢種植需要在彩條布上開口種植。根據蘆葦種叢大小，在堆灘上挖好種植穴備用，種植穴株行距為1.5 m×1.5 m。2月下旬至4月上旬，在蘆葦萌芽期間，用鐵鍬在蘆根處挖出種叢，種叢土球直徑大于50 cm，高20 cm，每叢不少于60個芽。將種叢放入種植穴內，踏實種叢土球和種植穴接縫四周，保持土壤濕潤。②播種繁殖。11月中下旬，采集蘆葦種子，用水洗法選種，用低溫層積沙藏法保藏蘆葦種子。具體為將浸泡1 h后沉于水底的成熟種子選出，與河沙以1∶3的比例混合，堆放于0～5 ℃的環境中，河沙濕度保持在60%。第二年3月初播種，將河沙與蘆葦種子的混合物在堆灘上一起均勻撒播。

3 討論

蘆葦是太湖岸帶的天然優勢植物，在太湖大堤未修筑前，太湖西岸宜興瀆邊有寬約1 km的天然蘆葦灘涂。近年來，在水污染、風浪侵蝕和人為破壞等因素的脅迫下，太湖水生植物群落顯著衰退，但蘆葦仍然是近岸優勢物種[5，6]。研究表明，蘆葦具有較強的抗環境脅迫能力，能夠吸收沉積物中的氮、磷等元素[7]，是抑制藍藻、凈化水質的最佳生態修復植物材料。因此，選擇蘆葦作為太湖岸帶灘涂生態恢復的植被材料有科學和實踐依據。

蘆葦繁殖方式分為無性繁殖和有性繁殖。通常人們常用分根、根狀莖、分株和壓青等無性繁殖方式來擴繁蘆葦種苗。但太湖湖區風浪大，無性繁殖方式種植蘆葦密度偏低，且扎根不穩，僅用無性繁殖方式種植蘆葦成功率低。為促進蘆葦群落的快速形成，必須提高蘆葦種植密度，而種子播種正好具有高密度播種的優勢，且與無性繁殖相比，種子播種具有易操作、省工省力的優勢，因此，本技術提出用分根繁殖和播種繁殖相結合的方法種植蘆葦，能夠顯著提高蘆葦種植的成功率。

蘆葦是多年水生或濕生植物，廣泛分布于江、河、湖、塘沿岸等淺水或低濕環境中，但是蘆葦種子的萌發和幼苗的生長受水淹脅迫影響嚴重。研究表明，蘆葦種子萌發和幼苗生長需要在光照、好氧和低水位環境中[8-10]。因此，在消浪、堆土和護泥等生境營造工程中，應當為蘆葦種子萌發和幼苗生長提供一個光照、低水位的生境。依據這一理論，本技術土方工程嚴格要求堆土高度應高出水面20 cm。沙藏和淺播有利于蘆葦種子的萌發[8, 11]，因此，本技術采用沙種混合物撒播的播種方式。

緊密設置杉木排樁用于消浪固土是一種有效的辦法，在條件允許的情況下，建議設置兩道平行木樁，一道專用于消浪，一道用于消浪兼固土。木樁內側放置竹片起到消浪和護土的雙重作用。彩條布包土技術雖然簡易，但作用顯著。在蘆葦生長初期，根系還未成片連網，固土能力偏弱的情況下，采用彩條布包土措施能夠有效減小風浪對堆土的侵蝕，有利于蘆葦的生長，進而提高工程的成功率。秋冬太湖低水位時必須搶抓工期，圍堰工程、土方工程和種植工程環環相扣、一氣呵成。

4 結論

根據太湖湖區氣候和水文的特征，結合蘆葦的生理生態特征，理論聯系實際，提出太湖岸帶蘆葦灘涂生態恢復工程技術體系。該技術體系在太湖水環境治理中進行了試驗，成功修復太湖西岸沙塘港至歐瀆港段蘆葦灘涂20 hm2。