洱海水生植被生態修復措施的探討

吳 英，李曼麗，楊 彪

(云南省林業調查規劃院大理分院，云南 大理 671000)

1 引言

洱海是人工調控水位的多功能高原淡水湖泊[1]，所在的大理市是滇西大理白族自治州(以下簡稱大理州)的政治、經濟、文化中心和交通樞紐。隨著洱海流域人口增加，工農業生產及旅游經濟的發展，由此造成的環境污染、自然資源和生態環境的破壞等一系列影響人類生存與發展的重大問題也越來越突出。目前，由于洱海富營養化、水質下降、生態系統退化等環境問題加劇，而恢復水生植被生態系統是洱海保護治理、構建健康湖泊的關鍵環節。在調查分析洱海水環境質量、湖濱帶和水生植被現狀的基礎上，提出了洱海水生植被生態恢復措施。

2 洱海湖泊概況

2.1 自然環境

2.1.1 地理環境

洱海位于云南省滇中高原西部與橫斷山脈南端相互交匯的大理白族自治州大理市境內，地理坐標為東經99°32′～100°27′，北緯25°25′～ 26°16′[2]。洱海素有“高原明珠”和“大理母親湖”之稱，自古以來白族等先民就伴水而居，繁衍生息，是沿湖人們生產生活的主要棲居場所和集中式飲用水水源地；洱海還是大理“風花雪月”四景之一“洱海月”之所在，秀麗景觀使其成為聞名中外的旅游勝地和國家著名的風景名勝區。

2.1.2 水系水文與水資源

洱海地處瀾滄江、金沙江和元江3大水系分水嶺地帶[3]，湖水流經漾濞江后匯入瀾滄江，屬瀾滄江—湄公河水系。洱海最低運行水位海拔1964.30 m(1985國家高程基準，下同)，最高運行水位海拔1966.00 m，水位變幅為1.7 m[1]。水體面積為252.0 km2，平均水深10.8 m，最大水深22.0 m，總容量為29.6億m3。湖南北長42.5 km，東西寬6.3 km，岸線長129.1 km。

洱海水源主要補給源為大氣降水、森林滯留水及少量融雪，并以徑流的方式注入湖盆，年入湖水量為8.17億m3。占洱海水量的50%左右，年出湖水量為7.35億m3，換水周期為891 d，西洱河是洱海的天然出水口，水位可通過西洱河節制閘進行人工調控。洱海附屬水域包括河流、湖泊和水庫等，河流共有117條，小型湖泊有海西海、茈碧湖和西湖3個。洱海具有蓄洪抗旱、補充地下水、調節氣候、降解環境污染、漁業生產、防止土壤侵蝕、保護生物多樣性及生態旅游等多種功能。

2.1.3 氣象氣候

洱海湖區屬中亞熱帶西南季風氣候，全年有干濕季之別而無四季之分。年均溫15.5 ℃；年降雨量1048 mm，95%的降雨集中在5～10月份。湖區春秋季長達290 d，形成四季如春的氣候特點。洱海全年水溫適宜，一般在10～20 ℃之間，屬暖性湖泊，水溫垂直分布具有正溫層的特點。溫暖氣候和充足光照促進植物生長繁殖，延長了生長期，但也有利于淡水藻類快速繁殖而形成水華。

2.1.4 生物多樣性

洱海是云南生物多樣性分布比較典型的地區之一，生物生產量平均為16.6 kg/m3，總生物量達479000t(鮮重)，是云南九大高原湖泊中生物量最大的湖泊[4]。

洱海記錄到魚類33種，隸屬于12科23屬，其中土著魚類17種，特有土著魚類有8種，其中的大理裂腹魚(Schizothoraxtaliensis)、洱海鯉(Cyprinusbarbatus)屬國家Ⅱ級重點保護魚類，大理鯉(Cyprinusdaliensis)、春鯉(Cyprinuslongipectoralis)屬云南省Ⅱ級保護動物，特有種均處于瀕危狀態；洱海蝦類有米蝦和日本沼蝦2種；記錄到浮游動物108種，隸屬于32科108種；底棲動物中記錄到腹足類13種，瓣鰓類9種，搖蚊幼蟲4種，水蚯蚓5種[4～7]。記錄到水禽11科59種，隸屬8目12科31屬[5]，以雁形目鴨科赤嘴潛鴨(Nettarufina)及鶴形目秧雞科骨頂雞(Fulicaatra)為優勢種。

2.2 社會環境

洱海流地域跨大理市、洱源縣2個縣(市)，流域面積為2565.0 km2，總人口約82.3萬人(其中農業人口59.4萬人)，人口密度為321人/km2。流域社會經濟以農、牧、漁、旅游和電力為主，GDP約占大理州的45%。

1984年大理市洱海保護管理局成立，2004年為切實加強對洱海的保護治理，大理州將州洱海管理局調整為市屬市管，將原隸屬洱源縣的江尾、雙廊兩鎮劃歸大理市，實現了對洱海湖區的統一管理。

2.3 湖濱帶

湖濱帶是陸地生態系統和水域生態系統之間的一個重要生態交叉帶，是湖泊的一道天然屏障。洱海除有三島、四洲、五湖、九曲外，還有海東灣、挖色灣、康廊灣、雙廊灣等許多湖灣，湖濱帶特征比較明顯，在云南九大高原湖泊中具有一定的典型性。

由最低水位線1964.30 m至最高水位線1966.00 m以上15 m范圍界定為洱海湖濱帶[1]，呈環帶狀結構，并由陸地、陸向輻射帶、水位變幅帶、水域橫向結構排列組合而成，面積為63.0 km2。由于底質、地形與生物系統等的差異，形成的湖濱帶類型主要有農田型、河口型、魚塘型、灘地型、村落型、碼頭型、陡岸型、湖濱公園型和旅游景點型。洱海湖濱帶主要具有3個方面的功能：一是環境功能，包括湖濱帶的截污、過濾、改善水質、控制沉積和侵蝕；二是生態功能，包括湖濱帶的保持生物多樣性，提供魚類繁殖、鳥類棲息的場所；三是經濟、美學和教育科研價值等。

目前，洱海湖濱帶已嚴重退化，造成植被破壞，生物多樣性下降，湖岸遭受侵蝕，水質惡化，直接威脅人類賴以生存的環境。

2.4 水環境質量

洱海匯水面積小、蒸發量大、調蓄能力低下，水體更換較緩慢。1996年前，水體理化性質良好，水質總體達到(GB3838—2002)中Ⅱ類標準。由于氮磷等主要超標污染物遠遠超過了湖體本身的自凈能力，1996年、2003年、2013年洱海分別出現了藍藻大面積聚集和暴發，至今仍處于中營養發展階段。目前，洱海為Ⅱ～Ⅲ類水質，在 干季中1～5月份可達Ⅱ類水質，雨季均為Ⅲ類水質，水質波動明顯。

3 水生植被概況

3.1 水生植物主要種類

歷史上，洱海共記載水生植物31科 48屬 66種，其中種子植物30科 45屬 59種，大型輪藻有1科3屬7種；挺水植物有31種，沉水植物有26種，浮葉植物有5種，漂浮植物有4種[4～8]。優勢種為：水鱉科(Hydrocharitaceae)的海菜花(Otteliaacuminata)、輪葉黑藻(Hydrillaverticillata)、水鱉(Hydrocharisdubia)、苦草(Vallisnerianatans)，眼子菜科(Potamogetonaceae)的微齒眼子菜(Potamogetonmaackianus)、蓖齒眼子菜(Potamogetonpectinatus)、竹葉眼子菜(Potamogetonmalaianus)、單果眼子菜(Potamogetonacutiflius)、線葉眼子菜(Potamogetonpusillus)、穿葉眼子菜(Potamogetonperfoliatus)、光葉眼子菜(Potamogetonlucens)、菹草(Potamogetoncrispus)，貍藻科(Lentibulariaceae)的黃花貍藻(Utriculariaaurea)，菱科(Trapaceae)的雙角菱(Trapabispinosa)、格菱(Trapapseudoincisa)，小二仙草科(Haloragidaceae)的穗花狐尾藻(Myriophyllumspicatum)、輪葉狐尾藻(Myriophyllumverticillatum)、粉綠狐尾藻(Myriophyllumaquaticum)， 金魚藻科(Ceratophyllaceae)的金魚藻(Ceratophyllumdemersum)，蓼科(Polygonaceae)的兩棲蓼(Polygonumamphibium)，龍膽科(Gentianaceae)的荇菜(Nymphoidespeltata)，雨久花科(Pontederiaceae)的鳳眼蓮(Eichhorniacrassipes)，睡蓮科(Nymphaeaceae)的蓮(Nelumbonucifera)，竹芋科(Marantaceae)的再力花(Thaliadealbata)，莎草科(Cyperaceae)的荸薺(Heleocharisdulcis)、牛毛氈(Heleocharisyokoscensis)、水蔥(Scirpusvalidus)、紙莎草(Cyperuspapyrus)，莧科(Amaranthaceae)的喜旱蓮子草(Alternantheraphiloxeroides)，浮萍科(Lemnaceae)的三叉浮萍(Lemnatrisulca)，禾本科(Gramineae)的稗草(Echinochloacrusgali)、棒頭草(Polypogonfugax)、菰(Zizanialatifolia)、李氏禾(Leersiahexandra)、蘆葦(Phragmitesaustralis)、雙穗雀稗(Paspalumpaspaloides)，毛茛科(Ranunculaceae)的石龍芮(Ranunculussceleratus)、水毛茛(Ranunchlusaquatilis)， 澤瀉科(Alismataceae)的慈菇(Sagittariatrifolia)，黑三棱科(Sparganiaceae)的狹葉黑三棱(Sparganiumstenophyllum)、密序黑三棱(Sparganiumglomeratum)、黑三棱(Sparganiumstoloniferum)，天南星科(Araceae)的菖蒲(Acoruscalamus)， 香蒲科(Typhaceae)的狹葉香蒲(Typhaangustifolia)。

洱海大型輪藻有1科3屬7種，包括輪藻屬(Chara)的普生輪藻(Charavulgalis)、裸葉輪藻(Charagymnophylla)、弧枝輪藻(Characonnivens)、布氏輪藻(Charabraunii)，麗藻屬(Nitella)的尖頭麗藻(Nitellaacuminata)、擬無色麗藻(Nitellapseudohyalina)，鳥巢藻屬(Tolypella)的云南鳥巢藻(Tolypellayunnanensis)。

3.2 水生植物群落特征

1957年洱海水深大于3 m處無水草，1977年在水深7 m處有苦草群落分布，1983年由于西洱河疏浚導致洱海水位下降，從而導致湖心平臺水草大面積恢復，在水深10 m處有苦草定居，沉水植被覆蓋度一度達到40%，是水生植被分布的最大時期。1980～2003年為相對穩定階段，1998年水生植物的最大分布水深達9m，沉水植物生物量呈波動性變化。期間由于在湖濱修建魚塘、網箱養魚等，導致洱海在1996年達到富營養狀態，藻類生物量增加，水體透明度下降，沉水植物大面積萎縮；2003年洱海魚腥藻水華爆發，南部湖心平臺沉水植物消失，植被覆蓋度僅為10%。2004年大理市洱海保護管理局及時采取了治理措施，洱海水質有好轉，沉水植物開始恢復，但分布面積較小。

洱海沉水植被演替和優勢種的變化趨勢為：1957年優勢種為篦齒眼子菜、大茨藻(Najasmarina)、海菜花；1977年優勢種為苦草、黑藻、金魚藻等，且生物量和分布面積均增加，分布深度也擴展到10m。1977年調查洱海水生植物共有51種，其中沉水植物18種；自1986年以來，洱海沉水植物多樣性下降，群落結構趨于簡單化，植被資源呈現退化趨勢。較耐污的微齒眼子菜、苦草和金魚藻成為了洱海優勢種，分布廣泛。篦齒眼子菜、穗花狐尾藻、光葉眼子菜和菹草呈狹域分布。而1990年沉水植物降至14種，其中以苦草分布面積最大。1995年調查水生植物共有57種，其中沉水植物17種，優勢種為苦草、黑藻和微齒眼子菜等，篦齒眼子菜和大茨藻明顯減少；蘆葦、李氏禾和海菜花群落約在1986年基本消失。2010年洱海沉水植物的分布區面積為19.40 km2，植被覆蓋度為7.7%，以眼子菜屬植物為優勢種。

4 水生植被恢復方案

4.1 水生植被功能及其恢復的必要性

4.1.1 水生植被功能

水生植被是湖泊生態系統的重要組成部分，在湖泊生態功能中發揮著關鍵作用，同時也是恢復受損湖泊生態系統的先鋒群落，具有以下幾種功能。

(1)提供食物和棲息地。水生植物淹沒在水中的根、莖、葉為細菌等微生物的生長提供了巨大的生活空間，植物殘體又為微生物提供食物，極大豐富了水生態系統中的微生物種群，能幫助分解進入水體的污染物。

(2)過濾和吸附作用。水生植物對水動力過程有明顯抑制作用，能加速湖濱帶沉積物的積累。并且能夠促進沉積和降低再懸浮作用以及吸附、離子交換等物理過程來促進淤積物中磷的積累。

(3)吸收作用。水生植物在其生長發育過程中可以直接從水體和底泥中吸收氮、磷，同化為自身所需要的物質，很多種類的植物還有過量吸收營養物質的特性，改變營養物質的形態和含量，從而降低環境中的營養物質的水平。水生植物還可以富集重金屬鹽或吸收降解、積累某些有機污染物。

(4)光合放氧。水生植物在水生態系統中的重要功能之一是生產氧氣，并通過體內發達的通氣組織傳輸到水體和沉積物中。水生植物本身具有一些適應缺氧環境的特殊結構，包括莖肥大、莖中空、淺根系等，有利于氧在其體內的傳輸并能傳遞到根區。

(5)化感作用。水生植物的生長發育過程中能分泌化感物質，抑制浮游植物的生長，降低藻類的生物量，從而減少或避免水華的爆發，維持較高的生物多樣性和水生態系統的健康。

(6)其他作用。水生植物還可以通過遮光降低水下光照強度和溫度；以及利用呼吸作用產生二氧化碳改變水的pH值等途徑改變水體的理化性質，形成多樣化的小生境，增加生物多樣性。

4.1.2 水生植被恢復的必要性

洱海經歷了從20世紀90年代的貧中營養化、Ⅱ類水質，到21世紀初的富營養化初期、Ⅲ類水質的逐步發展。隨著洱海水質下降、沉積物的增多，淺水區沼澤化趨勢日益嚴重，深水區植被面積萎縮，水生植物特有種逐步減少，群落結構簡單化，水生植物的生物量下降。由于湖泊水生態系統的退化，致使洱海水生植被的分布面積減小，水生植物種類數量減少，從而引起魚類等經濟水產動物因缺少天然餌料資源和產卵場所而使漁產力下降。

為改善洱海水質，就必須盯住湖面、盯牢水質，全面強化末端專項治理，防止水質持續下滑。洱海近30年的治理保護工作，也由點源控制為重點逐步擴大到面源及內源控制和治理。如果忽視對洱海水生植被的保護并采取積極的恢復措施，則可能導致洱海湖生態系統結構與功能的嚴重退化和水生動物的次生性滅絕。因此加強對洱海水生植被的保護與恢復已經刻不容緩。

4.2 恢復方案主要內容

在水生植被現狀調查基礎上，篩選出水生植物種類，撒播水生植物繁殖體或移植水生植物，配置在湖濱帶、岸線至淺水區、敞水區域，引入建群種并改善生境且逐步擴大其分布范圍，組建結構穩定與功能協調的生物群落，逐步恢復洱海原生植被，提升水質狀況，使湖泊自我修復力和承載力逐漸得到增強。

4.2.1 水生植被現狀調查

目前，洱海水生植被覆蓋度為8.2%，湖中有水生植物46種，其中：沉水植物共18種，總蓋度為66.7%，優勢種有苦草、黑藻、金魚藻、微齒眼子菜、穗花狐尾藻等；浮葉植物5種，優勢種為菱和荇菜；漂浮植物7種，優勢種為鳳眼蓮和滿江紅(Azolla imbricata ) ；挺水植物16種，優勢種為菰。水生植物的分布主要受底質和風浪影響，湖的西岸、北岸、南岸和湖東岸幾個大湖灣為泥沙質岸，底質為沖積洪積物，局部湖灣有草渣性淤泥。其陸域大部分為農業區，溪流和地表徑流攜帶大量營養物質入湖，湖泊營養狀況為中營養，局部富營養。大部分水域，尤其是泥沙岸水域水生植物的生態系列完整或較完整，從深水至淺水呈有規律的梯度分布，即由沉水水生植被(苦草群落—黑藻群落—穗狀狐尾藻群落)→浮水水生植被(荇菜群落)→挺水水生植被(菰群落、蘆葦群落)→湖岸濕生植被→人工植被過渡。

4.2.2 主要水生植物種類調查

洱海水生植物的種類組成以沉水植物中的苦草分布最廣，面積最大，數量最大，同時作為其他水生植物群落的主要建群種或伴生種出現，形成洱海水生植被的生物學特色。黑藻僅次于苦草，從淺水至深水均有分布，并組成湖中最深的植物群落。其他比較顯著的還有金魚藻和微齒眼子菜。

4.2.2.1 水深3～6 m的湖區

此區主要有以苦草、黑藻、穗花狐尾藻和蓖齒眼子菜為建群種的深水沉水植物，生物多樣性較高，湖水營養物質和懸浮顆粒少，透明度較高，水質較好。

4.2.2.2 水深1～3 m湖區

此區主要有以荇菜、菱為建群種的浮葉植物和以浮萍為建群種的漂浮植物，生物多樣性較高，湖水營養物質和懸浮顆粒增加，透明度較低，水質相對較差。

4.2.2.3 水深1 m至湖岸線

主要有香蒲和菰為建群種的挺水植物，生物多樣性豐富，湖水營養物質和懸浮顆粒多，透明度低，水質最差。

4.3 水生植被恢復措施

配合環湖截污和水位調控，在洱海重建退化水生植被，從深水區向岸線依次構建沉水植被帶→浮葉植被帶→漂浮植被帶→挺水植被帶，構建起多季相異齡圈層復合結構的水生植物群落。通過四級植被帶的構建，濾留陸源污染物，有效凈化水質和增加水體的透明度，為湖區生態系統現有生物和有可能遷入的其它生物類群提供棲息環境。

4.3.1 優先選擇常見種，再引入歷史種，最終形成原生的自然生態結構

水生植物應選取適宜洱海地理氣候條件的常見種為主進行重建或補植，形成多樣的植物群落。如蘆葦、菖蒲、水蔥、菰、慈菇、苦草、黑藻、光葉眼子菜、蓮等挺水、沉水和浮葉植物，因地制宜采用合理的施工種植密度，在湖濱淺水區通過生態圍隔和增氧削浪等輔助措施為沉水植物創造適宜的生境。待水質得到一定程度改善后，再引入對水質要求較高的歷史種，如野菱(Trapaincisa)、荇菜及被稱為“水質風向標”的海菜花等，提高生物多樣性，最終形成原生的自然生態結構，使洱海水質持續改善和水生態逐步恢復。

4.3.2 注重沉水植物群落的恢復

大面積推廣應用的重點是對洱海沉水植物群落進行恢復，應采取針對性的恢復和優化措施，選擇以苦草、黑藻為主，輔以竹葉眼子菜、光葉眼子菜等增加沉水植物群落多樣性。注重以苦草、黑藻、光葉眼子菜等凈水型物種為主，通過人工清除和控制金魚藻、菱等內污型物種的措施，達到改善功能性水生植物的生境、擴大水體植被面積和增加水生植物群落物種多樣性的效果。

4.3.3 構建湖濱帶及環湖生態景觀帶

構建湖濱帶生態系統，以喬木、灌木、地被、挺水植物及漂浮植物相結合的方式進行截污植物配置，形成草本植物群落和疏林灌叢群落，增強植被過濾帶凈水功能，優化湖濱景觀，同時為鳥類及其他野生動物提供棲息場所。在湖濱帶栽植云南柳(Salixcavaleriei)、水杉(Metasequoiaglyptostroboides)、落羽杉(Taxodiumdistichum)等濕生植物，打造湖岸的生態林緩沖帶；在退化水位線種植李氏禾、狗牙根(Cynodondactylon)、蘆葦、菰、水蔥、美人蕉(Cannaindica)、睡蓮等凈化水體的水生植物，一是發揮固岸、護堤與截污作用，使氮磷污染物在向水體轉移的過程中，以地表徑流、潛層滲流方式經沉降、過濾后進入水體；二是通過消浪，促使污染物沉積，降低沉積物的再懸浮，增加淺水區溶解氧、提高水體透明度，并大量吸收水體和沉積物中的營養鹽，達到凈化水體的目的。

4.3.4 控制外來物種入侵

洱海湖區外來入侵物種有喜旱蓮子草(水花生)和鳳眼蓮2個。湖灣內不同程度地有喜旱蓮子草的存在與分布，雖然適量喜旱蓮子草在岸邊有一定的觀賞效果，但也要切實加強對其的防除，以免造成生態侵害。而鳳眼蓮只局限分布于湖邊人工堤壩內，雖經打撈清除，但尚未徹底根除。