淺水湖泊生態修復與草型生態系統重構實踐

高光 張運林 邵克強

大型水生維管束植物如菹草、金魚藻等，不僅能夠固著和穩定沉積物、降低水體中懸浮顆粒物濃度、促進水體營養鹽沉降和減少沉積物營養鹽釋放，而且具有滯留和削減污染物、釋放氧氣、抑制浮游植物生長、為浮游動物及各種魚類提供棲息場所等多種生態功能，在維系湖泊健康的生態系統的結構和功能中占據重要的地位[1-4]。水體中的初級生產者主要以這類水生植物為主的湖泊，屬于草型湖泊，通常呈現水體清澈、水質優良、生態系統結構完整穩定、生態服務功能良好的特征；反之，水體中的初級生產者以浮游植物如藍藻、綠藻、硅藻等為主的湖泊，則屬于藻型湖泊，通常呈現水體渾濁、水質差、生態系統結構單一脆弱、生態服務功能退化的特征。當草型湖泊中的水生植被嚴重退化后就會演變為藻型湖泊。

1980年代以來，由于流域營養鹽排放增加和富營養化加劇，加之圍墾造田和圍網養殖等強烈的人類活動干擾，長江中下游許多淺水草型湖泊中的水生植被均呈現不同程度的退化趨勢[5]。太湖歷史上許多湖灣也曾水草茂盛，水生植被覆蓋面積最大達500千米2，水體清澈[6，7]，但隨著富營養化和藍藻水華的日益加劇，從1980年代開始，蠡湖、梅梁灣、竺山灣和貢湖灣等水域中的水生植被相繼快速退化，甚至全部消失，藍藻水華長期高存量維持，最終于2007年引發了無錫飲用水危機事件[8]。

蠡湖因有傳說范蠡和西施曾泛舟湖上而得名，又名五里湖、漆湖或小五湖。形如葫蘆，景色秀美，是一個既相對獨立又與太湖湖體相通的水體。以中部橫臥湖面長300多米的寶界橋為界，分為“東蠡湖”和“西蠡湖”。

作為無錫市的城市內湖，20世紀五六十年代的蠡湖屬于水草茂盛、水體清澈的草型湖泊[8]，晨看“煙收遠樹山徐出”，暮見“月落寒濤水正平”。1980年代后，隨著人口大量集聚、經濟快速發展和污染物排放入湖，蠡湖的生態系統逐漸遭到破壞，水草越來越少、水質快速惡化。2002年之后，無錫市政府通過污水截流、底泥清淤、退漁還湖、景觀改造等對蠡湖進行了全面的綜合整治。盡管整治后，水體中的氮磷濃度顯著下降、水質有了較大改善[9]，但整體的生態系統難再回到五六十年代的“原貌”，夏季藻類常常大量生長，局部湖灣甚至會出現藍藻水華現象，藻型湖泊的性質沒有改變。重構蠡湖水清草盛、魚翔淺底的草型生態系統，還無錫市民一泓清水，擦亮蠡湖這顆璀璨的太湖明珠，既是無錫市人民群眾的熱切期盼，同時還可為太湖流域綜合治理提供示范樣板。在“十三五”水體污染控制與治理國家重大科技專項“梅梁灣濱湖城市水體水環境深度改善和生態功能提升技術與工程示范”項目支持下，2017年開始在蠡湖開展淺水湖泊生態修復與草型生態系統重構示范實踐。

蠡湖生態修復前環境狀況

在開展生態修復前，蠡湖的水質總體處于國家地表水Ⅳ-Ⅴ類的水平，生態系統結構較為單一、脆弱，仍呈現典型的藻型生態系統特征，各項水質指標仍處于一種波動、不穩定的狀態中。示范區域內的各項水質參數、生態系統結構特征與全湖相比，差異不大。水體透明度，全湖及示范區域內的年均值分別為30厘米和34厘米左右；水體中總氮濃度的季節差異不大，全湖及示范區內的年均值分別為1.47毫克/升和1.35毫克/升；與總氮的情況不同，蠡湖水體中總磷濃度的季節差異較為顯著，通常7月份水體中的總磷濃度達到最大值，全湖及示范區內水體總磷濃度的年均值分別為0.11毫克/升和0.15毫克/升；與總磷的情況類似，水體中的葉綠素a濃度也呈現出十分顯著的季節變化，具體表現為從春季3月份至夏季逐漸波動上升，最高濃度出現在夏季（7—9月份），之后逐漸下降，全湖及示范區內水體的葉綠素a濃度年均值分別為76.7微克/升和83微克/升。全湖的水生植物相對較少且分布不均勻，除長廣溪等部分湖灣及公園內生長有少量的挺水、浮葉植物外，開敞水域中基本沒有沉水植被，全湖及示范區內水生植被的平均覆蓋度分別約為5%和3%。此外，蠡湖水體中的魚類種群結構也不夠合理，浮游動物食性的魚類比例較高，導致浮游動物對浮游植物的控制作用減弱；水體中的浮游植物以藍藻為主，優勢種包括顫藻、魚腥藻和席藻，浮游植物的生物量較高，尤其在夏季，水體中的浮游植物生物量顯著上升，藍藻水華暴發的風險增大。

蠡湖草型生態系統重構

要將蠡湖修復成穩定的草型生態系統，需要重建與水生植物生長需求相適應的生境條件，包括較低的營養鹽濃度、較高的透明度、適宜的水深、適度的風浪擾動、合理的魚類種群、較低的浮游植物生物量，以及適宜的沉積物等[10]。

改善生境，滿足水生植被恢復所需的環境條件

針對蠡湖水體透明度低、水動力擾動強度大、長期高水位運行、魚類群落結構不合理等問題，首先，通過利用雙層生態圍隔布設技術，在實驗區域外部布設透水的生態圍隔，以削減風浪擾動所導致的沉積物再懸浮，同時減少雜食性魚類進入生態恢復區域；其次，采用傳統環保的網捕方式，結合聲響驅趕、地籠誘捕等多種方式，對生態恢復區域內的魚類群落結構進行優化調整，重點去除鯉魚、鯽魚和細鱗斜頜鲴等雜食—底棲性魚類，以降低魚類對沉積物的擾動，以及魚類對水草的牧食作用；最后，在生態恢復區域中投放一定數量的河蚌、螺等底棲生物，濾食水體中的藻類，減少水體中的懸浮顆粒物。通過上述措施，有效改善了示范區的水動力條件，減少了沉積物再懸浮量，提高了水體透明度，為蠡湖草型生態系統的重構創造了良好的生境條件。

重建水生植物群落，實現群落快速構建與穩定

針對蠡湖水生植物種類少，群落結構單一、脆弱等問題，在弄清蠡湖生態系統退化原因的基礎上，通過與相似湖泊生境條件、生態系統結構等的類比，確定生態恢復的目標；通過對太湖流域本地物種種類、生長狀況、群落演替與生境條件的相關分析，篩選出適宜于蠡湖生態修復的先鋒種和優先建群種；研發了基于“先鋒種篩選—基質改良—微生境營造—芽期預培育—原位錨定”等為核心理念的快速定植技術，以及附植螺類促進沉水植物定植的修復技術。在此基礎上，優化水生植物物種配置，依據示范區內的水深、沉積物理化性狀等生境條件的差異，合理調控水生植物種群組成，實現了蠡湖水生植物群落的重建與快速穩定。

重塑健康的食物網與長效調控，提升生態系統完整性和穩定性

針對我國類似湖泊在實施草型生態系統恢復后，普遍面臨的食物網結構不完善、沉水植物附著生物過多、部分水生植物短期內暴發性增長等導致草型生態系統不穩定的問題，對蠡湖示范區內的食物網健康程度進行診斷。在此基礎上，根據生物操縱原理，通過對示范區內魚類、螺類、蚌類等處于不同營養級水平的水生動物群落的合理配置與調控，重塑健康的食物網結構及功能，有效地控制了示范區水域內的浮游植物、附植生物的生物量。同時，利用所構建的智能在線監測系統，實時了解示范區內所重構的草型生態系統的狀況及變化趨勢，并根據草型生態系統的狀態，及時調整管理維護措施，支撐了所構建草型生態系統的穩定運行。

蠡湖生態修復成效

通過3年來對蠡湖西北角開敞水域1.34千米2的“退漁還湖”區開展的草型生態系統重構，目前已成功恢復了40多萬平方米的“水下森林”，區域內的生物多樣性顯著提高。從蠡湖渤公橋上向下望去，2米多深的湖水清澈見底，飄帶狀的苦草、墨綠色的金魚藻、葉似羽毛的狐尾藻等形態各異的水草隨波搖曳，與水中魚蝦螺貝一起，構成了水清草盛、魚翔淺底的生態景觀。蠡湖示范區水體的透明度由治理前的30厘米左右提高至目前的50～130厘米，沉水植物覆蓋度由原來的不足5%提升至45%以上，真光層深度/水深比值較實施前提高了120%，水體總氮、總磷和葉綠素a濃度較實施前分別降低了40%、50%和80%。“問渠那得清如許，為有源頭活水來”，受益于示范區的水生植被恢復和清水再造，周邊其他區域的水生植物也在逐漸自然恢復中。

蠡湖生態修復實踐對太湖生態修復的借鑒意義

2007年無錫市飲用水危機事件以來，國家和省市各級政府對太湖開展了一系列大規模治理，治理力度與強度前所未有。以污染物控制為重點的控源減排等環境治理和富營養化控制已初顯成效，水環境質量呈現穩中向好態勢，太湖總氮濃度顯著下降，供水安全得到有效保障。觀測數據顯示，2018年北太湖年均總氮、總磷和葉綠素a濃度分別為2.46毫克/升、0.132毫克/升和39.1微克/升，與2007年相比總氮濃度降低47.3%，但總磷只降低19.4%，而葉綠素a濃度反而升高75.4%，同時水體年均透明度低于0.4米，目前太湖的富營養化水平和水下光照條件，決定了絕大部分水域不具備沉水植物恢復的條件。水深較淺、營養鹽濃度較低、藻類水華侵入較少的東部湖灣如東太湖、胥口灣、光福灣、貢湖灣南岸等可進行水生植物的恢復，可從蠡湖生態修復的成功實踐中汲取經驗。

遵循“控源截污—生境改善—生態恢復”策略，促進水生植被修復

湖泊水生植被恢復，不是一蹴而就的工程。首先，做好控源減排，大幅度削減污染負荷，降低水體氮磷營養鹽濃度。其次，做好生境改善，降低水華藍藻的生長與水華暴發，增加水體透明度，具體要滿足：①真光層深度與水深比不低于1；②水體總磷濃度<0.08毫克/升、總氮濃度<2.0毫克/升；③沒有水華藍藻的頻繁侵入。促進水生植物生長和草型生態系統的發育。最后，堅持以自然恢復為主，人為干預為輔的原則，化整為零、分區分片開展水生植被修復工作[11，12]。

優化太湖水位調控，滿足湖泊生態修復與水資源利用需求

研究制定太湖水位優化調控規則，在滿足流域水資源利用的前提下，最大程度為水生植被恢復創造必要的生境條件。在春季水生植被生長發育的關鍵時期，通過降低水位（保持海拔高程3.0米左右）滿足水生植被萌發所需的水下光照條件，并輔以消浪措施減少風浪擾動，進而提高透明度。

科學開展水生植被恢復區的維護與管理，保證水生植物恢復區發揮生態功能

要研究建立太湖水生植被恢復區維護與管理規則，科學打撈水生植物，保障水生植被修復區系統穩定。目前太湖屬于草藻混合型湖泊生態系統，整體上水體營養鹽濃度較高，既有利于藻類生長，也有利于水生植物生長。水生植物瘋長同樣會死亡、腐爛，導致水質惡化。適度打撈，人為調控水生植被恢復區的生物量，有利于水生植被恢復區生態功能的實現。

蠡湖生態修復與草型生態系統重構的成功實踐不僅可指導太湖流域類似水體草型生態系統恢復工程，也有利于實現太湖流域水環境質量改善和水生態系統功能恢復，對于消除水生態災害，保障飲用水安全也具有重要意義。同時，還將為我國“十四五”乃至更長時間重點流域水生態環境保護與治理提供借鑒和樣板。

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關鍵詞：淺水湖泊 生態修復 草型生態系統 工程示范 ■