太湖湖濱帶植物恢復(fù)方案研究

李春華，葉 春，陳小剛，金相燦

(中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院湖泊工程技術(shù)中心/環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012)

太湖是我國(guó)五大淡水湖之一，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的長(zhǎng)江三角洲具有舉足輕重的地位。但是，自20世紀(jì)50年代以來(lái)，太湖水質(zhì)逐漸惡化，富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，這種演變趨勢(shì)與太湖湖濱帶的破壞有密切關(guān)系。湖濱帶是湖泊流域水生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)間一種非常重要的生態(tài)過(guò)渡帶，是湖泊的一道保護(hù)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(qū)域)和水向輻射帶(近岸帶)組成，由水域到陸域依次生長(zhǎng)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(zhì)的惡化，尤其是直立堤岸的修建，所以我國(guó)許多湖泊的湖濱帶已經(jīng)遭受嚴(yán)重的破壞，具體表現(xiàn)為水生植物面積大幅度縮小、生境惡化、生態(tài)功能退化等，嚴(yán)重影響了湖濱帶的景觀、漁業(yè)、農(nóng)業(yè)以及工業(yè)，經(jīng)濟(jì)損失巨大［2－3］。因此，湖濱帶生態(tài)修復(fù)已經(jīng)成為控制湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的重要手段之一。湖濱帶植物具有涵養(yǎng)水源、提供棲息地、凈化水質(zhì)、調(diào)節(jié)微環(huán)境氣候因子、減弱風(fēng)浪對(duì)堤岸侵蝕、美化環(huán)境等多重作用，所以植物恢復(fù)是湖濱帶生態(tài)修復(fù)的重要組成部分。已有實(shí)踐證明，恢復(fù)良好的湖濱帶植物可顯著提高湖泊水體的自凈能力、促進(jìn)生物多樣性［3］。但是，關(guān)于湖濱帶植物恢復(fù)的研究還鮮有報(bào)道，鑒于此，我們選擇太湖湖濱帶為研究對(duì)象，針對(duì)太湖湖濱帶的類型劃分，提出植物恢復(fù)方案，以期為太湖及其他類似湖泊的生態(tài)修復(fù)提供參考。

1 研究區(qū)域概況

太湖湖濱帶岸線總長(zhǎng)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(jù)對(duì)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(nèi)(水向)50～100 m的環(huán)形區(qū)域。由于湖濱帶基本被環(huán)湖大堤及山體所包圍，原來(lái)的水陸物質(zhì)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(fēng)浪的影響嚴(yán)重，以挺水植物為例，其面積由環(huán)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(fēng)浪較小的湖灣區(qū)呈密集分布，而風(fēng)浪較大的區(qū)域則只有零星分布。太湖湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)健康狀況不容樂(lè)觀，據(jù)我們所做的太湖湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)結(jié)果，梅梁灣、竺山灣、西部沿岸的湖濱帶均處于“疾病”狀態(tài)，南部沿岸、東部沿岸、貢湖的湖濱帶均處于“亞健康”狀態(tài)，只有東太湖湖濱帶屬于“健康”狀態(tài)［5］。

2 太湖湖濱帶植被分布現(xiàn)狀及植物恢復(fù)的原則

2.1 太湖不同湖濱帶類型的植被分布現(xiàn)狀

我們?cè)趯?duì)全太湖湖濱帶進(jìn)行多次實(shí)地勘察及核實(shí)的基礎(chǔ)上，完成了太湖湖濱帶類型的劃分及特點(diǎn)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(jù)水文條件和露灘情況，又將大堤型分為長(zhǎng)期露灘、間歇露灘、無(wú)灘地型，將山坡型分為有灘地型、無(wú)灘地型，形成6種類型的湖濱帶，即長(zhǎng)期露灘－大堤型、間歇露灘－大堤型、無(wú)灘地－大堤型、有灘地－山坡型、無(wú)灘地－山坡型、河口型?，F(xiàn)將每種類型湖濱帶的主要特點(diǎn)和植被分布現(xiàn)狀分述如下：

(1)長(zhǎng)期露灘－大堤型。是指湖濱帶具有大堤，大堤與水體之間長(zhǎng)期存在面積不等的露灘地。該類型的湖濱帶生態(tài)狀態(tài)保持較好，保留了自然湖濱帶的基本特點(diǎn)，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(diǎn)是湖濱帶具有大堤，且湖水在高水位時(shí)可以觸及大堤堤腳以上區(qū)域，但在低水位時(shí)還不能達(dá)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(fēng)浪對(duì)基底持續(xù)淘蝕，所以少有濕生植物生長(zhǎng)。

(3)無(wú)灘地－大堤型。此類型特點(diǎn)是湖濱帶具有大堤，且湖水在低水位就已經(jīng)達(dá)到大堤的堤腳或以上部位，因此大堤前無(wú)灘地存在，風(fēng)浪對(duì)基底有持續(xù)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(diǎn)是山體距離湖泊水體有一定的距離，即湖水在高水位時(shí)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(tài)環(huán)境。此類型主要分布于梅梁灣湖濱帶。

(5)無(wú)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(shí)就已經(jīng)到達(dá)山腳或以上部位，山前無(wú)灘地存在，故命名為無(wú)灘地－山坡型。該種類型的湖濱帶很少有水生植物生長(zhǎng)，受風(fēng)浪長(zhǎng)期淘蝕，水土流失嚴(yán)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(dá)3.6 m，加上過(guò)往船舶以及油污染的影響，水生植被無(wú)法生存下來(lái)。

2.2 太湖湖濱帶植物恢復(fù)原則

湖濱帶植物恢復(fù)需考慮生物學(xué)特性、耐污能力、去除氮和磷能力及光補(bǔ)償點(diǎn)的特性，結(jié)合目標(biāo)水域的生境條件和功能要求，篩選出生態(tài)耐受性強(qiáng)、能適應(yīng)目標(biāo)水域水質(zhì)現(xiàn)狀的物種。依據(jù)太湖湖濱帶的特點(diǎn)，在湖濱帶植物恢復(fù)過(guò)程中應(yīng)遵循以下原則：

(1)適應(yīng)性原則。是指物種能適應(yīng)太湖湖濱帶所在區(qū)域環(huán)境，尤其適應(yīng)湖濱水陸生態(tài)交錯(cuò)帶的自然環(huán)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(dòng)態(tài)模式，選擇可以滿足不同水深光補(bǔ)償點(diǎn)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(dòng)態(tài)變化幅度(本文中所有的水位均以吳淞高程基準(zhǔn)面作為參照系，太湖湖底的平均高程為 1.1 m)。

(2)本地種優(yōu)先原則。本地種經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然選擇，能較好地適應(yīng)本地的環(huán)境條件。很多人工栽培和養(yǎng)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(duì)自然環(huán)境的要求，因此也可以選擇。對(duì)于外地新引進(jìn)的種群必須慎重，要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的適應(yīng)性試驗(yàn)研究才可選用。

(3)參照原有土著植物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jié)構(gòu)，以保持原有的種間關(guān)系、生物多樣性分布、群落結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)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(dòng)植物棲息地的生態(tài)功能、穩(wěn)定湖岸控制土壤侵蝕的護(hù)岸功能、景觀美學(xué)功能等。如恢復(fù)區(qū)污染非常嚴(yán)重，應(yīng)優(yōu)先考慮具有較強(qiáng)凈化能力的物種。

(5)易管理、低維護(hù)原則。植物的生長(zhǎng)—衰敗—復(fù)蘇是受自然規(guī)律所節(jié)制的，在植物衰敗過(guò)程中會(huì)釋放出大量的有機(jī)物，引起湖泊水體的營(yíng)養(yǎng)鹽季節(jié)性升高，為抑制該負(fù)面影響常常要對(duì)水生植物進(jìn)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(shí)要考慮到收割物種的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。低維護(hù)原則主要是指初始投入及維護(hù)費(fèi)用低。

3 太湖湖濱帶植物恢復(fù)方案

3.1 太湖湖濱帶植物恢復(fù)物種選擇及群落設(shè)計(jì)

根據(jù)以上5項(xiàng)原則，按照不同的水位，確定可選擇的湖濱帶植物恢復(fù)物種見表1。

表1 太湖湖濱帶植物恢復(fù)物種選擇

具體植物群落結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：

(1)太湖水位3.3—3.42 m區(qū)域。在該區(qū)域建設(shè)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(gòu)成。以密植灌木構(gòu)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(duì)人類活動(dòng)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(shí)，植物籬對(duì)面源污染有一定的凈化能力，對(duì)陸源固體廢物有一定的截留功能。配置品種可選擇側(cè)柏、黃刺梅、地槿等。初種方式為以側(cè)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(cè)。

(2)太湖水位3.1—3.3 m區(qū)域。在該區(qū)域建造喬灌草結(jié)合的植物防護(hù)帶，以有效提高涵養(yǎng)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(fā)揮邊坡植被對(duì)地表徑流的攔截凈化作用，控制面源污染對(duì)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(jié)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(jīng)濟(jì)性。營(yíng)造方式可以是帶狀或點(diǎn)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(qū)域。該區(qū)域主要以恢復(fù)挺水植物為主，設(shè)計(jì)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(qū)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(yíng)造方式為采用整株或整叢移栽。

(4)太湖水位2.7—2.8 m區(qū)域。在該區(qū)域逐步恢復(fù)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(qū)域可選睡蓮等景觀效果較好的浮葉植物。初植密度設(shè)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(qū)域。在該區(qū)域?qū)嵤┏了参锘謴?fù)。沉水植物是最難以恢復(fù)的水生植物，沉水植物的恢復(fù)可分為自然和人工兩種，自然恢復(fù)是沉水植物恢復(fù)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(fù);但在某些特殊情況下，沉水植物自然恢復(fù)較慢，需采取人工方法恢復(fù)。在低光照情況下或在污染水體實(shí)施沉水植物恢復(fù)時(shí)，需要注意兩點(diǎn)：一是選擇有較高株高和較多分蘗的物種，比如黑藻和馬來(lái)眼子菜;二是改善生境條件。沉水植物可選馬來(lái)眼子菜、黑藻、狐尾藻、苦草等。初植密度為馬來(lái)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(jù)水體透明度和基底泥質(zhì)情況，沉水植物恢復(fù)有3種營(yíng)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(fù)典型方案

根據(jù)太湖湖濱帶類型的劃分及植被分布現(xiàn)狀，結(jié)合太湖水體水位變化的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，以健康湖濱帶微地貌景觀結(jié)構(gòu)為參照系，分別對(duì)不同類型湖濱帶進(jìn)行植物恢復(fù)模式設(shè)計(jì)，共提出6種植物恢復(fù)典型化方案。

3.2.1 長(zhǎng)期露灘－大堤型湖濱帶植物恢復(fù)方案

該種類型湖濱帶以生態(tài)保育為主，在植被稀疏的區(qū)域進(jìn)行植物擴(kuò)增，可以作為修建湖濱防洪大堤的參考類型?；謴?fù)措施主要是對(duì)堤防坡面進(jìn)行草被植物種植;在露灘地系統(tǒng)的植被稀疏區(qū)域建設(shè)灌草濕生帶，防風(fēng)固土、涵養(yǎng)水源;在核心區(qū)擴(kuò)增挺水植物，以及促進(jìn)浮葉、沉水植物恢復(fù)。例如，采用香根草營(yíng)造生物籬網(wǎng)格固土、護(hù)坡，網(wǎng)格內(nèi)種植普通地毯草或中華結(jié)縷草、狗牙根等，起到穩(wěn)定、綠化堤防邊坡作用;在太湖水位3.1—3.3 m區(qū)域內(nèi)，擴(kuò)增耐濕灌木或草本植物，由灌木和草被結(jié)合組成灌草防護(hù)帶或直接配置草被帶;在太湖水位2.8—3.1m區(qū)域，根據(jù)水陸交錯(cuò)帶的實(shí)際寬度、水位以及挺水植物現(xiàn)狀，人工擴(kuò)增挺水植物;在太湖水位2.7—2.8 m范圍內(nèi)，逐步恢復(fù)和優(yōu)化配置浮葉植物。

3.2.2 間歇露灘－大堤型湖濱帶植物恢復(fù)方案

以生態(tài)修復(fù)為主，改善區(qū)域內(nèi)生境條件(如控制風(fēng)浪、修復(fù)基底等)，恢復(fù)以挺水植物為主導(dǎo)的湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)，兼顧增加生物多樣性。具體而言，大堤坡面應(yīng)該考慮邊坡的穩(wěn)定、綠化、過(guò)堤涵洞排放面源污水的處理，邊坡植被恢復(fù)可參見長(zhǎng)期露灘－大堤型堤防坡面的植物恢復(fù)模式;在太湖水位3.1—3.3 m范圍內(nèi)，即在間歇露灘和人工堆積淺灘上進(jìn)行耐濕灌木或草本植物恢復(fù);在太湖水位2.8—3.1 m范圍內(nèi)，根據(jù)水深及基底修復(fù)情況，引種挺水植物。

3.2.3 無(wú)灘地－大堤型湖濱帶植物恢復(fù)方案

以生態(tài)重建為主，適當(dāng)采取消浪措施構(gòu)建局部靜水環(huán)境，為水生植物的恢復(fù)創(chuàng)造條件。該模式的植物恢復(fù)措施是引進(jìn)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(duì)風(fēng)浪較大區(qū)域，需先實(shí)施消浪措施，構(gòu)建局部靜水環(huán)境，等生物量恢復(fù)到一定規(guī)模時(shí)，再進(jìn)行沉水植物的恢復(fù)。在前期挺水植物成功恢復(fù)后，結(jié)合水質(zhì)改善工程的實(shí)施，在水體透明度成功恢復(fù)到60～80 cm時(shí)，可以考慮在太湖水位2.5—2.7 m范圍內(nèi)實(shí)施沉水植物恢復(fù)。

3.2.4 有灘地－山坡型湖濱帶植物恢復(fù)方案

該模式應(yīng)該以生態(tài)保育為主，恢復(fù)山前灘地生態(tài)系統(tǒng)?？梢匀コ蚱茐木植坑操|(zhì)堤岸，消除人為干擾，恢復(fù)灘地生境條件，促進(jìn)挺水植物擴(kuò)增。該植物恢復(fù)方案遵從完全演替系列設(shè)計(jì)，依據(jù)基底坡度和水位依次進(jìn)行隔離防護(hù)帶、喬灌草防護(hù)帶建設(shè)，人工擴(kuò)增挺水植物，促進(jìn)浮葉植物、沉水植物自然恢復(fù)。在太湖水位3.3—3.42 m區(qū)域內(nèi)建立隔離防護(hù)帶工程，該工程由土石工程和生物工程有機(jī)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(gòu)成防護(hù)層，共同組成隔離防護(hù)帶;在太湖水位3.1—3.3 m區(qū)域帶內(nèi)營(yíng)造喬灌草防護(hù)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(zhǎng)的花草，改善濕地景觀;根據(jù)基底保育情況，在太湖水位2.8—3.1 m區(qū)域帶內(nèi)，人工擴(kuò)增挺水植物。

3.2.5 無(wú)灘地－山坡型湖濱帶植物恢復(fù)方案

以生態(tài)保育為主，控制坡面水土流失和促進(jìn)近岸陸生植被恢復(fù)。該模式的主要措施為在陸地系統(tǒng)建設(shè)防護(hù)林或林草復(fù)合系統(tǒng)，改善陸地環(huán)境;在水域系統(tǒng)的水位變幅帶及湖浪影響的范圍內(nèi)，采用拋石消浪，適當(dāng)引進(jìn)沉水植物。在太湖水位3.1—3.42 m區(qū)域帶內(nèi)先營(yíng)造香根草生物籬，等香根草長(zhǎng)至30 cm開始發(fā)揮固土功能后，再營(yíng)造防護(hù)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(qū)域帶內(nèi)選用香根草生物籬網(wǎng)格或石砌網(wǎng)格固土，然后在網(wǎng)格中種植草本植物，可選種中華結(jié)縷草或狗牙根。

3.2.6 河口型湖濱帶植物恢復(fù)方案

該恢復(fù)方案以恢復(fù)河口三角洲濕地、凈化入湖河流水質(zhì)為主導(dǎo)思想。需要根據(jù)河口沖積扇形狀和可利用的土地范圍，并根據(jù)基底修復(fù)情況以及太湖水位，選擇灌木和挺水植物進(jìn)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(diǎn)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(shè)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(jié)語(yǔ)

由于環(huán)湖大堤的建設(shè)，太湖湖濱帶的水生植物尤其是挺水植物的生物量出現(xiàn)大幅度的下降，致使原有的湖濱帶生物過(guò)濾功能、水生生物棲息地功能、美學(xué)價(jià)值等都受到很大影響，因此植物恢復(fù)是太湖湖濱帶生態(tài)修復(fù)措施中的重要環(huán)節(jié)。本研究通過(guò)對(duì)全太湖湖濱帶的多次實(shí)地勘察，確定了湖濱帶植物恢復(fù)的原則，并依據(jù)湖濱帶劃分類型分別提出了恢復(fù)方案，希望能對(duì)未來(lái)的太湖湖濱帶植物恢復(fù)提供一定的參考。植物恢復(fù)作為生態(tài)修復(fù)中的一部分，同樣有一個(gè)長(zhǎng)期復(fù)雜的過(guò)程，需要根據(jù)湖濱帶的現(xiàn)狀，因地制宜地加以運(yùn)用，并做長(zhǎng)期追蹤調(diào)查及時(shí)修正，才能達(dá)到預(yù)期效果。

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

［2］葉春，金相燦，王臨清，等.洱海湖濱帶生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)原則與工程模式［J］.中國(guó)環(huán)境科學(xué)，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(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，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.