海東濕地生態(tài)系統(tǒng)健康影響因素分析及改善對策研究

田 軍，張春敏，常鋒毅，金竹靜，楊逢樂

(1.云南省環(huán)境科學研究院，云南 昆明 650034； 2.中國科學院武漢植物園，湖北 武漢 430072)

海東濕地生態(tài)系統(tǒng)健康影響因素分析及改善對策研究

田 軍1，張春敏1，常鋒毅2，金竹靜1，楊逢樂1

(1.云南省環(huán)境科學研究院，云南 昆明 650034； 2.中國科學院武漢植物園，湖北 武漢 430072)

滇池東北岸海東濕地生態(tài)系統(tǒng)因為缺乏最基本的生態(tài)補水、水體流動性差，濕地出水口缺乏攔截藍藻的措施，濕地植物配置不夠完善，部分植被遭到人為破壞等原因?qū)е聺竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)崩潰。須有針對性地采取藍藻阻隔、水動力改善、植物配置優(yōu)化等措施，以逐漸恢復濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康，確保濕地各項功能的正常發(fā)揮。

濕地生態(tài)系統(tǒng)；影響因素；對策；海東濕地；滇池

濕地是水陸相互作用形成的獨特生態(tài)系統(tǒng)，它與森林、海洋并列，是全球三大生態(tài)類型之一[1]；它是重要的自然資源，是自然界生物多樣性最豐富的生態(tài)系統(tǒng)和人類最重要的生存環(huán)境之一[2]。湖濱濕地是湖泊天然的保護屏障，是健康的湖泊生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分[3]，在涵養(yǎng)水源、蓄洪防旱、促淤造地、維持生物多樣性[4]和生態(tài)平衡以及生態(tài)旅游、緩解污染[5]等方面有十分重要的作用。

滇池是我國第6大淡水湖泊，為云貴高原第一大淡水湖，被譽為“高原明珠”，也是昆明的“母親湖”，具有工農(nóng)業(yè)用水、水質(zhì)凈化、旅游休閑、水產(chǎn)養(yǎng)殖、調(diào)節(jié)氣候等多種功能，對昆明市的國民經(jīng)濟和社會發(fā)展起著至關(guān)重要的作用[6]。然而，在經(jīng)濟迅速發(fā)展的壓力下，滇池生態(tài)系統(tǒng)受損，水環(huán)境惡化，成為了我國“三河三湖”中治理難度最大的湖泊。為了保護滇池，在流域內(nèi)實施了“四退三還”工程，迄今為止共有約33.3km2的湖濱濕地得到保護。滇池湖濱濕地對控制污染源、改善水質(zhì)、保護滇池有重要作用，但是部分河道與濕地水路連通不足，濕地生態(tài)凈化功能有待恢復和提升。

本研究中海東濕地是滇池東北岸重要的湖濱濕地，由于水動力不暢、藍藻入侵等問題出現(xiàn)，導致濕地生態(tài)系統(tǒng)崩潰。本文擬通過全面調(diào)查和對存在問題進行分析，提出有效的改善對策，恢復濕地的生態(tài)健康，確保濕地功能能夠有效發(fā)揮。

1 區(qū)域現(xiàn)狀

海東濕地位于滇池東北岸新寶象河河口，具體位置見圖1。濕地總占地面積約61.8hm2(927畝)，北至環(huán)湖東路、南至滇池，西至新寶象河、東至廣普大溝。濕地規(guī)劃建設(shè)時對水系、濕地系統(tǒng)、植物組成進行了研究，也兼顧了景觀效果，因此建成初期，海東濕地植物生長繁茂、景色宜人、生態(tài)結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。

由于滇池水體富營養(yǎng)化較為嚴重，在每年夏初秋末易暴發(fā)藍藻水華。在滇池流域主導的西南風影響下，東北岸是藍藻易聚集的區(qū)域，這正是海東濕地所處的地理位置。2016年9月滇池藍藻大量繁殖，海東濕地內(nèi)也涌入了許多藍藻。藍藻進入濕地后在水岸堆積，散發(fā)出難聞氣味。進入濕地的藍藻大量消耗水體中的溶解氧，降低水體透明度，阻斷沉水植物的光合作用，嚴重威脅沉水植物的生存。藍藻的入侵，直接導致水體中沉水植物、浮游動物、底棲動物和魚蝦等死亡，導致了海東濕地生態(tài)系統(tǒng)崩潰。

2 存在問題分析

根據(jù)海東濕地污染現(xiàn)狀、運行管護情況、生態(tài)系統(tǒng)受損程度綜合分析，目前造成濕地生態(tài)系統(tǒng)崩潰的主要原因是：

(1)海東濕地缺乏最基本的生態(tài)補水，水體流動性差。海東濕地自建成之后，尚未與鄰近河流建立起良好的連通性，未引入新寶象河河水對其進行生態(tài)需水的補給。缺乏應(yīng)有的補給水的進入，使得濕地系統(tǒng)水體流動性差，加之各小水體連接處的挺水植物生長茂密，更加阻隔了濕地水系的運行。一個缺乏有效生態(tài)補水、水動力差的濕地，不是健康的生態(tài)系統(tǒng)。

(2)濕地出水口缺乏攔截藍藻的措施。海東濕地的出水口直接與滇池連通，缺乏攔截藍藻的措施，因此，只要出現(xiàn)西南風，滇池水夾帶著藍藻極易涌入濕地內(nèi)。并且，藍藻水易進難出，在濕地堤岸堆積，不僅影響濕地景觀環(huán)境，也對濕地水質(zhì)和生態(tài)健康造成嚴重損害。

(3)濕地植物配置不夠完善，在藍藻的入侵下濕地生態(tài)系統(tǒng)崩潰。海東濕地現(xiàn)有漂浮植物和挺水植物較多，而沉水植物種類和數(shù)量較少，使得整個濕地系統(tǒng)中物種的多樣性滿足、而物種的完整性不足。此外，水體營養(yǎng)程度較高，漂浮植物大量繁殖覆蓋了大部分水面，造成水體缺氧影響了沉水植物的生長；挺水植物生長過快、密度過大，占據(jù)了部分水域，造成了濕地沼澤化。漂浮植物和挺水植物的無控制增加，使得海東濕地的自由水面減少，影響了濕地系統(tǒng)的自我穩(wěn)定性和水力調(diào)節(jié)能力。

(4)海東濕地部分植被遭到人為破壞，需要加強管理維護工作。海東濕地屬于恢復型景觀濕地，為了滿足親水性和環(huán)境友好性，未設(shè)置圍欄將綠化區(qū)域與人行步道隔離。由于游客眾多、管護人員數(shù)量不夠，致使?jié)竦貎?nèi)部分植被遭到踩踏、景觀植物被故意采摘，濕地景觀功能受到較大的破壞。此外，由于濕地管護不到位，導致了濕地內(nèi)漂浮植物大量繁殖無人打撈，挺水植物直接在濕地內(nèi)腐爛，沉入水塘底部抬高濕地形成沼澤化。

3 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康恢復對策

濕地生態(tài)系統(tǒng)是一個復雜的非線性動態(tài)過程，濕地生態(tài)系統(tǒng)健康不但表現(xiàn)在能夠提供特殊功能的能力(如洪水調(diào)蓄和水質(zhì)凈化等)，而且具有維持自身有機組織的能力[7]。為了恢復海東濕地的生態(tài)健康，需要重點改善濕地水源補給、水質(zhì)污染、物種多樣性、自由水面退化等問題。

根據(jù)海東濕地存在問題分析，出現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)崩潰的外部原因是藍藻的入侵，內(nèi)部原因是水文問題和植物配置不足。因此，恢復濕地生態(tài)系統(tǒng)健康一方面要阻隔外部藍藻的進入，另一方面，要重點加強濕地內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改善，解決水文問題，增加濕地補水改善水質(zhì)情況，優(yōu)化植物配置提高物種多樣性，解決水面減少的問題。

濕地水文問題改善措施，是將新寶象河的水引入海東濕地，一方面河水的引入能夠解決濕地水動力不足的問題，另一方面新寶象河河水較為清潔，引入濕地可以極大地改善濕地水質(zhì)問題。

植物配置問題改善措施，主要是通過對濕地中浮葉植物、挺水植物和沉水植物等的合理搭配，建立一個健康的濕地生態(tài)系統(tǒng)，使?jié)竦鼐哂懈咝У乃|(zhì)凈化能力和自我穩(wěn)定性，并且具有良好的景觀效果。

3.1 濕地水文問題改善措施

首先，減少外界藍藻入侵的影響，對濕地出水口進行改造，提高出水口的高度，使得濕地水面與滇池分隔，藍藻無法直接進入。

解決外部影響后，對濕地內(nèi)部水源補給不足和水質(zhì)富營養(yǎng)化嚴重的問題進行改善，主要措施就是引入新寶象河的河水進入濕地。新寶象河的河水主要是由上游昆明市第六污水處理廠尾水回補到河道的，水質(zhì)較為清潔。引入河水進入海東濕地后，可以同時解決水源補給不足和濕地水質(zhì)差的問題。

濕地補給水量的選擇對濕地生態(tài)系統(tǒng)恢復有著非常重要的作用，補入的水量一方面要確保濕地能形成明顯的水流流態(tài)，具有一定的流速和水動力，另一方面從發(fā)揮濕地凈化功能的角度要確保適宜的水力負荷和污染負荷。表1中對比分析了海東濕地補水40000m3/d和20000m3/d，不同補水量情況下，水力負荷和污染物削減效果的理論值。根據(jù)新寶象河低污染的水質(zhì)特征和實驗結(jié)果，海東濕地水力負荷在0.2m3/m2·d左右較為適宜。另一方面濕地內(nèi)的水力停留時間不宜過長，停留時間過長反而會導致水體藍藻生長。因此，濕地內(nèi)引入40000m3/d的水量效果最佳。海東濕地進水后采用管道布水的方式，將河水均勻地引入濕地內(nèi)，確保濕地水流暢通。在局部水流阻隔區(qū)域，采用漂浮式的太陽能推流裝置，使得整體濕地水流順暢。

表1 濕地補給水量各理論參數(shù)對比

3.2 植物優(yōu)化配置改善措施

濕地生態(tài)系統(tǒng)中，大型水生植物是保持水體、維持水體生態(tài)系統(tǒng)平衡的關(guān)鍵類群，它的生存、生長、繁殖等生命活動對其生活的水環(huán)境有著重要影響。水生植物在水體中通過一系列反饋機制抵抗外界干擾，維持著生態(tài)系統(tǒng)平衡，并使水環(huán)境按照一定的規(guī)律健康、有序地發(fā)展。因此，對于生態(tài)健康受損的濕地系統(tǒng)，修復工作的重點大多聚集在水生植物上，目前在濕地水生植物的恢復與優(yōu)化方面開展了很多研究與實踐。

海東濕地存在的問題主要是群落配置不合理、水生植被景觀效果差、物種選擇不合理以及水生植物群落管護不到位。針對問題，在進行濕地植被恢復過程中從水生植物群落結(jié)構(gòu)調(diào)整入手，加大濕地沉水植物修復面積，減少現(xiàn)有浮葉植物覆蓋度，優(yōu)化濕地岸帶挺水植物群落配置，提升沉水植物、浮葉植物與挺水植物生物多樣性，在此基礎(chǔ)上強化后期水生植物群落的維護與管理。

水生植物群落的配置主要包括空間配置(水平空間配置和垂直空間配置)、節(jié)律配比等。根據(jù)海東濕地水質(zhì)狀況與滇池周邊氣候特征，選擇的植物群落以污水凈化、美化環(huán)境、促進生態(tài)系統(tǒng)恢復為主要目標。在空間構(gòu)建中，按空間生境梯度和水生植物生活型進行群落構(gòu)建，提高群落內(nèi)的生物多樣性，增強水生生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。群落配置除應(yīng)考慮空間上的鑲嵌外，還應(yīng)考慮時間上的節(jié)律配比，以保證所建水生植物群落具有較強的生態(tài)環(huán)境功能和周期連續(xù)性。海東濕地水生植物修復工作具體包括沉水植物群落重建、浮葉植物多樣性提升、挺水植物群落配置優(yōu)化等三個方面。

3.2.1 沉水植物群落重建

沉水植物是水體生態(tài)修復的核心內(nèi)容之一，是水體生物多樣性賴以維持的基礎(chǔ)，它的恢復是水生態(tài)修復的關(guān)鍵，其所產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和水環(huán)境質(zhì)量改善的重要依據(jù)。當沉水植物豐富時，水體表現(xiàn)為水質(zhì)清澈、溶解氧高、藻類密度低、生物多樣性高等特點，即草型清水態(tài)；反之，當沉水植物消失，水體處于較高營養(yǎng)狀態(tài)時，高溫季節(jié)一般藻類密度高、生物多樣性低、水質(zhì)渾濁，即藻型濁水態(tài)。因此，受損的濕地生態(tài)系統(tǒng)中沉水植物的恢復與重建是恢復健康的重要手段之一。

從水體水質(zhì)要求和污染特征、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能、景觀布局等各方面分析，為達到水體自凈，沉水植物選擇耐污、景觀、四季常綠以及便于管理的配置物種，形成一年四季常綠、水下景觀層次分明的“水生態(tài)系統(tǒng)”和“全生態(tài)水下景觀”。有研究表明，生態(tài)修復中沉水植物生物量保持在3kg/m2左右、覆蓋面積達到湖泊面積的30%以上時，對凈化水質(zhì)和維持湖泊生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)較為有利。

為確保生態(tài)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，防止因季節(jié)交替、植被消亡形成水中植被空白，在冬春交替期，充分引種沉水植物菹草是較為有利的。菹草萌發(fā)、生長于冬春季節(jié)，4—5月份是其生長旺期，此時正是夏綠型植被處于萌發(fā)的階段，其他植被甚少，使菹草成為生長期銜接優(yōu)良的冬綠型植物。因此，在海東濕地中選用苦草、菹草、黑藻、金魚藻、馬來眼子菜、穿葉眼子菜、伊樂藻不同季節(jié)耐污能力、凈化能力較強的沉水植物。

3.2.2 浮葉植物多樣性提升

浮葉植物對水體的凈化作用主要是通過根系和浮葉背面發(fā)揮作用，不僅可以吸收淤泥的營養(yǎng)物質(zhì)，而且可以吸收水體中的營養(yǎng)物質(zhì)。此外，浮葉植物最主要的作用是具有很高的景觀功能。海東濕地屬于景觀濕地公園，對于景觀功能有較大需求。

由于現(xiàn)有濕地浮葉植物種類單一，局部分布面積過密，因此采用如下修復對策：在對現(xiàn)有單一浮葉植物清除的基礎(chǔ)上，考慮在海東濕地水深較大的(>2m)區(qū)域開展浮葉植物群落恢復。根據(jù)實地情況，海東濕地選用菱、睡蓮、王蓮、芡實、荇菜等觀賞性較強的浮葉植物進行種植。

3.2.3 挺水植物群落配置優(yōu)化

挺水植物是構(gòu)建濕地岸帶植被系統(tǒng)的主要類型，不僅具有同化、吸收污染物的功能，還有攔截、過濾污染物的作用。維持挺水植物的健康發(fā)展是保持濕地功能正常發(fā)揮的關(guān)鍵措施之一。

大量的研究表明，挺水植物對氮磷具有較高的去除率，部分具有克藻的功能；還能吸收水中的重金屬離子，并降低水體的化學需氧量，為水生動物提供生存環(huán)境；挺水植物能伴生在沉水植物和浮葉植物群落中，也能在浮葉植物帶淺水一側(cè)形成挺水植物群落，類似于喬灌花草的立體配置，并能結(jié)合沉水、浮葉植物形成復層群落，發(fā)揮更大的生態(tài)功能。作為水域生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，挺水植物不僅是初級生產(chǎn)者，為水生動物提供豐富的食物，還可以為它們提供棲息生境和繁殖場所，有利于保護生物多樣性和維持整個水域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。此外，挺水植物的景觀功能顯著，在濕地岸帶與沉水植物、浮葉植物構(gòu)成由高到低的層次，其不同姿態(tài)、色彩、高度是水生景觀的重要組成。

由于海東濕地挺水植物群落搭配不合理、局部區(qū)域生長過密，導致景觀與生態(tài)效果差。因此，需要收割密度過高的現(xiàn)有挺水植物，選擇水深<0.5m區(qū)域進行蘆、香蒲、茭草、梭魚草等的搭配種植。

4 結(jié)論

湖濱濕地作為湖泊保護的一道重要的屏障，對湖泊水體生態(tài)系統(tǒng)的保護具有至關(guān)重要的作用。而湖濱濕地功能的發(fā)揮，有賴于其自身生態(tài)系統(tǒng)的健康，具有良好的自我穩(wěn)定性和抵御外界干擾的能力，否則不健康的湖濱濕地不僅無法發(fā)揮其水體凈化功能，反而成為了湖泊水體的二次污染源。

本研究對滇池東北岸海東濕地生態(tài)系統(tǒng)崩潰的原因進行了分析，有針對性地提出了濕地修復和改善對策，以期能夠逐漸恢復濕地生態(tài)系統(tǒng)健康，發(fā)揮正常的水體凈化、湖泊保護功能。

[1]劉青松. 生態(tài)保護[M]. 北京: 中國環(huán)境科學出版社, 2003:134-146.

[2]Mitsch W J，Gosselink J G. Wetlands [M]. New York: Van Nostrand Reinhold,2000: 271.

[3]王玲玲，曾光明，黃國和，等. 湖濱濕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性評價[J]. 生態(tài)學報，2005,25(12)：3406-3410.

[4]Well M J , Turpin T. Creating a wetland using rainwater as mitigation for loss of waterfowl habitat [J]. Water and Environment Management , 1999, 13( 3): 157-163.

[5]George M Huddles t on, W Barry Gil les pie, Joh n H Rodgers. Using constructed wetlands to treat biochemical oxygen demand and ammonia associated with a refinery effluent [J]. Ecotoxicology and Environment Safety , 2000, 45(2): 188-193.

[6]王巧銘，田昆，王學雷，等. 高原濕地滇池生態(tài)系統(tǒng)健康評估探討[J]. 華中師范大學學報(自然科學版)，2015,49(2)：274-279.

[7]崔保山，楊志峰. 濕地生態(tài)系統(tǒng)健康研究進展[J]. 生態(tài)學雜志，2001,20(3)：31-36.

Analysis and Countermeasures on Influence Factors of Haidong Wetland Ecosystem Health

TIAN Jun1, ZHANG Chun-min1, CHANG Feng-yi2, JIN Zhu-jing1, YANG Feng-le1

(1.Yunnan Institute of Environmental Science, Kunming Yunnan 650034, China)

Riparian wetland is a natural protective barrier to lake and has many important functions, such as water purification and ecological balance. However, the wetland with damaged ecosystem health could not display the various functions. Haidong wetland is located in the northeast of Dianchi Lake. In this paper, the reasons of wetland ecosystem collapse were analyzed. Some countermeasures for ecosystem health improvement including barrier of cyanobacteria, hydrodynamic improvement, and plant composition optimization and so on were put forward. It was hoped that these measures would be able to gradually recover the wetland ecosystem health.

wetland; ecosystem health; factors; countermeasures; Haidong wetland; Dianchi Lake

2017-01-17

國家“十二五”重大水專項課題(2012ZX07102002)。

X171

A

1673-9655(2017)04-0010-05