太湖湖濱帶水生植被恢復(fù)技術(shù)集成與應(yīng)用淺析

殷雪妍 嚴廣寒 汪星

摘要： “水體污染控制與治理”科技重大專項（簡稱水專項）自“十一五”以來研發(fā)了20余項生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)， 為解決單項技術(shù)在湖濱帶生態(tài)修復(fù)過程中應(yīng)用成效局限性問題， 基于提升土壤穩(wěn)定性、改善濕地生境、恢復(fù)修復(fù)區(qū)水生植被、實現(xiàn)長效運行管理等技術(shù)需求， 選擇生態(tài)修復(fù)區(qū)迎風(fēng)岸坡重建與消浪擋藻技術(shù)，基底快速沉降-持久穩(wěn)定-水質(zhì)底質(zhì)改善技術(shù)， 敞水區(qū)水生植被多層次重建技術(shù)， 水陸交錯帶植被優(yōu)化配置與穩(wěn)定化技術(shù)， 水生植被資源化利用與生態(tài)修復(fù)長效運行管理技術(shù)等， 凝練形成以“湖濱帶現(xiàn)狀調(diào)查、健康評價與診斷—生境改善—水生植被恢復(fù)—長效運行管理”為集成模式的太湖不同類型湖濱帶水生植被恢復(fù)成套技術(shù). 其中， 大堤型湖濱帶植被恢復(fù)成套技術(shù)在太湖竺山灣應(yīng)用成效顯著， 可消減64%風(fēng)浪， 植被覆蓋率達到30%以上； 緩坡型湖濱帶植被恢復(fù)成套技術(shù)在太湖貢湖灣應(yīng)用成效顯著， 水生植物覆蓋度達到57%， 水體透明度 > 110 cm， 生物多樣性指數(shù)大幅提高. 為太湖湖濱帶水生植被恢復(fù)與水質(zhì)改善工作提供了實踐依據(jù).

關(guān)鍵詞： 湖濱帶； 水生植被恢復(fù)； 太湖流域； 技術(shù)集成

中圖分類號： X524 文獻標(biāo)志碼： A DOI：10.3969/j.issn.1000-5641.2021.04.004

Research on the integration and application of aquatic vegetation restoration technology in the lakeshore zone of Taihu Lake

YIN Xueyan1，2， YAN Guanghan1，2， WANG Xing1，2

（1. National Engineering Laboratory for Lake Pollution Control and Ecological Restoration， Chinese Research Academy of Environmental Sciences， Beijing 100012， China； 2. State Environmental Protection Key Laboratory of Drinking Water Source Protection， Chinese Research Academy of Environmental Sciences， Beijing 100012， China）

Abstract： Since the eleventh five-year plan， the National Major Science and Technology Program for Water Pollution Control and Treatment （referred to as the “Water Program”） has developed more than 20 key technologies to assist in restoring the lakeshore zone of Taihu Lake Basin. These solutions overcome the application limitations of a single technology in ecological restoration of the lakeshore zone. This includes technologies for： rebuilding the upwind bank slope to eliminate wave and algae in the ecological restoration area； rapid settlement of sediment for lasting improvements in water quality； multi-level reconstruction technology for aquatic vegetation in an open water area； large-scale cultivation and community construction for optimal allocation and stabilization of aquatic plants； and utilization of aquatic vegetation resources for long-term operation and management， based on the technical requirements for improving soil stability， improving the wetland habitat， and restoring the aquatic vegetation in the restoration area. Hence， a comprehensive technology solution for ecological restoration of different lakeshore zones in Taihu Lake Basin （titled “investigation and assessment of lakeshore zone status， wetland habitat improvement， wetland aquatic vegetation restoration， and long term management”） was formed. The complete technology solution for vegetation restoration in the dike-type lakeshore zone has been successfully applied in Zhushan Bay of Taihu Lake， with the wind wave reduced by 64% and the vegetation coverage rate exceeding 30%. The complete technology solution for vegetation restoration in a gentle slope lakeshore zone was also successfully applied in Gonghu Bay of Taihu Lake； the implementation resulted in coverage of aquatic plants reaching 57%， water depth transparency of more than 110 cm， and a greatly improved biodiversity index. In summary， the research results provide a practical basis for aquatic vegetation restoration and water quality improvement.

Keywords： lakeshore zones； aquatic vegetation restoration； Taihu Lake Basin； technology integration

0 引 言

湖濱帶（Lakeshore）定義為湖泊流域中湖泊水域生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的生態(tài)過渡帶[1-3]，可分為水向帶（Littoral Zone）、岸線帶（Shoreline Zone， 即消落帶）和陸向帶（Riparian Zone）[4-7]. 早期研究者們將湖濱帶按照地形條件進行分類， 可分為河口型、堤防型（大堤型）、灘地型（平原型）和陡岸型（山坡型）等類型[8-10]. 進一步地， 研究者又將大堤型劃分為長期露灘-大堤型、間歇露灘-大堤型及無灘地-大堤型， 將山坡型劃分為有灘地-山坡型、無灘地-山坡型[11]. 通過對湖濱帶的系統(tǒng)劃分， 有助于對其進行分區(qū)恢復(fù)及管理. 湖濱帶的生態(tài)功能主要包括飲用水服務(wù)功能、攔截凈化功能、生境及生物多樣性保護功能、護岸功能以及人文景觀功能[3]. 隨著社會經(jīng)濟迅速發(fā)展和人類活動頻繁， 湖濱帶退化現(xiàn)象凸顯. 例如， 濕地水體富營養(yǎng)化嚴重； 水利工程如筑堤、建壩（如水利電站）改變了湖濱帶的水文過程和淺灘環(huán)境； 點面源污染和廢棄物堆積造成湖濱帶水質(zhì)和沉積物污染等[12-17].

太湖是我國第三大淡水湖泊， 位于長江中下游地區(qū)， 岸線長約405 km. 為了防洪， 約73.5%的湖濱帶修建了環(huán)湖大堤， 大堤一方面直接侵占了湖濱帶， 阻斷了水陸生態(tài)系統(tǒng)間正常的水流路徑， 改變了水流入湖方式， 將坡面漫流轉(zhuǎn)化為徑流通過大型河流入湖； 另一方面加劇了風(fēng)浪對近岸基底的淘蝕，加速了水生植物的大面積消亡， 導(dǎo)致湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)嚴重退化. 湖濱帶作為太湖流域“一湖四圈”生態(tài)圈層構(gòu)架的重要組成部分[18]， 是河-湖水系連接的關(guān)鍵緩沖節(jié)點， 維持一定規(guī)模的水生植物群落有利于緩解太湖湖體的生態(tài)環(huán)境壓力、維持水體健康穩(wěn)態(tài). 因此， 對太湖流域湖濱帶開展生態(tài)修復(fù)是當(dāng)務(wù)之急， 也符合太湖流域水污染治理的科技需求.

“十一五”以來， 通過國家“水體污染控制與治理”重大專項（以下簡稱水專項）及地方治理項目，研發(fā)產(chǎn)出了 一批生態(tài)修復(fù)的單項技術(shù)， 并在太湖等典型區(qū)域開展工程示范， 實施初期發(fā)揮了顯著的環(huán)境和社會效益， 但是其集成的總體效果由于工程實施時間短， 有待生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和穩(wěn)定后才能體現(xiàn)，因此， 技術(shù)應(yīng)用的成效還未能充分顯示[19]. 與此同時， 不同技術(shù)涉及的工藝參數(shù)、經(jīng)濟與環(huán)境效益差異較大， 急需通過梳理分類、技術(shù)分析、驗證評估等， 明確各單項技術(shù)對污染物去除的實際貢獻率和適用條件， 重組凝練形成系列化、高效、適用、規(guī)范化的成套技術(shù)， 在更大面積的綜合示范區(qū)開展技術(shù)集成與示范應(yīng)用.

鑒于此， 本研究以太湖流域湖濱帶生態(tài)修復(fù)為例， 以湖濱帶存在的主要環(huán)境問題為導(dǎo)向， 基于已研發(fā)成功的關(guān)鍵技術(shù)開展成套技術(shù)的集成， 分析成套技術(shù)綜合示范與推廣應(yīng)用成效， 以期為太湖流域水污染治理與生態(tài)修復(fù)工作提供理論依據(jù)與實踐支撐.

1 太湖湖濱帶特征及主要問題

1.1 太湖湖濱帶特征

太湖地處長江中下游平原， 屬于淺盆型湖泊. “八五”期間， 國務(wù)院基于水利安全、供水和灌溉的需要， 治理太湖、淮河流域， 建立太湖環(huán)湖大堤， 環(huán)湖岸帶總長393.75 km， 共建設(shè)堤線總長度269.63 km，占湖濱帶總長度的68.48%； 未建堤壩處鄰近山體， 太湖環(huán)湖出入湖河道口共219處. 根據(jù)太湖湖濱帶地形地貌、水文條件的不同以及與之相應(yīng)的湖泊水生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)結(jié)構(gòu)和湖泊使用功能的差異， 可建立針對太湖湖濱帶的二級分類體系. 首先按照湖濱帶地形地貌進行一級分類， 類型有大堤型、山坡型、河口型. 其次根據(jù)水文條件和露灘情況進行二級分類， 大堤型湖濱帶可再次劃分為長期露灘-大堤型、間歇露灘-大堤型、無灘地-大堤型； 山坡型湖濱帶也可再次劃分為有灘地-山坡型、無灘地-山坡型[20].根據(jù)前期實地勘察及核實， 各類型湖濱帶分布情況見表1.

1.2 太湖湖濱帶生境退化

（1）環(huán)湖大堤工程破壞了太湖湖濱帶的濕地生態(tài)系統(tǒng)

2004年竣工的環(huán)湖大堤不僅保障了太湖流域居民生命財產(chǎn)的安全， 同時產(chǎn)生了巨大的社會經(jīng)濟效益. 但堤防設(shè)計方案， 如堤線裁彎取直、侵占湖濱濕地等工程行為， 使湖濱帶生境空間異性程度下降， 生物棲息環(huán)境質(zhì)量降低， 以至于湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)受到嚴重破壞. 湖濱帶退化造成湖濱微環(huán)境惡化、生態(tài)功能缺失， 將使其喪失湖泊天然保護層的本質(zhì)作用， 使湖泊的生態(tài)安全受到影響.

（2）堤內(nèi)沿岸帶域漁業(yè)養(yǎng)殖的超常規(guī)發(fā)展加劇了湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)的退化

太湖漁業(yè)養(yǎng)殖于20世紀(jì)90年代獲得迅猛發(fā)展. 據(jù)調(diào)查， 全太湖環(huán)湖大堤之內(nèi)的養(yǎng)殖面積有0.73萬hm2左右. 由于草食性魚類的捕食， 使得養(yǎng)殖區(qū)水草無法生長； 由于食底棲動物魚類的捕食， 使得螺、蚌等軟體類底棲動物無法生長； 而喜好有機污染環(huán)境的底棲寡毛類和一些水生昆蟲幼蟲則迅速增加. 因此，水專項實施初期， 湖濱帶的生態(tài)系統(tǒng)受到漁業(yè)養(yǎng)殖的超常規(guī)發(fā)展的顯著影響.

（3）旅游業(yè)的過度發(fā)展加速了太湖湖濱帶生態(tài)的退化

太湖湖濱帶具有豐富的旅游資源， 改革開放以后， 各個旅游區(qū)在開發(fā)建設(shè)的過程中沒有對生態(tài)環(huán)境的保護引起重視， 致使開發(fā)區(qū)的水土流失嚴重， 破壞了原有的湖濱生態(tài)系統(tǒng). 另外， 度假區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的生活污水直接排入太湖， 導(dǎo)致湖濱帶水體受到污染， 產(chǎn)生富營養(yǎng)化， 使水生生態(tài)系統(tǒng)受到破壞.

2 湖濱帶植被恢復(fù)技術(shù)需求與集成模式

如何監(jiān)測和評估濕地生態(tài)系統(tǒng)健康狀況， 修復(fù)和保護受損濕地生態(tài)系統(tǒng)， 已成為當(dāng)今濕地管理的重要內(nèi)容[21-25]. 基于前述太湖流域湖濱帶面臨的主要問題， 開展湖濱帶健康評價， 對于正確地評估濕地生態(tài)健康狀況和可修復(fù)性具有重要的理論指導(dǎo)意義[26]. 此外， 太湖濕地修復(fù)或重建要遵循“生境改善—生態(tài)修復(fù)—系統(tǒng)調(diào)控”三步走的思路， 逐步形成健康的濕地生態(tài)系統(tǒng)[27-29]. 如圖1所示， 本研究的湖濱帶生態(tài)修復(fù)模式主要包括基底（底質(zhì)、地形、地貌）修復(fù)與生態(tài)恢復(fù)兩部分. 其中， 基底修復(fù)應(yīng)盡可能使原來陡峭易被侵蝕的湖岸區(qū)平緩化， 緩解風(fēng)浪、水流等不利水文條件對湖濱帶生態(tài)恢復(fù)的影響；清除含高營養(yǎng)鹽的表層沉積物及其表面由營養(yǎng)物質(zhì)形成的絮狀膠體、半休眠狀活體藻類和植物殘骸等， 以適應(yīng)水生植物及敏感型底棲動物的生長與繁殖. 生態(tài)恢復(fù)則采用演替理論， 即通過對一定生境條件下湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)退化原因及其機制的診斷， 運用生物、生態(tài)工程的技術(shù)與方法， 依據(jù)人為設(shè)定的目標(biāo)， 選擇適宜的先鋒植物， 構(gòu)造種群和生態(tài)系統(tǒng)， 實行土壤、植被與生物同步分級恢復(fù)， 以逐步使生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和生態(tài)學(xué)潛力盡可能地恢復(fù)到原有的或更高的水平. 湖濱帶的生態(tài)恢復(fù)程度與其所受的環(huán)境壓力密切相關(guān)， 如圖2所示， “橡皮筋”模式[30-32]針對那些主要受自然因素或單一人為因素的湖濱濕地， 其恢復(fù)與退化路徑一致， 湖濱帶基本能恢復(fù)到原有狀態(tài)； “滯后”模式[31-32]針對那些受人為干擾、自然因素等多重影響的湖濱帶， 其恢復(fù)與退化路徑存在差異且恢復(fù)時間較長， 但最終也能恢復(fù)到原始狀態(tài). 上述兩種模式適于太湖長期露灘型湖濱帶， 可修復(fù)性較高. “不可逆”[31-34]與“波動恢復(fù)”[32，35-36]模式主要針對受人為干擾較重（如物種組成及種群結(jié)構(gòu)遭到破壞）的湖濱帶， 其恢復(fù)終點無法達到初始狀態(tài)， 或恢復(fù)效果存在一定的波動. 這兩種模式適于太湖間歇或無露灘型湖濱帶， 修復(fù)難度較大.

基于前述的需求分析， 本研究提出湖濱帶生態(tài)修復(fù)應(yīng)遵循“湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)健康評估—湖濱帶生境改善—湖濱帶水生植被恢復(fù)—長效運行管理”的集成模式開展技術(shù)集成. 針對前述兩大主要湖濱帶類型， 將太湖湖濱帶總體分為大堤型和緩坡型湖濱帶， 分別采取不同的成套技術(shù)模式. 如圖3所示， 大堤型湖濱帶植被恢復(fù)成套技術(shù)首先通過水質(zhì)、底質(zhì)、水生生物及湖岸帶等指標(biāo)來評估湖濱帶生態(tài)健康狀況， 明確湖濱帶開展生態(tài)修復(fù)的必要性與恢復(fù)潛力； 然后通過生態(tài)修復(fù)區(qū)迎風(fēng)岸坡重建和消浪擋藻技術(shù)完成間歇或無露灘型湖濱帶生境改善； 隨后通過敞水區(qū)生態(tài)調(diào)控和水生植被重建技術(shù)完成濕地植被恢復(fù)與重建； 最后通過水生植被資源化利用技術(shù)與生態(tài)修復(fù)的長效運行管理技術(shù)實現(xiàn)湖濱帶生態(tài)修復(fù)的長效運行管理.

如圖4所示， 緩坡型湖濱帶植被恢復(fù)成套技術(shù)首先通過水質(zhì)、底質(zhì)、水生生物及湖岸帶等指標(biāo)來評估湖濱帶生態(tài)健康狀況， 明確湖濱帶開展生態(tài)修復(fù)的必要性與恢復(fù)潛力； 然后通過基底快速沉降—持久穩(wěn)定—水質(zhì)底質(zhì)改善技術(shù)完成長期露灘型湖濱帶生境改善； 隨后通過水陸交錯帶植被優(yōu)化配置與穩(wěn)定化技術(shù)完成濕地植被優(yōu)化配置與規(guī)?；謴?fù)； 最后通過水生植被資源化利用技術(shù)與生態(tài)修復(fù)長效運行管理技術(shù)實現(xiàn)湖濱帶生態(tài)修復(fù)的長效運行管理.

3 湖濱帶生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)突破與工程實證

3.1 湖濱帶生態(tài)健康評估方法構(gòu)建技術(shù)[37]

以太湖湖濱帶生態(tài)環(huán)境調(diào)查結(jié)果為數(shù)字依據(jù)， 以生態(tài)健康綜合指數(shù)法（Ecological Health Comprehensive Index， EHCI）為方法基礎(chǔ)， 構(gòu)建湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)遞階層次結(jié)構(gòu)健康評價體系， 如圖5所示. 基于層次分析法， 經(jīng)過無量綱化處理， 再采用專家打分法確定準(zhǔn)則層權(quán)重， 熵值法確定指標(biāo)層的權(quán)重指標(biāo)， 而后求得湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)綜合健康指數(shù)， 見式（1）， 并對評價結(jié)果進行分析， 并劃分健康等級： 0 ～ 20為嚴重疾病， 20 ～ 40為疾病， 40 ～ 60為亞健康， 60 ～ 80為健康， 80 ～ 100為很健康. 對于評價結(jié)果屬于亞健康或更差的湖濱帶需進行湖濱帶生態(tài)修復(fù).

3.2 生態(tài)修復(fù)區(qū)迎風(fēng)岸坡重建與消浪擋藻技術(shù)[38]

3.2.1 技術(shù)原理

針對水陸交錯帶水位多變、迎風(fēng)岸坡淘刷、夏季藍藻堆積等問題， 采用柔性可浮降式圍隔系統(tǒng)，依據(jù)風(fēng)場湖流啟閉導(dǎo)流門， 通過消浪、擋藻、導(dǎo)藻等過程， 有效防止近岸帶藍藻的堆積及進入示范區(qū).圍隔系統(tǒng)能減緩水流流速和消減風(fēng)浪， 有效降低生態(tài)岸坡的淘刷程度， 提高迎風(fēng)岸坡護坡植被的成活率， 并使生態(tài)修復(fù)區(qū)免受藍藻堆積的影響， 為生態(tài)修復(fù)區(qū)的穩(wěn)定運行提供有效屏障.

3.2.2 核心參數(shù)

迎風(fēng)岸坡構(gòu)建根據(jù)地形采用石籠、木樁、植物、軟圍隔等進行消浪護坡， 軟圍隔系統(tǒng)由消浪圍隔、擋藻圍隔、導(dǎo)流圍隔、可控導(dǎo)流門等構(gòu)成. 生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)前期， 在迎風(fēng)岸坡區(qū)域布置雙層圍隔， 雙層圍隔間距3 ～ 5 m， 內(nèi)層圍隔距岸腳2 m， 圍隔弧度大于90°. 內(nèi)層圍隔內(nèi)種植抗風(fēng)浪能力強的挺水植物如香蒲、菖蒲、蘆葦?shù)龋?外層圍隔內(nèi)種植沉水植物. 待生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定后， 將圍隔拆除， 恢復(fù)岸堤的自然形態(tài).

3.2.3 工程實證

在貢湖灣建立了生態(tài)修復(fù)區(qū)岸堤構(gòu)建和水動力改善工程示范， 如圖7所示. “十二五”期間（2013—2015年）， 通過圍隔與生態(tài)迎風(fēng)坡岸重建結(jié)合， 植被平均成活率提高53%， 成本降低34%， 穩(wěn)定性提高；軟圍隔系統(tǒng)擋藻效果可達84%， 防止藍藻堆積； 區(qū)內(nèi)水質(zhì)基本維持Ⅳ類， 透明度穩(wěn)定優(yōu)于100 cm.

3.3 基底快速沉降-持久穩(wěn)定-水質(zhì)底質(zhì)改善技術(shù)[38]

3.3.1 技術(shù)原理

針對近岸土壤水土流失與養(yǎng)分不均、重建基底底泥再懸浮、水體透明度低等問題， 采用無機與有機高分子按一定比例混合的土壤改良劑， 有效改善土壤結(jié)構(gòu)和肥力狀況； 通過PAC改性的硅藻土絮凝沉淀水體中的污染物質(zhì)以促沉降， 利用拋石抑制底泥的再懸浮； 利用“秸稈-PAM”土壤改良劑， 配合構(gòu)建“喬-草-被”（草本-地被）緩沖帶， 增強岸坡基底穩(wěn)定性.

3.3.2 核心參數(shù)

①利用PAC的絮凝性能以及硅藻土的穩(wěn)定性能， 改性PAC-硅藻土， 最佳配比PAC（30 mg/L）復(fù)配硅藻土（1.5 g/L）， 達到促沉降目的.

②植物聯(lián)合“秸稈-PAM”快速穩(wěn)定基底， 利用植物的纏結(jié)根系聯(lián)合“秸稈-PAM（聚丙烯酰胺）”基底改良劑促進土壤快速穩(wěn)定的復(fù)合方法， 其土壤改良劑以PAM與秸稈（過200目篩）按PAM 1 g/kg-秸稈3 g/kg復(fù)配.

3.3.3 工程實證

該技術(shù)在太湖貢湖退漁還湖2.32 km2示范區(qū)內(nèi)進行了工程示范， 修復(fù)水陸交錯帶15 191.4 m2. 其中， 水生植物修復(fù)水域面積7 058 m2， 利用“秸稈-PAM”基底修復(fù)面積3 033 m2（緩坡等）、拋石等方式修復(fù)水域面積5 100.4 m2. “十二五”期間（2013—2015年）水專項工程示范運行結(jié)果表明， 在使用了植物聯(lián)合“秸稈-PAM”改良方法后， 基底有機質(zhì)含量由12.5 g/kg改善到41.8 g/kg， 提高了241%. 總磷含量由0.35 mg/kg升至0.89 mg/kg， 提高了162.86%. 總氮含量由0.72 g/kg升至1.43 g/kg， 提高了98.61%， 土壤穩(wěn)定性MWD指標(biāo)由0.4提高至0.8. 總體上， 退漁還湖示范區(qū)土壤環(huán)境達到土壤Ⅲ級養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)， 土壤穩(wěn)定性平均重量直徑（MWD）指標(biāo)顯著提高， 示范區(qū)基底土壤養(yǎng)分和結(jié)構(gòu)得到有效改善.

3.4 敞水區(qū)水生植被多層次重建技術(shù)[38]

3.4.1 技術(shù)原理

在高藻敞水區(qū)， 以先鋒與建群植物間種方式種植高密沉水植物， 確?？焖俜€(wěn)定建群， 在沉水植被建成區(qū)， 掛養(yǎng)蚌類和放養(yǎng)濾食魚類協(xié)同凈化水質(zhì)； 在水文多變區(qū)， 以人工水草聯(lián)合高密度荇菜減緩風(fēng)浪.

3.4.2 核心參數(shù)

該關(guān)鍵技術(shù)主要包括高藻敞水區(qū)生態(tài)調(diào)控和水生植被重建技術(shù)、水文條件多變區(qū)域沉水植物生物多樣性穩(wěn)定維持技術(shù).

（1） 低光照水域以種植耐低光金魚藻為主， 伴生種苦草、黑藻、穗花狐尾藻； 底質(zhì)有機質(zhì)含量高區(qū)域以種植苦草為主， 伴生種金魚藻、黑藻、穗花狐尾藻. 針對密刺苦草著重刺激其根生長， 培養(yǎng)基選用0.5 mg/L生長素（吲哚乙酸）； 針對篦齒眼子菜著重刺激其芽生長， 培養(yǎng)基中分裂素和生長素配比為10∶1； 穗花狐尾藻種植于（1 m × 1 m）聚丙乙烯圓柱形水桶中， 種植密度分別為100 g/m2、300 g/m2、800 g/m2、1 500 g/m2， 試驗周期為42 d； 4種沉水植物刺苦草-黑藻-馬來眼子菜-穗花狐尾藻混種， 密度為300 g/m2， 栽種后掛蚌（100 g/m3）， 3個月后投放低密度鰱魚（20 g/m3）.

（2） 水文多變區(qū)沉水植物配置以微齒眼子菜和穗花狐尾藻為主； 栽種密度為間距10 cm × 5 cm， 2株/叢， 栽種方式為弧形種植； 將人工水草按15 cm × 15 cm的密度布置， 同時在上方種植5 m2荇菜可有效改善水文多變區(qū)的水環(huán)境.

3.4.3 工程實證

該技術(shù)在貢湖灣綜合示范區(qū)得到應(yīng)用. 經(jīng)“十二五”期間（2013—2015年）工程實施， 實現(xiàn)高敞水區(qū)內(nèi)水質(zhì)從Ⅴ類提升至Ⅳ類， 透明度達到70 cm以上， 濁度由88.4 NTU下降到18.2 NTU， 投放低密度鰱魚后水質(zhì)可穩(wěn)定維持在Ⅲ類—Ⅳ類， 篦齒眼子菜和密刺苦草現(xiàn)場成活率提高80%. 水文多變區(qū)水位波動劇烈區(qū)域沉水植物成活率提高70%， 生物多樣性指數(shù)穩(wěn)定在1.2以上； 水文多變區(qū)高流速區(qū)沉水植物成活率提高75%， 生物多樣性指數(shù)穩(wěn)定在1.0以上.

3.5 水陸交錯帶植被優(yōu)化配置與穩(wěn)定化技術(shù)[38]

3.5.1 技術(shù)原理

針對太湖湖濱帶岸線較長， 水陸交錯帶在地形地貌、風(fēng)浪強度、生物現(xiàn)狀、水位高低、大堤位置等因素上均有空間差異性， 且島嶼、緩坡、水塘與大堤等相互交錯， 加之水陸交錯帶范圍較窄（大堤以內(nèi)30 ～ 80 m區(qū)域）， 植物量和植物類型較為稀少、單一等問題， 要篩選和培育適合本地湖濱區(qū)基質(zhì)固著和水質(zhì)凈化的濕生、挺水、浮葉和沉水植物， 且根據(jù)環(huán)境條件合理配置， 還有通過多層次規(guī)模化水生植被的重建， 構(gòu)建健康穩(wěn)定的水生態(tài)系統(tǒng).

3.5.2 核心參數(shù)

（1） 陸生防護帶. 指高程為4.1 m左右的區(qū)域范圍（寬度2 ～ 3 m）. 可利用石籠與水陸交錯帶水向及陸向側(cè)自然銜接. 防護帶植物以爬藤（藤本）類植物為主， 根據(jù)太湖地區(qū)的實際情況， 可設(shè)計選擇中華絡(luò)石、扶芳藤、小葉扶芳藤3種爬藤植物， 分片種植在該高程范圍內(nèi).

（2） 濕生喬灌草帶. 指高程3.6 ～ 3.9 m的緩坡區(qū)域范圍（寬度5 ～ 13 m）. 通過設(shè)計濕生喬草木帶與防護帶相銜接， 形成錯落有致的植物階梯. 可設(shè)計在3.6 ～ 3.9 m高程未種植喬木的區(qū)域種植能適應(yīng)硬質(zhì)黃泥的喬木種類， 如適應(yīng)能力較強的河柳和池杉. 濕生喬木林下及緩坡區(qū)種植喜潮濕的地被植物， 可選擇景觀感較好的白茅、細葉芒和蒲葦， 耐潮的開花草被馬蘭、活血丹及根系發(fā)達的沿階草進行種植.

（3） 濕生草被帶. 指高程3.1 ～ 3.6 m間的區(qū)域范圍（寬度2 ～ 4 m）. 此帶寬度較窄， 主要起到銜接喬灌草帶與挺水植物帶的作用. 濕生草被以低矮、耐旱耐濕、覆蓋能力強的草被為主， 可利用其發(fā)達的根系來穩(wěn)定濱岸基底. 設(shè)計時花卉草被點綴其間， 低矮濕生植物如狗牙根、魚腥草、水麥冬種植在外側(cè)， 高稈濕生植物如旱傘草、席草、莎草種植于內(nèi)側(cè)， 分片、分帶進行種植， 使之形成夏季繁花點點，冬季綠色入眼的湖濱濕地景觀.

（4） 挺水植被帶. 指高程2.8 ～ 3.1 m的區(qū)域范圍. 挺水植被主要以太湖當(dāng)?shù)剡m生種類為主， 選擇千屈菜、再力花配置在外側(cè)， 水菖蒲、石菖蒲、香蒲和茭草配置在內(nèi)側(cè)， 花菖蒲點綴于其中， 不同挺水植物分片移植， 條帶狀種植. 挺水植物分片種植時考慮群落多樣性形成、冬季常綠景觀等效果.

（5） 沉水浮葉植被帶. 指高程2.8 m以下的區(qū)域范圍. 該區(qū)域為水淹區(qū)， 在凈化進入水體營養(yǎng)物質(zhì)中起到重要作用. 該水域主要種植沉水、浮葉植物. 浮葉植物選擇荇菜和睡蓮， 沉水植物選擇苦草、黑藻、微齒眼子菜、伊樂藻、菹草、金魚藻等. 以浮葉植物在外側(cè)， 沉水植物在內(nèi)側(cè)水位較深處的層次為主.

3.5.3 工程實證

該技術(shù)在貢湖灣綜合示范區(qū)進行了應(yīng)用. 多生境立體植被構(gòu)建工程示范區(qū)岸線長約135 m， 面積約8 758 m2， 其中， 陸生島嶼喬木2 020 m2， 濕生植物約1 210 m2， 挺水植物2 418 m2（蘆葦、水蔥、菖蒲、美人蕉等）， 浮葉植物1 510 m2（睡蓮、荇菜等）， 沉水植物1 600 m2（狐尾藻、馬來眼子菜、黑藻等）. 通過“十二五”期間（2013—2015年）水專項工程實施， 水生植物覆蓋率達到54%， 生物多樣性提高60%以上， 為綜合示范區(qū)水陸交錯帶的規(guī)?；瘶?gòu)建與快速穩(wěn)定提供了支撐.

3.6 長效運行管理關(guān)鍵技術(shù)[38]

3.6.1 水生植物資源化利用技術(shù)及應(yīng)用

（1）技術(shù)原理

針對太湖流域部分原生水生植物逐漸消亡、生態(tài)修復(fù)工程運行維護過程中打撈的水生植物需要處理處置、水生植物資源化利用技術(shù)單一、附加值低、缺乏系統(tǒng)的技術(shù)體系等問題， 研發(fā)集成了水生植物種源庫構(gòu)建技術(shù)、水生植物堆肥資源化利用技術(shù)和水生植物多糖等有效成分提取技術(shù). 其中， 水生植物種源庫構(gòu)建技術(shù)又包含水生植物前期種養(yǎng)技術(shù)、沉水植物調(diào)控技術(shù)、生態(tài)系統(tǒng)專業(yè)性維護技術(shù)及水生植物堆肥資源化利用技術(shù)等4項支撐技術(shù)， 組建形成了水生植物資源化利用技術(shù)， 實現(xiàn)了生態(tài)修復(fù)區(qū)水生植物資源化利用的多元化， 達到了保障規(guī)?；鷳B(tài)修復(fù)工程水生植物穩(wěn)定供應(yīng)、妥善處置打撈后的水生植物、提高水生植物的附加經(jīng)濟價值等效果， 為生態(tài)修復(fù)工程長效穩(wěn)定運行的經(jīng)濟補償發(fā)揮重要作用， 為同類生態(tài)修復(fù)工程水生植物資源化利用提供了借鑒和支撐.

（2）核心參數(shù)

① 水生植物前期種養(yǎng)技術(shù). 密刺苦草和刺苦草推薦種植密度為20 ～ 35株/m2， 推薦種植長度分別為40 ～ 50 cm和10 ～ 20 cm. 篦齒眼子菜推薦種植長度為10 ～ 20 cm； 微齒眼子菜推薦種植長度為10 ～ 30 cm.

② 沉水植物調(diào)控技術(shù). 利用沉水植物不同的物候期， 入冬前， 將密刺苦草和微齒眼子菜分別按3∶1和2∶1的比例與穗花狐尾藻配置種植， 讓冬季存活的密刺苦草和微齒眼子菜占據(jù)穗花狐尾藻的生態(tài)位， 抑制來年穗花狐尾藻的瘋長.

③ 生態(tài)系統(tǒng)專業(yè)性維護技術(shù). 水面環(huán)境每日巡查1次； 挺水植物每周巡查3—4次， 夏季每月修剪1—2次； 浮葉植物每日巡查1次， 夏季每月修剪2—3次； 沉水植物每周巡查3—4次， 夏季每月修剪2—3次； 春冬季節(jié)， 沉水植物生物量小于200 g/m2， 推薦補種沉水植物. 夏秋季節(jié)， 沉水植物生物量大于6 000 g/m2， 控制性收割貼近水面的植物體.

④ 水生植物堆肥資源化利用技術(shù). 脫水控制， 通過更換刀片和調(diào)節(jié)壓力， 推薦切割后原料長度為1 ～ 5 cm， 壓榨脫水至含水率70% ～ 85%； 輔料添加， 添加輔料為雞糞和木屑， 堆肥配比為植物+雞糞，推薦配比1∶1 ～ 2∶1； 或植物+雞糞+木屑， 推薦配比1∶1∶1 ～ 2∶1∶1.

3.6.2 生態(tài)修復(fù)長效運行的管理技術(shù)及應(yīng)用

針對生態(tài)修復(fù)工程建成后缺乏長效管理、難以長期穩(wěn)定運行的問題， 研發(fā)集成規(guī)?；鷳B(tài)修復(fù)區(qū)水質(zhì)水量調(diào)控技術(shù)、生態(tài)恢復(fù)前期水生植物種養(yǎng)技術(shù)、生態(tài)恢復(fù)后期生態(tài)系統(tǒng)維護管控技術(shù)及規(guī)?；鷳B(tài)修復(fù)區(qū)經(jīng)濟補償模式， 形成《富營養(yǎng)化湖泊沉水植被生態(tài)修復(fù)模式工程技術(shù)導(dǎo)則（建議稿）》《生態(tài)修復(fù)長效運行的經(jīng)濟、政策、法規(guī)、稅收等管理模式建議稿》， 將生態(tài)修復(fù)工程的管理精細化、模式化及可操作化， 突破了生態(tài)修復(fù)工程長效運行的管理“瓶頸”. 在技術(shù)管理下， 生態(tài)修復(fù)工程建成后生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、生物多樣性豐富、水質(zhì)維持在地表水Ⅳ類水以上， 長期保持建成后的良好狀態(tài)， 達到穩(wěn)定運行的效果. 在經(jīng)濟補償模式作用下， 生態(tài)修復(fù)區(qū)獲得了部分經(jīng)濟收益， 一定程度上減輕了政府管理維護生態(tài)修復(fù)工程的經(jīng)濟壓力， 促進生態(tài)修復(fù)工程長效穩(wěn)定運行.

3.6.3 工程實證

無錫市貢湖灣開展了0.053 km2生態(tài)修復(fù)長效運行的環(huán)境服務(wù)業(yè)管理模式示范. 通過工程示范，建立太湖流域原生水生植物種源庫0.053 km2， 種源庫成功保育水生植物57種， 堆肥設(shè)備可將沉水植物脫水至需要的含水率或者控制粉碎程度， 彌補了目前沉水植物堆肥前處理的技術(shù)空缺； 2015年9月成立“無錫貢湖灣環(huán)境管理有限公司”服務(wù)實體， 業(yè)務(wù)化運行至今. 構(gòu)建了“一體化建設(shè)—公司化運作—專業(yè)化維護—資源化利用—社會化服務(wù)”生態(tài)修復(fù)工程長效穩(wěn)定運行的“五化”管理新模式. 規(guī)模化生態(tài)修復(fù)工程效果受到國家科技部、生態(tài)環(huán)境部和6個省級行政區(qū)領(lǐng)導(dǎo)充分肯定， 推廣應(yīng)用于鄂、魯、蘇34萬m2生態(tài)修復(fù)工程， 為我國大型淺水湖泊的規(guī)?；鷳B(tài)修復(fù)提供了系統(tǒng)化的解決方案.

4 湖濱帶植被恢復(fù)成套技術(shù)應(yīng)用與推廣

4.1 大堤型湖濱帶植被恢復(fù)成套技術(shù)應(yīng)用成效

太湖流域大堤型湖濱帶植被恢復(fù)成套技術(shù)在太湖竺山灣開展工程示范， 工程示范全長3.05 km，寬60 ～ 200 m， 面積0.3 km2. 通過工程實施， 可消減64%風(fēng)浪波高與67%風(fēng)浪波能， 水體中氨氮可平均削減65.6%， 植被覆蓋率達到30%以上. 鑒于工程示范的突出成效， 宜興市政府投入資金將湖濱帶修復(fù)長度延長至12 km， 植被恢復(fù)效果顯著， 如圖8所示.

4.2 緩坡型湖濱帶植被恢復(fù)成套技術(shù)應(yīng)用成效

太湖流域緩坡型湖濱帶植被恢復(fù)成套技術(shù)在貢湖灣開展綜合示范， 示范區(qū)規(guī)模2.32 km2. 水質(zhì)總磷、總氮穩(wěn)定在Ⅲ類—Ⅳ類湖庫標(biāo)準(zhǔn)， 污染負荷削減60%以上， 水生植物覆蓋度達到57%， 水體透明度大于110 cm， 水生高等植物75種， 多樣性指數(shù)大幅提高； 建立太湖稀有水生植物繁殖基地， 形成水生植物種質(zhì)資源庫， 實現(xiàn)了“湖水清、生物多、景觀美”的目標(biāo)， 如圖9所示.

4.3 成套技術(shù)推廣與標(biāo)準(zhǔn)化

該成套技術(shù)支撐編制《湖濱帶生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)指南（試行）》《湖泊流域入湖河流河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)指南（試行）》， 收錄于原環(huán)境保護部發(fā)布的《關(guān)于印發(fā)江河湖泊生態(tài)環(huán)境保護系列技術(shù)指南的通知》（環(huán)辦〔2014〕第111號）. 依托該成果編制完成了太湖405 km湖濱帶生態(tài)修復(fù)方案， 并被2013年修編的《太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案》采納， 形成的《關(guān)于太湖流域規(guī)?；鷳B(tài)修復(fù)與長效管理的對策建議》于2018年5月被無錫市政府采納， 為太湖的生態(tài)修復(fù)提供有力的技術(shù)支撐. 此外， 該成套技術(shù)在“宜興市政府大院水環(huán)境整治工程”“洪澤湖湖濱緩沖帶林地建設(shè)工程”“蘇州、鎮(zhèn)江、南京江寧區(qū)湖熟鎮(zhèn)、徐州市賈汪區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染生物修復(fù)工程”得到推廣應(yīng)用， 均取得良好的環(huán)境、社會和經(jīng)濟效益.

5 結(jié) 論

（1）本研究以太湖湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)退化等環(huán)境問題為導(dǎo)向， 結(jié)合生態(tài)修復(fù)經(jīng)典理論， 以“湖濱帶現(xiàn)狀調(diào)查與評估—濱湖區(qū)生境改善—湖濱帶水生植被恢復(fù)—長效運行管理”為集成模式形成了太湖流域不同類型湖濱帶水生植被恢復(fù)成套技術(shù).

（2）選擇生態(tài)修復(fù)區(qū)迎風(fēng)岸坡重建與消浪擋藻技術(shù)， 基底快速沉降-持久穩(wěn)定-水質(zhì)底質(zhì)改善技術(shù)，敞水區(qū)水生植被多層次重建技術(shù)， 水陸交錯帶植被優(yōu)化配置與穩(wěn)定化技術(shù)， 水生植被資源化利用與生態(tài)修復(fù)長效運行管理技術(shù)等， 凝練形成太湖不同類型湖濱帶水生植被恢復(fù)成套技術(shù). 其中， 大堤型湖濱帶植被恢復(fù)成套技術(shù)在太湖竺山灣應(yīng)用成效顯著， 可消減64%風(fēng)浪， 植被覆蓋率達到30%以上； 緩坡型湖濱帶植被恢復(fù)成套技術(shù)在太湖貢湖灣應(yīng)用成效顯著， 水生植物覆蓋度達到57%， 水體透明度大于110 cm， 生物多樣性指數(shù)大幅提高.

（3）該成套技術(shù)在太湖流域外得到了廣泛推廣， 支撐《湖濱帶生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)指南（試行）》《湖泊流域入湖河流河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)指南（試行）》等文件的出臺， 也為太湖湖濱帶水生植被恢復(fù)與水質(zhì)改善工作提供了實踐依據(jù).

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（責(zé)任編輯： 張 晶）