河湖保护与修复的理论与实践
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1 退化湖泊生态修复的理论基础和技术路线

国内外的研究表明,富营养化浅水湖泊至少存在两种稳定状态:以浮游植物把占优势的“浊水态”和以大型水生植物占优势的“清水态”。前者常缺少大型沉水植物,浮游植物生物量大,水体透明度低。后者的主要初级生产者一般为大型植物,水体自净能力强,透明度高。因此,湖泊生态修复的技术路线的核心内容就是要把湖泊生态系统的初级生产者——相当于湖泊生态系统的“火车头”由“浊水态”的生态系统的浮游植物调整为大型植物(主要指沉水植物),“带领”湖泊生态系统“这列火车”向“清水态”生态系统挺近。

湖泊生态修复的首要任务是找到导致湖泊生态系统退化的主要胁迫因子,然后根除或降低这些胁迫因子对湖泊生态系统的影响,为湖泊生态修复创造条件[3]。由于大量营养盐(主要是氮、磷)的输入被认为是导致湖泊生态系统退化的主要因素,因此,降低水体营养负荷被认为是湖泊生态修复的前提条件,所以早期湖泊生态修复的主要工作放在了外源截污和底泥疏浚上[3]。但实践表明,严重退化的富营养化湖泊在外源截污、内源负荷得到控制(疏浚)后,由于生态系统结构不合理,沉积物-水界面营养盐交换剧烈,水中营养盐水平仍较高,浮游植物密度仍然高,甚至出现水华,水质仍得不到有效改善,湖泊生态系统仍多处于“浊水态”。由于“浊水态”生态系统中存在多种反馈作用,这种“浊水态”系统相对稳定,维持能力强,没有人工干预,这种“浊水”稳定状态难以打破,水质将在相当长的一个时期内无法得到改善。生态系统具有一定的自净和恢复能力,但生态系统结构的自然优化与恢复往往需要十几年甚至几十年时间。为加速退化湖泊生态系统向健康湖泊生态系统的演替,必须对该类退化湖泊生态系统加以人工驱动,打破“浑水态”生态系统的稳定性,构建或恢复以大型水生植物占优势的“清水态”湖泊生态系统,从根本上增加水体透明度,改善湖泊水质。

因此,湖泊生态修复的核心内容就是在消除导致湖泊退化的主要胁迫因子的基础上,结合湖泊水位的调控、底质的改善、水体透明度的改善、鱼类和底栖动物群落的调控,通过人工干预,加速恢复和重建“清水态”湖泊生态系统[3]。而恢复大型水生植物群落(主要指沉水植物)就成为退化浅水湖泊生态修复的主要内容,被认识是藻型湖泊向草型湖泊转换的关键[7,8]

目前,我国各地正在开展退化湖泊治理工作。研究人员认识到了沉水植物在湖泊生态系统中的重大作用,尝试进行了沉水植物群落的恢复工作,但在实践中遇到了一些问题:有些湖泊沉水植物种下去不能正常生长,如武汉的东湖;有些虽然短期内实现了一定程度的恢复,但到了夏天就全部烂根死亡,如太湖的梅梁湾;有些湖泊实现了某些种类的沉水植物的恢复,但由于物种较单一,出现了沉水植物的疯长,如南京的玄武湖,整个湖面几乎为菹草所覆盖,不但威胁到湖泊生态系统的物种多样性,而且严重影响了湖泊景观和湖泊的多种功能。而到了春末夏初,菹草在短期内全部死亡,释放出大量的营养盐,出现严重“黄泛”,但这时候又缺乏其他水草,整个湖泊水质严重恶化。但在湖泊生态修复过程中注重增加沉水植物多样性的惠州西湖、无锡鑫湖和泰州溱湖,却没有出现这种现象,水质常年清澈见底,因为这些湖泊中种植了多种沉水植物,依靠沉水植物之间的竞争关系,不会出现某一单一物种疯长的现象,并且在不同生长季节都有多种沉水植物生长,避免了水质的反复,提高了湖泊生态系统的物种多样性和稳定性。这为我们开展湖泊生态修复提供了良好的借鉴。