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2.２生態(tài)修復(fù)

運用生態(tài)學(xué)理念解決湖泊富營養(yǎng)化和藍(lán)藻水華問題，因其長效性，表現(xiàn)出較好的實際運用潛能．許多湖泊已經(jīng)實施了生境修復(fù)、水生植物構(gòu)建、食物網(wǎng)調(diào)控等生態(tài)修復(fù)措施（表２），實現(xiàn)了長效的藍(lán)藻水華控制．

２.２.１生境修復(fù)

（１）基底修復(fù)

由于人類活動的強烈干擾，我國多數(shù)湖泊湖濱帶地形發(fā)生劇烈變化，大量天然灘地消失、生境急劇惡化．生境營造則是在湖濱帶、近岸水域，采用清潔底泥吹填等方式，改善原始沉積物性狀，并使基底抬高至水深1ｍ左右，營造平緩的人工淺灘，保持合理的水位以提供充足光照，營造有利于水生植被恢復(fù)的生境條件，促進(jìn)湖泊生態(tài)系統(tǒng)改善和水質(zhì)提升，從而實現(xiàn)濁水藻型湖泊向清水草型湖泊轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)富營養(yǎng)化和藍(lán)藻水華的長效控制．這一技術(shù)的主要難點就在于需要有清潔底泥來源，且基底抬高后的實際生境能夠?qū)崿F(xiàn)水生植物的有效恢復(fù)．滇池福保灣東岸生態(tài)恢復(fù)區(qū)實施了清潔底泥吹填工程，對原有污染底泥實現(xiàn)了厚度近1.7ｍ的清潔底泥覆蓋，水深降低至0.8ｍ，水生植物在工程實施２年內(nèi)得到了初步恢復(fù)．

（２）水位調(diào)控

對具備閘控條件的水體進(jìn)行水位調(diào)控，是修復(fù)生境的另一種有效途徑．該法是通過調(diào)控水位高低，實現(xiàn)水體曬灘、淺灘、浸沒等狀態(tài)切換，從而調(diào)節(jié)淺水湖泊的生物地球化學(xué)循環(huán)過程，促進(jìn)污染物自然降解．同時還能依據(jù)挺水植物、沉水植物的季節(jié)生長特性，為其提供最適的生境條件，增加生物多樣性．挺水植物的萌發(fā)和生長會受水位過高、水下光照不足等因素的抑制，大型水生植物萌發(fā)期應(yīng)維持較低的適宜水位，快速生長期可提高水位，成熟期維持一定高水位，可促進(jìn)其生長．巢湖1960ｓ建閘后，水位波動形式從近自然波動變?yōu)榉醇竟?jié)波動，大型水生植物的萌生條件劇烈變化，致使其覆蓋率從約25％銳減至1.73％，后期由于人類活動的加劇，大型水生植物覆蓋率已不足1％；模型模擬研究結(jié)果表明，調(diào)控生態(tài)水位能夠顯著促進(jìn)巢湖沉水植物的生長，同時浮游植物生物量也會相應(yīng)下降，不過實現(xiàn)這種調(diào)控可能意味著與社會生產(chǎn)生活需要產(chǎn)生矛盾．

２.２.２水生植物群落構(gòu)建

生境修復(fù)的本質(zhì)是為水生植物營造更有利生長條件，雖然水生植物的構(gòu)建需要一定的周期、見效慢，卻是實現(xiàn)湖泊富營養(yǎng)化長效控制的重要方法．目前，較為常見的植物修復(fù)類型包括沉水植物、漂浮植物和挺水植物．

（１）沉水植物

沉水植物整體位于水下，通過捕獲懸浮物、促進(jìn)顆粒態(tài)磷沉淀、根葉吸收底泥和水體中氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)、根際微生物加速反硝化作用、釋放化感物質(zhì)抑制藻類生長、提高水體溶解氧和透明度、為浮游動物提供庇護(hù)、優(yōu)化魚類種群結(jié)構(gòu)等途徑，推動湖泊生態(tài)系統(tǒng)向著健康狀態(tài)轉(zhuǎn)變，是具有最佳水質(zhì)改善效果的水ｐ生植物類群．室內(nèi)試驗結(jié)果表明苦草、黑藻、狐尾藻、金魚藻等沉水植物對ＴＮ、TP、SS的去除率高達(dá)７５％；室外大桶實驗發(fā)現(xiàn)沉水植物對TN、TP的去除效果大致在60％～80％和50％～70％之間；在滇池草海的沉水植物修復(fù)示范區(qū)，水體中SS、TP、Ｃｈｌ.ａ濃度分別較修復(fù)工程前下降了49.8％、59.5％、42.3％，透明度也有所提高，TN在年尺度上無明顯改善．多數(shù)湖灣、岸帶、淺水區(qū)或小水體能夠在沉水植物恢復(fù)后維持清水態(tài)，而一旦湖體面積過大，操作難度和不確定性增加，水質(zhì)通常很難實現(xiàn)長期、有效的改善，如在五里湖、滆湖中，水質(zhì)僅短期好轉(zhuǎn)，甚至未見明顯的改善；此外，也有研究表明，沉水植物修復(fù)后期會有絲狀藻類、尤其是附著型絲狀藻類增殖等問題．這些都要求對先鋒種選取、季節(jié)輪種設(shè)計、殘體打撈等修復(fù)步驟進(jìn)行更加深入的研究．

（２）漂浮植物

漂浮植物通過根系吸收和攔截、根際微生物作用、化感作用、遮光、減少風(fēng)力作用，促進(jìn)顆粒沉降、抑制藻類生長．狹義上的漂浮植物是指整個植物體漂浮在水面上的一類浮水植物，其種類較少，研究和運用較多的是鳳眼蓮．原位水槽實驗結(jié)果表明，鳳眼蓮和水浮蓮對中度富營養(yǎng)化水體的TN、TP和Ｃｈｌ.ａ去除率分別達(dá)到82.08％、55.22％、91.80％和77.82％、54.44％、95.06％；重污染河道中利用鳳眼蓮使得水體中TN下降49.7％，但TP去除效果并不明顯；中度富營養(yǎng)化水塘內(nèi)利用鳳眼蓮去除了66.11％的TN和73.20％的TP．隨著漂浮栽培技術(shù)的成熟，廣義的漂浮植物修復(fù)，即人工生物浮島（床）也逐漸興起，利用菖蒲、美人蕉、風(fēng)車草、彩葉草等超富集植物構(gòu)建生物浮島，水槽實驗結(jié)果顯示，TN、TP的去除率大致在40％～70％和50％～80％．目前，富鐵基生態(tài)浮床、水質(zhì)凈化和大型植物恢復(fù)一體化浮床等新型浮床對TN、TP、Ｃｈｌ.ａ的削減已超過70％、98％和80％．不過，浮島建設(shè)成本更高，且播種、移栽等管理要求更為復(fù)雜．目前國內(nèi)外對于漂浮植物修復(fù)爭議較多的是其覆蓋率的閾值，一方面，覆蓋度（植物量）與污染物去除率、遮光抑藻效果呈正相關(guān)；另一方面，過高的覆蓋率會影響大氣復(fù)氧，導(dǎo)致水體缺氧造成水生系統(tǒng)崩潰；已有設(shè)計中覆蓋率從3％～100％不等，其中多數(shù)超過了60％，但這難以在大湖實現(xiàn)．

（３）挺水植物

挺水植物的恢復(fù)能為其他水生植物的生存創(chuàng)造條件，并能為水生動物提供棲息環(huán)境，對于控制湖泊內(nèi)源污染、維持水體健康具有重要意義．目前，濕地挺水植物修復(fù)已在底泥ＴＮ大于2000ｍｇ／ｋｇ、TP大于400ｍｇ／kg（滇池1800ｍｇ／kg）等國內(nèi)富營養(yǎng)化湖泊的湖濱帶等得到廣泛運用；通常，修復(fù)帶寬幅超過50ｍ可以滿足水體凈化功能．大型淺水湖泊的底泥污染控制中，濕地挺水植物可能比疏浚更有效果，且成本更低：濕地挺水植物修復(fù)能夠去除沉積物中約50％的TN，磷的積蓄量在不同物種中有所變化，處于1390～4910ｇ／ｍ²之間．挺水植物對于水體TN、TP去除也體現(xiàn)了良好效果，其中先鋒物種的去除率可超過90％，對10種不同濕地挺水植物的研究結(jié)果顯示，其對TN、TP平均去除率分別為55％和64％．造成大量挺水植物恢復(fù)失敗案例的主要原因仍是管護(hù)和適用性問題，這是由于不同物種污染凈化的動力學(xué)特征、季節(jié)生長特性、生理生態(tài)效應(yīng)差異和不同底質(zhì)的影響對濕地挺水植物的修復(fù)效果均能產(chǎn)生決定性影響，例如針對湖濱帶土壤重金屬偏高，選擇對Ｃｕ、Ｚｎ和Ｐｂ富集系數(shù)較大的蘆葦和丁香蓼等植物，對于TN、氨氮污染較為嚴(yán)重的湖濱帶，需要選擇配置高羊茅等針對氮元素凈化能力強的種類，這要求在修復(fù)過程中充分考慮植物的適應(yīng)性和實際環(huán)境條件，以達(dá)到效益最大化．

２.２.３生物操縱

除了水生植物修復(fù)，生物操縱也是具有長效控制潛力的方法，即通過對湖泊生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的食物網(wǎng)進(jìn)行有效調(diào)控，以經(jīng)典（增加浮游動物牧食壓力）或非經(jīng)典（濾食性魚類牧食）生物操縱手段削減藍(lán)藻，此過程中通常伴隨著水生植物、尤其是沉水植被的修復(fù)（或恢復(fù)）．

（１）經(jīng)典生物操縱

經(jīng)典生物操縱通過增加肉食性魚類、減少雜食性魚類（如食草、浮游動物食性魚類），通過營養(yǎng)級聯(lián)效應(yīng)，調(diào)控食物網(wǎng)功能，以保護(hù)浮游動物的生長，增加其豐度，對藻類形成攝食壓力從而抑制藍(lán)藻水華．同時，為了加速這種營養(yǎng)級聯(lián)效應(yīng)的產(chǎn)生，在生物操縱前通常會捕撈浮游食性和底棲魚類，前者可以減輕浮游動物生長壓力，后者則減少沉積物中營養(yǎng)鹽釋放、促進(jìn)大型植物恢復(fù)，最終對Ｃｈｌ.ａ的削減幅度可達(dá)20％～50％．這在36個丹麥湖泊的分析案例中得到印證：經(jīng)過反復(fù)清除這些魚類（大于200ｋｇ／（ｈｍ²·３ａ）），大型水生植物生物量和浮游動物牧食壓力增加，水體TN（2.03ｍｇ／Ｌ）、TP（0.172ｍｇ／Ｌ）、Ｃｈｌ.ａ（89μｇ／Ｌ）、總懸浮物質(zhì)（TSS）等下降了50％～70％，并保持清水態(tài)．惠州西湖是我國較早開展生態(tài)修復(fù)的湖泊，通過去除浮游食性魚類，種植沉水植物、放養(yǎng)食魚性魚類開展修復(fù)，水體中TN、TP、Ｃｈｌ．ａ、TSS顯著下降，分別從1.29ｍｇ／Ｌ、0.126ｍｇ／Ｌ、20～80μｇ／Ｌ、21ｍｇ／Ｌ降至0.83ｍｇ／Ｌ、0.050ｍｇ／Ｌ、0.6～30μｇ／Ｌ、5ｍｇ／Ｌ，透明度也顯著提升；江蘇傀儡湖通過調(diào)整濾食性魚類、投放食魚性魚類、捕撈底棲和草食性魚類等實現(xiàn)湖泊中魚類群落的有效調(diào)控，使得沉水植物覆蓋度從不足20％提升到73％，水體透明度從51.38ｃｍ提升至101.47ｃｍ，Ｃｈｌ．ａ濃度從6.30μｇ／Ｌ下降到3.72μｇ／Ｌ．然而，這種方法對生物群落結(jié)構(gòu)有著嚴(yán)格要求，對于與外界交換頻繁的湖泊而言，實施難度和工作量都是巨大的挑戰(zhàn)；同時，浮游動物可能無法捕食大群體，且在藻華暴發(fā)（Ｃｈｌ．ａ＞50～90μｇ／Ｌ）或營養(yǎng)鹽上行效應(yīng)占主導(dǎo)的水體，經(jīng)典生物操縱難以發(fā)揮作用

（２）非經(jīng)典生物操縱

非經(jīng)典操縱則是通過增加濾食性魚類，直接濾食藍(lán)藻．相對于經(jīng)典操縱通過食物網(wǎng)逐級傳遞的不確定性，可更為直接地削減水華藍(lán)藻，密度約為46～50ｇ鰱鳙／ｍ^３．非經(jīng)典操縱的成功在于鰱魚等能夠適應(yīng)高藻生物量（63.3～138ｍｇ／Ｌ）、較低的溶氧（＞5ｍｇ／Ｌ）環(huán)境，且對于微囊藻等具有有效的收集、消化能力，對藍(lán)藻的削減量可以達(dá)到20％～90％．鰱魚去除了千島湖沿岸池塘中29.0％～55.8％的藍(lán)藻；鰱鳙削減了洱海紅山灣28％～40％的Ｃｈｌ.ａ．還有將改性明礬漿應(yīng)急除藻和鰱鳙放養(yǎng)控藻結(jié)合起來的方法，藍(lán)藻數(shù)量可削減78％～87％，效果明顯優(yōu)于單純放養(yǎng)鰱鳙進(jìn)行除藻的湖州對河口水庫．但是，非經(jīng)典生物操縱仍存有較多爭議：如魚類排泄物促進(jìn)了水體營養(yǎng)循環(huán)，鰱鳙單次濾食無法消化微囊藻、甚至增強其活性等；而即便羅非魚能夠完全消化藍(lán)藻，魚糞的營養(yǎng)活化、或無法被它們?yōu)V食的微型藻類過度增長，同樣是多數(shù)操縱失敗的原因．

（３）軟體底棲動物濾食

增加軟體底棲動物是另一種生物操縱手段．這種方法實現(xiàn)水體生態(tài)修復(fù)的路徑主要有兩點：一是軟體底棲動物能夠攝取水體中浮游藻類和營養(yǎng)鹽，并能在Ｃｈｌ.ａ濃度小于50μｇ／Ｌ時發(fā)揮良好的濾食效果；二是提升透明度、改善光照、改善沉積物養(yǎng)分等，促進(jìn)水生植物生長．因此軟體底棲動物修復(fù)與水生植被恢復(fù)相結(jié)合非常必要，否則沉積物表層極易被底棲藻類占據(jù)，可能會導(dǎo)致其過量生長．野外大桶實驗結(jié)果表明，河蜆能夠使苦草相對生長速率、塊莖數(shù)、根葉比顯著提高，且能夠顯著降低水體中TN（23.8％～31.0％）、TP（67.9％～81.7％）和Ｃｈｌ.ａ（84.6％～97.4％），同時底棲藻類、底泥ＮＰ含量有所增加．然而，貝類偏好攝食小型藻類，對大型藻或群體性微囊藻的攝食效果并不突出，部分藍(lán)藻還能分泌麻痹性毒素抑制貝類的正常生理活動，使得濾食性貝類在生態(tài)修復(fù)中也存在著不確定因素．生物操縱中一個生物類群的調(diào)控可能會影響到其他類群，并通過食物網(wǎng)反饋到整個湖泊生態(tài)系統(tǒng)，要保持其長效機制，需要跟蹤監(jiān)測、適時調(diào)整與管理．例如沉水植物恢復(fù)后，要對能夠快速恢復(fù)的小型魚類及營養(yǎng)鹽實施必要控制．各種操縱方法各有利弊，卻要優(yōu)化互補，才能具有良好的協(xié)同作用．除了經(jīng)典和非經(jīng)典操縱協(xié)同，魚貝組合也能改善富營養(yǎng)化水體，魚貝聯(lián)控可以很好地提升水體透明度，并將Ｃｈｌ.ａ控制在５μｇ／Ｌ以下，同時藻類群落結(jié)構(gòu)從藍(lán)藻占比61.8％轉(zhuǎn)變?yōu)榫G藻占比73.5％．最后，生境修復(fù)、水生植物構(gòu)建以及生物操縱三者關(guān)系緊密，軟體底棲動物改善底質(zhì)生境，修復(fù)的生境促進(jìn)水生植物恢復(fù)，大型植物又為經(jīng)典操縱所恢復(fù)的浮游動物提供庇護(hù)場所，這構(gòu)建了整個湖泊系統(tǒng)的生態(tài)治理范式，只是它的實現(xiàn)并不容易．