周漢娥，胡勝華，2，馮 智，劉國芳,2，吳中奎，胡楊蕊，孫紫童，雷 康

(1.武漢航發(fā)瑞華生態(tài)科技有限公司，湖北 武漢 430063；2.武漢市橋梁工程有限公司，湖北 武漢 430071)

1 引言

東湖是武漢市第二大城中湖，在武漢城市發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用[1]。然而隨著城市的發(fā)展，東湖生態(tài)系統(tǒng)功能退化極為嚴(yán)重，亟待系統(tǒng)性修復(fù)。湖泊水生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)水生植物群落結(jié)構(gòu)單一、分布范圍小，水生植被嚴(yán)重退化等問題[2,3]。沉水植物具有凈化水質(zhì)和抑制藻類生長的生態(tài)功能[4]。沉水植物恢復(fù)工程是沉水植物物種多樣性不斷增加的過程[5]，是改善城市富營養(yǎng)化湖泊水體水質(zhì)及生態(tài)環(huán)境的有效手段[6,7]。國內(nèi)目前關(guān)于水生植物群落修復(fù)技術(shù)應(yīng)用并成功實施多集中在中小湖泊中，例如南京月牙湖[8]、馬鞍山東湖[9]、廣州小翠湖[10]，以及城市公園景觀水體[11～13]。在大型淡水湖泊中如何有效恢復(fù)沉水植物群落，國內(nèi)相關(guān)工程實踐案例尚處于空白。隨著國家對水環(huán)境問題的重視，提倡尊重自然、順應(yīng)自然、保護自然的生態(tài)文明理念，故武漢東湖水生態(tài)工程具有很強的示范意義與作用，可為大型城市富營養(yǎng)化淺水湖泊治理提供參考和工程應(yīng)用示范。

2 工程概況

武漢東湖水生態(tài)修復(fù)工程是東湖水環(huán)境提升工程子項目之一，工程范圍包括整個東湖。沉水植物修復(fù)區(qū)包含筲箕湖、湯菱湖、小潭湖、郭鄭湖、廟湖、菱角湖、后湖、團湖等8個子湖。東湖水生植被恢復(fù)遵循種植以沉水植物為主、局部點綴浮葉植物和挺水植物。根據(jù)各子湖水環(huán)境現(xiàn)狀，確定沉水植被修復(fù)面積約3.2 km2，根據(jù)東湖湖底底質(zhì)類型，采用拋種、扦插、沉床等3種種植方式，主要種植苦草、輪葉黑藻、狐尾藻、金魚藻、馬來眼子菜、微齒眼子菜等6種常見沉水植物。

3 水生態(tài)修復(fù)目標(biāo)

通過構(gòu)建完善的生態(tài)群落，形成空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜、種類較為豐富、具有較好水質(zhì)凈化效果沉水植物群落，最終達(dá)到修復(fù)東湖水環(huán)境的目標(biāo)。

4 沉水植物修復(fù)設(shè)計

4.1 原位生態(tài)修復(fù)技術(shù)

針對待修復(fù)水體，選定淺水區(qū)(水深2 m左右)作為主要修復(fù)區(qū)域。為保證修復(fù)區(qū)內(nèi)沉水植物穩(wěn)定種植，提高沉水植物成活率，采用不透水圍隔將修復(fù)區(qū)與湖區(qū)分開，減少湖區(qū)水體對修復(fù)區(qū)內(nèi)沉水植物的影響。然后清除修復(fù)內(nèi)雜物，采取拋植、扦插或沉床方式種植種苗。后期對種植的沉水植物種苗進(jìn)行管理維護，及時打撈漂浮和死亡的種植苗，并進(jìn)行補種。當(dāng)修復(fù)區(qū)內(nèi)沉水植物存活，建立了相對穩(wěn)定的群落后，逐步擴大圍隔面積，擴大修復(fù)區(qū)范圍，逐步實現(xiàn)東湖沉水植物群落恢復(fù)。

4.2 沉水植物的選擇

修復(fù)物種優(yōu)先選擇具有強抗干擾能力的鄉(xiāng)土種，具有耐污性強，凈化效果好、滿足環(huán)境需求、定植能力強等特點的沉水植物。同時，沉水植物修復(fù)應(yīng)兼具景觀效果，參照同類型生態(tài)修復(fù)項目[14,15]，確定苦草(Vallisnerianatans)、金魚藻(Ceratophyllumdemersum)、輪葉黑藻(Hydrillaverticillata)、穗花狐尾藻(Myriophyllumspicatum)、馬來眼子菜(Potamogetonmalaianus)、微齒眼子菜(Potamogetonmaackianus)6種沉水植物作為東湖水生態(tài)修復(fù)工程種植的沉水植物。

4.3 沉水植物種植工序

4.3.1 選定區(qū)域

郭鄭湖、后湖和團湖中心地帶是東湖水深最大地方，筲箕湖、廟湖和小潭湖等小湖汊則是較淺的區(qū)域，水深不到2 m[16]，適合作為沉水植物修復(fù)區(qū)。因此，沉水植物恢復(fù)區(qū)主要分布在水深2 m左右、水體透明度較高、近岸底質(zhì)適合、風(fēng)浪較小且遠(yuǎn)離航道的地區(qū)。東湖各子湖沉水植物種植區(qū)域見圖1。

圖1 武漢東湖沉水植物修復(fù)區(qū)分布示意

4.3.2 設(shè)置圍隔并分區(qū)

沉水植物種植區(qū)使用不透水圍隔(抗凍、抗腐蝕且抗氧化的PVC圍隔布)將種植區(qū)與東湖主湖區(qū)隔開，降低外界環(huán)境對種植區(qū)的影響。不透水圍隔采用鍍鋅鋼管(DN80鍍鋅鋼管，單根6 m)樁布設(shè)，每隔5.0 m打一根鍍鋅鋼樁。不透水圍隔分為上、中、下3部分，上部為直徑30 cm的泡沫浮體與圍隔布連接，中部的PVC圍隔布長度為3 m，底部每隔1.5 m將抗腐蝕尼龍繩與石塊連接沉入湖底固定。

4.3.3 清除雜物，生態(tài)驅(qū)魚

清除不透水圍隔內(nèi)的雜物、水面漂浮物、雜草；采用圍拖網(wǎng)、人工拍打水面、地籠等生態(tài)驅(qū)魚手段，將草食性魚類和大規(guī)格的雜食性底層魚類(鯉、鯽等)驅(qū)趕至修復(fù)區(qū)外，防止因魚類攝食、擾動影響沉水植物的生長。

4.3.4 提升水體透明度，改善種植環(huán)境

沉水植物種植應(yīng)滿足種植最低透明度不小于水體深度。針對水體透明度不達(dá)標(biāo)的區(qū)域，在沉水植物種植前，可采取投加絮凝劑的方式提升水體透明度。

4.3.5 沉水植物種植

沉水植物種植密度根據(jù)項目設(shè)計沉水植物種植數(shù)量的面積確定。沉水植物種植方式采用拋種法和扦插法，局部水深較深區(qū)域采用沉床種植法。東湖底質(zhì)類型大致分為拋石碎石型硬底質(zhì)、自然淤泥底質(zhì)和兩者結(jié)合的底質(zhì)類型。拋石碎石基底沉水植物根系無法定植，需采用可降解無紡布包裹拋種法；自然基底底泥土較多，土質(zhì)較松軟，適合采用扦插法。因此東湖沉水植物修復(fù)主要采用拋種法和扦插法，局部水深較深區(qū)域采用沉床種植法。扦插和拋種比例按照6∶4控制，實際實施區(qū)域根據(jù)水位變化和底質(zhì)情況調(diào)整。具體操作如下。

(1)扦插法。將預(yù)處理后的沉水植物種苗直接扦插入湖底土壤中，插入深度為5～10 cm。當(dāng)水深過大人工無法直接扦插時，可采用輔助工具進(jìn)行扦插種植，具體操作方式是用一節(jié)長1～1.5 m的竹竿頂端將湖底挖成U型缺口，取沉水植物種苗的根部嵌入至缺口中，再將竹竿缺口向下平穩(wěn)快速插入湖底10 cm左右拔出。扦插種植主要在水深不超過1 m，淤泥或粘土底質(zhì)的區(qū)域中實施。

(2)拋種法。選泥土粘性較大的為佳。將植物的種子、芽孢完全裹入泥土，或?qū)⒅参秕r體的一部分根莖裹入泥土并用無紡布包裹，緩慢拋入水中即可。

(3)沉床法。用竹片或毛竹編制長寬為1 m×1 m的種植床，將植株根系或植株底端用底質(zhì)改良材料包裹并固定于床體，再將種植床沉入水中。

4.4 日常運行及維護

沉水植物群落修復(fù)后，需定期進(jìn)行相關(guān)的維護和管理，主要包括：①植物栽植后，為避免水禽類牧食和游船干擾，需布置警戒線、警示牌和警示標(biāo)識；②定期觀察是否有枝條上浮，及時清理上浮的枝條；③定期觀察修復(fù)區(qū)水體透明度，在透明度較低，不利于水生植物生長時，可適當(dāng)采用人工投加生物絮凝劑方式，改善修復(fù)區(qū)域水體透明度；④栽植成苗半月之后，觀察栽植成苗區(qū)的植物存活與定植情況，如果密度未達(dá)到設(shè)計的2/3，應(yīng)重新補栽；⑤植物群落建立后，適度控制沉水植物生長旺盛期的生物量，當(dāng)沉水植物多數(shù)枝條長到水面時，應(yīng)注意進(jìn)行中等強度的收割；⑥防止由于打撈漂浮起來的植物，而把正常生長的水生植物一并大量打撈，造成植物生物量明顯減少。

5 效果評價

通過構(gòu)建完善的生態(tài)群落，科學(xué)的種植與養(yǎng)護技術(shù)，對東湖各子湖進(jìn)行針對性整治，東湖水環(huán)境提升效果明顯。沉水植物長勢較好，植物覆蓋度明顯提高，水體透明度顯著提升。以東湖鵝咀示范區(qū)為例，在沉水植物修復(fù)區(qū)內(nèi)，植物生長良好，水下森林初現(xiàn)，水質(zhì)與圍隔外區(qū)分明顯，圍隔內(nèi)水體透明度顯著提高，總體感官效果較佳。不透水圍隔內(nèi)沉水植物覆蓋度可達(dá)70%以上，透明度可達(dá)120 cm。修復(fù)區(qū)沉水植物生長情況見圖2和圖3。

圖2 武漢東湖沉水植物種植區(qū)航拍

6 結(jié)論與討論

對沉水植物修復(fù)不僅提升了東湖修復(fù)區(qū)內(nèi)透明度，也改善了東湖修復(fù)區(qū)生態(tài)環(huán)境，本工程也可為其他大型湖泊生態(tài)修復(fù)工程提供參考。沉水植物修復(fù)只是武漢東湖水生態(tài)修復(fù)工程一部分，該項目還將采取種植挺水植物和浮葉植物、構(gòu)建水生動物群落、建設(shè)立體生態(tài)平臺等措施，構(gòu)建健康穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，最終實現(xiàn)提升東湖水環(huán)境的目的。