李春華，葉春*，劉福興，魏偉偉，鄭燁

1.湖泊水污染治理與生態(tài)修復技術國家工程實驗室, 國家環(huán)境保護湖泊污染控制重點實驗室, 中國環(huán)境科學研究院

2.環(huán)境基準與風險評估國家重點實驗室, 中國環(huán)境科學研究院

3.上海市農(nóng)業(yè)科學院, 上海低碳農(nóng)業(yè)工程技術研究中心

隨著對濕地重要性認知的提高，我國新增或修復的濕地面積逐年增加。根據(jù)2016年1月原國家林業(yè)局的統(tǒng)計與規(guī)劃報告，“十二五”期間我國濕地保護面積增加了2×106hm2，自然濕地保護率提高至46.80%，“十三五”期間達到了50%，“十四五”期間將提高至55%。在恢復或者重建濕地的實踐中，近自然（near natural）理念逐漸得到重視并顯現(xiàn)良好的效果?；诮匀焕砟畹男迯褪墙橛谌斯づc自然之間的技術范疇，也是人工師法自然的實踐。由于近自然所具有的模糊性，近自然濕地生態(tài)修復尚缺乏精確的概念描述，作為一項技術的要點及應用效果也缺乏專業(yè)剖析。筆者在對近自然一詞歷史追溯的基礎上，提出近自然濕地生態(tài)修復的概念，明確近自然濕地生態(tài)修復的理念和原則，并以太湖竺山湖濕地為例，詳細闡述近自然濕地生態(tài)修復的設計思路、原則、修復措施以及修復效果，為近自然濕地生態(tài)修復提供可推廣、可復制的技術方法和實踐模式。

1 近自然理念及近自然濕地生態(tài)修復概念

近自然的理念由來已久[1]，是近似或類似自然狀態(tài)的意思。在生態(tài)環(huán)境領域，近自然的理念一直受到廣泛關注[2-4]。早在1713年，德國學者Carlowitz在可持續(xù)利用的提案中首次提出了近自然林業(yè)(near-natural forestry)概念，這是一種建立在植被生態(tài)學演替理論基礎上的林業(yè)經(jīng)營方法[5]。1898年德國林學家Johann Karl Gayer對殘存的天然林進行研究后，提出近自然林業(yè)理論，該理論提出要用順應自然的方式來恢復森林，從森林發(fā)育演替過程來對森林經(jīng)營做出計劃，充分發(fā)揮森林的自我恢復和自我調控功能，不斷優(yōu)化森林經(jīng)營過程，從而使受到人為干擾的森林逐步恢復至近自然狀態(tài)[6]。1938年德國學者Seifert提出近自然河溪整治的思想(near natural torrent control)，其指能夠完成傳統(tǒng)河流治理任務并達到接近自然、低成本且保持景觀美的一種治理方法[7]。以上這些近自然方法在生態(tài)環(huán)境領域的探索與應用，也為生態(tài)工程(ecological engineering)的概念奠定了重要基礎。1962年著名生態(tài)工程學家Odum定義了生態(tài)工程，即運用少量的輔助能量對某一系統(tǒng)進行調控，且該系統(tǒng)的主要能量還是來自于自然。也就是說生態(tài)工程是以自然調控為主、人為調控為輔的一種措施[8-10]。

隨著生態(tài)工程的興起，20世紀80年代，日本和我國臺灣地區(qū)引入“近自然工法”，并將其廣泛應用于工程建設、流域治理等方面[11-12]?！敖匀还しā睆娬{工程措施實施中近自然材料的應用、景觀美學的考量和各生態(tài)因子的統(tǒng)一和諧等，如在谷坊、攔沙壩的建設中，盡量避免用水泥、鋼筋等，考慮用當?shù)乜杉暗牧鴺?、石頭等材料[6]?？梢姡敖匀还しā币矊儆谏鷳B(tài)工程，但是更強調近自然材料和技術的使用。

借鑒以上研究理念，可以將近自然濕地生態(tài)修復做如下定義：以原有自然濕地為基礎或參照自然濕地的植被和水文條件，遵循自然法則和生態(tài)學原理，通過生態(tài)修復或適度的人工強化措施，因地制宜地提高濕地生物多樣性、系統(tǒng)穩(wěn)定性，有效改善濕地生態(tài)系統(tǒng)水質凈化功能。

2 近自然濕地生態(tài)修復技術

2.1 近自然濕地生境改善技術

濕地生境是指濕地生物生活棲息的生態(tài)環(huán)境，濕地生境改善以生物恢復為目標。近自然濕地生境改善就是通過采取適度強化的技術措施，模擬自然濕地的結構、功能和過程，提高生境的異質性和穩(wěn)定性，為濕地生物恢復提供良好的生存條件，保障濕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定運行，改善水環(huán)境質量。近自然濕地生境改善技術主要包括水文水動力改善技術、基底營造與改善技術和水質改善技術。

2.1.1 近自然濕地水文水動力改善技術

水在濕地的形成、發(fā)育、演替直至消亡的全過程中都發(fā)揮著直接而重要的作用[13]。水文過程對維持濕地生態(tài)系統(tǒng)的健康非常重要[14]。濕地的水文水動力是其生態(tài)過程的主要非生物驅動因子，良好的水文水動力條件能夠促進能量和營養(yǎng)物質的循環(huán)[15]。近自然濕地水文水動力改善目的是滿足水力停留時間和水位設計的要求，并兼顧起到活水的作用，以期達到更好的水質凈化效果。近自然濕地水文水動力改善技術主要包括配水、導流、調節(jié)水力停留時間和水位變化、改善水動力條件、改善水系連通性和水流流態(tài)等技術措施。近自然濕地水文水動力改善常常與基底地形營造相結合。

2.1.2 近自然濕地基底營造與改善技術

濕地的基底是植物扎根的基礎和重要營養(yǎng)源，是底棲生物的附著介質和棲息場所。濕地基底涉及濕地的水下底層部分和陸上的岸坡部分。水下的基底改善技術包括清淤、壤土回填、多孔性微生物載體鋪設以及地形營造（例如基底高程設計、深槽-淺灘的構建營造）等技術。岸坡的基底改善技術主要包括邊坡整理、護坡工程（例如石籠生態(tài)擋墻、生態(tài)袋柔性護岸及土工格室護岸）、徑流攔截溝渠構建等[16-17]。

2.1.3 近自然濕地水質改善技術

水質是濕地環(huán)境的重要指標，也是濕地生物非常重要的生境條件。與人工濕地以強化凈化技術改善水質不同，近自然濕地水質改善技術以自然生態(tài)技術為主，人工強化凈化技術為輔。其中，人工強化凈化技術包括曝氣、微生物菌劑調節(jié)、人工填料等，該類技術在近自然濕地系統(tǒng)管理過程中逐步過渡到免維護管理狀態(tài)，甚至在水環(huán)境改善后可以撤除。

2.2 近自然濕地生物恢復技術

2.2.1 近自然濕地植物保育與恢復技術

濕地植物是濕地生態(tài)系統(tǒng)不可或缺的組成部分，在系統(tǒng)中起到輸送氧氣、抑制岸坡侵蝕和底泥再懸浮、同化吸收營養(yǎng)物質和污染物、釋放碳化合物、蒸發(fā)水分等作用[18-19]，同時也為其他生物提供食物和棲息、繁育及避害環(huán)境。對于原有自然植物生長狀態(tài)較好的濕地，優(yōu)先采取自然封育措施，并清除病枯植株；對于新建濕地或現(xiàn)有植物很少的濕地，可以通過人工輔助措施提高植物覆蓋率和生物多樣性。

近自然濕地植物恢復技術主要包括植物的篩選、配置、種植、管護。植物篩選時要基于對植物物種的調查，選擇土著物種納入植物篩選庫。自然濕地由陸地到水體依次分布著濕生植物、挺水植物、浮葉植物和沉水植物，因此也要根據(jù)水位變化選擇適宜的植物物種[20]。另外，還需要考慮植物的立地條件，濕地的污染物削減、動物棲息地營造、水土保持等多種功能[21]。物種篩選的具體方法可以借助查閱文獻，也可以補充必要的植物篩選試驗，選擇最優(yōu)的目標物種[22]。近自然濕地植物配置是指篩選出植物的組合搭配方式。進行植物配置時，既要考慮符合生物學特性，又要兼顧季相變化、空間結構和景觀效果；同時，要因地制宜、因時制宜，使植物正常生長，充分發(fā)揮其功能。近自然濕地植物種植時，需遵照不同植物的生長習性，選用種子、根莖進行種植，也可以采用移栽、分株、扦插等方式栽種[23]。濕地修復過程中，要根據(jù)不同植物生長習性，結合當?shù)貧夂?、土壤、水質等因素，合理制定植物管護方案與計劃；宜根據(jù)植物不同生長期調節(jié)水位，實施生態(tài)水位調控，確保濕地植物的繁育生長。一般在生態(tài)修復初期整個系統(tǒng)尚處于不穩(wěn)定狀態(tài)，或者水體中營養(yǎng)鹽處于過剩狀態(tài)，此時都需要對水生植物進行管理，如在植物衰亡前或遭到霜凍破壞前按一定面積比例進行收割，清理惡性競爭雜草，以維持合理的生物量和物種組成。

2.2.2 近自然濕地動物保育及恢復技術

近自然濕地的動物保育和恢復對象主要包括濕地魚類、底棲動物和鳥類，重點關注瀕危物種、稀有物種。新建濕地和已建濕地的動物保育及恢復技術有所不同，對于前者可能需要引入多種類的濕地動物，對于后者則有可能需要對現(xiàn)有動物物種進行補充或者對生物量進行調節(jié)。

近自然濕地動物保育及恢復技術主要包括關鍵動物物種的引入、棲息地營造技術和短期餌料投放。濕地動物物種的引入主要考慮土著瀕危物種和稀有物種，同時可以在濕地生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)等級及食物鏈平衡模型計算基礎上，補充缺少的物種種類或者不足的生物量；在引入時要注意食物鏈的構建，根據(jù)生物習性按照一定的次序引入。棲息地營造要根據(jù)動物的覓食、營巢、繁衍、遷徙等活動規(guī)律來創(chuàng)造條件，營造適合各種動物的習性和生長的多樣化生境。如魚類棲息地營造包括人工魚礁、洄游通道構建、索餌場構建、越冬場構建及產(chǎn)卵場構建等[24-25]；鳥類棲息地的營造可以從水深設計、植物配置、生態(tài)鳥島等方面來考慮，在生態(tài)鳥島上，除開展必需的保育、監(jiān)測和必要的管理活動外，嚴格控制其他人為活動；底棲動物的棲息地營造主要從濕地基底的構建、植物配置上來設計。在濕地動物恢復初期可以適當投放其需要的餌料，確保幼體成活。除非瀕危物種和稀有物種的恢復確有需要，否則不建議長期進行餌料投放。

2.2.3 近自然濕地生物量管理技術

生物量是某一時限任意空間所含生物體的總量。濕地生態(tài)系統(tǒng)中，群落或生態(tài)系統(tǒng)總生物量、各種群生物量及其在總生物量中的占比是評價濕地生態(tài)系統(tǒng)是否健康的重要指標。針對不同的生境條件，利用模型計算健康濕地生態(tài)系統(tǒng)中關鍵物種或種群的適宜生物量，通過調控管理濕地生態(tài)系統(tǒng)中不同類型生物種群或群落的生物量，將生態(tài)系統(tǒng)中各類生產(chǎn)者和消費者的生物量及其比例關系調節(jié)到系統(tǒng)穩(wěn)定的閾值以內(nèi)，以期抵消自然和人類的干擾所引起的不穩(wěn)定現(xiàn)象。濕地生物量管理是生態(tài)調控的重要技術方法之一，主要包括植物調控、動物調控、微生物調控等[26]。近自然濕地恢復中生物量管理主要涉及植物和動物的種群調控，通常是在生態(tài)修復初期、濕地生態(tài)系統(tǒng)沒有達到穩(wěn)定和自維持狀態(tài)時，采取的一種人工輔助的技術手段。

3 近自然濕地生態(tài)修復的關鍵問題

3.1 與人工濕地的區(qū)別

近自然濕地與人工濕地在濕地要素的運用、人工措施的強弱、維護管理的需求等方面都有明顯區(qū)別，詳見表1。

表1 近自然濕地與人工濕地的主要區(qū)別Table 1 Main differences between near-natural wetlands and constructed wetlands

3.2 遵循生態(tài)修復的“最速曲線”

“最速曲線”是物理學中得出的運動規(guī)律之一，也就是在重力作用下同一只小球最快到達底端的運動路線不是直線，而是一條曲線。這一規(guī)律已經(jīng)在機械設計、經(jīng)濟學中得到了廣泛應用[27-30]。在濕地生態(tài)修復實踐中，也存在“最速曲線”的規(guī)律。按照一定的先后順序逐步改善生境條件實施濕地生態(tài)修復，往往比直接照搬自然濕地穩(wěn)定狀態(tài)的所有元素開展?jié)竦厣鷳B(tài)修復，要更快速、順利。生態(tài)修復措施實施的順序、實施時機、實施強度與生境條件改善的程度等都會影響修復過程和修復效果。

3.3 避免“重建設、輕管理”，重視后期維護

近自然濕地修復項目的實施效果是否能夠發(fā)揮預期的生態(tài)功能，很大程度上依賴于后期的維護管理。如何維護修復后濕地系統(tǒng)使其處于最佳狀態(tài)是亟待解決的問題?，F(xiàn)階段，我國濕地生態(tài)工程的運行管理與維護是薄弱環(huán)節(jié)[31-34]。針對濕地生態(tài)建設工程運行中出現(xiàn)的資金保障不足、責任主體不清、設施管護不力等實際問題[35-39]，需通過制定管理制度、管護措施、考核辦法、獎懲機制[40-42]，形成可以促進工程有效管護和長效運行的模式[43]，從而提升濕地恢復工程的長期效益。

4 近自然濕地生態(tài)修復示范實例

4.1 示范地點概況

以江蘇省宜興市的竺山湖濕地 (120°00′54.40″E，31°27′54.73″N)建設為例，闡述近自然濕地生態(tài)修復的原則、修復步驟及生態(tài)系統(tǒng)調控方法。竺山湖濕地位于太湖竺山灣緩沖帶內(nèi)，原為太湖疏浚底泥及建筑垃圾堆場，由于地勢較低，經(jīng)長期積雨形成了水深不足0.5 m的泥坑洼地，為劣Ⅴ類（GB 3838——2002《地表水環(huán)境質量標準》）水體。洼地周邊喬木以純楊樹林為主，伴有少量構樹，林下草被主要由狗尾草群落和藎草群落組成。為了改善太湖周邊環(huán)境，將該用地修復成新增濕地，總面積為30 hm2，其中水域面積6.07 hm2（圖1）。竺山湖濕地整體形狀是一個不規(guī)則的長條形，長1.8 km，平均寬度為105 m。由于竺山湖濕地呈南北長、東西窄的條狀，長邊西側為公路，東邊是太湖大堤，因此分別在濕地北段和南段設置水質采樣點。濕地北段的來水主要是2條小河流（灣浜、盛瀆港），濕地南段的來水主要是西側工業(yè)園區(qū)暴雨徑流。

圖1 竺山湖濕地位置Fig.1 Location of Zhushanhu wetland

4.2 生態(tài)修復原則

竺山湖濕地的主要功能是改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況，緩沖、滯留、凈化上游來水。根據(jù)該功能定位，確定了竺山湖濕地建設的4條原則：1）因地制宜原則。利用原有底泥堆場規(guī)劃構建水系地勢，不外運土方，就近引太湖水作為濕地來水。2）生態(tài)優(yōu)先原則。水系重建方式、濕地植被選擇首先要滿足生態(tài)功能。3）水系連通與水體凈化相結合的原則。通過水系連通，攔截附近工業(yè)園區(qū)部分徑流，并與北側灣浜及盛瀆港互通，達到凈化周邊污染物目的。4）兼顧景觀原則。為居民提供休閑場所，融入美學元素。

4.3 基于近自然濕地修復理論構建修復步驟及目標

（1）基于“最速曲線”構建生態(tài)修復步驟

根據(jù)濕地生態(tài)修復“最速曲線”的規(guī)律，不同濕地生態(tài)修復的措施及實施并不是固定、一成不變的，需要根據(jù)濕地的具體情況，因地制宜地設定不同濕地恢復的“最速曲線”步驟。竺山湖濕地是新建濕地，周邊沒有強污染源，因此可以省去水質改善步驟，按照水文水動力改善——基底形態(tài)營造——植物保育與恢復——動物保育與恢復——生物量管理的順序逐步實施修復措施，并使各步驟平滑銜接，促使生態(tài)恢復盡快達到設定的目標。

（2）以濕地運行達到自維持為恢復目標

自維持狀態(tài)是指構建或恢復的生態(tài)系統(tǒng)可自主循環(huán)、自然衍生，逐漸形成自維持、免人力管護的生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)[44-45]。達到自維持狀態(tài)幾乎是所有生態(tài)修復項目運行維護的最終目標。在竺山湖濕地修復過程中，盡可能利用現(xiàn)有環(huán)境條件，因地制宜地創(chuàng)造生境條件，恢復濕地生物。如利用太湖清淤底泥鋪筑濕地基底、引入湖水進入濕地時，同時將其中的魚類、底棲動物帶入，在生態(tài)恢復工程實施的第一年，使其自發(fā)生長、自我適應，減少人為干涉；經(jīng)過1年的適應期之后，再對濕地中的食物網(wǎng)結構進行評估，判斷是否需要人為干預。隨著修復時間的增加，濕地基底的理化性質明顯改善，水生植被覆蓋率上升，為水生動物創(chuàng)造了更好的棲息環(huán)境，生物物種多樣性增加，逐漸形成生態(tài)修復后的濕地自維持生態(tài)系統(tǒng)。

4.4 主要工程建設內(nèi)容

4.4.1 水文水動力改善

新建竺山湖濕地主要凈化對象為西南側工業(yè)區(qū)的暴雨徑流和西北側的農(nóng)田徑流，因此竺山湖濕地的水文水動力改善，一方面要設計合適的濕地高程和水位，考慮承接來水和出水連通效果，并兼顧水力坡度和水體流動性。濕地內(nèi)水的流向總體上是由南向北，在東北部的濕地出水口與入湖河流連通。另一方面要考慮對上游來水和本地水體中污染物的凈化效果。利用導流和水深、水體面積的變化調節(jié)水力停留時間和水流流態(tài)，提高生境的多樣性和適宜性，便于生物生長并提高生物多樣性。

4.4.2 濕地基底形態(tài)營造

濕地基底形態(tài)的不同，導致底泥-水界面的有效比表面積不同，從而影響基底生物膜的附著空間、微生物的種類、活性和泥水界面的物質交換，最終也會影響濕地系統(tǒng)對營養(yǎng)鹽的凈化效果。另外，基底形態(tài)還會影響基底光照強度的分布，進而影響水生植物的生長狀態(tài)，導致濕地系統(tǒng)對營養(yǎng)鹽去除效果的差異?？傊?，濕地基底形態(tài)可以改變水體流態(tài)，進而影響顆粒物沉降、污染物有效停留時間、污染物遷移轉化途徑等。

在工程實施前，進行了斜面型、平面型、凹面型、凸面型和多起伏型5種不同濕地基底形態(tài)(圖2)對污染物去除效果的分析。結果表明，5種基底形態(tài)的總氮去除率依次為28.84%、25.22%、27.07%、31.23%和35.23%，其中多起伏型基底更有利于污染物的去除[46]?；谠撗芯拷Y果，竺山湖新建濕地構建了多起伏型的基底形態(tài)，采取的技術手段包括生態(tài)清淤、基底坡度及深淺灘構建、基底材料的鋪設等。

圖2 5種不同濕地基底形態(tài)示意Fig.2 Five types of basement structures of wetlands

4.4.3 濕地植物恢復

基于文獻查閱和實地調查，確定太湖地區(qū)濕地共有5個植被型組、11個植被型，群系超過78種。根據(jù)土著適生、凈化水質、兼顧景觀等選種原則，綜合考慮物種對水分的耐受程度以及株型、大小、色彩、季相等因素，篩選出竺山湖濕地可用植物21屬35種 ， 包 括 垂 柳(Salix babylonica)、 落 羽杉(Taxodium distichum)、池杉 (Taxodium distichumvar.imbricatum)、水杉 (Metasequoia glyptostroboides)、河柳 (Salix chaenomeloides)、烏桕 (Sapium sebiferum)、花葉柳(Salix integra)、簸箕柳(Salix suchowensis)、水楊梅(Adina rubella）9種木本濕生植物，鳶尾(Iris tectorumMaxim.)、狼尾草 (Pennisetum alopecuroides)、大花美人蕉(Canna generalis)、燕子花(Irislaevigata)、竹節(jié)草(Chrysopogon aciculatus)5種草本濕生植物，蘆葦 (Phragmites australis)、茭白 (Zizania latifolia)、花葉蘆竹(Arundo donaxvar.versicolor)、千屈菜(Lythrum salicaria)、再力花(Thalia dealbata)、慈姑(Sagittaria trifoliavar.sinensis)、黃菖蒲(Iris pseudacorus)、蓮花 (Nelumbo nucifera)、水燭 (Typha angustifolia)、香蒲（Typha orientalis Presl）、雨久花(Monochoria korsakowii)、梭魚草(Pontederia cordata)12種挺水植物，菱(Trapa bispinosa)、睡蓮(Nymphaea tetragona)、白睡蓮(Nymphaea alba)、莼菜(Brasenia schreberi)、芡實(Euryale ferox)5種浮水植物，苦草(Vallisneria natans)、黑藻 (Hydrilla verticillata)、微齒眼子菜(Potamogeton maackianus)、輪葉狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)4種沉水植物。

竺山湖濕地建設過程中主要采用2種植物配置模式：1）由濱水區(qū)到淺水區(qū)依次為大花美人蕉(4棵/m2)、香蒲 (4 株/m2)，伴生千屈菜 (15 株/m2)，在濕地深水區(qū)上部形成莼菜群落(10株/m2)，伴生菱角(10芽/m2)，下部種植沉水植物苦草(40株/m2)，伴生輪葉狐尾藻(5芽/叢，9叢/m2)。該模式的優(yōu)勢在于有效防止水土流失、固岸護坡的同時兼顧濕地景觀效果，應用于竺山湖濕地北段。2）濱水區(qū)、淺水區(qū)依次為再力花(3株/m2)、蘆葦(20株/m2)，伴生黃菖蒲(4株/m2)，在濕地深水區(qū)上部形成睡蓮群落(2株/m2)，伴生芡實(1株/4 m2)和菱(15芽/m2)，下部種植沉水植物黑藻(10～15芽/叢，10叢/m2)，伴生輪葉狐尾藻(5芽/叢，9叢/m2)和微齒眼子菜(40株/m2)等。該模式的優(yōu)勢在于有效削減暴雨徑流沖擊，應用于竺山湖濕地南段。

4.4.4 濕地動物恢復

竺山湖濕地靠近太湖，濕地水源就近由太湖引入，在引水過程中帶入了太湖的魚類、貝類、微生物等，成為動物繁殖的種苗?？紤]到新建濕地水生植物恢復期宜減少魚類，故不引種魚類。而底棲無脊椎動物如螺類、貝類有穩(wěn)定底泥、減少底泥再懸浮的作用，有利于新生底泥微環(huán)境的恢復。根據(jù)調查結果得知，太湖大型底棲動物優(yōu)勢物種為河蜆(Corbicula fluminea)和銅銹環(huán)棱螺(Bellamya aeruginosa)，其平均生物密度為100和13個/m2，平均生物量為105.5和21.8 g/m2[47]。待水生植物恢復之后，參照該值在竺山湖濕地投入河蜆和銅銹環(huán)棱螺。由于竺山湖濕地是開放性場地，周圍居民自發(fā)性投入了龍蝦幼苗，在后期調查時發(fā)現(xiàn)湖灣東北端的龍蝦數(shù)量較多，需要加強調控管理。另外，竺山湖濕地靠近太湖，為太湖常見水鳥黑水雞（Gallinula chloropus） 、 小?? （Podiceps ruficollis） 、 白 鷺（Egretta garzetta）、黃斑葦鳽（Ixobrychus sinensis）等提供了良好的棲息環(huán)境，濕地中恢復的水生植物和中小型水生動物可為水鳥提供食物，有利于水鳥的繁衍和生長。

4.4.5 濕地生物量管理

在對竺山湖濕地進行詳細生物調查及開展室內(nèi)模擬試驗的基礎上，建立了生態(tài)系統(tǒng)調控(EwE)模型。EwE模型是一種利用基于生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)結構的營養(yǎng)動力學原理，描述生態(tài)系統(tǒng)能量流動的平衡模式[48-49]。其將生態(tài)系統(tǒng)定義為由一系列具有生態(tài)關聯(lián)的功能組組成，這些功能組主要包括浮游生物、魚類、植物以及有機碎屑等，經(jīng)過劃分的所有功能組須能覆蓋生態(tài)系統(tǒng)能量流動的全部過程[50-51]。在建模過程中假設該生態(tài)系統(tǒng)的總輸入與總輸出相等。該模型用1組線性聯(lián)立方程來定義1個生態(tài)系統(tǒng)，每個線性方程代表生態(tài)系統(tǒng)中的1個功能組。經(jīng)過模型的運算與處理，可以得出竺山湖濕地生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)通道模型構建的基本輸入與輸出參數(shù)以及食物組成。在此基礎上，采用EwE模型Ecopath模塊中分析功能，分析竺山湖濕地生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)和營養(yǎng)級結構、生態(tài)系統(tǒng)能量轉換效率、物質傳遞效率、各功能組的營養(yǎng)交互關系、生態(tài)系統(tǒng)的關鍵種及總體特征。最后，根據(jù)模型分析結果，從生物量調控、食物鏈調控、生物多樣性調控、生態(tài)系統(tǒng)結構調控4個方面制定竺山湖濕地生態(tài)系統(tǒng)調控方案[52]。工程實施第3年的調控措施包括：1)初級生產(chǎn)力明顯過剩，將沉水植物、挺水植物分別收割40%及30%；2)湖灣中缺乏草食性魚類，而植物生物量過剩，因此提高草食性魚生物量至原來的5倍，使沉水植物的生態(tài)營養(yǎng)效率提高8.37%；3)將濾食性鯉科魚類和雜食性魚類的生態(tài)營養(yǎng)效率進一步提高，生物量分別增殖50%；4)針對蝦蟹類過剩的問題，減少50%的蝦蟹生物量。

4.5 生態(tài)修復效果

4.5.1 水質改善情況

竺山湖濕地生態(tài)修復后，水質由修復前的劣Ⅴ類改善為修復后的Ⅱ類，水體中TN和TP濃度顯著降低(圖3)。如竺山湖濕地北段的TN濃度平均值從生態(tài)修復前的3.32 mg/L降至生態(tài)修復后的0.92 mg/L，濕地北段和南段TN濃度分別下降了72.3%和58.9%，TP濃度分別下降了49.6%和60.7%。

圖3 生態(tài)修復前后水體TP及TN濃度變化Fig.3 Variation of concentration of TN and TP before and after ecological restoration

4.5.2 大型水生植物生物多樣性改善情況

生態(tài)修復后竺山湖濕地大型水生植物多樣性顯著提高，濕地北段Margalef豐富度指數(shù)由生態(tài)修復前的1.20提高到生態(tài)修復后的4.59，南段Margalef豐富度指數(shù)由生態(tài)修復前的0.80提高到生態(tài)修復后 3.75 (圖4)。

圖4 生態(tài)修復前后Margalef 豐富度指數(shù)變化Fig.4 Change in Margalef richness indices before and after ecological restoration

4.5.3 景觀效果

竺山湖濕地在改善生態(tài)環(huán)境的同時，景觀效益也十分顯著，水面常見白鷺覓食、群鴨戲水，成為周圍居民時常眷顧的休閑場所。竺山湖濕地采取開放式無圍墻設計，具有親民性，濕地周圍修建了一條自行車道，滿足輕健身功能。濕地的喬灌木搭配呈現(xiàn)四季差異，春、夏、秋、冬各有別致。生態(tài)修復前后主體濕地景觀對照如圖5所示。

圖5 竺山湖濕地生態(tài)修復前后實景Fig.5 Photos of Zhushanhu wetland before and after ecological restoration

5 結語

近自然濕地生態(tài)修復作為一種修復理念，是人與自然和諧共生的科學自然觀的體現(xiàn)。與人工濕地技術相比，近自然濕地生態(tài)修復采用的人工措施或設施較少，且其采取的人工措施是臨時性的，隨著濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復，這些措施將逐步撤離。近自然濕地生態(tài)恢復應遵循“最速曲線”的規(guī)律，合理設計生態(tài)修復的措施和實施時序，以實現(xiàn)自我維持的目標。竺山湖濕地生態(tài)恢復的成功例證了近自然修復方法的有效性。今后還需不斷在實踐應用過程中豐富近自然生態(tài)修復的理論與技術。