李 欣 吳燕飛 馮育青*

（1 蘇州市濕地保護(hù)管理站，江蘇 蘇州 215008；2 江蘇太湖濕地生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，江蘇 蘇州 215000）

太湖是我國(guó)第三大淡水湖泊，面積2 338 km2，平均水深2 m，屬于特大淺水型湖泊。太湖流域人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，城市化程度高（周嵐, 2020）。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，用地、防洪壓力不斷加大，太湖濱岸帶水質(zhì)惡化，灘地逐步消失，植被銳減，有害藻類滋生，濕地生態(tài)系統(tǒng)功能不斷退化（湯浩等, 2012; 秦伯強(qiáng) 等, 2017）。修復(fù)太湖退化濕地，重啟濱岸帶生態(tài)功能，是近年來(lái)研究的一個(gè)重大課題（李婧慧等, 2018）。

淺型湖泊多穩(wěn)態(tài)理論將淺型湖泊的穩(wěn)定狀態(tài)分為兩種：以水生植物為主的清水穩(wěn)態(tài)（草型湖泊）和以浮游植物為主的濁水穩(wěn)態(tài)（藻型湖泊）（Chung et al., 2009;濮培民等, 2012）。修復(fù)太湖退化濕地的思路是把藻型湖泊恢復(fù)到草型湖泊。太湖修復(fù)的難點(diǎn)是大型淺水型湖泊受風(fēng)浪擾動(dòng)底泥易再懸浮，導(dǎo)致水體透明度低、光照差，水生植被難以自然恢復(fù)（高光 等, 2021; 李春華等, 2023）。由于富營(yíng)養(yǎng)化時(shí)間較長(zhǎng)，厭氧的沉積物很難再適合水生植物生長(zhǎng)（范瑜, 2020）；環(huán)境中的本地水生植物種子庫(kù)已經(jīng)大量衰減甚至消失，嚴(yán)重影響本地水生物種種群分布，導(dǎo)致湖泊生態(tài)系統(tǒng)的功能退化（章銘等, 2012; 劉喆等, 2016）。

太湖濕地生態(tài)修復(fù)現(xiàn)有研究多集中在生態(tài)圍隔的單獨(dú)使用或者濱岸帶水生植物的種植（徐新洲等，2013; 殷雪妍等，2021）。以生態(tài)圍隔結(jié)合水生植物恢復(fù)設(shè)施快速提高水體透明度，恢復(fù)沉水植物的研究鮮有報(bào)道。本文以江蘇蘇州太湖三山島國(guó)家濕地公園為研究對(duì)象，針對(duì)濕地退化的成因，開(kāi)展多層生態(tài)圍隔修復(fù)及水生植被恢復(fù)設(shè)施研究，為太湖濕地的保護(hù)和管理提供借鑒與參考。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

江蘇蘇州太湖三山島國(guó)家濕地公園（120°15′02.0″—120°18′03.0″E， 31°00′52.0″—31°02′23.0″N）位于蘇州市吳中區(qū)東山鎮(zhèn)，濕地公園以澤山島、厥山島、蠡墅島和三山島本島沿島岸線外擴(kuò)200 m 為四至邊界，呈不規(guī)則的馬蹄形。濕地公園占地756.63 hm2，其中，濕地面積516.55 hm2，是太湖流域唯一的淡水島嶼型濕地，受風(fēng)向變化和人類活動(dòng)干擾等影響，夏季藍(lán)藻水華嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅濕地生態(tài)健康。

1.2 研究方法

1.2.1 風(fēng)浪要素計(jì)算 通過(guò)監(jiān)測(cè)水深、風(fēng)速和吹程等指標(biāo)，針對(duì)太湖水體環(huán)境擾動(dòng)大的特點(diǎn)，利用莆田公式計(jì)算出不同風(fēng)速下的風(fēng)浪要素，按照削減浪高不小于90%設(shè)計(jì)多層圍隔的最小間距及所需筑堰最少層數(shù)。

式中：g 為重力加速度(9.81 m/s2)；thx 為雙曲正切函數(shù)F為風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度(m)；V為設(shè)計(jì)風(fēng)速(m/s)；d為計(jì)算深度(m)；H為平均波高(m)；T為平均波周期(s)；L為平均波長(zhǎng)(m)。

1.2.2 生態(tài)圍隔系統(tǒng)構(gòu)建方法 多層生態(tài)圍隔系統(tǒng)主體采用太湖清淤底泥，填出水面后夯實(shí)，在圍隔緩坡處采用拋石加固，坡頂種植濕地植物，利用其自然生長(zhǎng)的根系加固圍隔體，防止風(fēng)浪、水流沖刷而造成圍隔水土流失，并在合適位置開(kāi)口保持圍隔內(nèi)外水文聯(lián)通，達(dá)到防風(fēng)減浪、抵御藍(lán)藻、提升水體透明度的效果。

1.2.3 濕地水質(zhì)測(cè)定方法 在圍隔內(nèi)、圍隔核心區(qū)（水生植物恢復(fù)設(shè)施區(qū)）、圍隔外設(shè)置采樣點(diǎn)，從2020 年1 月起，對(duì)濕地水質(zhì)進(jìn)行逐月監(jiān)測(cè)，每個(gè)采樣點(diǎn)采表層水樣（0 ～0.5 m）、中層水樣（0.5 ～1.0 m）和深層水樣（1.0 ～2.0 m），采集后立即用保溫箱保存，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。透明度現(xiàn)場(chǎng)采用塞氏盤(pán)法測(cè)定，總氮、總磷、顆粒物采用國(guó)標(biāo)法測(cè)定。

2 太湖濱岸帶濕地修復(fù)布局與技術(shù)措施

2.1 太湖濱岸帶濕地修復(fù)布局

項(xiàng)目區(qū)位于三山島國(guó)家濕地公園規(guī)劃范圍內(nèi)的太湖水域（圖1），整個(gè)區(qū)域設(shè)計(jì)構(gòu)建了4 層生態(tài)圍隔，用于改變?nèi)綅u岸線的水流方向，達(dá)到削減風(fēng)浪的作用。同時(shí)，減浪后，最內(nèi)層圍隔設(shè)置水生植物恢復(fù)設(shè)施，提高設(shè)施的穩(wěn)定性，沉水植物、挺水植物正常生長(zhǎng)后，提高水體的自凈能力，也給本地水生植物種子庫(kù)的生長(zhǎng)提供時(shí)間。

2.2 太湖濱岸帶濕地修復(fù)技術(shù)措施

太湖三山島濕地生態(tài)修復(fù)工程采用系統(tǒng)生態(tài)學(xué)研究方法，通過(guò)減少濕地?cái)_動(dòng)，完善湖濱帶的生態(tài)結(jié)構(gòu)，建立水體穩(wěn)定、生物多樣性豐富的濕地系統(tǒng)。

2.2.1 多層生態(tài)圍隔系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù) 太湖三山島濱岸帶濕地水深范圍在1.5 ～3.5 m，風(fēng)浪較大（極端浪高超過(guò)1.5 m）（表1）。根據(jù)莆田公式，多層生態(tài)圍隔系統(tǒng)設(shè)置4 層，層間距為150 m，頂部高于常水位以上1.5 ～2.0 m，頂部寬3 m，圍隔外邊坡為1:2 ～1:3，內(nèi)邊坡為1:1 ～1.5，坡腳與基坑邊緣距離1.5 m，在緩坡處采用拋石進(jìn)行加固（圖2）。

表1 莆田公式計(jì)算的不同風(fēng)力等級(jí)下的太湖風(fēng)浪要素Table1 Wind and wave elements of Taihu Lake underdifferent wind levels calculated by Putian formula

圖2 多層生態(tài)圍隔系統(tǒng)剖面圖Fig.2 The typical section of the mesocosm system in Sanshandao National Wetland Park

在圍隔頂部種植當(dāng)?shù)爻Ｒ?jiàn)多年生耐水淹喬木腺柳（Salix chaenomeloides），緩坡石縫種植蘆葦（Phragmites australis）。選用的植物具有以下特征：本地多年生適生草本或木本植物；莖稈或枝條堅(jiān)韌不易折斷；耐水淹；扦插繁殖，生長(zhǎng)迅速，短期內(nèi)可形成較大覆蓋或冠層；根系發(fā)達(dá)。在圍隔側(cè)方開(kāi)口，與風(fēng)浪方向垂直，保障圍隔內(nèi)外水體交換。

2.2.2 水生植物恢復(fù)設(shè)施 太湖受風(fēng)浪擾動(dòng)底泥易再懸浮，導(dǎo)致水體透明度低，水生植被難以自然恢復(fù)。濱岸帶僅存有少量蘆葦、香蒲（Typha orientalis）群落分布，群落結(jié)構(gòu)單一，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)功能下降，生物多樣性降低。多層生態(tài)圍隔系統(tǒng)中，采用沉水植物修復(fù)設(shè)施與濕地植物立體群落設(shè)施，在短期內(nèi)對(duì)多層生態(tài)圍隔系統(tǒng)內(nèi)水生植被進(jìn)行恢復(fù)。

1）沉水植物修復(fù)設(shè)施。沉水植物恢復(fù)設(shè)施，適用于水深大于2 m 的水域，由浮力件與植被件組成，浮力件可分為PE 浮筒材料。植被件主體由長(zhǎng)寬各為2.4 m 的單元連接而成，浮力件與植被件通過(guò)鋼纜連接，將植被件“懸掛”在恢復(fù)水體中，固定方式為錨定或鋼索連接，“懸掛”深度設(shè)置在0.8 ～1.0 m，有利于植物迅速生長(zhǎng)，后期亦可調(diào)節(jié)深度。沉水植物選擇苦草等寬葉型品種，以減少附著生物對(duì)植物的影響（圖3）。

圖3 沉水植物修復(fù)設(shè)施剖面圖Fig.3 The profile of Submerged Phytoremediation Facilities

2）濕地植物立體群落修復(fù)設(shè)施。濕地植物立體群落修復(fù)設(shè)施，以環(huán)保粗纖維為支撐，浮島由長(zhǎng)寬各為2.4 m 的單元連接而成，每個(gè)單元又由4 個(gè)獨(dú)立的浮力件和1 個(gè)植物栽植件組成，能夠模擬適合植物生長(zhǎng)的土壤孔隙，疏松適度，在單元框架內(nèi)綁扎蘆竹（Arundo donax）、千屈菜（Lythrum salicaria）、鳶尾（Iris tectorum）等水生植物的桿、根、莖等，挺水植物可在水中自行生根發(fā)芽，無(wú)需添加基質(zhì)，從而形成以自然植被為主的湖面立體植物群落（圖4）。

圖4 濕地植物立體群落修復(fù)設(shè)施剖面圖Fig. 4 The profile of wetland plant three-dimensional community restoration facilities

太湖三山島濕地濱岸帶多層生態(tài)圍隔系統(tǒng)與水生植物恢復(fù)設(shè)施的投入，將藍(lán)藻隔離在濕地外圍，有效恢復(fù)了太湖三山島濕地的水質(zhì)。項(xiàng)目實(shí)施后，圍隔內(nèi)較圍隔外，水體透明度提升了240%，懸浮顆粒物濃度降低了45.2%，水體總氮降低了37.9%，水體總磷降低了10.3%；圍隔核心區(qū)（水生植物恢復(fù)設(shè)施區(qū)）較圍隔外，水體透明度提升了300%，懸浮顆粒物濃度降低了75.40%，水體總氮降低了49.86%，水體總磷降低了11.1%。

3 結(jié)論

1）太湖濕地具有從草型湖泊向藻型湖泊轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)，修復(fù)的過(guò)程需要從藻型湖泊向草型湖泊逆轉(zhuǎn)。

2）太湖濕地受風(fēng)浪擾動(dòng)底泥易再懸浮，導(dǎo)致水體透明度低，修復(fù)的關(guān)鍵在于減小風(fēng)浪，提高水體透明度，恢復(fù)水生植被。

3）沉水植物修復(fù)設(shè)施與濕地植物立體群落修復(fù)設(shè)施，可在短期內(nèi)對(duì)多層生態(tài)圍隔系統(tǒng)內(nèi)水生植被進(jìn)行恢復(fù)，為本地水生植物種子庫(kù)修復(fù)提供時(shí)間。

4）采用穩(wěn)定水體、恢復(fù)植被的思路對(duì)濕地進(jìn)行修復(fù)，在后續(xù)的研究中可加入生物多樣性要素，對(duì)多層生態(tài)圍隔的作用進(jìn)行深入分析，探究太湖水體修復(fù)與生物多樣性的聯(lián)系。