孫一鳴，朱 穎,2*，馮育青，汪 輝

(1.蘇州科技大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，江蘇 蘇州 215011；2.江蘇太湖濕地生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)站，江蘇 蘇州 215000；3.蘇州市濕地保護(hù)管理站，江蘇 蘇州 245000；4.南京林業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院，江蘇 南京 210037)

湖濱帶是連接湖泊與陸地的過渡區(qū)域，其具有隔離、緩沖和攔截污染物、提供動(dòng)植物棲息地、維持生物多樣性和凈化水質(zhì)等功能[1-3]。受過度開發(fā)、風(fēng)浪沖刷和底泥淤積等的影響，湖濱帶的景觀結(jié)構(gòu)正在發(fā)生變化，水環(huán)境受到威脅。

景觀結(jié)構(gòu)表征了景觀類型(區(qū)域內(nèi)土地利用類型)和景觀配置特點(diǎn)(區(qū)域內(nèi)景觀斑塊的空間分布和配置)，其對(duì)生態(tài)和水文過程具有一定影響[4-5]。景觀聚集度和破碎度等對(duì)流溪河的水質(zhì)產(chǎn)生了不同程度的影響[6]。斑塊密度和蔓延度分別與洪澤湖水體中的總氮含量、總磷含量顯著相關(guān)[7]。斑塊分離程度和破碎化程度越低，伊河水體的水質(zhì)越差[8]。貢湖灣北岸退漁還湖生態(tài)修復(fù)工程重構(gòu)了景觀結(jié)構(gòu)，通過影響水流而改善了水質(zhì)[9]。上海市鸚鵡洲濕地生態(tài)修復(fù)后，濱岸帶多樣化的斑塊類型加強(qiáng)了水質(zhì)凈化功能[10]。由此可見，不同尺度的景觀結(jié)構(gòu)能對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。探討重構(gòu)的景觀結(jié)構(gòu)對(duì)水質(zhì)的影響，對(duì)未來湖濱帶的生態(tài)修復(fù)具有重要意義。

太湖濕地在長(zhǎng)三角綠色生態(tài)一體化發(fā)展中發(fā)揮著重要作用[11]。太湖受岸線、地形和島嶼等地理因素影響，風(fēng)浪較強(qiáng)，其有效波高平均值為0.523 m[12]。風(fēng)浪的沖刷不僅損壞了太湖湖濱帶的結(jié)構(gòu)，也影響了太湖的水質(zhì)。已經(jīng)開展了湖濱帶的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)[13]、水生植物恢復(fù)[14]和生態(tài)系統(tǒng)功能恢復(fù)[15]等方面的研究，修復(fù)后的湖濱帶對(duì)湖泊水質(zhì)有一定的改善作用。蘇州市太湖中的三山島的湖濱帶常年受風(fēng)浪沖刷，土壤流失，近岸水體中的懸浮顆粒物增多，水生植物生長(zhǎng)不良，水質(zhì)惡化。2008年以來，在三山島開展了環(huán)島湖濱帶生態(tài)建設(shè)，營(yíng)造生態(tài)微島，使水質(zhì)得到明顯改善[16-17]。本研究于2019年1月至2021年12月，對(duì)江蘇蘇州太湖三山島國(guó)家濕地公園東南部湖濱帶的生態(tài)微島及其附近水體的水質(zhì)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，研究景觀結(jié)構(gòu)與水質(zhì)的關(guān)系，以期為未來湖濱帶生態(tài)建設(shè)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)

本研究以江蘇蘇州太湖三山島國(guó)家濕地公園東南部湖濱帶的生態(tài)微島及其附近的水域?yàn)檠芯繀^(qū)(圖1)。江蘇蘇州太湖三山島國(guó)家濕地公園位于蘇州市西南部的太湖之中，行政上隸屬于蘇州市吳中區(qū)東山鎮(zhèn)。

圖1 研究區(qū)位置和采樣點(diǎn)分布示意圖Fig.1 Sketch map of location of the study area and water quality monitoring points

蘇州市的氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)海洋性氣候，夏季盛行東南風(fēng)，冬季盛行西北風(fēng)。三山島的年降水量為1 100 mm，降水集中在5月至8月。研究區(qū)中水域的平均水深為2.5 m，水流速度為6～8 cm/s。三山島作為湖心島，夏季，受風(fēng)浪的影響，湖濱帶附近水體中的懸浮顆粒物較多，水體透明度較低，水生植物的生長(zhǎng)受到抑制。

為了解決湖濱帶受風(fēng)浪沖刷的問題，2008年以來，在江蘇蘇州太湖三山島國(guó)家濕地公園中，實(shí)施了環(huán)島湖濱帶生態(tài)建設(shè)，營(yíng)造了總面積為200 hm2的生態(tài)微島。生態(tài)微島區(qū)由帶狀和團(tuán)狀微島以及水域組成。帶狀和團(tuán)狀微島都用湖底底泥堆筑，并堆置塊石加固。帶狀微島分布在外側(cè)，團(tuán)狀微島分布于帶狀微島的內(nèi)側(cè)。在生態(tài)微島上人工種植了腺柳(Salix chaenomeloides)等植物，隨著生態(tài)微島穩(wěn)定性的增強(qiáng)，植物在自然恢復(fù)。為了減小風(fēng)浪對(duì)生態(tài)微島的侵蝕，定期對(duì)生態(tài)微島進(jìn)行維護(hù)。在研究區(qū)中，生態(tài)微島區(qū)的面積為145.54 hm2，該區(qū)相對(duì)獨(dú)立而且結(jié)構(gòu)特征突出，水體的水質(zhì)變化明顯。

1.2 水樣采集和測(cè)試分析

根據(jù)實(shí)地情況和水流方向，在生態(tài)微島區(qū)設(shè)置了3 個(gè)采樣點(diǎn)(采樣點(diǎn)1、采樣點(diǎn)2 和采樣點(diǎn)3)，在生態(tài)微島區(qū)外圍未被干擾的對(duì)照區(qū)水域中，設(shè)置了1個(gè)對(duì)照采樣點(diǎn)(采樣點(diǎn)4)(見圖1)。

在2019 年至2021 年的每個(gè)月，各采集水樣1次。每次采樣，在每個(gè)采樣點(diǎn)采集1份水樣。選擇的每個(gè)采樣日的天氣都為晴朗、微風(fēng)的天氣。

采樣時(shí)，在0.5～1 m深度處的湖水中，利用有機(jī)玻璃采水器，平行采集3份水樣，將其充分混合后，裝入500 mL 的聚乙烯瓶?jī)?nèi)，密封、冷藏保存，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。在采樣現(xiàn)場(chǎng)，利用賽克盤，測(cè)量水體透明度；利用便攜式溶解氧測(cè)定儀(JPB-607A)，測(cè)定水體中的溶解氧含量。

參照文獻(xiàn)[18]中的方法，在實(shí)驗(yàn)室中，采用重量法，測(cè)定水樣中的固體懸浮物含量；利用分光光度儀(722N)，測(cè)定水樣中的總磷含量；利用759S紫外可見分光光度計(jì)，測(cè)定水樣中的總氮含量；采用丙酮萃取分光光度法，測(cè)定水樣中的葉綠素a 含量。為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)每份樣品進(jìn)行3次重復(fù)測(cè)定，取其平均值作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.3 土地利用類型劃分

采用目視解譯的方法，利用2021 年8 月16 日的高分二號(hào)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)地調(diào)查資料，在ArcGIS 10.8軟件平臺(tái)上，對(duì)影像進(jìn)行配準(zhǔn)，提取出2021年太湖三山島地物的矢量數(shù)據(jù)。解譯結(jié)果的精度大于90%。參照文獻(xiàn)[19]，將研究區(qū)的土地利用類型劃分為林地和水域2種類型。

1.4 景觀指數(shù)選擇

考慮景觀結(jié)構(gòu)對(duì)水質(zhì)的影響[20-21]，結(jié)合生態(tài)微島的特點(diǎn)和尺度，選擇可能影響水質(zhì)的斑塊數(shù)、斑塊密度、景觀形狀指數(shù)、斑塊所占景觀面積比例、最大斑塊指數(shù)、周長(zhǎng)面積分維數(shù)、斑塊聚集度指數(shù)、斑塊結(jié)合度指數(shù)和景觀分離度指數(shù)，利用Fragstats 4.0 軟件，計(jì)算出各景觀指數(shù)，開展相關(guān)研究。

1.5 數(shù)據(jù)分析方法

采用單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法，將水質(zhì)指標(biāo)實(shí)測(cè)值與《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)[22]的對(duì)應(yīng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，判定采樣水域的污染狀況。

采用單因素方差分析方法，利用SPSS 26.0軟件，分析和檢驗(yàn)各采樣點(diǎn)水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)差異的顯著性。

采用Pearson 相關(guān)分析方法，利用SPSS 26.0軟件，分析景觀指數(shù)值與各水質(zhì)指標(biāo)值的關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)微島的空間形態(tài)和布局特點(diǎn)

2.1.1 空間形態(tài)

生態(tài)微島由帶狀和團(tuán)狀微島構(gòu)成。根據(jù)生態(tài)微島的平面形態(tài)特征，提取了帶狀、團(tuán)狀微島和面狀水域的輪廓信息，以直觀顯示其平面的空間關(guān)系(圖2)。

將生態(tài)微島區(qū)拆分為多個(gè)空間單元，將微島、土丘和水域抽象為點(diǎn)狀、線狀和面狀。每個(gè)單元由點(diǎn)狀微島、線狀土丘和面狀水域構(gòu)成。線狀土丘處在單元邊界，來限定空間范圍和劃分內(nèi)、外空間單元；點(diǎn)狀微島分散于線狀土丘一側(cè)，隨機(jī)分布；面狀水域充斥其間，包圍線狀土丘和點(diǎn)狀微島。這種空間單元將林地與水域有效地組織協(xié)調(diào)起來，組成的模塊靈活、多樣，適用于不同尺度的修復(fù)水域。

圖3顯示，各個(gè)單元依次疊加，規(guī)模逐漸增大，以適應(yīng)環(huán)境的變化和使用功能上的需求。從湖岸到修復(fù)水域區(qū)，連續(xù)的幾組單元形成一個(gè)組團(tuán)，整個(gè)組團(tuán)由多組線狀土丘、點(diǎn)狀微島和面狀水域構(gòu)成，點(diǎn)狀微島散點(diǎn)式分布在線狀土丘一側(cè)，越靠近湖岸處，集聚性特征越明顯，整個(gè)區(qū)域呈現(xiàn)出“多斑塊結(jié)構(gòu)”特征。多個(gè)斑塊疊加，削弱了風(fēng)浪對(duì)岸線的侵蝕，減少了底泥再懸浮和無機(jī)顆粒物的輸入，有效提高了水體透明度。這種由單元形成的組團(tuán)，具有一定規(guī)模性，提高了修復(fù)水域內(nèi)部小環(huán)境的穩(wěn)定性。

圖3 生態(tài)微島區(qū)的空間單元及其組團(tuán)平面示意圖Fig.3 Plane schematic diagram of spatial unit of the ecological micro-island area and its group

2.1.2 布局特點(diǎn)

生態(tài)微島單元呈現(xiàn)出“帶狀間隔、團(tuán)狀散布”的布局特點(diǎn)，即由帶狀微島為主導(dǎo)，規(guī)格不一的團(tuán)狀微島均勻散布。最外層連續(xù)性的帶狀微島抵擋了外部風(fēng)浪的沖刷、阻隔了污染物、減少了風(fēng)浪對(duì)內(nèi)部小環(huán)境的干擾。

單元形成的組團(tuán)由多組帶狀和團(tuán)狀微島構(gòu)成，呈現(xiàn)出“層疊遞進(jìn)式”的布局特點(diǎn)。邊界輪廓決定了整個(gè)生態(tài)微島區(qū)的平面形態(tài)，如圖2所示，最外層的帶狀島嶼，作為直面風(fēng)浪的屏障，連續(xù)性較強(qiáng)，根據(jù)水下地形和水流變化呈現(xiàn)出流暢的曲線型，在靠近湖岸處呈半連續(xù)性，適當(dāng)位置的斷口有利于水體的流動(dòng)與交換；團(tuán)狀微島作為內(nèi)部結(jié)構(gòu)，面積小、數(shù)量多，輪廓同樣是流暢的閉合性曲線，在帶狀微島的包圍下呈散點(diǎn)分布。此外，由外圍水域至湖岸處，團(tuán)狀微島的數(shù)量層層遞增，密度增大，集聚性顯著。太湖水體將帶狀微島與團(tuán)狀微島融合成一體，在整個(gè)研究區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)出以帶狀微島為骨架，融合團(tuán)狀微島的“層疊遞進(jìn)式”的布局特點(diǎn)。

2.2 生態(tài)微島區(qū)的景觀結(jié)構(gòu)特征

在生態(tài)微島區(qū)中，水域的面積為128.42 hm2，占生態(tài)微島區(qū)總面積的88.24%，林地面積為17.12 hm2，占生態(tài)微島區(qū)總面積的11.76%。

生態(tài)微島區(qū)中水域的斑塊數(shù)、斑塊密度、景觀形狀指數(shù)、周長(zhǎng)面積分維數(shù)、最大斑塊指數(shù)、斑塊所占景觀面積比例、斑塊聚集度指數(shù)、斑塊結(jié)合度指數(shù)和景觀分離度指數(shù)的平均值分別為3塊、2.06塊/100hm2、8.48、1.67、88.09%、88.23%、99.34%、99.99%和0.22；林地的對(duì)應(yīng)景觀指數(shù)的平均值分別為88 塊、60.46 塊/100hm2、19.01、1.81、1.25%、11.76%、95.63%、98.67%和0.99。

林地的斑塊數(shù)和斑塊密度值都遠(yuǎn)大于水域，說明景觀中林地斑塊較多且分布較為連續(xù)。水域斑塊的分布相對(duì)分散，林地的破碎化程度比水域大。林地景觀形狀指數(shù)和周長(zhǎng)面積分維數(shù)值都大于水域，說明林地斑塊的形狀多樣，并且更加復(fù)雜。林地的景觀分離度指數(shù)值遠(yuǎn)大于水域，說明林地斑塊的面積很小，斑塊分布的離散程度高。

水域的最大斑塊指數(shù)和斑塊所占景觀面積比例都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于林地，說明水域是景觀中的優(yōu)勢(shì)的大面積斑塊，雖然景觀中有較多的林地斑塊，但是林地的最大斑塊面積很小。

林地與水域的斑塊聚集度指數(shù)和斑塊結(jié)合度指數(shù)值很接近，說明景觀中以水域斑塊為主，水域斑塊的聚集程度高、連續(xù)性好，多個(gè)林地小斑塊高度連接、連通性強(qiáng)。

2.3 研究區(qū)中水域的水質(zhì)狀況

依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)[22]，評(píng)價(jià)研究區(qū)水域的水質(zhì)狀況。

由圖4、圖5 和圖6 可知，2019 年至2021 年各月，對(duì)照區(qū)的采樣點(diǎn)4水體中的固體懸浮物、總氮、總磷和溶解氧含量值幾乎都大于生態(tài)微島區(qū)3 個(gè)采樣點(diǎn)水體中對(duì)應(yīng)各指標(biāo)值，其水體透明度都小于生態(tài)微島區(qū)3個(gè)采樣點(diǎn)的水體透明度；4個(gè)采樣點(diǎn)水體中的葉綠素a含量的變化規(guī)律相似。

圖4 2019年各月研究區(qū)4個(gè)采樣點(diǎn)水體的6個(gè)水質(zhì)指標(biāo)值Fig.4 The values of 6 water quality indexes in waters at 4 sampling points in the study area in in each month of 2019

圖5 2020年各月研究區(qū)4個(gè)采樣點(diǎn)水體的6個(gè)水質(zhì)指標(biāo)值Fig.5 The values of 6 water quality indexes in waters at 4 sampling points in the study area in in each month of 2020

圖6 2021年各月研究區(qū)4個(gè)采樣點(diǎn)水體的6個(gè)水質(zhì)指標(biāo)值Fig.6 The values of 6 water quality indexes in waters at 4 sampling points in the study area in in each month of 2021

由表1可知，生態(tài)微島區(qū)和對(duì)照區(qū)采樣點(diǎn)水體中總氮含量和溶解氧含量的年平均值都在逐年減小，而其總磷含量的年平均值都是2020年的最大，2019年的最小。

表1 2019年至2021年研究區(qū)4個(gè)采樣點(diǎn)水體中總氮、總磷和溶解氧含量的年平均值Table 1 The annual average values of total nitrogen,total phosphorus and dissolved oxygen contents in waters at 4 sampling points in the study area in 2019,2020 and 2021

在生態(tài)微島區(qū)，2019 年采樣點(diǎn)水體中的總氮含量的年平均值為1.04 mg/L(大于1.0 mg/L 且小于1.5 mg/L)，因此，從總氮含量的年平均值看，2019 年生態(tài)微島區(qū)的水域?qū)儆冖纛愃颍?020 年和2021年的總氮含量的年平均值分別為0.90 mg/L和0.55 mg/L(都大于0.5 mg/L 且小于1.0 mg/L)，因此，從總氮含量的年平均值看，2020 年和2021年生態(tài)微島區(qū)的水域都屬于Ⅲ類水域。在對(duì)照區(qū)，2019年和2020年采樣點(diǎn)水體中的總氮含量的年平均值分別為1.24 mg/L 和1.12 mg/L(都大于1.0 mg/L 且小于1.5 mg/L)，因此，從總氮含量的年平均值看，2019年和2020年對(duì)照區(qū)的水域都屬于Ⅳ類水域；2021年的總氮含量的年平均值為0.74 mg/L(大于0.5 mg/L 且小于1.0 mg/L)，因此，從總氮含量的年平均值看，2021 年對(duì)照區(qū)的水域?qū)儆冖箢愃颉?/p>

在生態(tài)微島區(qū)，2019年和2021年采樣點(diǎn)水體中的總磷含量的年平均值分別為0.06 mg/L 和0.09 mg/L(都大于0.05 mg/L 且小于0.1 mg/L)，因此，從總磷含量的年平均值看，2019 年和2021 年生態(tài)微島區(qū)的水域?qū)儆冖纛愃颍?020 年的總磷含量的年平均值為0.13 mg/L(大于0.1 mg/L 且小于0.2 mg/L)，因此，從總磷含量的年平均值看，2020年生態(tài)微島區(qū)的水域?qū)儆冖躅愃?。在?duì)照區(qū)，2019年和2021年采樣點(diǎn)水體中的總磷含量的年平均值分別為0.13 mg/L 和0.19 mg/L(都大于0.1 mg/L 且小于0.2 mg/L)，因此，從總磷含量的年平均值看，2019 年和2021 年對(duì)照區(qū)的水域都屬于Ⅴ類水域；2021 年的總磷含量的年平均值為0.31 mg/L(大于0.2 mg/L)，因此，從總磷含量的年平均值看，2021年對(duì)照區(qū)的水域劣于Ⅴ類水域。

在生態(tài)微島區(qū)，2019年和2020年采樣點(diǎn)水體中的溶解氧含量的年平均值分別為8.42 mg/L 和8.02 mg/L(都大于7.5 mg/L)，因此，從溶解氧含量的年平均值看，2019年和2020年生態(tài)微島區(qū)的水域?qū)儆冖耦愃颍?021 年采樣點(diǎn)水體中的溶解氧含量的年平均值為7.39 mg/L(大于6.0 mg/L 且小于7.5 mg/L)，因此，從溶解氧含量的年平均值看，2021 年生態(tài)微島區(qū)的水域?qū)儆冖蝾愃颉Ｔ趯?duì)照區(qū)，2019 年、2020 年和2021 年采樣點(diǎn)水體中的溶解氧含量的年平均值都大于8.50 mg/L(都大于7.5 mg/L)，因此，從溶解氧含量的年平均值看，2019年、2020年和2021年對(duì)照區(qū)的水域都屬于Ⅰ類水域。

2.4 景觀結(jié)構(gòu)與水域水質(zhì)的關(guān)系

由表2可知，水體透明度值分別與最大斑塊指數(shù)值、斑塊聚集度指數(shù)值顯著負(fù)相關(guān)；水體中的溶解氧含量與斑塊聚集度指數(shù)值顯著正相關(guān)；水體透明度值、水體中的總氮含量、總磷含量都分別與斑塊結(jié)合度指數(shù)值顯著負(fù)相關(guān)。

表2 9種景觀指數(shù)值與6個(gè)水質(zhì)指標(biāo)值之間的相關(guān)系數(shù)Table 2 The correlation coefficients between the values of 9 landscape indexes and 6 water quality indexes

斑塊聚集度指數(shù)值和斑塊結(jié)合度指數(shù)值越大，表示斑塊聚集性和連通性越強(qiáng)，有利于對(duì)風(fēng)浪作用的消減，使水體中的固體懸浮物含量減小，使水體透明度增大。斑塊的連通性增強(qiáng)，延長(zhǎng)了水體與林地的接觸時(shí)間，增加了水流流程，更有利于植物對(duì)水體中氮、磷污染物的吸收和凈化，使水質(zhì)得到改善。

在生態(tài)微島區(qū)中分布著形態(tài)各異、規(guī)格不同的林地斑塊，越靠近湖岸處，林地斑塊的密度越大。水域被林地斑塊劃分為多個(gè)半封閉空間，湖水能夠順暢且緩慢地流動(dòng)，并在未封閉處實(shí)現(xiàn)水體交換。三山島湖濱帶被林地斑塊重構(gòu)，因而也改變了其水文特征。生態(tài)微島區(qū)中的林地斑塊形狀多樣，破碎度和聚集度都較高，多個(gè)斑塊高度連接，具有較強(qiáng)的連通性。對(duì)照區(qū)內(nèi)主要為水域景觀，還有幾個(gè)很小的林地斑塊。

生態(tài)微島區(qū)中水體透明度的平均值為88.4 cm，其明顯大于對(duì)照區(qū)水體透明度的平均值(38.3 cm)。生態(tài)微島區(qū)水體中的固體懸浮物和葉綠素a 含量的平均值分別為13.94 mg/L 和5.98 μg/L，其明顯小于對(duì)照區(qū)水體中的固體懸浮物含量的平均值(34.66 mg/L)和葉綠素a含量的平均值(8.15 μg/L)。

2008 年以前，因三山島的環(huán)島湖濱帶缺少屏障，經(jīng)常遭受太湖風(fēng)浪的沖刷，水體中的固體懸浮物較多，水體透明度低，不利于水生植物生長(zhǎng)，而且輸入水體的外源污染物量也較大。2008 年，按照水體中的總氮和總磷含量評(píng)價(jià)，三山島所在的太湖湖心區(qū)水域?yàn)榱佑冖躅愃颉Ｉ鷳B(tài)微島建成后，水體的水質(zhì)得到改善，水體中的固體懸浮物減少，水體透明度提升，水生植物得到恢復(fù)，水體中的總氮和總磷含量明顯減小。

3 討 論

研究表明，景觀結(jié)構(gòu)對(duì)河流水體的水質(zhì)有明顯影響[23-26]。本研究結(jié)果顯示，景觀的最大斑塊指數(shù)和斑塊聚集度指數(shù)值越大，水體的透明度越低；斑塊聚集度指數(shù)值越大，水體中的溶解氧含量越大；斑塊結(jié)合度指數(shù)值越大，水體透明度越低，水體中的總氮含量和總磷含量越小。在城市中，林地斑塊的密度越大，斑塊的整體連通性和聚集度越高，林地對(duì)河流水體中污染物的截留和固定作用越顯著，而且在小于100 m的尺度下，在河濱帶臨水分布的林地斑塊具有維持河流水質(zhì)的作用[27]。在本研究中，三山島外圍水域常年受太湖風(fēng)浪的干擾，水體中的固體懸浮物增多，水體透明度較低。生態(tài)微島建成后，林地斑塊的數(shù)量多、密度大，其對(duì)太湖的風(fēng)浪具有較強(qiáng)的消減和過濾作用，使水體中的固體懸浮物含量減小，水質(zhì)透明度大幅提高。

在本研究中，林地斑塊的聚集度指數(shù)值和聚合度指數(shù)值都大于95%，林地斑塊發(fā)揮了截留和吸附水體中總氮和總磷的作用，使生態(tài)微島區(qū)水體中的總氮和總磷含量明顯小于對(duì)照區(qū)。在東苕溪上游，當(dāng)林地斑塊聚集度高時(shí)，斑塊分布密集，而且其之間的連通性強(qiáng)，使林地對(duì)河流水質(zhì)的凈化作用加強(qiáng)[28]。

在本研究中，林地斑塊的景觀形狀指數(shù)遠(yuǎn)大于水域，生態(tài)微島區(qū)中的林地斑塊形狀復(fù)雜，其曲折的形狀增加了岸線長(zhǎng)度，更有利于生物的棲息和活動(dòng)，能最大化地發(fā)揮湖濱帶的邊緣效應(yīng)；生態(tài)微島區(qū)的多斑塊布局呈現(xiàn)出“層疊遞進(jìn)式”的特點(diǎn)，能有效減緩湖水的流動(dòng)，林地斑塊與水體的接觸時(shí)間增長(zhǎng)，更有利于發(fā)揮生態(tài)微島區(qū)水體的自凈功能，從而使水質(zhì)得到改善。太湖三山島生態(tài)微島區(qū)建成后，東南部區(qū)域內(nèi)部的小型環(huán)流消失，湖水的水平流速減小85%，水流流速的減小有利于水生植物的恢復(fù)，特別是沉水植物的恢復(fù)，有利于水體質(zhì)量的改善[29]。在生態(tài)微島區(qū)，人工種植了腺柳、蘆葦(Phragmites australis)和茭白(Zizania latifolia)等植物，在附近水域中還生長(zhǎng)著荷花(Nelumbo nucifera)、野 菱(Trapa incisa)、苦 草(Vallisneria natans)、菹草(Potamogeton crispus)、狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)等植物，水體中的植物能吸收氮和磷，打撈和收割這些植物，即達(dá)到去除水體中總氮和總磷的目的。在三山島，通過打撈和收割水生植物，能去除水體中3.8%的總氮含量和23.3%的總磷含量[29]。在本研究中，生態(tài)微島對(duì)水體中總氮和總磷的去除率分別為19.4%和57.1%，對(duì)總磷的去除效果更突出。此外，生態(tài)微島交錯(cuò)的布局將水體中的藍(lán)藻有效地隔離在外圍，通過定點(diǎn)打撈藍(lán)藻，可以降低水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度，因此，生態(tài)微島區(qū)水體中的葉綠素a 含量比外圍水體減小了26.6%。

4 結(jié) 論

太湖三山島的生態(tài)微島的“多斑塊結(jié)構(gòu)”呈現(xiàn)出“層疊遞進(jìn)式”的布局特點(diǎn)，對(duì)水體質(zhì)量的提升具有促進(jìn)作用。研究區(qū)的景觀呈現(xiàn)出破碎度和聚集度雙高的特征。最大斑塊指數(shù)、斑塊聚集度指數(shù)和斑塊結(jié)合度指數(shù)是影響水體質(zhì)量的主要因素。

2019 年、2020 年和2021 年，從總氮含量的年平均值看，太湖三山島的生態(tài)微島區(qū)水域分別屬于Ⅳ類、Ⅲ類和Ⅲ類水域；從總磷含量的年平均值看，該區(qū)水域分別屬于Ⅳ類、Ⅴ類和Ⅳ類水域；從溶解氧含量的年平均值看，該區(qū)水域?qū)儆冖耦?、Ⅰ類和Ⅱ類水域?/p>