草型清水態(tài)構(gòu)建與維持

編者按

“十一五”和“十二五”期間滇池治理加速，水質(zhì)企穩(wěn)向好，滇池由污染治理型湖泊向生態(tài)修復(fù)型湖泊轉(zhuǎn)變，迫切需要規(guī)�；�生態(tài)修復(fù)技術(shù)的支撐。“十一五”期間，中國科學(xué)院水生生物研究所(以下簡稱“中科院水生所”)牽頭多家單位對滇池水生態(tài)系統(tǒng)退化成因開展深入研究，提出了滇池生態(tài)系統(tǒng)分區(qū)分步治理的思路。

“十二五” 期間，項目以草海生態(tài)修復(fù)為目標，以改善生境、恢復(fù)水草、構(gòu)建草型清水態(tài)為主線，開展湖濱帶植被擴增保育、水生植被處理低污染水、草型清水態(tài)構(gòu)建與維持等關(guān)鍵技術(shù)的研究，突破草海生態(tài)修復(fù)的制約瓶頸及技術(shù)難題，重點研發(fā)湖濱帶修復(fù)、低污染水凈化、透明度提高等生境改善技術(shù)。在此基礎(chǔ)上恢復(fù)沉水植物，構(gòu)建草型清水態(tài)，在地方相關(guān)工程的配套支撐下，在滇池大泊口 0.57 km2及外草海6 km2開展規(guī)�；�生態(tài)修復(fù)工程示范，示范區(qū)水質(zhì)和自然生態(tài)景觀得到明顯改善，水生植被蓋度達40%以上，總氮、總磷下降30%以上，為滇池水生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)提供了有力支撐。

“十二五”期間，中科院水生所牽頭，聯(lián)合云南省環(huán)境科學(xué)研究院、中國科學(xué)院武漢植物園、昆明市滇池生態(tài)研究所和中國科學(xué)院測量與地球物理研究所，承擔國家水體污染控制與治理重大科技專項——滇池項目第五課題“滇池草海水生態(tài)規(guī)模化修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)與工程示范”的研究任務(wù)。

針對草海水體透明度低、營養(yǎng)鹽負荷較高、藍藻水華頻發(fā)等制約草海生態(tài)修復(fù)的難題，課題組系統(tǒng)開展了湖濱帶植被擴增保育、水生植被處理低污染水、草型清水態(tài)構(gòu)建與維持等關(guān)鍵技術(shù)的研究，通過中試工程技術(shù)研發(fā)、技術(shù)集成、工程示范等多個環(huán)節(jié)，形成了生境改善—水草恢復(fù)—濁清轉(zhuǎn)換為核心的高原淺水富營養(yǎng)化湖泊規(guī)�；�生態(tài)修復(fù)成套技術(shù)，支撐草海實現(xiàn)規(guī)�；�生態(tài)修復(fù)，開創(chuàng)了高原淺水富營養(yǎng)化湖泊規(guī)�；�修��(fù)新模式。

奠定草海開展規(guī)模化

生態(tài)修復(fù)的科學(xué)基礎(chǔ)

項目明確了滇池草海沉水植物恢復(fù)和草型清水態(tài)構(gòu)建維持的關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)，奠定了草海開展規(guī)�；�生態(tài)修復(fù)的科學(xué)基礎(chǔ)。

草海恢復(fù)沉水植物的主要限制因子是水體透明度，控制水體葉綠素a低于50 μg/L，透明度達到55 cm以上，可以實現(xiàn)草海沉水植被的快速擴增。沉水植被擴增的適宜種群規(guī)模為10%～20%，植被蓋度達40%以上時，可以構(gòu)建草型清水態(tài);植被蓋度為40%～70%時，可以維持草型清水態(tài);蓋度大于70%時，進行生物量控制。

草海現(xiàn)有種子庫的組成、豐度和分布為草海沉水植被的規(guī)模化自然恢復(fù)奠定了重要基礎(chǔ)，在無水位調(diào)控措施情況下，其自然恢復(fù)取決于透明度：透明度85 cm以上，不需進行水位調(diào)控;透明度為50cm~85cm，結(jié)合生態(tài)水位調(diào)控措施也可實現(xiàn)自然恢復(fù);透明度小于50 cm時，水位調(diào)控作用甚微。

在種子庫缺乏的局部區(qū)域，在不同水深和透明度梯度上恢復(fù)不同的沉水植被類型，在淺水區(qū)(≤1.8 m，透明度60 cm)恢復(fù)以“地毯型”為主的沉水植被，在深水區(qū)(>1.8 m)恢復(fù)以“天蓬型”為主的沉水植被。

開創(chuàng)高原淺水富營養(yǎng)化湖泊規(guī)模化修復(fù)新模式

項目形成了“生境改善-水草恢復(fù)-濁清轉(zhuǎn)換”的成套技術(shù)體系，在滇池草海成功實現(xiàn)規(guī)�；�生態(tài)修復(fù)，開創(chuàng)了高原淺水富營養(yǎng)化湖泊規(guī)模化修復(fù)新模式。

針對滇池草海生境條件制約沉水植被恢復(fù)的現(xiàn)狀，在技術(shù)研發(fā)上聚焦于解除規(guī)�；�修��(fù)的主要限制因子，突破制約瓶頸。研發(fā)并集成了湖濱帶穩(wěn)定與植被擴增、水生植被處理低污染水、草型清水態(tài)構(gòu)建維持 3 項關(guān)鍵技術(shù)，形成了“生境改善-水草恢復(fù)-濁清轉(zhuǎn)換”成套技術(shù)體系，支撐草海實現(xiàn)規(guī)�；�生態(tài)修復(fù)。

修復(fù)新模式重點體現(xiàn)在規(guī)模化。

一是生境改善的規(guī)�；�。湖濱帶穩(wěn)定與植被擴增技術(shù)可以滿足防洪要求，能有效提升湖濱帶功能，可以規(guī)�；瘜嵤�;水生植被處理低污染水技術(shù)能有效凈化污水處理廠尾水，可在河道、入湖河口濕地及湖區(qū)規(guī)模化實施;微濾除藻與生物控藻聯(lián)用能快速提高水體透明度，可規(guī)�；瘜嵤�(單臺3萬m3/d 微濾除藻設(shè)備服務(wù)面積達0.3 km2);引水換水和水位調(diào)控條件具備時，可優(yōu)先作為規(guī)模化措施。

二是沉水植被恢復(fù)的規(guī)�；�。在主湖區(qū)，適宜的透明度和生態(tài)水位可以激活種子庫，促進沉水植被的規(guī)�；�自然恢��(fù);在種子庫缺乏的局部區(qū)域，進行人工引種，實現(xiàn)沉水植被的規(guī)�；�人工恢��(fù)。

三是規(guī)模化實現(xiàn)濁清轉(zhuǎn)換。在草型清水態(tài)構(gòu)建階段，項目采用可規(guī)模化實施的菹草石芽播種技術(shù)和沉水植物定植技術(shù)，在不同水深和透明度梯度上恢復(fù)不同的沉水植被類型，構(gòu)建適宜種群類型，優(yōu)化群落結(jié)構(gòu)。當沉水植被蓋度達40%以上時，可以促使草海由藻型濁水態(tài)向草型清水態(tài)的轉(zhuǎn)變。

在草型清水態(tài)維持階段，重點是管控沉水植被蓋度至40%~70%，沉水植被蓋度控制與絲狀綠藻控制可規(guī)�；�同步實��，再輔之以規(guī)�；�重建大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)，提高生物多樣性，可實現(xiàn)草型清水態(tài)的長效運行。

突破滇池生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)瓶頸

項目突破了滇池草海水生態(tài)規(guī)�；�修��(fù)的關(guān)鍵瓶頸技術(shù)，為滇池生態(tài)修復(fù)提供了技術(shù)支持。

湖濱帶穩(wěn)定與植被擴增技術(shù)

此項技術(shù)的目標是生境改善，提升湖濱帶自凈能力。針對草海湖濱帶結(jié)構(gòu)與功能嚴重受損及生態(tài)系統(tǒng)退化的問題，突破受損湖濱帶垂直駁岸生態(tài)化處置技術(shù)瓶頸，通過優(yōu)化湖濱帶植被結(jié)構(gòu)與功能，提升湖濱帶生物多樣性保育、水質(zhì)凈化及景觀美化等多種生態(tài)功能。此項技術(shù)由受損湖濱帶防浪堤生態(tài)化處置技術(shù)和湖濱植被擴增保育技術(shù)組成，適用于湖泊受損湖濱帶地形地貌改造及生態(tài)修復(fù)工程。

項目采用湖濱帶穩(wěn)定與植被擴增技術(shù)，在滇池外草海南部大泊口水域的湖濱帶生態(tài)修復(fù)工程中，完成受損湖濱帶垂直駁岸處置示范工程1513 m，完成湖濱帶植被擴增保育示范工程2127m，平均寬度50 m，濕地植被蓋度達到60%。湖濱帶呈現(xiàn)了沉水植物-浮葉植物-濕生喬木-陸生植物的復(fù)合濕地植被結(jié)構(gòu)，水質(zhì)凈化效果明顯。

水生植被處理低污染水技術(shù)

技術(shù)目標是削減入湖負荷，支撐草海的生境改善。針對污水處理廠排放的低污染水高氮低碳的特征，利用水生植物吸收氮磷和水生植物釋放碳源促進氮循環(huán)等特性，研發(fā)和集成水生植被高效凈化、水生植被優(yōu)化配置、立體浮床等技術(shù)，優(yōu)化水生植物群落結(jié)構(gòu)及其生態(tài)功能，提升對低污染水的處理效率。

在湖濱濕地中，采用水生植被優(yōu)化配置技術(shù)，完善湖濱濕地水生植被結(jié)構(gòu)，通過合理配置挺水植物-浮葉植物-沉水植物，避免單一類型水生植物季節(jié)性生長的缺陷。同時通過布水方式優(yōu)化，提升湖濱濕地的脫氮功能;在低污染水流經(jīng)湖區(qū)，采用沉水植被恢復(fù)技術(shù)，促進自然恢復(fù)。

采用水生植被處理低污染水技術(shù)，在船房河北岸湖濱帶植被擴增與保育工程(面積0.025km2)、船房河閘口圍堰引水至永昌濕地應(yīng)急工程(面積0.15 km2)和草海低污染水深度凈化區(qū)(面積0.35 km2)，通過對水生植物的合理配置，提升濕地對低污染水的凈化功能，改善滇池草海水質(zhì)。第三方監(jiān)測報告顯示：船房河北岸湖濱帶植被擴增與保育工程的植被覆蓋度為54.35%，總氮削減率為67.38%，出水總磷濃度總體優(yōu)于Ⅲ 類;船房河閘口圍堰引水至永昌濕地應(yīng)急工程的植被覆蓋度為54.08%，總氮削減率為82.38%，總磷含量均維持在較低水平;草海低污染水深度凈化區(qū)植被覆蓋度為45%，總氮下降37.9%，總磷下降37.4%。

草型清水態(tài)構(gòu)建與維持技術(shù)

技術(shù)目標是恢復(fù)沉水植被，驅(qū)動濁清轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)草海草型清水態(tài)的構(gòu)建與維持。針對水體透明度低、藍藻水華頻繁暴發(fā)的難題，在清水態(tài)構(gòu)建期，重點研發(fā)水體透明度快速提高、生態(tài)水位適度調(diào)控、沉水植物自然恢復(fù)和人工恢復(fù)技術(shù);同時針對清水態(tài)構(gòu)建后系統(tǒng)尚不穩(wěn)定，絲狀藻滋生、水生生物多樣性低和局部沉水植物生物量大的問題，研發(fā)了絲狀綠藻控制、水生生物群落優(yōu)化調(diào)控、沉水植物生物量控制等技術(shù)，使系統(tǒng)中物質(zhì)和能量合理流動，使清水態(tài)趨于穩(wěn)定運行。

采用清水態(tài)構(gòu)建與維持技術(shù)，在0.57 km2大泊口水域及6 km2外草海進行技術(shù)設(shè)計及工程示范。示范區(qū)監(jiān)測結(jié)果表明，大泊口水體總氮從實施前的4.09 mg/L下降至1.48 mg/L，削減率達63.8%，總磷從實施前的0.219 mg/L下降至0.082 mg/L，削減率達62.6%，改善效果遠超預(yù)期目標。生態(tài)修復(fù)工程實施后，植被覆蓋度達到43%。各植物類型中挺水植物、浮葉植物及沉水植物的覆蓋面積相對比例均明顯增加，修復(fù)效果明顯。在6 km2外草海水域，示范工程實施后沉水植被覆蓋度達43%，在沉水植被生長期，水體清澈，水質(zhì)改善效果明顯。示范區(qū)的TN下降39%、TP下降36%。

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