基于北方河湖水生植物管理方案的研究

王恒林

(大連市碧流河水庫有限公司，遼寧 大連 116200)

1 河湖水生植物的生長條件

河湖生態(tài)系統(tǒng)受人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的影響顯著，調(diào)查顯示全國131個(gè)主要河湖有28個(gè)屬于嚴(yán)重污染，占比達(dá)到21.4%，有61個(gè)屬于輕度污染，占比達(dá)到46.5%，而未受污染的河湖只有42個(gè)，僅占32.2%[1]。根據(jù)《地表水水質(zhì)報(bào)告》，全國26個(gè)重點(diǎn)湖庫中有73.1%達(dá)不到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，未受污染的河湖數(shù)量逐漸減少，河流、湖泊面臨著日趨突出的水體富營養(yǎng)化問題[2]。

正常的水體生態(tài)功能是順利實(shí)施河湖水生植物管理方案、維持河湖水生植物健康生長的重要保障和前提條件，營養(yǎng)鹽過高是河湖水體富營養(yǎng)化存在的主要問題，因此必須加強(qiáng)污染污染源控制才能降低水體營養(yǎng)鹽濃度。一般地，主要有內(nèi)源控制和外源控制兩種途徑。對(duì)于外源控制，點(diǎn)源污染主要選擇污水除磷、污水改道和截污等控制措施，面源污染主要選用濱湖濕地、水陸交錯(cuò)帶、施用高效農(nóng)藥及化肥、生態(tài)農(nóng)業(yè)等控制對(duì)策。然而，對(duì)水體藻類組成以及葉綠素單純的外源控制影響有限。有學(xué)者探討了河湖藻類組成與營養(yǎng)狀態(tài)受底營養(yǎng)鹽含量的外源污染水流的影響，結(jié)果顯示河湖受低營養(yǎng)鹽水流沖刷影響并不顯著；研究者等探討了河湖營養(yǎng)鹽濃度與外源控制手段之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)外源控制可以有效控制營養(yǎng)鹽濃度，但對(duì)水體葉綠素含量的控制作用不明顯。因此，在外源控制情況下還必須實(shí)行內(nèi)源控制。內(nèi)源控制主要有投放化學(xué)藥品、疏浚底泥等措施。實(shí)際上，要徹底解決河湖富營養(yǎng)化問題并不能單純的依靠污染源控制，如引入江水恢復(fù)水位、河湖清淤等并不能發(fā)揮長久效應(yīng)，而諸多學(xué)者對(duì)天然水體和污水中的營養(yǎng)物實(shí)施水生高等植物法，達(dá)到了較好的去除效果[3-5]。因此，必須將水生植物生態(tài)修復(fù)與污染源控制相結(jié)合才能有效恢復(fù)河湖生態(tài)功能。為維持河湖水體功能以及水生植物恢復(fù)生長，水生植物管理和污染源控制提供了可靠保障及其必然條件。

2 河湖水生植物管理方案設(shè)計(jì)

根據(jù)不同的植物類型、生物數(shù)量等實(shí)際情況，選擇不同的河湖水生植物管理方案創(chuàng)建適宜于不同河湖的優(yōu)化管理模式。

2.1 水生植物過量生長的河湖

研究表明，大型水生植物生物保有量與河湖水深密切相關(guān)，水深≤1m時(shí)最佳保有量為3kg/m2，水深超過1m時(shí)最佳保有量為2kg/m2，河湖達(dá)到一定程度的富營養(yǎng)化時(shí)則水生植物可能出現(xiàn)過量生長。若不及時(shí)控制，過量生長的大型水生植物會(huì)快速抬升河底淤積，河湖沼澤化加速，必須采取有效措施控制過多的生物量。

1)生物量輸出。目前，主要利用竹竿、鐮刀、推刀和相關(guān)機(jī)械等手段收割水生植物生物量。

2)生物操縱。基于食物鏈底層生物量受頂層生物的影響及限制(下行效應(yīng))，有學(xué)者提出下行效應(yīng)食物鏈越短則生物操縱效果越明顯。針對(duì)人為收割利用有限而水草瘋長的河湖，可以將草食性魚類放養(yǎng)至河湖內(nèi)，利用下行效應(yīng)攝食水草。結(jié)合洱海養(yǎng)魚相關(guān)資料明確水草餌料系數(shù)取100∶1，食草性魚類的放養(yǎng)量以河湖水草生物量的50%計(jì)算。

3)發(fā)展飼料產(chǎn)業(yè)。目前，許多河湖沿岸建設(shè)的魚塘大多選用人工配合飼料作為餌料，既增大了生產(chǎn)成本又導(dǎo)致資源浪費(fèi)。對(duì)此，可以鼓勵(lì)投資，發(fā)展河湖水生植物飼料產(chǎn)業(yè)，將河湖內(nèi)過量水草經(jīng)過收割、加工后頭塘養(yǎng)魚。這樣，既能夠防止水草死亡沉落水底引起二次污染、轉(zhuǎn)移部分營養(yǎng)鹽、從水體移出部分水草，還可以帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 水生植物適量生長的河湖

對(duì)于保持最優(yōu)生物保有量的河湖應(yīng)繼續(xù)維持現(xiàn)狀，最大程度地維持物種多樣化，管理方案設(shè)計(jì)如下：

1)養(yǎng)殖管理。①草食性魚類要嚴(yán)格控制：對(duì)于水草的攝食草食性魚類具有選擇性，為抵御捕食某些植物會(huì)分泌出毒素，使得水體功能發(fā)生改變，在一定程度上降低水生植物群落多樣性。所以，對(duì)草食性魚類必須控制在網(wǎng)箱范圍內(nèi)，并制定預(yù)防措施以防該類魚種洪澇期逃逸。②網(wǎng)箱養(yǎng)魚面積及數(shù)量的控制：網(wǎng)箱數(shù)量與面積的控制是網(wǎng)箱養(yǎng)魚的關(guān)鍵，具體而言要在維持生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)平衡的情況下，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定圍網(wǎng)養(yǎng)魚的最大允許規(guī)模，實(shí)行分散分布、短期化和小型化圍網(wǎng)養(yǎng)魚，以防局部性或全湖水生植物和環(huán)境退化。研究認(rèn)為，以每千畝水草設(shè)置1畝網(wǎng)箱作為河湖網(wǎng)箱養(yǎng)魚最佳數(shù)量。③改變傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式：將粗養(yǎng)粗放的常規(guī)養(yǎng)魚模式以“高、精、小”的高密度養(yǎng)魚模式逐漸替代，雖然具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，但小網(wǎng)圍精養(yǎng)的養(yǎng)魚模式污染嚴(yán)重，這在一定程度上限制了其規(guī)模。④輪休輪漁生態(tài)養(yǎng)殖模式：河湖生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)維持不過分消耗水生植物、又維持魚類生長的良性循環(huán)，魚、水、營養(yǎng)物質(zhì)達(dá)到合適的比例，而輪休輪漁能夠使水生植物自然恢復(fù)和休養(yǎng)生息，這種生態(tài)模式既實(shí)現(xiàn)了自然資源的永續(xù)利用又發(fā)展了經(jīng)濟(jì)。⑤構(gòu)建生態(tài)漁業(yè)園區(qū)：對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境加強(qiáng)管理和監(jiān)測(cè)，合理布局、統(tǒng)一規(guī)劃圍網(wǎng)養(yǎng)殖，以5倍于圍網(wǎng)養(yǎng)殖的面積，在網(wǎng)圍周邊建立飼草生產(chǎn)和污染凈化帶，人工種植高等水生植物吸污染物，既可以防治水草過度采割又能保護(hù)河湖資源。

2)生態(tài)管理。面對(duì)水生植物保護(hù)與河湖內(nèi)養(yǎng)殖相矛盾的局面，應(yīng)劃出自然資源保護(hù)區(qū)，可設(shè)置成養(yǎng)殖區(qū)在內(nèi)、保護(hù)區(qū)在外的多塊鑲嵌式格局，嚴(yán)格禁止在保護(hù)區(qū)內(nèi)養(yǎng)殖。對(duì)于河湖中瀕臨滅絕的水草這種方法取得了顯著效果。此外，也可采取連片湖區(qū)措施，面積占河湖區(qū)的5～10%，以此補(bǔ)救禁捕期的湖區(qū)和難以實(shí)施禁漁的區(qū)域。這既保證了漁業(yè)資源的可持續(xù)發(fā)展又保護(hù)了水生植物資源。在水生植物生長期采取適當(dāng)?shù)氖崭罨蜓a(bǔ)種措施，可以維持水生植物量處于合適的生物量范圍以及植物群落結(jié)構(gòu)達(dá)到協(xié)調(diào)、穩(wěn)定狀態(tài)。

2.3 水生植物退化消亡的河湖

富營養(yǎng)化河湖的代表型是藻型河湖，主要表現(xiàn)為自然浮游植物異常增殖、植物群落呈小型化、敏感群落瀕于滅絕，覆蓋范圍急劇減小并向淺水區(qū)遷移等。對(duì)于藻型湖泊應(yīng)采取有效的修復(fù)技術(shù)，盡快對(duì)水生植物尤其是沉水植物的恢復(fù)。

1)改善局部理化環(huán)境。①圍隔技術(shù)：圍隔具有限定水滯留時(shí)間、生物工程框架、導(dǎo)流、過濾和生態(tài)保護(hù)膜作用，圍隔內(nèi)部水體濁度低，受動(dòng)力擾動(dòng)小，可以快速恢復(fù)水生植物。②微生物技術(shù)：對(duì)恢復(fù)水體自凈功能微生物(以細(xì)菌為主)發(fā)揮著重要作用，在河湖內(nèi)溶解氧的變動(dòng)和鐵、硫、氮、磷、碳等生物地球化學(xué)循環(huán)中細(xì)菌具有非常重要的作用，投放高效微生物菌劑有利于降低水體有機(jī)質(zhì)、總氮和懸浮物質(zhì)含量，有效改善水體。③生態(tài)浮床技術(shù)：將水生植物栽植于漂浮在水面的人工浮體結(jié)構(gòu)上，其主要作用是保護(hù)河岸、削波、改善景觀、凈化水質(zhì)以及營造生物生長環(huán)境等，生物浮床既能凈化水質(zhì)又能美化河岸，為自然恢復(fù)水生植物創(chuàng)造良好的環(huán)境條件。④超大流量曝氣技術(shù)：通過曝氣和機(jī)械攪動(dòng)來增加水體溶氧量、水體流動(dòng)性，從而減少懸浮物量。⑤生物隔離帶技術(shù)：為消除波浪，快速恢復(fù)沉水植物可以種植速生型漂浮植物。⑥“網(wǎng)箱養(yǎng)草”技術(shù)：通過懸浮養(yǎng)殖沉水植物實(shí)現(xiàn)提高透明度、水體增氧和氮磷去除。

2)基底改造。基底管理主要是營造適于水生植物生長的靜水環(huán)境以及消除不利于生長的陡坡，拆除硬質(zhì)護(hù)坡最大程度地營造大范圍淺水區(qū)，通過穩(wěn)定化和平緩化原陡峭易蝕河岸區(qū)，為水生植物定居和生存創(chuàng)造適宜的條件。

3)恢復(fù)水生植物。①擴(kuò)增和重建水生植物：主要包括維護(hù)植物生長、恢復(fù)多樣性、優(yōu)化群落結(jié)構(gòu)、繁育先鋒物種、河湖內(nèi)種植。總體上，可以將擴(kuò)增重建劃分成4個(gè)階段：第一階段，先鋒物種的選擇引種，一般選擇菹草、苦草等耐污性強(qiáng)的物種，該階段應(yīng)適當(dāng)降低魚類放養(yǎng)強(qiáng)度；第二階段，種植金魚藻、穗花狐尾藻、輪葉黑藻等沉水植物，放養(yǎng)適量的蟹類，以此優(yōu)化群落結(jié)構(gòu)以及提高經(jīng)濟(jì)效益。第三階段：引種菱、芡實(shí)、蓮等浮水植物和挺水植物，引入青蛙、鮭魚、柴魚等其他名特優(yōu)品種，以此增加植物多樣性以及提高經(jīng)濟(jì)效益；第四階段：強(qiáng)調(diào)合理利用、適度養(yǎng)殖，定時(shí)監(jiān)測(cè)生物多樣性。②穩(wěn)定化調(diào)控：穩(wěn)定性是指系統(tǒng)恢復(fù)與維持初始狀態(tài)的能力，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定化的過程就是恢復(fù)水生生物多樣性的過程，如圖1所示。

4)補(bǔ)充措施。①水位調(diào)控措施：對(duì)于水體透明度和光照，水生植物生長尤其是萌發(fā)期具有較高要求。隨著水利工程的不斷發(fā)展，許多河湖特別是亟待修復(fù)的城市河湖大多修建了閘門，實(shí)現(xiàn)了水位的精準(zhǔn)調(diào)控。因此，在水生植物萌發(fā)期可以通過水位調(diào)控來增加水下光照強(qiáng)度和透明度，從而促進(jìn)沉水植物的生長與萌發(fā)。②魚類驅(qū)趕：對(duì)水生植物生長食草性魚類具有一定的破壞作用，特別是在萌發(fā)期會(huì)給水生植物造成嚴(yán)重破壞。此外，鯉魚等雜食性魚類上下竄動(dòng)嚴(yán)重破壞了水底的水生植物嫩芽，因此在恢復(fù)水生植物的同時(shí)有必要捕獲和驅(qū)趕適當(dāng)數(shù)量的有關(guān)魚類。

2.4 水生植物管理方案保障措施

1)經(jīng)濟(jì)杠桿調(diào)控。河湖水生植物管理方案的落實(shí)既要有國家財(cái)政、政府撥款的支持，還要提倡產(chǎn)業(yè)化理念鼓勵(lì)成立專門的管理公司。河湖水生植物管理公司要按照現(xiàn)代企業(yè)機(jī)制規(guī)范運(yùn)作，股權(quán)明晰，擁有保護(hù)與修復(fù)河湖水生植物的系列核心技術(shù)，具備自主創(chuàng)新研發(fā)能力，推動(dòng)河湖水生植物資源利用和管理的產(chǎn)業(yè)化、系統(tǒng)化進(jìn)程。

2)規(guī)范民間非盈利組織。民間機(jī)構(gòu)參與相關(guān)政策宣傳、收集水生植物與水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、技術(shù)傳播、全面提高廣大群眾環(huán)保意識(shí)。河湖水生植物管理需要各個(gè)利益方特別是當(dāng)?shù)厝罕姷膮⑴c，加快形成可持續(xù)的管理實(shí)施體系。

3)設(shè)立專門的管理部門。由勝任的科學(xué)家、技術(shù)人員、當(dāng)?shù)乩嫦嚓P(guān)團(tuán)體以及國家相關(guān)職能單位組建水生植物管理部門，主要職能是全面規(guī)劃，科學(xué)分析，統(tǒng)一管理，統(tǒng)籌社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益，全面調(diào)查河湖水生植物。

3 結(jié) 語

水體富營養(yǎng)化使大型水生植物退化消失或異常增殖、水華爆發(fā)、河湖生態(tài)功能退化，而河湖生態(tài)系統(tǒng)中大型水生植物具有重要作用，大型水生植物生物量的恢復(fù)與維持是重建、恢復(fù)受損河湖生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵，其投資費(fèi)用較高且周期長達(dá)數(shù)十年。因此，重點(diǎn)在于對(duì)河湖環(huán)境的管理和預(yù)防，基本方法是整治修復(fù)重污染河湖、維持輕污染河湖以及保護(hù)未污染河湖，河湖水生植物管理方案設(shè)計(jì)是維持河湖生態(tài)功能、有效保護(hù)高等水生植物的重要保障。文章針對(duì)不同類型河湖提出水生植物管理方案、落實(shí)保障措施及其實(shí)施條件，可為維持河湖水體功能以及恢復(fù)水生植物生長提供一定技術(shù)支持。