水專項研究成果助力滇池生態修復
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“十一五”和“十二五”期間滇池治理加速，水質企穩向好，滇池由污染治理型湖泊向生態修復型湖泊轉變，迫切需要規模化生態修復技術的支撐。“十一五”期間，中國科學院水生生物研究所（以下簡稱“中科院水生所”）牽頭多家單位對滇池水生態系統退化成因開展深入研究，提出了滇池生態系統分區分步治理的思路。
“十二五”期間，項目以草海生態修復為目標，以改善生境、恢復水草、構建草型清水態為主線，開展湖濱帶植被擴增保育、水生植被處理低污染水、草型清水態構建與維持等關鍵技術的研究，突破草海生態修復的制約瓶頸及技術難題，重點研發湖濱帶修復、低污染水凈化、透明度提高等生境改善技術。在此基礎上恢復沉水植物，構建草型清水態，在地方相關工程的配套支撐下，在滇池大泊口0.57km2及外草海6km2開展規模化生態修復工程示范，示范區水質和自然生態景觀得到明顯改善，水生植被蓋度達40%以上，總氮、總磷下降30%以上，為滇池水生態系統的修復提供了有力支撐。
“十二五”期間，中科院水生所牽頭，聯合云南省環境科學研究院、中國科學院武漢植物園、昆明市滇池生態研究所和中國科學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“滇池草海水生態規模化修復關鍵技術與工程示范”的研究任務。
針對草海水體透明度低、營養鹽負荷較高、藍藻水華頻發等制約草海生態修復的難題，課題組系統開展了湖濱帶植被擴增保育、水生植被處理低污染水、草型清水態構建與維持等關鍵技術的研究，通過中試工程技術研發、技術集成、工程示范等多個環節，形成了生境改善—水草恢復—濁清轉換為核心的高原淺水富營養化湖泊規模化生態修復成套技術，支撐草海實現規模化生態修復，開創了高原淺水富營養化湖泊規模化修復新模式。
奠定草海開展規模化
生態修復的科學基礎
項目明確了滇池草海沉水植物恢復和草型清水態構建維持的關鍵環境參數，奠定了草海開展規模化生態修復的科學基礎。
草海恢復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50μg/L，透明度達到55cm以上，可以實現草海沉水植被的快速擴增。沉水植被擴增的適宜種群規模為10%～20%，植被蓋度達40%以上時，可以構建草型清水態；植被蓋度為40%～70%時，可以維持草型清水態；蓋度大于70%時，進行生物量控制。
草海現有種子庫的組成、豐度和分布為草海沉水植被的規模化自然恢復奠定了重要基礎，在無水位調控措施情況下，其自然恢復取決于透明度：透明度85cm以上，不需進行水位調控；透明度為50cm~85cm，結合生態水位調控措施也可實現自然恢復；透明度小于50cm時，水位調控作用甚微。
在種子庫缺乏的局部區域，在不同水深和透明度梯度上恢復不同的沉水植被類型，在淺水區（≤1.8m，透明度60cm）恢復以“地毯型”為主的沉水植被，在深水區（＞1.8m）恢復以“天蓬型”為主的沉水植被。
開創高原淺水富營養化湖泊規模化修復新模式
項目形成了“生境改善-水草恢復-濁清轉換”的成套技術體系，在滇池草海成功實現規模化生態修復，開創了高原淺水富營養化湖泊規模化修復新模式。
針對滇池草海生境條件制約沉水植被恢復的現狀，在技術研發上聚焦于解除規模化修復的主要限制因子，突破制約瓶頸。研發并集成了湖濱帶穩定與植被擴增、水生植被處理低污染水、草型清水態構建維持3項關鍵技術，形成了“生境改善-水草恢復-濁清轉換”成套技術體系，支撐草海實現規模化生態修復。
修復新模式重點體現在規模化。
一是生境改善的規模化。湖濱帶穩定與植被擴增技術可以滿足防洪要求，能有效提升湖濱帶功能，可以規模化實施；水生植被處理低污染水技術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規模化實施；微濾除藻與生物控藻聯用能快速提高水體透明度，可規模化實施（單臺3萬m3/d微濾除藻設備服務面積達0.3km2）；引水換水和水位調控條件具備時，可優先作為規模化措施。
二是沉水植被恢復的規模化。在主湖區，適宜的透明度和生態水位可以激活種子庫，促進沉水植被的規模化自然恢復；在種子庫缺乏的局部區域，進行人工引種，實現沉水植被的規模化人工恢復。
三是規模化實現濁清轉換。在草型清水態構建階段，項目采用可規模化實施的菹草石芽播種技術和沉水植物定植技術，在不同水深和透明度梯度上恢復不同的沉水植被類型，構建適宜種群類型，優化群落結構。當沉水植被蓋度達40%以上時，可以促使草海由藻型濁水態向草型清水態的轉變。
在草型清水態維持階段，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模化同步實施，再輔之以規模化重建大型底棲動物群落結構，提高生物多樣性，可實現草型清水態的長效運行。
突破滇池生態修復關鍵技術瓶頸
項目突破了滇池草海水生態規模化修復的關鍵瓶頸技術，為滇池生態修復提供了技術支持。
湖濱帶穩定與植被擴增技術
此項技術的目標是生境改善，提升湖濱帶自凈能力。針對草海湖濱帶結構與功能嚴重受損及生態系統退化的問題，突破受損湖濱帶垂直駁岸生態化處置技術瓶頸，通過優化湖濱帶植被結構與功能，提升湖濱帶生物多樣性保育、水質凈化及景觀美化等多種生態功能。此項技術由受損湖濱帶防浪堤生態化處置技術和湖濱植被擴增保育技術組成，適用于湖泊受損湖濱帶地形地貌改造及生態修復工程。
項目采用湖濱帶穩定與植被擴增技術，在滇池外草海南部大泊口水域的湖濱帶生態修復工程中，完成受損湖濱帶垂直駁岸處置示范工程1513m，完成湖濱帶植被擴增保育示范工程2127m，平均寬度50m，濕地植被蓋度達到60%。湖濱帶呈現了沉水植物-浮葉植物-濕生喬木-陸生植物的復合濕地植被結構，水質凈化效果明顯。
水生植被處理低污染水技術
技術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等特性，研發和集成水生植被高效凈化、水生植被優化配置、立體浮床等技術，優化水生植物群落結構及其生態功能，提升對低污染水的處理效率。
在湖濱濕地中，采用水生植被優化配置技術，完善湖濱濕地水生植被結構，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性生長的缺陷。同時通過布水方式優化，提升湖濱濕地的脫氮功能；在低污染水流經湖區，采用沉水植被恢復技術，促進自然恢復。
采用水生植被處理低污染水技術，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急工程（面積0.15km2）和草海低污染水深度凈化區（面積0.35km2），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。第三方監測報告顯示：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于Ⅲ類；船房河閘口圍堰引水至永昌濕地應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植被覆蓋度為45%，總氮下降37.9%，總磷下降37.4%。
草型清水態構建與維持技術
技術目標是恢復沉水植被，驅動濁清轉換，實現草海草型清水態的構建與維持。針對水體透明度低、藍藻水華頻繁暴發的難題，在清水態構建期，重點研發水體透明度快速提高、生態水位適度調控、沉水植物自然恢復和人工恢復技術；同時針對清水態構建后系統尚不穩定，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，研發了絲狀綠藻控制、水生生物群落優化調控、沉水植物生物量控制等技術，使系統中物質和能量合理流動，使清水態趨于穩定運行。
采用清水態構建與維持技術，在0.57km2大泊口水域及6km2外草海進行技術設計及工程示范。示范區監測結果表明，大泊口水體總氮從實施前的4.09mg/L下降至1.48mg/L，削減率達63.8%，總磷從實施前的0.219mg/L下降至0.082mg/L，削減率達62.6%，改善效果遠超預期目標。生態修復工程實施后，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，修復效果明顯。在6km2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，水質改善效果明顯。示范區的TN下降39%、TP下降36%。
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