編者按  

當(dāng)前洱海處于富營養(yǎng)化初期，其水生態(tài)系統(tǒng)具敏感性和脆弱性，是保護(hù)治理的最佳時(shí)期。“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”）牽頭多家單位對洱海水生態(tài)系統(tǒng)退化機(jī)制開展深入研究，“十二五”針對水生植被退化與群落結(jié)構(gòu)單優(yōu)化、底泥內(nèi)源污染釋放、魚類生態(tài)控藻與應(yīng)急除藻等問題，研發(fā)和集成洱海湖泊生境改善系列關(guān)鍵技術(shù)，并在地方相關(guān)生態(tài)修復(fù)工程的配套支撐下進(jìn)行工程示范，取得良好成效。示范區(qū)洱海紅山灣水生水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)良好，相比基礎(chǔ)年（2012年）水生植被面積增加43%，水體透明度提高20%，為后續(xù)洱海水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)提供了有力支撐。  

洱海“水下森林”種苗基地  

主要成果  

洱海目前已處于中營養(yǎng)向富營養(yǎng)的轉(zhuǎn)變過程，雖然水質(zhì)總體尚好，但其生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生了較大變化。主要表現(xiàn)為：沉水植物面積萎縮，群落結(jié)構(gòu)趨于單優(yōu)化；外源入湖污染大，內(nèi)源累積污染重；水體藻類密度高，魚類控藻效率差，水華風(fēng)險(xiǎn)高。“十二五”期間，中科院水生所牽頭，由中國環(huán)境科學(xué)院研究院、武漢大學(xué)、大理大學(xué)和大理市洱海投資建設(shè)有限公司參與組建科研團(tuán)隊(duì)，承擔(dān)國家水體污染控制與治理重大科技專項(xiàng)——洱海項(xiàng)目第四課題的研究任務(wù)，針對洱海湖內(nèi)水生態(tài)系統(tǒng)存在的主要問題，研發(fā)了底泥污染阻控與入湖外源污染綜合控制技術(shù)、洱海退化生境修復(fù)綜合技術(shù)以及洱海藻類控制與水華應(yīng)急處理技術(shù)，并在地方政府的支持下，在洱海紅山灣對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行工程示范，取得良好成效。  

課題組在對洱海水生態(tài)環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，獲得了洱海及重點(diǎn)湖灣（紅山灣）沉積物污染特征，揭示了外源入湖污染負(fù)荷與沉積物內(nèi)源污染間的關(guān)系，研發(fā)了基于底泥改性的物理化學(xué)生物聯(lián)合阻控技術(shù)，形成了洱海沉積物內(nèi)源控制方案，提出了推進(jìn)洱海沉積物氮磷污染控制工程方案研究的建議；獲得了水生植被特征和魚類群落特征、洱海水生植被分布的限制因子及其閾值以及洱海水生植物群落結(jié)構(gòu)優(yōu)化的關(guān)鍵參數(shù)，劃分了洱海草藻相互作用的3種狀態(tài)及閾值，研發(fā)了洱海生態(tài)水位調(diào)控技術(shù)、水生植被恢復(fù)與群落優(yōu)化技術(shù)以及退化生境綜合改善綜合技術(shù)；獲得了洱海魚類群落和藻類水華特征，研發(fā)了基于洱海魚類結(jié)構(gòu)調(diào)整的生態(tài)控藻技術(shù)、浮游動(dòng)物的保育與增殖技術(shù)以及可移動(dòng)式藍(lán)藻水華陷阱除藻技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，集成洱海退化生境改善綜合技術(shù)和方案。  

在地方政府的支持下，相關(guān)技術(shù)在洱海紅山灣開展技術(shù)示范，對改善湖灣水質(zhì)、恢復(fù)水生植被和防控藻類水華起到良好作用。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，示范區(qū)的外源污染（總氮、總磷）削減率分別達(dá)到58.7%和75.4%；示范區(qū)水體透明度達(dá)到2.27m，比基礎(chǔ)年（2012年）提高20.11%；通過攔截裝置使葉綠素a濃度削減50.61%，示范區(qū)內(nèi)藻類生物量平均為3.41mg/L，比基礎(chǔ)年降低21.06%；綜合示范區(qū)內(nèi)，2017年6月水生植被面積達(dá)4.24km2，比基礎(chǔ)年擴(kuò)大了43.2%，覆蓋度增加了43.2%，生物多樣性指數(shù)1.26，比基礎(chǔ)年提高了31.25%。  

關(guān)鍵技術(shù)  

1.研發(fā)了基于水文調(diào)控促洱海水生植被面積擴(kuò)增技術(shù)  

水生植物生長與分布對水位極為敏感，在富營養(yǎng)湖泊中水下光照不足是限制沉水植物生長的關(guān)鍵因素。課題組基于洱海水生植被和水環(huán)境的詳細(xì)調(diào)查，結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究，確定了限制洱海水生植被分布的關(guān)鍵生境因子為：水下光照強(qiáng)度、水深和底泥特性；全湖沉水植被分布的最低光照需求閾值為0.72%的水面光照強(qiáng)度，在透明度為1.9米的情況下沉水植被成片分布的最大水深為4.5米，當(dāng)?shù)啄酂е卮笥?7%時(shí)沉水植被長勢差。因此，依據(jù)水生植物生長對光照的需求和生活史特征，在水生植被復(fù)蘇生長期（3月~6月），通過適度降低湖泊水位可以增加深水區(qū)底部的光照強(qiáng)度和面積，進(jìn)而促進(jìn)沉水植物幼苗的生長，從而使水生植被分布向深水區(qū)擴(kuò)張?；诙Ｋ脖缓铜h(huán)境要素的長期監(jiān)測，在獲得海量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，首次建立洱海水位運(yùn)行、水下地形和水生植被分布的匹配關(guān)系。此研究首次系統(tǒng)地建立水生植被分布與水位調(diào)控的定量關(guān)系，精準(zhǔn)指導(dǎo)洱海水位運(yùn)行，有效促進(jìn)洱海水生植被恢復(fù)。  

洱海水生植被面積擴(kuò)增技術(shù)  

2.研發(fā)了湖灣水生植被群落優(yōu)化技術(shù)  

課題組基于洱海沉水植物的詳細(xì)調(diào)查，獲得12種沉水植物的生長水深、光照需求和生物量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在實(shí)驗(yàn)研究中采用急性銨處理的方法，研究這些沉水植物的碳氮代謝穩(wěn)定性。分析表明，沉水植物應(yīng)對銨脅迫時(shí)的碳氮代謝穩(wěn)定性與它們的生長水深、光照需求和生物量密切相關(guān)，據(jù)此判斷出植物的耐弱光能力。此研究成果有望為受污染湖泊的植被修復(fù)中水生植物選種和耐污水生植物培育等提供科學(xué)依據(jù)。在沼澤化的淺水湖泊或湖灣，通過人工方式清除部分挺水和浮葉植物或控制其生物量，降低其在水生植被中的相對豐度，從而在淺水區(qū)創(chuàng)造出空缺生態(tài)位，促進(jìn)淺水區(qū)沉水植被恢復(fù)和擴(kuò)張，有利于多種沉水植物進(jìn)入空缺生態(tài)位并展開競爭，從而提高沉水植物生物多樣性。沉水植物光合放氧到水體中，改變水體溶解氧含量，為需氧水生生物創(chuàng)造棲息環(huán)境。  

首先，詳細(xì)調(diào)查洱海近岸水域的水生植被，分析植被群落組成和各類植物的生活史特征，判別挺水和浮葉植物是否對沉水植物造成負(fù)面影響及其程度，分析挺水和浮葉植物的生物量和底泥有機(jī)質(zhì)含量，判別水域是否具有沼澤化趨勢；其次，依據(jù)挺水和浮葉植物的生活史特征和生物量豐度，分時(shí)、分區(qū)、分類收割或清除部分挺水和浮葉植物，為沉水植物創(chuàng)造生存空間；第三，依據(jù)水域的沉水植被群落組成情況，人工引種沉水植物，或讓周邊沉水植物自然進(jìn)入水域，從而提高沉水植被蓋度和多樣性。  

3.闡明外源與內(nèi)源污染的關(guān)系，研發(fā)了底泥改性阻控污染釋放技術(shù)  

氮磷污染沉積物勘測，分析沉積物氮磷污染分布及釋放規(guī)律，對氮磷污染沉積物重點(diǎn)控制區(qū)進(jìn)行識別，確定污染沉積物儲(chǔ)量及沉積物氮磷污染控制技術(shù)，指導(dǎo)洱海沉積物氮磷污染控制方案研究。  

湖泊富營養(yǎng)化成為近年來國內(nèi)外重要的環(huán)境問題之一。沉積物作為湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要營養(yǎng)庫，在湖泊外源污染物輸入量逐步被控制的情況下，沉積物內(nèi)源營養(yǎng)物的釋放可能會(huì)成為湖泊富營養(yǎng)化重要的氮磷營養(yǎng)源，即沉積物營養(yǎng)鹽釋放特征對湖泊水體營養(yǎng)鹽遷移轉(zhuǎn)化有重要影響。因此，如何控制沉積物內(nèi)源氮磷釋放已成為控制湖泊富營養(yǎng)化的國際問題。國內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)探索了多種控制沉積物內(nèi)源氮磷釋放的技術(shù)方法，其中主要有針對沉積物的工程措施、改變沉積物物理性狀的方法、改變沉積物化學(xué)性狀的方法，以及利用生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移規(guī)律的生物學(xué)方法。很多成功案例均采用了多種方法相結(jié)合的集成技術(shù)。  

在前人研究的基礎(chǔ)上，本課題研發(fā)的湖泊內(nèi)源控制磚體及其使用方法，通過對湖泊底泥在煅燒后的磚坯上表面打出多個(gè)種植孔，得到湖泊內(nèi)源控制磚體。將湖泊內(nèi)源控制磚體放入湖泊后，可降低底層水體的應(yīng)切力及水體流動(dòng)對沉積物的擾動(dòng)，從而降低沉積物再懸浮的營養(yǎng)鹽釋放，磚體具有吸附水體氮磷的能力，可以有效改善泥-水界面的化學(xué)性狀，控制沉積物氮磷釋放，磚體有利于沉水植物的定植和擴(kuò)增，從而達(dá)到物理、化學(xué)和生物綜合技術(shù)控制沉積物內(nèi)源釋放的效果。此方法不用外加物質(zhì)，防止對湖泊造成二次污染，技術(shù)具有國內(nèi)領(lǐng)先水平。  

近年來洱海保護(hù)治理措施逐步加強(qiáng)，流域外源污染輸入得到初步遏制；伴隨截污治理工程的逐步完工，沉積物氮磷釋放對洱海水質(zhì)影響將日益顯現(xiàn)，將成為影響洱海水質(zhì)及藻類水華的重要氮磷來源。為此，課題組開展了洱海  

4.研發(fā)了洱海魚類結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù)，增強(qiáng)生態(tài)控藻效率  

洱?，F(xiàn)有魚類總計(jì)31種（隸屬于11科26屬），其中外來魚類有22種；特有土著魚類有7種，均處于瀕危狀態(tài)。外來的優(yōu)勢小型魚類主要是太湖新銀魚、子陵吻鰕虎魚、波氏吻鰕虎魚、小黃黝魚、麥穗魚。以鰱、鳙為主的人工放流增殖是洱海漁業(yè)的主體，近年來總的漁產(chǎn)量維持在5000噸左右，鰱/鳙放養(yǎng)量約占整個(gè)放流魚類重量的80%~85％。漁獲物中絕大部分種類為小型魚類和一年生魚類，大中型魚類的高齡個(gè)體（4＋齡以上）極少，魚類群落出現(xiàn)了明顯的小型化現(xiàn)象。針對漁業(yè)管理方面存在的問題，課題組提出了多條建議，受到洱海地方管理部門的高度重視，大部分建議被采納。通過對洱海漁業(yè)資源保護(hù)與增殖放流及封湖禁漁項(xiàng)目的跟蹤監(jiān)測與評估（2012年～2017年），提出了洱海鰱/鳙放養(yǎng)的規(guī)格和數(shù)量調(diào)整，并對鰱/鳙的合適捕撈時(shí)間和封湖禁漁時(shí)間等提出了具體建議，得到地方相關(guān)部門的認(rèn)可并實(shí)施。以北部鰲山灣為依托，構(gòu)建了0.7km2大型控藻圍欄工程，用于魚類調(diào)控的生態(tài)控藻技術(shù)示范，目前運(yùn)行良好。  

洱海銀魚自1989年引入以來，于20世紀(jì)90年代形成了捕撈種群，一直以來種群穩(wěn)定在800噸～1200噸。洱海銀魚主要攝食大型浮游動(dòng)物，隨著個(gè)體增加，其對浮游動(dòng)物的選擇性攝食能力也加強(qiáng)，進(jìn)而影響洱海水質(zhì)。為了更好地提升洱海水質(zhì)，自2015年開始，地方相關(guān)部門采納了課題的研究成果建議，開始自在禁漁期對銀魚實(shí)行特許捕撈，每年的7月～8月開展為期1個(gè)月的銀魚特許捕撈，取得了較好效果，削減了銀魚20%～30%的種群數(shù)量。通過以水生植物恢復(fù)為主的生境改善手段，研發(fā)了浮游甲殼動(dòng)物的保育與增殖技術(shù)，進(jìn)一步支撐了洱海對外來引種銀魚等食浮游動(dòng)物食性魚類的調(diào)控措施。  

5.研發(fā)了可移動(dòng)式藍(lán)藻水華陷阱除藻技術(shù)  

“移動(dòng)式藍(lán)藻水華陷阱除藻系統(tǒng)”具有智能供電、移動(dòng)走航、主動(dòng)收集藍(lán)藻等特點(diǎn)，能夠適應(yīng)洱海藍(lán)藻水華的低濃度、間發(fā)性、易受風(fēng)向和水流影響等特點(diǎn)，對藍(lán)藻水華具有較高的攔截效率和濃縮效果，特別適合微風(fēng)條件下較高濃度的藻類水華。此系統(tǒng)的安裝和運(yùn)行，結(jié)合絮凝打撈技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)洱海藍(lán)藻水華的打撈去除，并促進(jìn)“削減洱海藻源性污染”的項(xiàng)目總體目標(biāo)完成。此設(shè)備如果與岸基的收藻系統(tǒng)和遠(yuǎn)程輸送系統(tǒng)相結(jié)合，能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)藍(lán)藻水華不落地、無污染的處置流程，與其他類似設(shè)備相比具有明顯優(yōu)勢。

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