40万平方米“水下森林”长成
慧聪水工业网“以前这里水混，根本看不到水草，现在这里的水清澈见底了，而且还有丰富的水草，让人看到一下子心情就舒畅了。”江苏省无锡市蠡湖边，一位散步的老者说。
在总面积约1.08平方公里的“退渔还湖”区域，蠡湖中一个面积约40万平方米的“水下森林”在湖底悄然而生。目前，依靠前期创造的良好生境条件，水生植物正在区域内进行着自主恢复。这个水体生态修复工程，是国家“十三五”水专项“滨湖城市湖泊草型生态系统重构技术与工程示范”课题的示范项目。
示范工程由中国科学院南京地理与湖泊研究所（以下简称中科院南京地湖所）负责科研、设计，江苏江达生态科技有限公司负责工程实施。中国科学院水生生物研究所、生态环境部南京环境科学研究所、水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院、中国环境科学研究院等4家单位携手提供科技支撑。项目的目的是针对我国滨湖城市湖泊目前普遍存在的透明度低、流动性差、水体富营养化、水生态系统退化等共性生态环境问题，通过重构草型生态系统和健康的食物网结构，实现湖泊水环境的深度改善和生态功能的提升。
“选择蠡湖，是因为其具有太湖流域滨湖城市湖泊的典型特点。水专项的课题就是要通过科技攻关，在解决突出问题的同时发挥示范效应，为国内其他城市湖泊和景观水体的治理提供技术参考和工程示范。”课题负责人中科院南京地湖所高光研究员介绍。
“水下森林”的净化效果已经显现
在蠡湖西北角，从渤公桥上向下望去，只见湖水清澈见底，条状的苦草、墨绿色的金鱼藻、簇状的狐尾藻等颜色形态各异的水草随波摇曳，与水体中的鱼虾螺贝一起，构成了蠡湖的“水下森林”。
向东眺望，远处有鸭子闲游、水鸟掠过。湖面被浮标隔成一个个约3000平方米的小网格，浮标下方是用以消浪的生态围隔，这些沉到湖底的生态围隔待项目稳定运行后将被拆除。
“通过围隔消浪系统、水体透明度提升、鱼类生态调控、沉水植物群落配置等技术手段的运用，有效提高了蠡湖水体的自净能力。通俗来说，就是通过人工干预水生动植物的生长，帮助其形成健康的水生态系统，让‘水下森林’起到净化水质的作用。”示范工程建设单位江达公司现场负责人程花介绍说，“水下森林”的构建可以很好地解决蠡湖存在的水体透明度低、水生植被缺乏、鱼群结构不合理、生物多样性差、生态系统不稳定等生态环境问题。
“水下森林”的构建是一个技术活。课题组首先根据蠡湖的形态、生态定位、水深等特点及滨湖城市湖泊的景观要求，精心选择构建水生植物群落的物种，在浅水区主要配置草甸型的沉水植物群落，如：密刺苦草、微齿眼子菜等；在深水区则选取株型高大、耐低光的沉水植物，如：轮叶黑藻、马来眼子菜等。同时，根据示范区内底泥的理化性质及分布特点，针对性地采用不同的种植方式，如“草坪毯”、“打穴种植”等。
在沉水植物的季节搭配上也很有讲究。为保证所构建系统的稳定性、水体的自净功能及景观效果，示范工程在配置沉水植物的时候增加了耐寒物种，如伊乐藻，菹草，确保一年四季都可以看到“水下森林”，保障水体的生态功能与景观效果。
自2017年课题启动以来，示范项目通过一期和二期工程的建设，已成功恢复了约40万平方米的“水下森林”。“水体的透明度由治理前的30cm提高至目前的50cm～130cm。”现场技术人员李静介绍说。
而数据的监测结果也与人们的感官一致。据介绍，蠡湖生态修复区水域的水质已稳定达到Ⅲ类水标准。最新的监测数据显示：蠡湖示范工程实施区域水体中的总氮、总磷和叶绿素含量均低于未实施区域，基本稳定在地表水环境质量Ⅲ标准，局部区域达到Ⅱ类标准；沉水植被的覆盖度也由原来的不足5％提升至40％～50％。此外，依靠前期创造的良好条件，其他区域的水生植物也逐渐开始进行自我恢复。
找准“病灶”是前提
清水绿岸，鱼翔浅底。为何示范工程取得了如此明显的成效？
高光研究员介绍说，其中一个重要的基础就是课题组找准了“病灶”，甄别了包括蠡湖在内的滨湖城市湖泊生态系统退化的关键驱动因素。
示范工程选在蠡湖，但课题组的科研并不止于此。
为全面了解太湖流域城市湖泊生态系统现状，分析判断其退化的原因以及重构草型湖泊生态系统所需的环境条件，课题组采用比较湖泊学的研究思路和技术手段以及多尺度控制实验研究，对城市湖泊生态系统退化的关键驱动因素进行了甄别，确定了影响草型湖泊生态系统弹性变化的阈值条件。
课题组首先在太湖流域内选择了15个水面面积在1平方公里以上、营养盐水平差异较大、生态系统结构迥异的城市湖泊，开展了水环境与水生态系统的全面调查。
通过对相关湖泊现状的调查，结合“十一五”与“十二五”期间东部其他浅水湖泊及蠡湖的研究结果，并与历史资料进行对比，课题组详细分析了流域内不同城市湖泊水环境的变化规律和发展趋势。同时，基于湖泊的物理形态、营养盐梯度、生态系统类型、关键生物类群等参数的变化，提出了太湖流域城市湖泊生态系统退化模式、退化程度的划分方法，并对历史时期湖泊营养盐状态、关键生物类群演变过程及其对环境变化的响应、城市湖泊水生态系统的退化状态等进行了识别，为开展城市湖泊生态修复提供了理论基础。
此外，课题组还对太湖流域典型城市湖泊的水生植物开展了重点调查，通过对不同湖泊中水生植物种类、鲜重、干重、植株形态特征和根系分布特性等参数的分析，以了解湖泊中水生植物个体的生态特征；通过分析水生植物群落组成、种间关系以及物种多样性等特征参数的周年动态特征，并与历史调查资料进行对比，以掌握各湖泊中水生植被演替过程及影响因素，为重构滨湖城市湖泊草型生态系统中先锋种、建群种的选择及稳定群落的构建提供数据支撑。
在此基础上，课题组以其所构建的“以水生植物为核心的湖泊生态系统退化程度划分方法”，对不同环境因素的贡献进行甄别，筛选出引发城市湖泊生态系统退化的关键驱动因素。
研究显示，沉水植物是维持草型湖泊生态系统稳定的关键组分，影响沉水植物分布的关键环境因素有：水下光强、水体透明度、水深、水体营养盐浓度（TN、TP）、基底类型等，课题组对上述环境因子在草型湖泊生态系统中的弹性变化阈值范围进行了界定。
同时，依托水泥模拟池、大型原位围隔等实验设施，课题组在蠡湖开展了多种尺度的控制实验研究，在个体和种群尺度上确定不同物种的生境需求以及关键环境因子阈值；在群落尺度上获取不同物种组合的弹性变化范围差异以及环境阈值；在生态系统尺度上揭示太湖流域中城市湖泊草型生态系统的弹性变化阈值。
技术整合是关键
找准了“病灶”，下一步就是科学施策。
课题组基于前期研究所形成的滨湖城市湖泊生境条件改善技术、草型生态系统恢复和重构技术、食物网调控及草型生态系统长效稳定运行的技术和管理模式，根据蠡湖的生境条件特点及生态系统退化现状，进一步优化集成适合蠡湖草型生态系统重构的技术方法，形成整装成套的工程技术体系。
“第一步是更精确地针对蠡湖周边入湖河道污染严重、富营养化程度较高、水体透明度低、水质不稳定及生态系统退化等生态环境问题，开展蠡湖及其小流域的水质、污染负荷、污染物来源、水动力条件、水深、水下地形、水生态系统状况等方面的系统调查，科学计算蠡湖水环境的承载力和环境容量，遴选出适合草型生态系统恢复的示范区域。”高光研究员介绍说。
通过比较蠡湖不同区域中水深、水动力、水质、透明度、水生植物种群组成、食物网结构等的差异特点，课题组依据所研发的调控技术组合模式，最终选择了蠡湖西北部的“退渔还湖”区域作为示范区，开展集生境改善—水生植被恢复—生态系统调控为一体的综合工程技术示范。
在蠡湖综合示范区域草型生态系统构建过程中，课题组除对区域内水生植物、鱼类、浮游动植物、底栖动物、水质及沉积物进行定期监测外，还通过研发的生物-水质预警耦合监测与调控技术，对不同水环境条件下的水生动植物结构及生物量进行调控，使示范区内构建的草型生态系统逐渐趋于完善、达到自稳定的状态。在示范工程建成以后，通过对水质变化情况、水生动植物生物量及种类等进行定期监测，并引入生物多样性指数、指示性物种等多个生态评价指标，探索草型生态系统重构效果的评估及滨湖城市湖泊草型生态系统建成后的科学管理与调控模式，形成一整套的滨湖城市湖泊草型生态系统构建的评价体系，以保障示范区重构的草型生态系统长效稳定运行。
“在示范工程建设过程中，课题组还非常重视对示范区草型生态系统重构的效果进行科学评估，依据评估的结果及设定的重构目标，对构建的草型生态系统进行科学调控，使构建的草型生态系统逐步达到自稳定状态，实现示范区的长效稳定运行。”高光研究员介绍，课题组通过示范工程的建设，归纳总结了相关的技术方法，形成了滨湖城市湖泊草型生态系统重构的技术指南，以期为我国其他滨湖城市湖泊水环境的深度治理及生态修复提供技术支撑和工程示范。
治水经验被地方广泛应用
“有了蠡湖生态修复的宝贵经验，地方治水可谓‘近水楼台先得月’”。高光透露说，目前课题的多项研究成果已经运用到无锡地区多个水生态修复工程中。
尚贤湖湿地公园在2010年建成，建成初期水清景美，水质维持在地表水Ⅲ类，是市民游玩休憩的好地方。但近三年湖区水质有所下降，基本在Ⅳ类～Ⅴ类之间波动，水体浑浊、发绿，夏季蓝藻水华时有暴发，水体生态景观质量下降，严重影响市民亲水体验。
尚贤湖水体维护项目总水域面积约25.22万m2，通过应用蠡湖示范区中的相关成熟技术，目前尚贤湖沿岸沉水植物覆盖度达90%以上，鱼翔浅底、水清草美的景象重现，至今未有藻类暴发。
如今像尚贤湖这样引入蠡湖生态修复科研技术的治理项目日益增多。如无锡荡口古镇景观水环境提升项目就引入了蠡湖生态修复工程中所研发的水生植物群落重建与快速稳定技术、健康食物网重塑与长效调控以及基地改良等多项技术。据了解，这一项目位于无锡市锡山区东南鹅湖镇境内，水系总面积为27264m2。项目实施后水体感官效果大幅提升，水体透明度达到1.5m；浊水藻型水体转变为清水草型水体，营造出“水下草坪”效果，增添了水乡景观风情。
“在太湖流域滨湖城市湖泊开展本课题的研究，对蠡湖水体进行工程示范，以解决水环境污染控制的关键技术问题，将有利于实现太湖流域水环境质量的改善和水生态系统的恢复。同时通过本课题的实施，还将带动太湖流域水环境改善和水生态系统恢复的系统工程。”高光研究员表示，通过本课题的实施，最终有利于改善太湖流域以及以蠡湖为代表的滨湖城市湖泊的水质，为周边人民的生活和健康提供水环境保障；通过湖泊草型生态系统的重构，恢复湖泊水体的自净功能，将会逐步消除流域饮用水安全隐患，保障流域饮用水安全。
