太湖岸带芦苇滩涂生态恢复工程技术体系

单奇华 胡海波 张国庆

(1.宜兴市林业指导站 宜兴 214206；2. 南京林业大学林学院 南京 210037)

太湖古称震泽, 是中国五大淡水湖之一。太湖地处经济发达的长三角中心，北接无锡，南连湖州，东临苏州，西承宜兴。太湖为地区经济、社会发展做出巨大贡献的同时自身反受其累，沿湖及其上游居民的生活污水以及种植业、养殖业和工业废水等都以直接或间接的形式污染着太湖，引起太湖水体富营养化，进而引发蓝藻水华。2007年5月，由太湖蓝藻提前大面积暴发引发的太湖水危机事件引起了国内外广泛关注，也让社会各界认识到太湖水环境治理的重要性。

当前，太湖水环境综合治理的基本思路是减源与增汇结合，点源与面源控制兼顾，治理与管理并举。在《江苏省太湖流域水环境综合治理实施方案修编》中，提出并实施了十一项具体措施，分别是:饮用水安全保障、工业点源污染治理、城镇污水处理和垃圾处理处置、农业面源污染治理、生态修复、资源化利用、水利工程(引排工程)、河网综合整治工程、节水减排、监测体系与预警系统建设和能力建设和科技支撑。这十一项措施中，生态修复作为一种近自然的修复方式，具有投入小和低维护的工程优势以及净化水质、提高生物多样性和可持续性等生态优势而被广泛研究与应用。目前，生态修复包括湿地保护与恢复、生态清淤和生态隔离带及防护林体系建设等内容。常用的技术有防风消浪技术、浮床技术、土方工程技术、植物种植技术和鱼类放养技术等。采用的工程材料有植物、鱼类和木桩等生物材料以及炭素纤维、微纳米、PVC浮床和太阳能动力装置等人工合成材料等[1,2]。

已有的研究结果对太湖水污染的生态修复提供了有力的技术支撑，但是，对于在大江、大湖的湖区，尤其是在面临大风、大浪的环境胁迫下如何开展生态修复，相关技术报道较少。本文根据治太生态修复工程中积累的技术经验，结合理论研究，提出一套适用于太湖岸带芦苇(phragmitescommunis)滩地生态恢复的技术体系，为太湖水环境综合治理以及相关工作提供参考。

1 区域生态因子分析

1.1 太湖地理概况

太湖位于长三角的南部(30°55'～31°32'N，119°52'～120°36'E)，连接江浙两省，总面积2 427.8 km2(水域面积2 338.1 km2)，湖岸线全长393.2 km。区域地貌西南以丘陵山地为主，是太湖的集水区，东部和北部以平原及水网为主，是太湖的泄水区。黄棕壤和红壤为太湖流域的地带性土壤，太湖湖区以湖成白土和夜潮土为主。太湖属亚热带季风气候区，四季分明，日照时数累年平均值为2 000～2 200 h，年均太阳总辐射量为460～502 KJ·cm-2，年均气温15～17 ℃，年平均风速2.5～3.0 m·s-1，多年平均无霜期239 d。太湖流域植被丘陵山区以天然混交林为主，主要乡土树种有马尾松(Pinusmassoniana)、杉木(Cunninghamialanceolata)、青刚栎(Cyclobalanopsisglauca)、金钱松(Pseudolarixamabilis)、银缕梅(Parrotiasubaequalis)、毛竹(Phyllostachysheterocycla(Carr.)Mitfordcv.Pubescens)等；湖区以人工混交林和草本植物为主，乔木主要有墨西哥落羽杉(Taxodiummucronatum)、中山杉(Taxodiumhybrid'zhongshanshan')、垂柳(Salixbabylonica)、枫杨(Pterocaryastenoptera)和杨树(Populus)等，草本主要有芦苇(Phragmitesaustralis)、茭草(Zizaniacaduciflora)和菖蒲(Acoruscalamus)等。

1.2 太湖水文特点

水文是影响芦苇滩涂生态恢复的重要生态因子，是决定工程位置、施工时间、堆土高度、挡浪木桩规格、植物材料和植物种植技术的关键因子。

太湖为浅水湖，湖底呈碟状，水深1.5～2.5 m平均水深1.95 m，常水位蓄水量44.3亿m3。与太湖相连的主要河流约有50条。太湖地区多年平均降水量1 177 mm。降雨受季风影响明显，表现为年际和年内降水量都不均匀，其中，年际最大降水量为1987年的1 662.8 mm，最小降水量为1978年的669.3 mm[3]；年内6～8月降雨最多(占全年的35%～40%)，12～2月降雨最少(占11%～14%)，3～5月降雨占26%～30%，9～11月降雨占18%～23%。多年平均蒸发量为821.7 mm·a-1，干旱指数为0.71。

太湖年水位变幅较大，一般5月起涨，7月份达到最高，10月以后水位下降，至12月底达到最低值。据观测，太湖最高水位(大浦口站)为3.84 m，出现在7月22日；最低为2.66 m，出现在12月30日。高水位通常由汛期(5～9月)的梅雨和夏、秋台风暴雨所致。洪涝年份如1999年，太湖水位最高达5.08 m。太湖上游宜兴西氿站最高水位为4.00 m，出现在7月16日；最低2.86 m，出现在12月31日。滆湖历年最高水位为5.45 m，出现在7月7日，最低水位为2.44 m，出现在1月30日。

1.3 太湖季风特点

季风不仅影响太湖流域的降雨分布和太湖水位，季风引发的风浪是阻碍太湖岸带芦苇滩涂生态恢复的重要因素。研究太湖地区季风发生的特点对芦苇滩涂生态恢复工程技术的开发和应用具有重要意义。

太湖流域属亚热带季风气候区，冬季受极地大陆冷气团影响，盛行偏北风，气候寒冷干燥；夏季受热带海洋气团影响，盛行东南风，气候炎热湿润。据无锡站1961～2000年风速、风向资料，太湖地区全年主导风向为SE，多年平均风速为3.0 m·s-1，频率10次·年-1。3～8月，植物繁育、生长季的主导风向为SE，平均风速为3.9 m·s-1；10月-次年2月的主导风向为NNW，平均风速为4.0 m·s-1。太湖地区平均每年发生台风1～2次，时间通常在夏末秋初。太湖很少正面遭受台风侵袭，多数是受台风倒槽影响。风是引发太湖波浪的主要原因，微风情况下，太湖湖心波浪高度均值为0.523 m[4]。春夏季太湖波高明显大于秋冬季，太湖湖西风浪大于东部，南部风浪大于北部。抗台风、消波浪是太湖地区芦苇滩涂生态恢复的重要技术难关。

2 滩涂生态恢复工程技术体系

2.1 围堰消浪技术

用木桩梯形状围堰消浪，其中，向水迎风面为梯形状围堰的短边，短边排桩长度为250 m；两侧腰排桩延伸至湖岸，腰与短边的夹角不固定，以有利于现场施工为准；湖岸为梯形状围堰的长边，长边不钉木桩。木桩入泥深度2 m，水面以上留1 m。木桩采用杉木枝或杆的原木，木桩长度=入泥深度2 m+水面以上1 m+实际水深，木桩大头胸径10～15cm。木桩密度为7～10根·米-1。钉桩围堰时间为太湖水位下降期(11～12月)。

2.2 堆土工程技术

在围堰外侧6 m外的湖体挖取湖底心土层土壤，将挖取的实心土紧靠排桩内侧堆土，由近及远，堆土高度应高出水面20 cm，采用15 m长臂抓式挖泥船抓挖、短拨与堆土。挖泥堆土时间为太湖低水位期(12月～来年2月)

2.3 护泥技术

用竹片挡土和彩条布包土相结合护泥。竹片挡土技术，在木桩围堰内侧放置竹片，竹片宽1 m，高为实际水深的1.5倍，直立紧靠木桩放置，铁丝固定。木桩内侧放置竹片即可护土又可以消浪。彩条布包土护泥技术，围堰竹片内侧铺设彩条布，彩条布一侧入水沉湖底，彩条布上堆泥，待堆土高出水面20 cm，彩条布另一侧包住堆土，压实。护泥时间为太湖低水位期，与堆土同步进行。

2.4 芦苇种植技术

采用分根繁殖和播种繁殖相结合的方法种植芦苇：①分根繁殖。因本技术采用了护泥技术，所以，芦苇种丛种植需要在彩条布上开口种植。根据芦苇种丛大小，在堆滩上挖好种植穴备用，种植穴株行距为1.5 m×1.5 m。2月下旬至4月上旬，在芦苇萌芽期间，用铁锹在芦根处挖出种丛，种丛土球直径大于50 cm，高20 cm，每丛不少于60个芽。将种丛放入种植穴内，踏实种丛土球和种植穴接缝四周，保持土壤湿润。②播种繁殖。11月中下旬，采集芦苇种子，用水洗法选种，用低温层积沙藏法保藏芦苇种子。具体为将浸泡1 h后沉于水底的成熟种子选出，与河沙以1∶3的比例混合，堆放于0～5 ℃的环境中，河沙湿度保持在60%。第二年3月初播种，将河沙与芦苇种子的混合物在堆滩上一起均匀撒播。

3 讨论

芦苇是太湖岸带的天然优势植物，在太湖大堤未修筑前，太湖西岸宜兴渎边有宽约1 km的天然芦苇滩涂。近年来，在水污染、风浪侵蚀和人为破坏等因素的胁迫下，太湖水生植物群落显著衰退，但芦苇仍然是近岸优势物种[5，6]。研究表明，芦苇具有较强的抗环境胁迫能力，能够吸收沉积物中的氮、磷等元素[7]，是抑制蓝藻、净化水质的最佳生态修复植物材料。因此，选择芦苇作为太湖岸带滩涂生态恢复的植被材料有科学和实践依据。

芦苇繁殖方式分为无性繁殖和有性繁殖。通常人们常用分根、根状茎、分株和压青等无性繁殖方式来扩繁芦苇种苗。但太湖湖区风浪大，无性繁殖方式种植芦苇密度偏低，且扎根不稳，仅用无性繁殖方式种植芦苇成功率低。为促进芦苇群落的快速形成，必须提高芦苇种植密度，而种子播种正好具有高密度播种的优势，且与无性繁殖相比，种子播种具有易操作、省工省力的优势，因此，本技术提出用分根繁殖和播种繁殖相结合的方法种植芦苇，能够显著提高芦苇种植的成功率。

芦苇是多年水生或湿生植物，广泛分布于江、河、湖、塘沿岸等浅水或低湿环境中，但是芦苇种子的萌发和幼苗的生长受水淹胁迫影响严重。研究表明，芦苇种子萌发和幼苗生长需要在光照、好氧和低水位环境中[8-10]。因此，在消浪、堆土和护泥等生境营造工程中，应当为芦苇种子萌发和幼苗生长提供一个光照、低水位的生境。依据这一理论，本技术土方工程严格要求堆土高度应高出水面20 cm。沙藏和浅播有利于芦苇种子的萌发[8, 11]，因此，本技术采用沙种混合物撒播的播种方式。

紧密设置杉木排桩用于消浪固土是一种有效的办法，在条件允许的情况下，建议设置两道平行木桩，一道专用于消浪，一道用于消浪兼固土。木桩内侧放置竹片起到消浪和护土的双重作用。彩条布包土技术虽然简易，但作用显著。在芦苇生长初期，根系还未成片连网，固土能力偏弱的情况下，采用彩条布包土措施能够有效减小风浪对堆土的侵蚀，有利于芦苇的生长，进而提高工程的成功率。秋冬太湖低水位时必须抢抓工期，围堰工程、土方工程和种植工程环环相扣、一气呵成。

4 结论

根据太湖湖区气候和水文的特征，结合芦苇的生理生态特征，理论联系实际，提出太湖岸带芦苇滩涂生态恢复工程技术体系。该技术体系在太湖水环境治理中进行了试验，成功修复太湖西岸沙塘港至欧渎港段芦苇滩涂20 hm2。