洱海水生植被生态修复措施的探讨

吴 英，李曼丽，杨 彪

(云南省林业调查规划院大理分院，云南 大理 671000)

1 引言

洱海是人工调控水位的多功能高原淡水湖泊[1]，所在的大理市是滇西大理白族自治州(以下简称大理州)的政治、经济、文化中心和交通枢纽。随着洱海流域人口增加，工农业生产及旅游经济的发展，由此造成的环境污染、自然资源和生态环境的破坏等一系列影响人类生存与发展的重大问题也越来越突出。目前，由于洱海富营养化、水质下降、生态系统退化等环境问题加剧，而恢复水生植被生态系统是洱海保护治理、构建健康湖泊的关键环节。在调查分析洱海水环境质量、湖滨带和水生植被现状的基础上，提出了洱海水生植被生态恢复措施。

2 洱海湖泊概况

2.1 自然环境

2.1.1 地理环境

洱海位于云南省滇中高原西部与横断山脉南端相互交汇的大理白族自治州大理市境内，地理坐标为东经99°32′～100°27′，北纬25°25′～ 26°16′[2]。洱海素有“高原明珠”和“大理母亲湖”之称，自古以来白族等先民就伴水而居，繁衍生息，是沿湖人们生产生活的主要栖居场所和集中式饮用水水源地；洱海还是大理“风花雪月”四景之一“洱海月”之所在，秀丽景观使其成为闻名中外的旅游胜地和国家著名的风景名胜区。

2.1.2 水系水文与水资源

洱海地处澜沧江、金沙江和元江3大水系分水岭地带[3]，湖水流经漾濞江后汇入澜沧江，属澜沧江—湄公河水系。洱海最低运行水位海拔1964.30 m(1985国家高程基准，下同)，最高运行水位海拔1966.00 m，水位变幅为1.7 m[1]。水体面积为252.0 km2，平均水深10.8 m，最大水深22.0 m，总容量为29.6亿m3。湖南北长42.5 km，东西宽6.3 km，岸线长129.1 km。

洱海水源主要补给源为大气降水、森林滞留水及少量融雪，并以径流的方式注入湖盆，年入湖水量为8.17亿m3。占洱海水量的50%左右，年出湖水量为7.35亿m3，换水周期为891 d，西洱河是洱海的天然出水口，水位可通过西洱河节制闸进行人工调控。洱海附属水域包括河流、湖泊和水库等，河流共有117条，小型湖泊有海西海、茈碧湖和西湖3个。洱海具有蓄洪抗旱、补充地下水、调节气候、降解环境污染、渔业生产、防止土壤侵蚀、保护生物多样性及生态旅游等多种功能。

2.1.3 气象气候

洱海湖区属中亚热带西南季风气候，全年有干湿季之别而无四季之分。年均温15.5 ℃；年降雨量1048 mm，95%的降雨集中在5～10月份。湖区春秋季长达290 d，形成四季如春的气候特点。洱海全年水温适宜，一般在10～20 ℃之间，属暖性湖泊，水温垂直分布具有正温层的特点。温暖气候和充足光照促进植物生长繁殖，延长了生长期，但也有利于淡水藻类快速繁殖而形成水华。

2.1.4 生物多样性

洱海是云南生物多样性分布比较典型的地区之一，生物生产量平均为16.6 kg/m3，总生物量达479000t(鲜重)，是云南九大高原湖泊中生物量最大的湖泊[4]。

洱海记录到鱼类33种，隶属于12科23属，其中土著鱼类17种，特有土著鱼类有8种，其中的大理裂腹鱼(Schizothoraxtaliensis)、洱海鲤(Cyprinusbarbatus)属国家Ⅱ级重点保护鱼类，大理鲤(Cyprinusdaliensis)、春鲤(Cyprinuslongipectoralis)属云南省Ⅱ级保护动物，特有种均处于濒危状态；洱海虾类有米虾和日本沼虾2种；记录到浮游动物108种，隶属于32科108种；底栖动物中记录到腹足类13种，瓣鳃类9种，摇蚊幼虫4种，水蚯蚓5种[4～7]。记录到水禽11科59种，隶属8目12科31属[5]，以雁形目鸭科赤嘴潜鸭(Nettarufina)及鹤形目秧鸡科骨顶鸡(Fulicaatra)为优势种。

2.2 社会环境

洱海流地域跨大理市、洱源县2个县(市)，流域面积为2565.0 km2，总人口约82.3万人(其中农业人口59.4万人)，人口密度为321人/km2。流域社会经济以农、牧、渔、旅游和电力为主，GDP约占大理州的45%。

1984年大理市洱海保护管理局成立，2004年为切实加强对洱海的保护治理，大理州将州洱海管理局调整为市属市管，将原隶属洱源县的江尾、双廊两镇划归大理市，实现了对洱海湖区的统一管理。

2.3 湖滨带

湖滨带是陆地生态系统和水域生态系统之间的一个重要生态交叉带，是湖泊的一道天然屏障。洱海除有三岛、四洲、五湖、九曲外，还有海东湾、挖色湾、康廊湾、双廊湾等许多湖湾，湖滨带特征比较明显，在云南九大高原湖泊中具有一定的典型性。

由最低水位线1964.30 m至最高水位线1966.00 m以上15 m范围界定为洱海湖滨带[1]，呈环带状结构，并由陆地、陆向辐射带、水位变幅带、水域横向结构排列组合而成，面积为63.0 km2。由于底质、地形与生物系统等的差异，形成的湖滨带类型主要有农田型、河口型、鱼塘型、滩地型、村落型、码头型、陡岸型、湖滨公园型和旅游景点型。洱海湖滨带主要具有3个方面的功能：一是环境功能，包括湖滨带的截污、过滤、改善水质、控制沉积和侵蚀；二是生态功能，包括湖滨带的保持生物多样性，提供鱼类繁殖、鸟类栖息的场所；三是经济、美学和教育科研价值等。

目前，洱海湖滨带已严重退化，造成植被破坏，生物多样性下降，湖岸遭受侵蚀，水质恶化，直接威胁人类赖以生存的环境。

2.4 水环境质量

洱海汇水面积小、蒸发量大、调蓄能力低下，水体更换较缓慢。1996年前，水体理化性质良好，水质总体达到(GB3838—2002)中Ⅱ类标准。由于氮磷等主要超标污染物远远超过了湖体本身的自净能力，1996年、2003年、2013年洱海分别出现了蓝藻大面积聚集和暴发，至今仍处于中营养发展阶段。目前，洱海为Ⅱ～Ⅲ类水质，在 干季中1～5月份可达Ⅱ类水质，雨季均为Ⅲ类水质，水质波动明显。

3 水生植被概况

3.1 水生植物主要种类

历史上，洱海共记载水生植物31科 48属 66种，其中种子植物30科 45属 59种，大型轮藻有1科3属7种；挺水植物有31种，沉水植物有26种，浮叶植物有5种，漂浮植物有4种[4～8]。优势种为：水鳖科(Hydrocharitaceae)的海菜花(Otteliaacuminata)、轮叶黑藻(Hydrillaverticillata)、水鳖(Hydrocharisdubia)、苦草(Vallisnerianatans)，眼子菜科(Potamogetonaceae)的微齿眼子菜(Potamogetonmaackianus)、蓖齿眼子菜(Potamogetonpectinatus)、竹叶眼子菜(Potamogetonmalaianus)、单果眼子菜(Potamogetonacutiflius)、线叶眼子菜(Potamogetonpusillus)、穿叶眼子菜(Potamogetonperfoliatus)、光叶眼子菜(Potamogetonlucens)、菹草(Potamogetoncrispus)，狸藻科(Lentibulariaceae)的黄花狸藻(Utriculariaaurea)，菱科(Trapaceae)的双角菱(Trapabispinosa)、格菱(Trapapseudoincisa)，小二仙草科(Haloragidaceae)的穗花狐尾藻(Myriophyllumspicatum)、轮叶狐尾藻(Myriophyllumverticillatum)、粉绿狐尾藻(Myriophyllumaquaticum)， 金鱼藻科(Ceratophyllaceae)的金鱼藻(Ceratophyllumdemersum)，蓼科(Polygonaceae)的两栖蓼(Polygonumamphibium)，龙胆科(Gentianaceae)的荇菜(Nymphoidespeltata)，雨久花科(Pontederiaceae)的凤眼莲(Eichhorniacrassipes)，睡莲科(Nymphaeaceae)的莲(Nelumbonucifera)，竹芋科(Marantaceae)的再力花(Thaliadealbata)，莎草科(Cyperaceae)的荸荠(Heleocharisdulcis)、牛毛毡(Heleocharisyokoscensis)、水葱(Scirpusvalidus)、纸莎草(Cyperuspapyrus)，苋科(Amaranthaceae)的喜旱莲子草(Alternantheraphiloxeroides)，浮萍科(Lemnaceae)的三叉浮萍(Lemnatrisulca)，禾本科(Gramineae)的稗草(Echinochloacrusgali)、棒头草(Polypogonfugax)、菰(Zizanialatifolia)、李氏禾(Leersiahexandra)、芦苇(Phragmitesaustralis)、双穗雀稗(Paspalumpaspaloides)，毛茛科(Ranunculaceae)的石龙芮(Ranunculussceleratus)、水毛茛(Ranunchlusaquatilis)， 泽泻科(Alismataceae)的慈菇(Sagittariatrifolia)，黑三棱科(Sparganiaceae)的狭叶黑三棱(Sparganiumstenophyllum)、密序黑三棱(Sparganiumglomeratum)、黑三棱(Sparganiumstoloniferum)，天南星科(Araceae)的菖蒲(Acoruscalamus)， 香蒲科(Typhaceae)的狭叶香蒲(Typhaangustifolia)。

洱海大型轮藻有1科3属7种，包括轮藻属(Chara)的普生轮藻(Charavulgalis)、裸叶轮藻(Charagymnophylla)、弧枝轮藻(Characonnivens)、布氏轮藻(Charabraunii)，丽藻属(Nitella)的尖头丽藻(Nitellaacuminata)、拟无色丽藻(Nitellapseudohyalina)，鸟巢藻属(Tolypella)的云南鸟巢藻(Tolypellayunnanensis)。

3.2 水生植物群落特征

1957年洱海水深大于3 m处无水草，1977年在水深7 m处有苦草群落分布，1983年由于西洱河疏浚导致洱海水位下降，从而导致湖心平台水草大面积恢复，在水深10 m处有苦草定居，沉水植被覆盖度一度达到40%，是水生植被分布的最大时期。1980～2003年为相对稳定阶段，1998年水生植物的最大分布水深达9m，沉水植物生物量呈波动性变化。期间由于在湖滨修建鱼塘、网箱养鱼等，导致洱海在1996年达到富营养状态，藻类生物量增加，水体透明度下降，沉水植物大面积萎缩；2003年洱海鱼腥藻水华爆发，南部湖心平台沉水植物消失，植被覆盖度仅为10%。2004年大理市洱海保护管理局及时采取了治理措施，洱海水质有好转，沉水植物开始恢复，但分布面积较小。

洱海沉水植被演替和优势种的变化趋势为：1957年优势种为篦齿眼子菜、大茨藻(Najasmarina)、海菜花；1977年优势种为苦草、黑藻、金鱼藻等，且生物量和分布面积均增加，分布深度也扩展到10m。1977年调查洱海水生植物共有51种，其中沉水植物18种；自1986年以来，洱海沉水植物多样性下降，群落结构趋于简单化，植被资源呈现退化趋势。较耐污的微齿眼子菜、苦草和金鱼藻成为了洱海优势种，分布广泛。篦齿眼子菜、穗花狐尾藻、光叶眼子菜和菹草呈狭域分布。而1990年沉水植物降至14种，其中以苦草分布面积最大。1995年调查水生植物共有57种，其中沉水植物17种，优势种为苦草、黑藻和微齿眼子菜等，篦齿眼子菜和大茨藻明显减少；芦苇、李氏禾和海菜花群落约在1986年基本消失。2010年洱海沉水植物的分布区面积为19.40 km2，植被覆盖度为7.7%，以眼子菜属植物为优势种。

4 水生植被恢复方案

4.1 水生植被功能及其恢复的必要性

4.1.1 水生植被功能

水生植被是湖泊生态系统的重要组成部分，在湖泊生态功能中发挥着关键作用，同时也是恢复受损湖泊生态系统的先锋群落，具有以下几种功能。

(1)提供食物和栖息地。水生植物淹没在水中的根、茎、叶为细菌等微生物的生长提供了巨大的生活空间，植物残体又为微生物提供食物，极大丰富了水生态系统中的微生物种群，能帮助分解进入水体的污染物。

(2)过滤和吸附作用。水生植物对水动力过程有明显抑制作用，能加速湖滨带沉积物的积累。并且能够促进沉积和降低再悬浮作用以及吸附、离子交换等物理过程来促进淤积物中磷的积累。

(3)吸收作用。水生植物在其生长发育过程中可以直接从水体和底泥中吸收氮、磷，同化为自身所需要的物质，很多种类的植物还有过量吸收营养物质的特性，改变营养物质的形态和含量，从而降低环境中的营养物质的水平。水生植物还可以富集重金属盐或吸收降解、积累某些有机污染物。

(4)光合放氧。水生植物在水生态系统中的重要功能之一是生产氧气，并通过体内发达的通气组织传输到水体和沉积物中。水生植物本身具有一些适应缺氧环境的特殊结构，包括茎肥大、茎中空、浅根系等，有利于氧在其体内的传输并能传递到根区。

(5)化感作用。水生植物的生长发育过程中能分泌化感物质，抑制浮游植物的生长，降低藻类的生物量，从而减少或避免水华的爆发，维持较高的生物多样性和水生态系统的健康。

(6)其他作用。水生植物还可以通过遮光降低水下光照强度和温度；以及利用呼吸作用产生二氧化碳改变水的pH值等途径改变水体的理化性质，形成多样化的小生境，增加生物多样性。

4.1.2 水生植被恢复的必要性

洱海经历了从20世纪90年代的贫中营养化、Ⅱ类水质，到21世纪初的富营养化初期、Ⅲ类水质的逐步发展。随着洱海水质下降、沉积物的增多，浅水区沼泽化趋势日益严重，深水区植被面积萎缩，水生植物特有种逐步减少，群落结构简单化，水生植物的生物量下降。由于湖泊水生态系统的退化，致使洱海水生植被的分布面积减小，水生植物种类数量减少，从而引起鱼类等经济水产动物因缺少天然饵料资源和产卵场所而使渔产力下降。

为改善洱海水质，就必须盯住湖面、盯牢水质，全面强化末端专项治理，防止水质持续下滑。洱海近30年的治理保护工作，也由点源控制为重点逐步扩大到面源及内源控制和治理。如果忽视对洱海水生植被的保护并采取积极的恢复措施，则可能导致洱海湖生态系统结构与功能的严重退化和水生动物的次生性灭绝。因此加强对洱海水生植被的保护与恢复已经刻不容缓。

4.2 恢复方案主要内容

在水生植被现状调查基础上，筛选出水生植物种类，撒播水生植物繁殖体或移植水生植物，配置在湖滨带、岸线至浅水区、敞水区域，引入建群种并改善生境且逐步扩大其分布范围，组建结构稳定与功能协调的生物群落，逐步恢复洱海原生植被，提升水质状况，使湖泊自我修复力和承载力逐渐得到增强。

4.2.1 水生植被现状调查

目前，洱海水生植被覆盖度为8.2%，湖中有水生植物46种，其中：沉水植物共18种，总盖度为66.7%，优势种有苦草、黑藻、金鱼藻、微齿眼子菜、穗花狐尾藻等；浮叶植物5种，优势种为菱和荇菜；漂浮植物7种，优势种为凤眼莲和满江红(Azolla imbricata ) ；挺水植物16种，优势种为菰。水生植物的分布主要受底质和风浪影响，湖的西岸、北岸、南岸和湖东岸几个大湖湾为泥沙质岸，底质为冲积洪积物，局部湖湾有草渣性淤泥。其陆域大部分为农业区，溪流和地表径流携带大量营养物质入湖，湖泊营养状况为中营养，局部富营养。大部分水域，尤其是泥沙岸水域水生植物的生态系列完整或较完整，从深水至浅水呈有规律的梯度分布，即由沉水水生植被(苦草群落—黑藻群落—穗状狐尾藻群落)→浮水水生植被(荇菜群落)→挺水水生植被(菰群落、芦苇群落)→湖岸湿生植被→人工植被过渡。

4.2.2 主要水生植物种类调查

洱海水生植物的种类组成以沉水植物中的苦草分布最广，面积最大，数量最大，同时作为其他水生植物群落的主要建群种或伴生种出现，形成洱海水生植被的生物学特色。黑藻仅次于苦草，从浅水至深水均有分布，并组成湖中最深的植物群落。其他比较显著的还有金鱼藻和微齿眼子菜。

4.2.2.1 水深3～6 m的湖区

此区主要有以苦草、黑藻、穗花狐尾藻和蓖齿眼子菜为建群种的深水沉水植物，生物多样性较高，湖水营养物质和悬浮颗粒少，透明度较高，水质较好。

4.2.2.2 水深1～3 m湖区

此区主要有以荇菜、菱为建群种的浮叶植物和以浮萍为建群种的漂浮植物，生物多样性较高，湖水营养物质和悬浮颗粒增加，透明度较低，水质相对较差。

4.2.2.3 水深1 m至湖岸线

主要有香蒲和菰为建群种的挺水植物，生物多样性丰富，湖水营养物质和悬浮颗粒多，透明度低，水质最差。

4.3 水生植被恢复措施

配合环湖截污和水位调控，在洱海重建退化水生植被，从深水区向岸线依次构建沉水植被带→浮叶植被带→漂浮植被带→挺水植被带，构建起多季相异龄圈层复合结构的水生植物群落。通过四级植被带的构建，滤留陆源污染物，有效净化水质和增加水体的透明度，为湖区生态系统现有生物和有可能迁入的其它生物类群提供栖息环境。

4.3.1 优先选择常见种，再引入历史种，最终形成原生的自然生态结构

水生植物应选取适宜洱海地理气候条件的常见种为主进行重建或补植，形成多样的植物群落。如芦苇、菖蒲、水葱、菰、慈菇、苦草、黑藻、光叶眼子菜、莲等挺水、沉水和浮叶植物，因地制宜采用合理的施工种植密度，在湖滨浅水区通过生态围隔和增氧削浪等辅助措施为沉水植物创造适宜的生境。待水质得到一定程度改善后，再引入对水质要求较高的历史种，如野菱(Trapaincisa)、荇菜及被称为“水质风向标”的海菜花等，提高生物多样性，最终形成原生的自然生态结构，使洱海水质持续改善和水生态逐步恢复。

4.3.2 注重沉水植物群落的恢复

大面积推广应用的重点是对洱海沉水植物群落进行恢复，应采取针对性的恢复和优化措施，选择以苦草、黑藻为主，辅以竹叶眼子菜、光叶眼子菜等增加沉水植物群落多样性。注重以苦草、黑藻、光叶眼子菜等净水型物种为主，通过人工清除和控制金鱼藻、菱等内污型物种的措施，达到改善功能性水生植物的生境、扩大水体植被面积和增加水生植物群落物种多样性的效果。

4.3.3 构建湖滨带及环湖生态景观带

构建湖滨带生态系统，以乔木、灌木、地被、挺水植物及漂浮植物相结合的方式进行截污植物配置，形成草本植物群落和疏林灌丛群落，增强植被过滤带净水功能，优化湖滨景观，同时为鸟类及其他野生动物提供栖息场所。在湖滨带栽植云南柳(Salixcavaleriei)、水杉(Metasequoiaglyptostroboides)、落羽杉(Taxodiumdistichum)等湿生植物，打造湖岸的生态林缓冲带；在退化水位线种植李氏禾、狗牙根(Cynodondactylon)、芦苇、菰、水葱、美人蕉(Cannaindica)、睡莲等净化水体的水生植物，一是发挥固岸、护堤与截污作用，使氮磷污染物在向水体转移的过程中，以地表径流、潜层渗流方式经沉降、过滤后进入水体；二是通过消浪，促使污染物沉积，降低沉积物的再悬浮，增加浅水区溶解氧、提高水体透明度，并大量吸收水体和沉积物中的营养盐，达到净化水体的目的。

4.3.4 控制外来物种入侵

洱海湖区外来入侵物种有喜旱莲子草(水花生)和凤眼莲2个。湖湾内不同程度地有喜旱莲子草的存在与分布，虽然适量喜旱莲子草在岸边有一定的观赏效果，但也要切实加强对其的防除，以免造成生态侵害。而凤眼莲只局限分布于湖边人工堤坝内，虽经打捞清除，但尚未彻底根除。