利用大型海藻修復湖水環(huán)境的可行性分析

馬國玄 鄭新慶 徐向偉 林雪蘋

【摘要】筼筜湖是一個位于廈門市中心的半人工咸水潟湖，水體交換條件差，富營養(yǎng)化嚴重，赤潮問題十分突出，亟待開展水環(huán)境修復工作。本文根據(jù)筼筜湖水環(huán)境的特點和國內(nèi)外相關研究成果，從生物修復的角度，探討了利用大型海藻修復筼筜湖生態(tài)環(huán)境的可行性，并提出了相關建議。

【關鍵詞】大型海藻 修復 富營養(yǎng)化 可行性筼筜湖

筼筜湖位于廈門島西部的市行政與商業(yè)中心區(qū)域，與廈門西海域僅一堤之隔，是一個基本封閉的咸水潟湖，水運動的主要形式只有自西海域納潮引發(fā)的水循環(huán)，水體交換條件較差，加之湖區(qū)周圍有多處污染源，導致湖內(nèi)生態(tài)環(huán)境惡劣，氮、磷營養(yǎng)鹽和BOD、COD等指標長期超過第四類海水水質(zhì)標準[1-4]。據(jù)廈門市筼筜湖管理中心的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，水體的高度富營養(yǎng)化導致每年4月～10月湖內(nèi)赤潮頻發(fā)，微藻數(shù)量月均值高達3.00×107cell·L1，嚴重影響了筼筜湖的自然景觀及生態(tài)功能。因此，解決筼筜湖的富營養(yǎng)化以及隨之而來的赤潮頻發(fā)問題已刻不容緩。

1問題的提出

大型海藻有凈化海水水質(zhì)、修復海洋環(huán)境的功能[6-16]，因此可以考慮利用大型海藻來修復筼筜湖生態(tài)環(huán)境。廈門市筼筜湖管理中心的監(jiān)測結果顯示，自2001年起，雖然氮、磷等營養(yǎng)鹽指標仍然高居不下，但一些種類的大型綠藻（如石莼、滸苔等）已在湖區(qū)出現(xiàn)，其中石莼占絕對優(yōu)勢，這說明筼筜湖已經(jīng)逐漸適合大型藻類的生存。但是，能否利用大型海藻修復筼筜湖生態(tài)環(huán)境仍然存在以下幾個問題。

首先，在當前筼筜湖環(huán)境中，水動力不足是一個很重要的制約因素。通常，大型海藻生長在潮間帶和潮下帶等水動力條件好的環(huán)境，水動力不足容易導致泥沙粘附藻體。大型海藻的藻體（或藻絲）被泥沙粘附后，光合作用和呼吸作用都將受到抑制，生長困難，嚴重時將會窒息死亡和腐爛，這是不少種類的大型海藻難以在筼筜湖存活生長的主要原因[4、5]。因此，由于水動力不足所導致的對藻體的泥沙粘附問題，是利用大型海藻修復筼筜湖生態(tài)環(huán)境首先要面對和解決的問題。

其次，筼筜湖中原發(fā)性的大型海藻主要為綠藻門的石莼、滸苔、根枝藻和褐藻門的水云，門類比較單一[4，5]，而且這些大型藻類的生長季節(jié)主要在11月～4月水溫較低的時期，進入5月后多數(shù)海藻死亡、漂浮、腐爛，形成“海藻泛湖”現(xiàn)象，破壞湖面景觀并產(chǎn)生二次污染。整個夏季僅有零星的大型海藻分布，難以發(fā)揮凈化水質(zhì)和抑制赤潮的作用，這是高溫季節(jié)筼筜湖環(huán)境質(zhì)量明顯下降的重要原因之一。因此，筼筜湖區(qū)適生大型海藻門類單一和生長季節(jié)短的問題，是實施利用大型海藻修復筼筜湖生態(tài)環(huán)境必須解決的關鍵問題之一。

第三，大型海藻生長在湖底，難以及時采收，過度生長和（或）死亡后都可能產(chǎn)生“泛湖”現(xiàn)象，影響景觀和水環(huán)境質(zhì)量。因此，如何解決湖底大型海藻的采收問題是合理利用大型海藻修復筼筜湖生態(tài)環(huán)境的關鍵環(huán)節(jié)。

2利用大型海藻修復筼筜湖生態(tài)環(huán)境的可行性

（1）受筼筜湖自身的地理和水文環(huán)境條件的制約，在無法根本改善水動力條件的情況下，降低湖水的泥沙含量是解決海藻泥沙粘附問題的重要途徑。外源泥沙進入筼筜湖的主要途徑有二：一是從西海域引水帶入，二是由沿岸的排洪溝流入。前者對筼筜湖的常年影響最大（約占80%），后者在雨季比較突出。而這兩個來源的泥沙都主要經(jīng)由湖東橋下的導流渠出口端及以東的干渠（即筼筜湖的上游區(qū)域）進入筼筜湖。因此，如果采用合理的方法在筼筜湖上游區(qū)域?qū)⑷牒嗌硵r截沉淀下來，就將能大大降低筼筜湖內(nèi)湖和外湖廣大水域中湖水的泥沙含量，并且有利于實施局部清淤，節(jié)省清淤支出。另外，筼筜湖沿岸灘涂的內(nèi)源性泥沙受風浪攪拌作用產(chǎn)生的再懸浮也會對岸邊淺水區(qū)的大型海藻生長造成影響，因此，在沿岸的灘涂區(qū)域進一步栽種紅樹林將有利于灘涂泥沙的固定，有效減少內(nèi)源性泥沙的再懸浮。通過對外源和內(nèi)源泥沙的有效控制，將能使更多種類的大型海藻在筼筜湖生長或生長得更快、更好，提高筼筜湖適生大型海藻的多樣性，起到較好的環(huán)境和生態(tài)修復效果。

（2）導致筼筜湖區(qū)大型海藻門類單一和生長季節(jié)短的主要原因是5～10月水溫較高，又正值雨季，泥沙入湖量大。高溫時大型海藻的呼吸代謝旺盛，但藻體被泥沙裹覆，光合作用和呼吸作用受阻，代謝產(chǎn)物無法及時釋放，極易窒息死亡和腐爛。只有降低湖水泥沙含量，解決了大型海藻泥沙粘附的問題，才能進一步解決大型海藻門類單一和生長季節(jié)短的問題。

根據(jù)筼筜湖天然海藻的種類組成與季節(jié)分布特點，要解決筼筜湖區(qū)大型海藻門類單一和生長季節(jié)短的問題，可以優(yōu)先考慮引進廣溫性大型紅藻（如細基江蘺繁枝變種、龍須菜等）的耐高溫品系，采用底播增殖或設施栽培的方式進行種養(yǎng)，在筼筜湖區(qū)增加大型海藻的多樣性，擴大分布范圍，延長生長期，爭取一年四季都有一定規(guī)模的大型海藻在湖區(qū)分布。

由于筼筜湖底的表層沉積物以污泥為主，由有機質(zhì)含量高的粘土質(zhì)粉砂和砂質(zhì)粉砂組成，部分湖區(qū)的表層沉積物為含泥礫砂，比較適合固著柄細小的大型海藻固著生長，所以，根據(jù)筼筜湖的底質(zhì)特點，采用底播增殖方式提高大型海藻種類多樣性時，應優(yōu)先考慮選用固著柄細小的絲狀海藻，如江蘺屬的種類。我們前期的研究證明細基江蘺繁枝變種可以通過底播增殖的方法在筼筜湖落戶。如果采用設施栽培的方法，則對底質(zhì)沒有特別的要求。但考慮到筼筜湖污損生物和啃食性端足類生物量高，大型海藻容易因啃食而斷落，所以，還是應當優(yōu)先考慮采用底播增殖的方法種養(yǎng)大型海藻，在底質(zhì)條件較差的位點，可以考慮適度加沙（粗砂）進行底質(zhì)改良，為大型海藻提供固著基。

（3）就筼筜湖的現(xiàn)狀而言，由于存在大量啃食海藻的端足類甲殼動物和雜食性魚類，它們的啃食作用巨大，常常將生長相對較慢的大型海藻（如龍須菜和細基江蘺繁枝變種）的表觀生長率控制在較低的水平，所以，只有生長較快的海藻（如石莼和滸苔），才能表現(xiàn)出快速的表觀生長特征，導致較高的生物量積累而產(chǎn)生“海藻泛湖”現(xiàn)象。由此可見，真正需要進行及時采收的大型海藻主要還是筼筜湖的原發(fā)性種類，即石莼、滸苔、枝根藻和水云，尤其是石莼。通過對這些海藻及時的采收，一方面能夠解決“海藻泛湖”問題，另一方面也能為人工底播種養(yǎng)的大型海藻擴大生長空間，減輕競爭壓力，提高存活和在筼筜湖落戶的機會。

由于至今尚無底生大型海藻的專用采收機械，近年來筼筜湖主要依靠人力打撈方法清除漂浮于水面的海藻來應對“海藻泛湖”問題。雖然，每年需要采收的海藻量并不大，但單純依靠水面清潔船的人力打撈并不容易，尤其是原發(fā)性海藻大量死亡漂浮的4、5月份，這也是造成海藻泛湖的重要原因。因此，如果能在大型海藻生長旺期采用人工采收方法對底生大型海藻進行疏密，將有利于提高大型海藻的生長量和種養(yǎng)海藻的成活率，而在海藻大量死亡的時期利用水面清潔機械（如水面清潔船）及時清除泛湖海藻，則能提高清除效率，保證湖面景觀的整潔。

3建議

為了能夠充分發(fā)揮大型海藻在筼筜湖環(huán)境和生態(tài)修復中的作用，又能較好克服筼筜湖適生大型海藻種類單調(diào)、季節(jié)分布不平衡和容易泛湖破壞景觀等局限性，使利用大型海藻修復筼筜湖生態(tài)環(huán)境的工作能夠真正得以實現(xiàn)，建議如下：

（1）應當從流域綜合管理的角度，加強對筼筜湖37km2水域的環(huán)境治理和污水（尤其是生活污水）截排工作，才能根本解決筼筜湖嚴重的富營養(yǎng)化和上游水體的黑臭問題，為進一步利用大型海藻改善筼筜湖生態(tài)環(huán)境提供基本前提。

（2）由于筼筜湖的泥沙主要來源于西海域的引水和上游排洪溝的排污，在當前還無法顯著改善湖水動力條件的情況下，要解決好湖區(qū)大范圍的泥沙沉積和覆蓋底生大型海藻的問題，應當從湖東橋下的引水渠出口和湖東橋以東的干渠區(qū)域入手，提高筼筜湖內(nèi)湖以東區(qū)域的促沉降能力，減少流入內(nèi)湖和外湖區(qū)域的泥沙數(shù)量，以利于大型海藻在筼筜湖主體區(qū)域的生長和落戶，并有利于減小日?；逵俚淖鳂I(yè)范圍和工作量。根據(jù)國內(nèi)外的研究和實踐經(jīng)驗，采用植物浮床技術（也稱生態(tài)浮床技術）可以達到既促進泥沙沉降又改善水質(zhì)的效果。

（3）灘涂種植紅樹林植物除了能夠美化環(huán)境、提高生物多樣性（如吸引鳥類）和凈化水質(zhì)外，還能有效控制湖岸淺水區(qū)泥沙的再懸浮，減少這部分泥沙對筼筜湖大型海藻生長的影響，并有利于部分大型海藻在紅樹林種植區(qū)域內(nèi)的落戶和生長。建議在適合種植紅樹林的內(nèi)湖和外湖灘涂區(qū)域種上紅樹林植物。

（4）為了能夠做好海藻生長量的控制和生長期過后死亡海藻的及時清理，避免或減輕海藻泛湖現(xiàn)象的發(fā)生，建議筼筜湖管理中心配備湖面機械清潔船只，并開展底生海藻自動采收機械的研制，適時做好大型海藻（尤其是原發(fā)性綠藻）的采收工作。

（5）為提高對筼筜湖大型海藻泛湖現(xiàn)象的生物防控能力，建議對以大型海藻為食，能夠有效控制大型綠藻生物量積累的啃食性動物（如籃子魚）及其控制作用開展研究，做好技術儲備。

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