上海金山城市沙滩人工潟湖水体生态修复及效果评价

生态修复工程的效果。结果表明，通过养殖大型海 藻 （江 蓠）、构 建 人 工 湿 地 和 调 控 水 生 食 物 网 结 构 等
措施后，人工潟湖水体富营养化得到有效控制，水体中无机氮和无机磷 浓 度 分 别 下 降 ４２％ 和 ５０％。 另
外，人工潟湖水生食物网结构得到明显优化与改善，生 态 修 复 后 浮 游 动 物 平 均 丰 度 约 是 生 态 修 复 前 的
例之一。
关 键 词 ：生 态 修 复 ；潟 湖 ；双 壳 类 ；湿 地 ；大 型 海 藻
中 图 分 类 号 ：Ｓ９１７
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１００３－１１１１（２０１４）１２－０７９４－０６
近几十年来随着全球经济发展及人类活动增 加，水体富营养 化 问 题 日 趋 势 严 重 。 ［１－２］ 自 ２０ 世 纪 ８０ 年 代 以 来 ，生 态 修 复 成 为 水 体 富 营 养 化 治 理 的 有 效途径之一 。 ［３］ 在控 制 外 源 污 染 的 同 时，通 过 构 建 合理的食物网结构 恢 复 自 然、健 康 和 稳 定 的 水 生 生 态系 统，控 制 浮 游 植 物 的 旺 盛 生 长，达 到 防 治 水 体 富营养化 的 目 标［３－６］。２０ 世 纪 ８０ 年 代 以 来 我 国 通 过放养鲢鱼（Ｈｙｐｏｐｈｔｈａｌｍｉｃｈｔｈｙｓ ｍｏｌｉｔｒｉｘ）、鳙 鱼 （Ａｒｉｓｔｉｃｈｔｈｙｓ ｎｏｂｉｌｉｓ）等 滤 食 性 鱼 类 成 功 控 制 了 武 汉东湖的蓝藻 水 华 。 ［７－８］ 但 这 些 技 术 都 是 通 过 调 控 单一水生动物类群来达到控制水体富营养化的目 标，且 其 研 究 多 集 中 于 内 陆 的 淡 水 湖 泊 水 体，而 针 对海湾和潟湖等水体的生态修复缺乏相应研究。
表 １ 人 工 潟 湖 内 放 养 水 生 动 物 的 名 录 、数 量 、规 格 、食 性 及 其 生 态 功 能
物种
规格
数量
食性
生态功能
鱼类 大黄鱼 黑鲷 鲻鱼 鱼
虾 、蟹 类 脊尾白虾
刀额新对虾 三疣梭子蟹 贝类 熊 本 牡 蛎 （Ｃｒａｓｓｏｓｔｒｅａ ｓｉｋａｍｅａ）
收 稿 日 期 ：２０１４－０４－１７； 修 回 日 期 ：２０１４－０６－０３． 基金项目：国家自然科学基金资助项目 （５０３３９０４０）；上海市金沙滩投资发展有限公司资助项目． 作 者 简 介 ： 叶 维 钧 （１９５７－ ），男 ，副 研 究 员 ；研 究 方 向 ：水 体 生 态 修 复 ．Ｅ－ｍａｉｌ：ｅ－ｋｆｃ＠１６３．ｃｏｍ．
富营养化防治提供理论参考和技术支撑。
１ 材 料 与 方 法
１．１ 研 究 地 点 金山城市 沙 滩 人 工 潟 湖 位 于 上 海 西 南 侧 的 金
山区，属我国东南沿 海 北 亚 热 带 季 风 区，雨 量 充 沛， 四季分明。该人工潟 湖 采 用 高 位 蓄 水，通 过 取 水 泵 站和排水泵站（设计流量 为 １２ ｍ３／ｓ）与 杭 州 湾 海 水 保 持 联 通 ，正 常 情 况 下 蓄 水 位 约 ５．８ ｍ。 水 温 为６．０ ～３１．６ ℃，年均值为１８．８ ℃；盐 度 为 １２．０～１５．１， 年均值为 １４．３。其 中，１—２ 月 盐 度 最 高，６ 月 盐 度 最低。 １．２ 生 态 修 复 效 果 评 价 方 法
第 ３３ 卷 第 １２ 期 ２０１４ 年 １２ 月
水产科学
ＦＩＳＨＥＲＩＥＳ ＳＣＩＥＮＣＥ
Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．１２ Ｄｅｃ ２０１４
上海金山城市沙滩人工潟湖水体生态修复及效果评价
叶维钧，陈亚瞿
（中国水产科学研究院 东海水产研究所，农业部东海及远洋渔业资源开发利用重点实验室，上海 ２０００９０）
摘 要：在生态环境调查与分析的基 础 上，制 定 了 金 山 城 市 沙 滩 人 工 潟 湖 水 体 生 态 修 复 方 案 ，评 估 该
滤水率是 指 单 位 时 间 内 滤 食 性 贝 类 过 滤 水 的 总体积。双壳类软体动物的滤水量按下式计算：
ｎ
Ｖ ＝ （ｓｉ×ｒｉ） １
式中，Ｖ 为滤水总量，ｓ为 双 壳 类 动 物 的 现 存 量 （以 干 质 量 表 示 ），ｒ 为 滤 水 率 。
自２００６年８月至２００８年６ 月（２００６年 ８ 月至 ２００７ 年 ５ 月 为 生 态 修 复 实 施 阶 段 ）对 人 工 潟 湖 水 质 开展逐月 监 测。 监 测 指 标 包 括：无 机 氮 （硝 态 氮 ＋ 亚硝态氮＋氨氮）和 无 机 磷。 采 样 和 分 析 方 法 均 参 照 《海 洋 监 测 规 范 》［９］。 硝态氮采用锌镉还原法测定、
２ 结 果 与 分 析
２．１ 生 态 修 复 方 案 ２．１．１ 大 型 海 藻 养 殖
２００６ 年 １０ 月 将 ２５００ｋｇ 江 蓠 （Ｇｒａｃｉｌａｒｉａ ｖｅｒ－ ｒｕｃｏｓａ）苗种由福建低温运至人工潟湖 内，采 用 网 袋 养 殖 方 法 ，每 个 网 袋 长 １０ ｍ、宽 ０．５ ｍ。 随 后 连 续 ３ 周监测海藻的增长率和相对增长率（图 ２）。 结果表 明，第一周生长最 快，每 千 克 江 蓠 可 以 增 加 质 量 １９０ ｇ，相对生 长 率 为 １９％。第 ２～３ 周，由 于 温 度 下 降， 江蓠生长缓慢，相对生长率分别只有９．５％和８．９％。
上海市金 山 城 市 沙 滩 是 在 原 有 一 线 海 堤 外 建 设一 全 长 约 ３．１６ｋｍ 的 新 海 堤，形 成 了 面 积 约 为 １．７２ｋｍ２、封闭的人工 潟 湖。 由 于 该 潟 湖 地 处 杭 州 湾北岸，水体营养盐 丰 富，并 随 着 泥 沙 物 理 沉 降、水 体透明度增加，适宜 的 光 照 条 件 促 进 了 浮 游 植 物 的 快速生长，在 春 夏 季 该 水 域 常 发 生 赤 潮。 为 此，笔 者开展了金山城市沙滩水域生态修复工程。在生 态环境现状调查与 分 析 的 基 础 上，采 取 养 殖 大 型 海 藻、构建人工湿地和 调 控 水 生 食 物 网 结 构 等 修 复 措 施，并 评 估 生 态 修 复 工 程 的 效 果，从 而 为 近 岸 水 体
３．５ 倍 ，大 型 底 栖 动 物 密 度 和 生 物 量 分 别 是 修 复 前 的 １６ 倍 和 ３６ 倍 。 可 见 ，通 过 生 态 修 复 工 程 的 实 施 提
高了浮游动物和底栖动物的丰度，优化了水生生物 群 落 结 构，是 近 岸 富 营 养 化 水 体 生 态 修 复 的 成 功 案
四角蛤蜊 菲律宾蛤仔
泥蚶 缢 蛏 （Ｓｉｎｏｎｏｖａｃｕｌａ ｃｏｎｓｔｒｉｃｔ） 多毛类 日 本 刺 沙 蚕 （Ｎｅａｎｔｈｅｓ ｊａｐｏｎｉｃａ）
图 ３ 海 三 棱 藨 草 的 日 增 长 率
２．１．３ 水 生 食 物 网 结 构 调 控 ２００６年８月 对 人 工 潟 湖 内 游 泳 动 物 群 落 进 行
７９６
水 产 科 学
第 ３３ 卷
了本底调查，共记录到游泳动物 ２３ 种，其中鱼类 １４ 种，甲壳动物 ９ 种（虾类 ３ 种、蟹类 ６ 种），游 泳 动 物 群落 的 优 势 种 为 虎 鱼 类 ［斑 尾 刺 虎 鱼 （Ａｃａｎ－ ｔｈｏｇｏｂｉｕｓ ｏｍｍａｔｕｒｕｓ）、纹 缟 虎 鱼 （Ｔｒｉｄｅｎｔｉｇｅｒ ｔｒｉｇｏｎｏｃｅｐｈａｌｕｓ）和 髭 缟 虎 鱼 （Ｔ．ｂａｒｂａｔｕｓ）］，它 们 均 为 肉 食 性 鱼 类，主 要 摄 食 底 栖 性 虾 类 和 端 足 类；而居于食物网底层的低营养级游泳动物［如 鱼 （Ｌｉｚａ ｈａｅｍａｔｏｃｈｅｉｌａ）、棱 （Ｌ．ｃａｒｉｎａ）、凤 鲚 （Ｃｏｉｌｉａ ｍｙｓｔｕｓ）和 虾 类 ］数 量 较 少 。 监 测 结 果 表 明 ： （１）该人工潟湖 水 生 食 物 网 结 构 失 衡，肉 食 性 鱼 类、 尤其是低值肉食性 的 虎 鱼 过 多，在 整 个 生 态 系 统 中占据了统 治 地 位；（２）滤 食 性 鱼 类 仍 处 于 弱 势 地 位，对 整 个 生 态 系 统 的 生 物 操 纵 和 调 控 作 用 不 明 显；（３）底 栖 动 物 群 落 组 成 单 一、密 度 和 生 物 量 较 低 ；（４）生 态 系 统 能 量 转 换 效 率 较 低 。
第 １２ 期
叶 维 钧 等 ：上 海 金 山 城 市 沙 滩 人 工 潟 湖 水 体 生 态 修 复 及 效 果 评 价
７９５
图 １ 金 山 城 市 沙 滩 人 工 潟 湖 的 位 置
亚硝态氮采用萘基 乙 二 胺 分 光 光 度 法 测 定、氨 态 氮 采用次溴酸钠氧化 法 测 定、无 机 磷 采 用 磷 钼 蓝 分 光 光度法。
为了调控该人工潟 湖 的 水 生 生 的 生 态 系 统。 根 据 营 养 动力学原理，本研究 选 择 了 长 江 口 和 杭 州 湾 水 域 的 土 著 物 种 大 黄 鱼 （Ｐｓｅｕｄｏｓｃｉａｅｎａ ｃｒｏｃｅａ）、黑 鲷 （Ａｃ－ ａｎｔｈｏｐａｇｒｕｓ ｓｃｈｌｅｇｅｌ）、鲻 鱼 （Ｍｕｇｉｌ ｃｅｐｈａｌｕｓ）、 鱼 、脊 尾 白 虾 （Ｅｘｏｐａｌａｅｍｏｎ ｃａｒｉｎｉｃａｕｄａ）和 刀 额 新 对虾（Ｍｅｔａｐｅｎａｅｕｓ ｍｏｎｏｃｅｒｏｓ）等 为 主 要 放 养 种 类。 另外，为 了 修 复 底 栖 生 态，并 提 高 软 体 动 物 对 藻 类 的滤食调控作用，同时 在 人 工 潟 湖 内 放 养 了 一 定数 量的 牡 蛎、四 角 蛤 蜊 （Ｍａｃｔｒａ ｑｕａｄｒａｎｇｕｌａｒｉｓ）、菲 律 宾蛤仔（Ｒｕｄｉｔａｐｅｓ ｐｈｉｌｉｐｐｉｎａｒｕｍ）、泥 蚶（Ｔｅｇｉｌｌａｒｃａ ｇｒａｎｏｓａ）和辣 螺 等 贝 类。对 上 述 鱼、虾、贝 实 施 增 殖 放养 ，具体物 种 、规 格 、数 量 、食 性 以 及 生 态 功 能 等 见 表１。其中，鲻鱼、 鱼为中上层鱼类；大黄鱼、黑鲷主 要分布 水 体 的 中 下 层；刀 额 新 对 虾 和 三 疣 梭 子 蟹 （Ｐｏｒｔｕｎｕｓ ｔｒｉｔｕｂｅｒｃｕｌａｔｕｓ）栖 息 于 近 底 层。水 生 动 物 的放养时间为２００６年１１月至２００７年５月。
图 ２ 江 蓠 周 增 长 率 （ａ）及 相 对 增 长 率 （ｂ）
２．１．２ 人 工 湿 地 构 建 根据本地区湿地维 管 植 物 对 盐 度 的 适 应 性，选
择土著盐 沼 植 物 海 三 棱 藨 草 （Ｓｃｉｒｐｕｓ ｍａｒｉｑｕｅｔｅｒ） 为 人 工 湿 地 的 移 栽 种 ，该 种 比 芦 苇 （Ｐｈｒａｇｍｉｔｅｓ ａｕ－ ｓｔｒａｌｉｓ）具有更强的 耐 盐 能 力。２００７ 年 ５ 月 进 行 海 三棱藨草移栽试验，分 别 自 崇 明 和 南 汇 等 地 挖 取 约 ３２ 万 棵 海 三 棱 藨 草 小 苗 ，移 栽 到 城 市 沙 滩 人 工 潟 湖 沿 岸，构建了１０００ｍ２人工湿地。随后连续６周监测 海三棱藨草的日增长速率，４２ｄ内海三棱藨草的平均 株数由（６３±４）株／ｍ２增至（８８±５）株／ｍ２，增长率 达 ３９．７％。前 ２１ｄ 内 日 增 长 率 由 １．５９％ 逐 渐 增 至 １．９６％，２１ｄ后日增长率逐渐降至１．１４ ％（图３）。
浮游动物 采 用 浅 水 Ⅰ 型 浮 游 生 物 网 从 底 至 表 层垂直拖网获 取，所 获 标 本 均 经 ５％ 福 尔 马 林 溶 液 固定带 回 实 验 室，进 行 称 量 质 量、分 类、鉴 定 和 计 数。使用采泥器（０．０２５ ｍ２）采 集 底 栖 动 物 样 品，每 个站位采集４次，以 孔 径 １ ｍｍ 的 筛 子 筛 出 所 有 生 物，用７５％酒精 固 定 保 存 后 带 回 实 验 室 鉴 定、计 数 和称 量 质 量，软 体 动 物 带 壳 称 量 质 量，并 换 算 成 单 位 面 积 生 物 量 （ｇ／ｍ２）和 栖 息 密 度 （个／ｍ２）。