太湖及其入湖河荡控制性种养水葫芦示范工程及效果分析

何 俊，张宪中，殷文健

(江苏省无锡市水产技术推广站，江苏无锡 214021)

太湖及其入湖河荡控制性种养水葫芦示范工程及效果分析

何 俊，张宪中，殷文健

(江苏省无锡市水产技术推广站，江苏无锡 214021)

对太湖梅梁湾水域及入湖河荡控制性种养水葫芦示范工程及其对水质的净化效果进行了介绍，同时从水葫芦本身作为外来物种具有的缺陷和种养区域所在地区的水系特点等方面分析了该工程的弊端，旨在为进一步采用生态工程学方法治理污染水体提供参考。

太湖；水葫芦；控制性种养；效果

水葫芦，学名凤眼莲，隶属雨久花科凤眼莲属，是一种外来生物，原产于南美洲委内瑞拉，它是一种生态入侵能力极强的水生维管植物，是亚热带和温带河、湖水面广泛生长的一种水草[1]。20世纪60年代，水葫芦被从南美洲引入我国，由于其能在很短时间内大量生长繁殖，侵占水库和湖泊，堵塞河运、灌渠，严重危害水上运输，2003年被国家环保总局列入16种入侵有害物种名单，并被列为世界十大有害草种之一[2-4]。同时，水葫芦又有着极强的水质净化能力。研究表明，水葫芦对多种污染物质(如氮、磷等元素)有很强的吸收净化能力，对受污染水体有较好的修复作用，可被广泛应用于水域净化和各种污水(如生活污水、工业污水和混合污水等)的净化处理[1，5-6]。利用水葫芦净化水质，修复受污染水体已经得到全社会的普遍关注。

太湖流域位于长江三角洲地区腹地，是我国著名的鱼米之乡，流域总面积3.69万km2，人口密集，经济发达。自20世纪90年代以来，太湖流域经济、社会快速发展，污染物排放量不断增加，虽然国家及地方加大了水污染治理力度，并取得了一定成效，但水环境恶化趋势未得到有效遏制。2007年5月底，太湖蓝藻暴发等因素导致无锡市水源地水质污染，严重影响到当地近百万群众的正常生活，引起社会的广泛关注。2007年太湖水危机以后，控制性种养水葫芦项目作为太湖水污染治理的一个子项目，被列入国务院和江苏省政府治理太湖总体规划。水葫芦种养示范工程作为太湖水污染治理的应急措施之一，于2007年7月初正式启动，2008年被正式列入国家太湖治理总体方案。笔者对太湖梅梁湾水域及入湖河荡控制性种养水葫芦示范工程概况及其对水质净化效果进行了介绍，同时从水葫芦本身作为外来物种具有的缺陷和种养区域所在地区的水系特点等方面分析了该工程的弊瑞，旨在为进一步采用生态工程学方法治理污染水体提供参考。

1 工程概况

1.1 种养地点和种养规模 太湖梅梁湾水域及入湖河荡控制性种养水葫芦示范工程种养地点选择在太湖梅梁湾十八湾水域(120°09′41.7″ E，31°31′19.3″ N)、梅梁湾水浒城水域(120°13′12.42″ E，31°30′39.64″ N)和太湖入湖河道望虞河鹅真荡水域(120°33′57.76″ E，31°30′53.95″ N)(种养地点的分布如图1所示)。梅梁湾位处太湖北部，蓝藻常在此大量积蓄，是太湖污染最严重的区域。望虞河作为太湖洪水的主要出路之一，自南向北从鹅真荡穿过，且作为“引江济太”的通道，在太湖水环境治理中起着十分关键的作用。鹅真荡是望虞河的重要组成部分，是望虞河断面中以宽代深的河段，具有利用鹅真荡湖面排泄太湖洪水和“引江济太”的特殊性。2008—2009年控制性种养水葫芦面积为333.33 hm2，实施地点在太湖十八湾水域。2010—2015年水葫芦年种养面积扩增至400.00 hm2，实施地点分别为太湖十八湾、水浒城水域和望虞河鹅真荡水域。

1.2 工程建设 工程建设主要包括种养工程、打捞工程、资源化处置与利用工程等3个部分。种养工程包括水葫芦种苗采购、在太湖水域及入湖河道采用围栏方式放养水葫芦、建设水葫芦越冬保种所需钢架塑料大棚等。种养阶段结束后，根据种养水域特点，选择合适的打捞和运输方式，并因地制宜采用合适的资源化利用方式(图2)。

1.2.1 围栏制作。植物控养工程采取化浪浮床围栏方式放养水葫芦，根据湖湾的具体情况，灵活制定围栏的布局。种养设施围栏构件采用锚基浮球框架加网片的围栏设施，由泡沫浮球、钢管、网片、铁锚、沉子、绳等制成(图3)。围栏浮床高出水面50 cm，采用铁锚等重物固定，塑料泡沫浮球为圆柱状，规格为50 cm×80 cm，可产生足够的浮力，保证浮床随太湖水位的变化而上下浮动，从而确保围拦内种养的水葫芦不发生逃逸、扩散。钢管采用直径6 cm的镀锌钢管，网围材质为聚乙烯材料，网眼3 cm×3 cm，网宽2 m，水上50 cm，水下150 cm。同时，围栏浮床采用铁锚、沉子固定的方式，每隔25 m设置1个重达20 kg的铁锚，以确保浮床有足够的强度，能抵御8级左右台风风浪的侵袭与扰动。根据太湖的实际情况，采用多个单体围栏组合形成控养区，一般一个围栏组合面积约6.67 hm2(组合框如图4所示)。单体围栏大小控制在0.67～1.33 hm2/个，围栏与围栏之间留有宽约30 m的通道，以利于日常维护和机械化打捞船作业。在组合围栏四周采用Φ165钢管打桩、3 m挂网的形式构筑一道抗风浪、防逃逸的围栏。同时，为减少风浪对水葫芦的破坏，2011年开始在太湖水域中的围栏主要迎风一侧增加三角形围栏，用以化解风浪，降低风浪对水葫芦种苗的冲击，以免水葫芦种苗被打碎。围栏区域设置要远离航道、入湖河口等重要水域，在蓝藻聚集严重的区域，围栏离湖岸的距离不低于200 m。应遵循“三不”原则：不影响航道船只的航行交通安全，不影响行洪调水，不影响周边景观。同时，要充分考虑后续的打捞、交通运输、资源化利用等。

图1 水葫芦种养地点的分布Fig.1 The distribution of planting plots of water hyacinth

图2 水葫芦控制性种养工程示意Fig.2 The controllable planting project of water hyacinth

图3 锚基浮球钢管围栏示意Fig.3 The steel pipe fence with anchor base and floating balls

图4 组合框示意Fig.4 The combo box

1.2.2 越冬保种和春繁。采用从南方气候较暖地区调入优质水葫芦种苗和本地保种相结合的形式为项目提供充足的优质种苗。水葫芦的越冬保种一般在11月中下旬进行，要选择无病虫害，水葫芦叶柄圆满，根茎比接近，高度为15～20 cm，生长健壮的植株作为越冬保种的种苗。越冬场所应靠近春繁水域，选择背风向阳、排灌方便的水田。设施采用塑料大棚，用塑料薄膜加遮阳膜覆盖法保种。保种期间要经常检查苗床水分，保持土壤湿润至浅水层，控制水温在5 ℃以上。当气温为5～13 ℃时，可逐渐对大棚进行通风管理，全部揭膜后进行露天繁育，种苗从越冬苗床中分出来，置于光照好、水流缓的河道进行春繁，水面春繁种苗投放量约4 500 kg/hm2。

1.2.3 种苗投放及日常管理。太湖流域水葫芦大水面放养时间一般从4月20日开始，7月10日前结束。种苗放养初期，采取逐步投放、视水葫芦扩繁情况逐步扩大水葫芦生长水域面积，确保太湖种养水葫芦“拦得住、长得出、逃不掉”。风浪大的开放性水域投种密度要高于风浪较小、水流缓的湖荡。风浪大的水域初期投种时，应先在外围三角围栏和单体围栏集中投放，覆盖度占围栏总面积的50%以上，形成有效防浪带后，再向内围栏投放种苗。

养护期间，配备专人专船进行日常管理和养护。①及时疏分水葫芦，促进其快速生长，充分吸收太湖湖体氮磷等富营养物质。在实际养护管理过程中，若发现围栏内水葫芦开始向外扩张，撑开围栏网片时，及时将其疏散到邻近的空余围栏，继续使其生长；②及时清理水葫芦种养区域堆积的蓝藻，防止其危害水葫芦正常生长；③加强围拦设施的保养和维护，防止水葫芦的漂移、扩散；④记录气候变化、水葫芦生长情况及水质的变化，针对不同情况，准备多种突发情况下的应对措施。

1.2.4 水葫芦机械化打捞、运输和资源化处置利用。当气温低于10 ℃时水葫芦即停止生长，遇霜冻就会受伤发黄、死亡，逐步沉入水中腐烂分解，其吸收的氮、磷等物质又会再次溶于水中，造成水体的二次污染。因此，必须在霜冻前组织力量，将种养区域内的水葫芦打捞干净。结合区域气候条件，水葫芦打捞在11月初启动，于12月底前全部结束打捞。由于水葫芦体积较大，含水量高，人工打捞效率低且成本高，必须采用机械化打捞方式。工程采用机械打捞为主、人工打捞为辅的方式。为了提高了打捞效率，配备了由张家港市海丰水面环保机械有限公司生产的HF226B-PT型水葫芦机械打捞船，进行专业化打捞，每小时可打捞水葫芦200 t，同时运用自己研发的抓斗机将水葫芦输送至运输船，减轻了打捞强度，缩短了时间，提高了打捞效率。水葫芦打捞上岸后，采取船运的方式运送至田间专用处置场地，经过好氧堆肥发酵后，将水葫芦转化生产出高有机质、低NPK的营养土，同时配备收集装置，收集堆肥过程中产生的水葫芦渣液并进行发酵，将水葫芦渣液和营养土提供给周边林地苗木使用，实现了水葫芦资源化利用。

2 种养成效分析

2.1 项目实施区水质情况 2015年11月19日，在水葫芦种养阶段结束后，项目委托第三方评估组对3个种养区内外水体进行抽样分析，选取21个监测点位，监测指标包括pH、TN、TP、NH3-N和CODMn。采样方式为瞬时随机采样，由于水体连续的流动性和交换性，因此水质检测结果仅能反映所取样品的水域地点某一时刻瞬时水质情况，不能说明整体水域的水质情况。由表1可知，3个种养区域水体pH在7.0左右，表明水体为中性，适宜水生生物生长；高锰酸盐指数是衡量水体受有机物污染程度的重要指标，从监测情况来看，21个监测点水体CODMn均在10.00 mg/L以下，最大值为8.80 mg/L，最小为2.00 mg/L。氨氮是水体中主要的耗氧污染物，氨氮浓度超过1.50 mg/L有4个点，均位于十八湾水域，最大值为2.41 mg/L，最小值为0.40 mg/L。21个监测点总氮浓度超过2.00 mg/L的有19个，最大值为5.42 mg/L，最小值为1.40 mg/L，水质有待进一步改善。只有十八湾监测点总磷浓度超过0.30 mg/L，为0.41 mg/L，最低值为0.10 mg/L。各水域营养盐浓度从高到低依次为十八湾水域、三国城水域、鹅真荡水域。根据《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)，总氮均超过Ⅳ类水限值，其余指标均在限定值以内。

表1 3个种养区的水质监测结果

2.2 对水体营养盐的吸收 2008—2015年，太湖梅梁湾水域及入湖河荡共种养水葫芦3 126.67 hm2，8年累计打捞水葫芦116.38万t。研究表明，水葫芦的氮磷富集能力强，耐肥耐污，适应性强，在富营养化水体中快速生长繁殖，能从水体中大量吸收氮、磷和钾等营养物质，并能吸附有害有机物及重金属等，对富营养化水体具有较强的净化作用。每吨鲜水葫芦可提取氮1.75 kg、磷0.25 kg、CODMn40.00 kg以上[7]。据测算，8年间种养水葫芦从太湖水体中提取氮2 036.7 t、磷291.0 t、CODMn46 552.0 t，对太湖流域水体富营养化起到了一定的抑制作用。

2.3 水葫芦资源化利用 水葫芦生物产量高，氮磷钾养分含量高，是一个巨大的能量和养分资源库，是具有巨大潜力的肥源和能源植物[7]。水葫芦打捞上岸后，可生产商品有机肥或直接还田，1 hm2水葫芦可为10 hm2左右的农田提供优质有机肥。无锡太湖水域种养水葫芦机械化打捞上岸后，水葫芦经堆肥发酵形成高有机质、低NPK的营养土，可供林地、苗圃、草坪等使用。

2.4 经济效益分析 根据《江苏省环境资源区域补偿办法(试行)》[苏政发(2007)149号]的规定，环境资源区域补偿因子及补偿标准暂定为：化学需氧量1.5万元/t，氨氮10.0万元/t，总磷10.0万元/t。无锡太湖水域8年种养水葫芦共除氮2 036.7 t、磷291.0 t、CODMn46 552.0 t，氨氮占比按70%计算，可补偿资金8.7亿元。

3 讨论

从太湖水域及其入湖河荡8年控制性种养水葫芦工程实践来看，控制性种养水葫芦对改善太湖水质起到一定的作用，2008—2015年累计种养水葫芦3 126. 67 hm2，打捞水葫芦116.38万t，从太湖水体提取氮2 036.7 t、磷291.0 t、CODMn46 552.0 t。根据水质监测的部分结果，太湖流域经过多年的科学治理，水质已经得到一定改善，水体中氨氮、总磷浓度均得到明显降低，水葫芦在生长过程中需要大量的氮、磷等营养物质，因此可吸收水体中无机氮、无机磷等元素作为其生长发育所必需的营养物质，起到净化水质作用。采用控制性围栏种养技术和机械化打捞技术，可以避免水葫芦“逃逸”造成的一系列危害。采用钢管桩基固定围栏和化解风浪用的三角形围栏技术有效抵御了台风、短时间雷暴雨等极端性气候的破坏。项目管理也实现了从应急措施到控制性种养、精细化管理、形成长效机制的转变，总结形成了一整套水葫芦越冬保种扩繁、控制性围拦、维护管理、机械化打捞、无害化处理、资源化利用的关键技术。

从长远角度来看，水葫芦作为外来入侵种，利用其净化水质的前提是必须采取严格的生态工程学措施来防止其逃逸扩散，并且要在有限范围内限制性应用，否则极易对水生态系统造成不可逆的破坏。种养水域地处无锡地区，该地区水网密集，河道众多，在太湖开放性水体种养水葫芦若管理不善，加上台风等极端天气的影响，容易发生水葫芦大面积“逃逸”，水葫芦打捞过程中放开围栏也容易出现“逃逸”飘逸现象，成为野生植物，从而影响河道及水环境卫生。因此，在该地区种养水葫芦仍存在一定风险，有必要研究利用其他生态工程方法来治理太湖水环境。参考文献

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[2] 段惠，强盛，吴海荣，等.水葫芦[Eichhorniacrassipes(Mart.)Solms.][J].杂草科学，2003(2)：39-40.

[3] 李博，廖成章，高雷，等.入侵植物凤眼莲管理中的若干生态学问题[J].复旦学报(自然科学版)，2004，43(2)：267-274.

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Controllable Planting Demonstration Project of Water Hyacinth in Tai Lake and Rivers into Tai Lake and Its Effect Analysis

HE Jun，ZHANG Xian-zhong，YIN Wen-jian

(Fisheries Technical Extension Station of Wuxi City in Jiangsu Province，Wuxi，Jiangsu 214021)

Controllable Planting Demonstration Project of Water Hyacinth in Meiliang Bay of Tai Lake and rivers into Tai Lake and its purification effects on water quality were introduced. Meantime, the disadvantages of this project were analyzed from the aspects of defects of water hyacinth as alien species and the characters of water system in the planting areas, so as to provide references for treating water pollution further by using ecological engineering method.

Tai Lake；Water hyacinth；Controllable planting；Effect

江苏省太湖水环境治理专项。

何俊(1982- )，女，江苏句容人，工程师，硕士，从事水环境生态修复和生态养殖等研究。

2016-10-26

S 931.3

A

0517-6611(2016)35-0133-04