全 文 ：武汉植物学研究 2007，25(5)：473～478
Jou~tal of Wuhan Botanical Research
武汉莲花湖水生植被重建的实践与启示
马剑敏r，贺锋 ，成水平 ，左进城 ，李今。，吴振斌 }
(1．河南师范大学生命科学学院 河南省环境污染控制重点实验室，河南新乡 453007；2．中国科学院水生生物研究所
淡水生态和生物技术国家重点实验室，武汉 430072；3．湖北师范学院生物系，湖北黄石 435002)
摘 要：通过截污、控制养鱼、控藻和科学种植等措施，2～3年内，在长江中游地区水质为劣V类的重富营养湖泊
武汉小莲花湖重建了以伊乐藻(Elodea nutallii)为优势种的沉水植物先锋群落，2004和2005年春季的沉水植被盖
度分别达到98％和95％，抑制了水华的发生，改善了水质。利用冬季水位低、透明度相对高的时机种植伊乐藻、菹
草(Potamogeton crispu)等这些适合冬春季生长的沉水植物是建立沉水植物先锋群落的一个有效途径。由于以伊乐
藻或菹草为优势种的先锋群落不稳定，必须配备丰富物种、优化结构、增加群落稳定性等后续措施。水生植被重建
初期是最脆弱的时期，某些生态因子的较大波动很容易破坏植物群落，在这一时期要尽量保持关键因子的稳定，如
禁止养鱼、防止污染负荷突然增加、稳定水位是必需的。
关键词：莲花湖；水生植被重建；伊乐藻；先锋植物群落
中图分类号：X171；Q178．1 文献标识码：A 文章编号：1000．470X(2007)05．0473．06
Practice of Establishing Aquatic Vegetation in
Lake Lianhuahu in W uhan，China
MA Jian．Min ，HE Feng ，CHENG Shui．Ping ，ZUO Jin．Cheng ，LI Jin ，WU Zhen—Bin ’
(1．College ofLife Science，Henan Normal Unitersity，Henan Key Laboratoryfor Environmental Polution Control，Xinxiang，Henan
453007，China；2．State』 Laboratory ofFreshwater Ecology and Biotechnology，Hydrobiology Institute，The Chinese Academy
ofSciences，Wuha．n 430072，China；3．Bmlogy Department，Htbei Normal University，Huan~shi，Hubei 435002，China)
Abstract：Lake Lianhuahu locates in Wuhan city，which is in the middle reach of Yangtze River．It is a
hypereutrophic，smal and shallow lake，which consists of La ke Smal Lianhuahu and La ke La rge
Lianhuahu．The water quality of it was worse than Class Five(water quality standard of China)．Within
2—-3 years pioneer submersed plant community dominanted by Elodea nuttallii was established by sewage
interception，fish removing，phytoplankton controling and transplanting submersed plants etc．in La ke
Smal Lianhuahu．In the springs of 2004 and 2005，the coverage of submersed vegetation was 98％ and
95％ ，respectively．Water bloom was controled，and the water quality was improved．To transplant Elodea
nuttalli，Potamogeton crispu in winter when water level is lower an d its tran sparence is higher than other
season is an effective way to establish pioneer submersed plant com unity．Due to the pioneer community
dominan ted by submersed macrophytes E．nutallii or P．crispu was unsteady，it is necessary to improve the
structure of plant com unity and enhance the stability by enriching the species of established com unity．
In the early time after the establishment，plant community was very weak that strong fluctuations of major
environment factors could easily destroy the community．So it is necessary to keep the factors steady，such
as forbidding breeding aquatics fish，preventing the abruptly increase of sewage load and stabilizing water
level etc．
Key words：La ke Lianhuahu；Establishing aquatic vegetation；Elodea nuttallii；Pioneer plant community
湖泊富营养化是全球性的水环境问题之一，其
中我国的问题尤为突出，90％以上的湖泊处于富营
养化⋯。国内外对富营养化的理论研究和实践经
验得到一个共识 引：恢复或重建水生植被，尤其是
沉水植被，是控制浅水湖泊富营养化发展的必要环
节 ，其原理是实现湖泊由“藻型”到“草型”稳态的转
收稿13期：2007—02—17，修回13期 ：2007-05—11。
基金项目：国家“十五”重大科技专项(2002AA601021)；淡水生态与生物技术国家重点实验室开放课题；河南省科技攻关项 目
(0624440039)。
作者简介：马剑敏(1964一)，男 ，河南偃师人，博士，河南师范大学教授，主要从事污染与恢复生态学研究(E—mall：mjm6495@sina．corn)。
} 通讯作者(E—mail：wuzb@ihb．ac．ca)。
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474 武 汉 植 物 学 研 究 第 25卷
变。然而在富营养化浅水湖泊中大面积地重建水生
植被是一项非常困难的任务。迄今为止，在较大面
积的水域内，短时间(3年左右)内成功恢复或重建
水生植被的例子很少有报道 3．4 J。这是因为在藻类
占优势的富营养水体中，水生植物生存的条件已被
破坏，很难逾越恢复或重建的障碍，如：存在湖水透
明度低、难以达到沉水植物的光补偿点、底质厌氧、
污染物浓度过高等主要障碍。需要在综合治理下，
改善水质和底质，然后进行 自然或人工强化恢复／重
建来克服这些障碍。
在国家“十五”重大科技专项“武汉市汉阳地区
水环境质量改善技术与综合示范”实施过程中，武
汉莲花湖是一个重要的研究和工程示范湖泊，其中
的水生植被重建工作有诸多经验教训，对以后该领
域的研究和工程实践具有重要的借鉴意义。
1 莲花湖背景资料
莲花湖位于武汉三镇中心的莲花湖公园内，面
积 85 000 m ，分为大、小莲花湖两部分，其中小莲花
湖约21 000 m ，与大莲花湖通过一个近 1 m宽的涵
洞相连，水流向不定。小莲花湖的局部区域在 2O世
纪末部分清淤，故最深处(2 m余)在小莲花湖，平均
约1．4 m。整个湖泊的平均水深约为1．2 m，淤泥厚
0．5—3 m，大多数区域底泥的浅层黑臭，不易固化，
小湖的底泥状况好于大湖。湖中有较多的鱼。全湖
有多个排污口，几乎都集中在大莲花湖，平均每天人
湖生活污水约3000 t，下雨时该湖则是周围雨污水
的汇集处，雨水、污水是莲花湖的补水。大莲花湖有
通长江的闸门，雨季可将过量积水排人长江。湖岸
全部人工硬化，缺少缓坡。
莲花湖的水质为劣V类；2002年对大型水生植
物的调查 ，发现仅在大莲花湖有较多荷花分布。莲
花湖的水华非常严重，近些年来，每年爆发数月时
间，以大莲花湖为甚，夏季发出的臭味使人不敢接
近；小莲花湖水质略好于大莲花湖。
2 重建莲花湖水生植被的主要障碍和技术
路线
从技术角度上讲，重建水生植被的主要障碍有：
①水华严重，透明度低，水下光照不足。②底质有机
物过多，厌氧环境。③截污不完全。④鱼类的影响。
⑤湖岸几乎都为人工石砌的陡岸，缺乏缓坡，不利于
先锋植物定植。
针对莲花湖的现状，技术路线是先从已基本截
污、底质和水质略好的小湖开始，先易后难；通过清
除绝大部分鱼、控藻和调整水位(隔断大小湖的连
通)等措施，选择耐污性较强、并在生态修复中使用
过的沉水 植物苦 草 (Valisneria natans)、狐 尾藻
(Myriophylum spicatum)、菹草(Potamogeton crispu)
和伊乐藻(Elodea nutali)为先锋种 5 J，在全湖范
围内种植。春夏季播撒苦草种子和菹草石芽，移植
狐尾藻植株，秋冬季种植伊乐藻。
3 测定指标与方法
植物现存量的调查用 1／6 m 的带网铁铗连根抓
起植物，之后洗净称鲜重。水质测定中，总氮(TN)和
总磷(1]P)采用过硫酸钾氧化-分光光度法测定；叶绿
素a(Chl a)采用丙酮提取、比色的方法测定；透明度
(sD)采用Secchi盘现场测定。标准测定方法详见文
献[7]。
4 工程实施及效果
4．1 工程实施
2003年夏季，播撒了苦草种子和菹草石芽，到
秋季约有600 m 的水域苦草正常萌发生长；另外在
秋季还种植了伊乐藻，其中相伴有少量的狐尾藻，但
过冬后的2004年3月前，发现苦草消失，狐尾藻也
难以见到，湖中仅能见到伊乐藻，总现存量约 10 t。
伊乐藻经历了定植、成活、缓慢增长的过程后，进入
3月起开始快速增长，直至6月。4—6月，湖中水生
植物生长极其茂盛，据 5月份的调查，总现存量达
139 t，总盖度约为98％，除了100—200 m2的深水区
(2 m左右)植物比较稀疏外，其他大部分区域盖度
几乎为100％，伊乐藻为绝对优势种，现存量占总量
的90％以上，伴生种有狐尾藻、菹草，水质明显好
转，许多水域清澈见底，出现了该湖多年未曾见到的
良好状况。但在该期未见苦草生长，可能是春季伊
乐藻较早地快速大量生长，抑制了苦草的萌发生长。
为控制植物密度，5月份收割了约30 t伊乐藻，6月
份观察，与收割前 比，湖中植物丝毫没有减少的迹
象。但从7月开始，植物现存量减少，许多伊乐藻漂
浮起来，然后枯黄衰亡，水质恶化；为此，曾把大量漂
浮起来的伊乐藻移出。7月曾连降大雨，莲花湖水
位猛增 0．8 m，持续 2周以上。8月底调查表明，除
去漂浮起来的植物外，全湖根着植物现存量仅有3—
5 t，水色变为黄褐色。
2004年9月下旬，采集了一些狐尾藻和金鱼藻
(Ceratophylum demersum)植株种植到小莲花湖中的
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第5期 马剑敏等：武汉莲花湖水生植被重建的实践与启示 475
6个 8 m X 8 m的围网中(围网用于防止鱼进入，其
中3个种植狐尾藻，另 3个种植金鱼藻)，每个围网
内种植约4O kg植物枝条，以研究它们在比较晚的
秋季种植时能否成活并正常生长，如果成活将继续
观察研究伊乐藻、狐尾藻和金鱼藻三种植物的竞争
和扩张能力(围网的底泥中存留有伊乐藻的繁殖体
如根、休眠枝等)。从2004年 1O月开始，定期观察
采样(在围网外的水域设置 9个点)，观察植物(特
别是伊乐藻)的生长动态(见表 1)。
根据调查，在2005年2月以前，湖中的植物很
少，现存量增长缓慢，故在2005年3月又种植了数
吨伊乐藻和少量的黑藻(Hydr~la verticilata)冬芽，5
月初在全湖播撒了苦草种子。
由表1可见，湖中植物现存量在种植过伊乐藻
之后的2005年3月明显增加，到 2005年4月，已经
是满湖碧草，其增加很快，与2004年春季相似，在 1
个月就增加数倍。根据4月29日的调查，植物总现
存量约为66．64 t，分布面积约为95％。其中，伊乐
藻分布面积占55．6％，其次为菹草，占25％左右。
每年4、5月份是这些植物生长最快的时候，每周的
变化都比较明显。由于菹草在5月末死亡，为了防
止它大量死亡时对生态系统造成较大污染，故在 5
月初，将大部分菹草收割移出。同时移出了数吨的
伊乐藻。5月底，还见到了很少量的苦草和菱角。
植物繁盛的状况持续到6月，随着水温的增加，
残存的菹草全部死亡，之后伊乐藻也开始衰亡，但过
程比2004年略缓慢，其衰亡过程持续到 8月。8月
上旬连降大雨，湖水猛涨约0．6 m，大湖的劣质水通
过连接两湖的涵洞周围的许多缝隙进入小湖，水质
恶化，导致沉水植物多数死亡。9月又在小湖种植
了一批黑藻、金鱼藻和狐尾藻，但由于水质差、水位
高，很少成活。之后由于莲花湖准备全面疏竣底泥，
植被重建实验中止。
在围网中的狐尾藻和金鱼藻生长良好，在 2004
年1O一12月，它们几乎布满围网，但该期内伊乐藻
未能大量生长，现存量很少。2004年冬季是武汉最
冷的一个冬季之一，湖面曾数次结冰，但狐尾藻在接
近O℃低温时，仍具有生命力 ；金鱼藻到 1月基本死
亡，但其繁殖体沉入水底，安全越冬。次年春天，围
网中的金鱼藻和狐尾藻萌发生长良好 ，不仅布满围
网，而且扩展到围网外，伊乐藻的现存量均低于同一
围网中的金鱼藻和狐尾藻，但 4—5月伊乐藻现存量
的增加最快，直到7月伊乐藻的现存量开始下降，8
月由于水位和水质的明显升高，各种植物均大量死
亡。说明金鱼藻和狐尾藻在 9月下旬种植是可以定
植成活的，在金鱼藻和狐尾藻处于先期绝对优势的
情况下，伊乐藻在短期内很难获得优势。
由于大莲花湖的水域使用权问题没有及时解
决，故仅在小莲花湖实施了植被重建工程。在重建
莲花湖水生植被的2年多中，小湖没有爆发过水华，
而大湖的水华仍一如既往地发生。
4．2 植被重建过程中的水质变化
4．2．1 总氮(TN)的变化 大、小莲花湖在监测期
间rI’N浓度平均值分别为 8．591和 2．694 mg·L～，
远大于国家地表水 V类水标准，大湖约为小湖 TN
浓度的3倍(图1)。大湖TN的浓度在所有的月份
均高于小湖，在3月为高峰值，同期的小湖则几乎处
于最低值；小湖的TN浓度在两年的冬春季，即水生
植物生长最好的时期，处于较低的水平。小湖在8
和 11月的TN高峰值对应于植物衰亡之时。
4．2．2 总磷(TP)的变化 大、小莲花湖在监测期
间 TP浓度平均值分别为 0．650和0．125 mg·L一，小
湖处于国家地表水IV、V类之间，大湖则远大于V类水
标准。从2OO4年至20O5年5月，小湖1]P浓度变化不
大，处于较低水平(图2)。
表 1 小莲花湖大型水生植物调查
Table 1 Aquatic macrophyte in Lake Small Lianhuahu
不包括6个围栏内生长的植物。
· Not including the plants in the 6 experimental enclosures．
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476 武 汉 植 物 学 研 究 第25卷
4．2．3 Chl a的变化 大、小莲花湖在监测期间
Chl a含量的平均值分别为212．8和49．71．Lg·L～，
两者差异巨大(图3)。2004年以后，小湖的Chl a含
量基本保持在较低水平，大湖则波动较大，在两年的
3月均为高峰值，与TN的峰值对应。
4．2．4 透明度(SD)的变化 大、小莲花湖在监测期
间SD的平均值分别为24 cm和 64 cm，2003年 l2月
以后，小湖的SD基本处于较高水平(图4)。
从上述水质的监测结果看，小湖的水质明显好于
1
邑10
0
大湖，尤其是在水生植物生长较好的时期，两者间的
差异更加明显，说明水生植物重建后，能够明显改善
水质，抑制浮游植物生长，减少或消除水华的爆发。
5 讨论与反思
2004和2005年夏季小莲花湖的伊乐藻大量死
亡的主要原因有：①水位剧烈波动，水质恶化。由于
夏季雨水多，莲花湖排水出现故障，水位大增，两个
夏季的水位分别上升了0．8m和0．6m左右 ，持续
03／6 7 8 9 l1 l2 04／3 5 6 7 8 9 10 11 12 05／1 2 3 4 5
时间 Time(Year／Month)
图 1 大、小莲花湖总氮浓度的变化
Fig．1 Change of total nitrogen concentration in Lake Lianhuahu
时间 Time(Year／Month)
图 2 大、小莲花湖总磷浓度的变化
Fig．2 Change of total phosphorus concentration in Lake Lianhuahu
， ．、
100
墨so
6o
40
蚕 o
O
时间 Time(Year／Month)
图 3 大、小莲花湖 Cld a含量的变化
Fig．3 Change of chlorophyl a content in Lake Lian huahu
— 一 小莲花湖Lake SmalLianhuahu * 大莲花湖LakeLargeLianhuahu
03／8 9 11 12 04／3 11 12 05／1 2 4 5
时l司 Time(Year／Month)
图4 大、小莲花湖透明度的变化
Fig．4 Change of transparence in Lake Lianhuahu
㈣ 枷 枷 0
一 ∞ Bl u 日 吉
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第 5期 马剑敏等：武汉莲花湖水生植被重建的实践与启示
了半个多月，大、小湖水沟通，水质变坏。有研究表
明 ，水位的剧烈波动，尤其是持续高水位，对水生
植物 生 长 不 利，严 重 时 可 造 成 植 物 死 亡；在
Okeechobee湖 28年的观测资料显示，沉水植物现存
量与高水位呈负相关 ，与透明度呈正相关；连续稳定
的高水位将延缓水生植被的恢复 J。②伊乐藻不
喜高温。伊乐藻为喜冷性植物 J，野外观察发现，
在长江中下游地区的夏季，它的生长几乎停滞，处于
半休眠状态，此时其抗逆性最差，大量死亡现象在太
湖、东湖实验围隔等水体中曾发生过。但根据我们
所作的伊乐藻的耐高温实验结果(另文发表)。伊乐
藻对单一的高温胁迫并不很敏感，在漂浮状况下，其
抗热性好于金鱼藻，所以单因子的高温并非一定能
导致其死亡。③鱼的干扰。后来 了解到，有人在
2004年 6月私 自向小莲花湖中投放了许多鱼。我
们观察到伊乐藻枝条比较脆，易断，大量的鱼的活动
可以使众多枝条折断而漂浮起来，不仅折光，而且在
高温条件下容易死亡。我们在伊乐藻的耐高温实验
中发现，有底泥时，伊乐藻对高温的抗性比无底泥时
明显强。④植物密度过高，底部缺乏光照并缺氧。
在 2004年春季。许多区域的植物生长过密，从水表
面向下看，只能看到表层 lO一20 cm深度范围内致
密的植物枝条，就像致密的草坪看不到土地。高密
度导致个体间竞争压力过大，水体中营养盐是比较
充分的，但是光照和空间是有限的。另外，植物死亡
后快速腐烂，消耗水中氧气，恶化水质，如此可形成
恶性循环。连光华等 叫也认为，伊乐藻的密度达到
10 kg／m 以上时，影响下层茎叶和根系光照和氧气
供给，随着温度升高和微生物活动加剧，导致伊乐藻
下层茎叶腐烂，植物漂浮水面，继而大部分死亡。所
以，我们认为，伊乐藻在夏季死亡是有多种因素促成
的，高温是死亡的主要诱因，但不一定是直接原因。
在小莲花湖曾两次大规模地播撒苦草种子，结
果是失败 的。2003年夏 季播 撒后，在秋季约有
600 m 的水域生长了苦草，但到 2004年春季再也难
见到苦草生长。2005年春季播撒后 ，萌发生长的苦
草更少，只是偶见。失败的可能原因是：①多数水域
的水质和底质不适合苦草种子萌发生长；②由于伊
乐藻在春季早于苦草生长，占据了空间，遮挡了光
线，抑制了苦草的萌发生长。所以，在重富营养水体
中通过播撒植物种子进行植被恢复／重建，虽然简
单、经济，但其效果是值得怀疑的，除非能够确定目
标水体的水质和底质适合植物种子萌发生长。通过
科学地移植合适的植物种苗，以无性繁殖方式建立
先锋植物群落可能更有效。Smart等也有类似的观
点 ¨ 。
除了透明度、水位等非生物因子外，一些生物因
子，如草鱼、龟、龙虾、昆虫幼虫等水生动物对重建水
生植被也有重要影响 J¨，因此，在重建水生植被
时控制(甚至清除)鱼是必要的。但这并不等于说
水生植物与一些水生动物不能共存。只是在水生植
物群落重建初期，由于植物的现存量较小，结构不稳
定，群落脆弱而易受破坏，故需要尽可能减少干扰因
素的影响，待植物群落发展到较稳定的时候，可以适
量引人一些水生动物，使之达到一个平衡。
根据莲花湖的植被重建实践，有几个问题是需
要认真反思的：如何成功重建先锋沉水植物群落?
伊乐藻是否可以大量用于水体的生态修复?如何使
用它?如何管理初步恢复／重建的沉水植被?如何
实现植物群落的稳定，并形成能够自然更替的植物
群落?我们认为，成功重建先锋沉水植物群落是恢
复／重建水生植被的关键；实现植物群落的稳定、形
成能够自然更替的植物群落是真正成功恢复／重建
水生植被的主要标志。根据莲花湖的实践，上述问
题中，有的问题已经有了较为明确的认识，但有的问
题尚需进一步的探讨。冬季和初春一般是湖泊水位
最低、透明度较高的时候，最适合沉水植物的种植，
但多数植物不适合冬季种植。伊乐藻是少数能越冬
生长、适合冬春季种植的植物，而且耐污性强，繁殖
快，这为富营养水体的植被恢复提供了一条有效之
路。但由于它是外来种，其生态安全性需要注意。
由于伊乐藻在长江中下游湖泊中有不易度夏的问
题，以及缺乏有性繁殖机制，其扩张性和竞争性受到
严重削弱，从我国引进 2O年后的情况看，其危害性
尚不明显。我们认为，在其生态安全性尚未定论以
前，可以把种植伊乐藻作为先期改善水质的一种手
段。而不要把它作为恢复的目的，一旦建立起了先锋
水生植物群落，就要逐步用本土种替代它，而且其使
用范围应限制在长江中下游。刚刚恢复／重建的沉
水植被，结构简单，多样性低，稳定性差，很容易受到
多种因子的干扰而被破坏，甚至完全毁灭。因此，在
该期应尽量保持主要因子(水位、水质、鱼类等)的
稳定，加强湖区的管理，并尽快丰富其物种，改善结
构，合理搭配夏季和冬季物种，形成能够自然更替和
稳定的植物群落。
6 结论
在重富营养水体，通过截污、控制养鱼、控藻以
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478 武 汉 植 物 学 研 究 第25卷
更 正
本刊2007年第25卷第4期第285页左半栏，倒数第8行：“胸径~2510 em”，应为“胸径
≥10 em”，特此更正。
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