南水北调东线南四湖生态恢复与综合整治技术与示范

1、南水北调东线南四湖生态恢复与综合整治技术与示范针对南四湖湿地生态系统退化中的典型问题， 基于生态效益、 经 济效益和社会效益相协调的原则， 探索集成退化湖泊湿地生态恢复与 综合整治技术，为南水北调沿线退化湿地生态系统的恢复与综合整治 提供科技支撑，本课题包括如下研究内容：1）典型湿地生态系统退化原因诊断 （中科院南京地理湖泊研究所）调查南四湖湿地种类、 组成和分布， 确定湖滨水陆交错带退化湿 地的空间分布位置及数量， 结合南四湖沉积物污染、 水质污染和水生 植被种群时空分布等调查， 分析湿地生态系统结构历史演替和生物多 样性现状，确定影响湖滨湿地植被退化的主控因子。2）近自然湿地植物水质净化技

2、术与示范 （山东大学、 青岛理工大学） 湿地净化植物的筛选及其空间配置研究本土湿地植物对污染物的富集规律及耐受性， 分析不同水质 条件下湿地植物种群的生理生态特性、 组织结构等的动态变化， 筛选 污染物富集效应强、 经济价值高的先锋物种， 建立湿地水质净化植物 种群库，制定针对复杂水质和淹水条件下的湿地净化优选植物空间配 置方案。近自然湿地水质净化系统的工艺优化技术研究与示范 建立近自然湖滩湿地水质净化系统示范区， 研究其水质净化效果 受季节、水力和水质波动下的影响规律及冬季系统运行效果的保障措 施，结合示踪物质试验，评估湿地综合水质净化效果，探索复杂地形 条件下湿地水质净化系统的工艺特性及其

3、优化方案。3）典型退化湿地修复技术与示范 （中科院南京地理湖泊研究所） 典型退化湿地基底修复技术研究与示范研究湖滨水陆交错带退化湿地的基底改良技术， 对典型退化湿地 进行基底形态、底泥物性进行改造，通过多种条件栽培和模拟试验，建立满足典型退化湿地沉水、 浮叶和挺水植被适生性生长的基底修复 技术和引种植物数量指标。高位湖滨水陆交错带退化湿地修复技术研究与示范 针对南四湖湖滨带内开发的高位非淹没台田典型退化湿地， 开展 适用于高位台田修复的优良湿地植物选育， 研发湿地植物快速繁育技 术，建立高位水陆交错带退化湿地修复示范区， 研究和建立与高位台 田基底相适应的湿生植物种植技术和优化组合模式。低位湖

4、滨水陆交错带退化湿地修复技术研究与示范 针对南四湖湖滨带内开发的低位鱼塘台田模式的典型退化湿 地，综合考虑南水北调东线工程实施后季节性水位变化的影响， 开展 适生优良修复植物选育，建立低位水陆交错带退化湿地修复示范区， 研究和建立与低位鱼塘台田基底相适应的挺水植物、 浮叶植物、 沉 水植物种植技术和优化组合模式。4）复杂水文背景下结构和功能可持续的湿地生态系统构建与示范（华北电力大学） 复杂水文背景下可持续湿地生态系统的生态水力学机制 基于水工实验室中的水槽模拟与中试试验以及南四湖现场生态 水文调查结果， 在植物种群、 群落和生态系统的结构与湖滨水陆交错 带流动水体的能量耗散和侵蚀过程之间，

5、建立反映生态水力学机制的 数量化关系， 获得控制湿地恢复群落的组成、 结构与基底稳定性以及 生态系统水质净化与行洪安全等长效可持续性的生态水力学参数的 数值范围。结构和功能可持续的湿地生态系统构建技术研究与示范 针对南四湖复杂的水文背景， 在满足湖滨地带湿地恢复群落的组 成、结构与基底稳定性维持以及生态系统水质净化与行洪安全的约束 条件下，提出湿地可持续种群、 群落和生态系统的生态水力学和生态 格局控制参数， 研究恢复湿地可持续种群、 群落和生态系统的构建技 术，建立结构和功能可持续的湿地生态系统示范区。5）湿地生态系统持续管理技术与模式 （山东省环境保护科学研究设 计院、中国海洋大学、清华大

6、学）资源化湿地植物的生物质特性研究及其评价方法建立 （中国海 洋大学、清华大学）系统研究退化湿地水质净化和生态修复系统中的植物生物质特 性，建立高价值湿地植物筛选和评价指标体系， 确定南四湖流域适于 不同用途的高价值植物推荐物种。湿地植物生物质利用技术研究与应用 （中国海洋大学、 清华大 学）根据湿地植物可利用成分 （如纤维素、 糖分和活性成分等的种类 和含量），开发湿地植物生产优质纸、制备生物活性炭、提取化感物 质等资源利用的关键技术， 建立湿地植物生物质利用高附加值产 品的综合利用模式。湿地持续管理模式的建立和优化 （山东省环境保护科学研究设 计院）构建湿地系统的社区管理和共同管理模式，

7、强化其经济性与生态 管理的可操作性， 结合湖区经济产业结构调整， 通过湿地植物综合利 用产业链的优化组合， 建立和优化湿地资源的高效利用与可持续管理 模式，实现湿地生态修复与区域经济协调发展的目标。（2）技术路线基于上述研究内容，本课题拟采取如下图所示的技术路线。复杂水文背景下结构和功能可持续的湿地生态系统构建与示范湿地生态系统持续管理技术与模式技术的推广应用典型湿地生态系统退化原因诊断研究。分季度对南四湖各湖区（南阳湖、独山湖、昭阳湖和微山湖）进行以高等水生植物和底栖生 物为主的湿地生物种类、组成和分布调查，同时采集湖区沉积物样、 水样，分析其物理性质、氮磷营养物、重金属、有机指标等；结合南

8、 四湖生态系统历史演替资料及不同时期遥感影像， 确定退化湿地的空 间分布位置及数量，选择退化生态系统评价指标，评估湿地退化程度； 研究历史和现状湖泊湿地水生植物等退化过程与沉积物污染、水污染和水情变化关系，确定影响南四湖湿地植被退化的主控因子。近自然湿地植物水质净化技术与示范研究。 针对南四湖流域本土 湿地植物，基于实验室小试系统，研究植物对有机质、氮、磷和重金 属等的富集规律和耐受性能，筛选污染物富集效应强、经济价值高的 水生植物作为湿地建设的先锋植物物种， 研究不同水质条件下湿地植 物种群的生理生态特性、组织结构等的动态变化规律，为具有水质多 变的入湖河水近湿地水质净化系统选育适宜的湿地植

9、物，建立湿地水 质净化植物种群库，并基于复杂水质和淹水条件对植物群落组成的影 响研究，优化湿地植物空间配置方案；建立近自然湿地水质净化中试 研究区，结合示踪物质试验，考察季节、水质、地形等多种因素综合 影响下，系统水力特性与水质净化效果的时空变化规律；研究系统冬 季运行的效果保障措施；探索复杂地形条件下湿地水质净化系统的工 艺特性及其优化方案，开展工程示范和技术推广应用。典型退化湿地修复技术与示范研究。 建设南四湖典型退化湿地中 试研究区，研究其不同地貌特征、基底形态、水分和营养盐状态，分 析基底对水生植物生长的胁迫原因；对典型退化湿地基底进行物理和 营养修复，选择南四湖本地不同适生水生植物（

10、沉水植物、浮叶植物 和挺水植物等）物种，在已修复的退化基底上进行水生植物的适生性 和多样性实验；在湖滨带典型高位常年非淹没台田和低位鱼塘-台田 湿地退化区建立中试区，对退化基底进行基底修复；建立种苗繁殖基 底，培育先锋物种，进行快速繁育技术的研发；建立典型退化湿地修 复示范区，考虑自然植物生长茬口，特别是考虑水文变幅影响，研究 和建立与高位湖滨台田退化湿地基底相适应的湿生植物种植技术和 增殖技术，研究和建立与低位鱼塘-台田退化湿地基底相适应的沉水 植物、浮叶植物和挺水植物等种植技术和增殖技术，探索淹水、干旱 和湿润土壤条件下湿地植被的动态模式，并对湿生植物进行区域和种 群优化组合，考虑对南四湖

11、退化类型相近地区的辐射能力， 总结指导 成功示范模式在南四湖地区推广。复杂水文背景下结构和功能可持续的湿地生态系统构建与示范 研究。首先，野外考察和观测南四湖复杂水文背景下可持续湿地生态 系统稳定维持的群落组成和结构 、地表坡度 、流速和糙率等生态水力 学条件，基于湿地生态系统可持续稳定维持的野外分析结果， 设计水 工实验室的水槽模拟试验和中试区生态水力学试验， 在水工实验室与 中试区内，开展湿地种群、 群落和生态系统的结构与流动水体能量耗 散和侵蚀过程之间的生态水力学机制研究， 确定可持续湿地生态系统 的数量化生态水力学机制关系及其控制参数的数值范围； 然后，以水 工实验室和中试区中的生态水

12、力学实验结果为基础， 计算在复杂的水 文背景下结构和功能可持续湿地生态系统的生态水力学控制参数及 其对行洪安全的影响， 并基于中试研究和湖区生态水文调查结果， 对 计算结果进行验证， 提出复杂水文背景下结构和功能可持续的湿地生 态系统构建技术，指导建立面积约 50 hm2 的可持续湿地生态系统构 建示范区，开展工程示范和技术推广应用。最终，在不断完善复杂水 文背景下结构和功能可持续的湿地生态系统构建技术基础上， 明确可 持续湿地生态系统构建技术的生态和水文学应用范围， 提出复杂水文 背景下结构和功能可持续的湿地生态系统构建关键技术系统， 并进行 构建技术的辐射和技术推广。湿地生态系统持续管理技术与模式研究。 首先，研究评价湿地植 物淀粉、纤维素、 糖分、活性物质成分等高价值成分的种类与含量的 测定方法，建立湿地植物可利用价值的评价指标体系。然后，基于南 四湖水质净化与生态修复湿地系统中的湿地植物， 研究种植、 中期管 理以及收获、初加工等技术，并将其传授给示范区内的湖区居民。基 于湿地植物中价值成分的种类和含量特性的分析， 完善湿地植物高效 造纸技术，开发高效抑藻化感物质提取、高价值生物活性炭制备、能 源利用等高附加值的湿地植物生物质利用技术。 在示范区内比较研究 社区管理与共同管理模式在湿地管理中的适用性， 探索与优化湿地种 植、管理、加工、销