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围网养殖是浅水湖泊渔业的重要方式,但越来越多的研究表明围网养殖加剧了湖泊富营养化进程。因此,在养殖强度高的湖泊现己实施退渔还湖工程,以恢复水生植被,改善水质。然而,围网拆除之后,水生植物恢复并未达到预期目标。与围网密度较高时期水流被阻滞,水动力扰动较弱的情况相比,围网拆除之后湖泊水动力作用加强,对水生植物生长及恢复产生了不利的影响,但其中的关键机制尚不清楚。因此,本论文在分析网围对水动力作用过程的基础上,探讨了围网对水生植被恢复的影响途径和关键机制。主要结论如下:
(1)围网对湖面风速的衰减作用随孔径的增大而减小。当网目≤29mm时,围网前后风速具有显著的差异;当网目≥37mm时,围网造成的风速差异依然存在,但差异己不具有显著性。围网对风速的衰减与风速大小具有一定的相关性,当网目<29mm时,衰减率与风速大小具有显著正相关性,当网目≥29mm时,围网对风速衰减作用较小,衰减率和风速大小间不存在显著的相关关系。
(2)各网目围网均对水流产生一定的阻力,对水流的阻力系数与网目大小具有显著相关性。此外,阻力大小还与流速大小具有显著的正相关性(p<0.05)。对单位面积围网而言,网目大小是决定阻力系数的关键因素,二者之间关系可表达为:y=8.0497x-0.696(r=0.9872,p<0.05)。单位面积围网对水流的阻力为:F=4.02485· x-0.696·V2,其中x为围网的网目,V为水流速度。
(3)围网对东太湖波浪具有一定的衰减作用,经1~10道围网作用后的波浪衰减率均值(±标准差)依次为:6.98±0.93%、13.01±1.63%、18.52±2.16%、23.34±2.56%、27.66±2.87%、31.56±3.11%、35.09±3.28%、38.31±3.41%、41.25±3.51%及43.95±3.57%。围网对波浪的衰减作用与道数呈显著正相关关系(p<0.05)。
(4)围网对底部切应力有衰减作用,在风速变化范围介于3.8~8.1m/s(平均风速5.9m/s)时,经一、二、三道不同层次的围网衰减后,其切应力损失率分别为10.60±33.90%、25.94±25.68%及39.45±18.85%。
(5)在盛行东风、东南风的条件下,东太湖波高、波长及1/3大波波陡存在较为显著的空间差异,西南部湖区尽管处于下风向,风区长度较长,但受到多重网围对风浪的衰减作用,上述参数在西南区显著小于东北部及东部湖区。
(6)波浪强度的差异对水生植被修复区氮、磷的形态产生影响。波浪较弱试验区内TN与DTN(r=0.699,p=0.024)之间,TP与DTP(r=0.672,p=0.033)之间均存在显著相关性。而波浪较强试验区TN与DTN不具有显著相关性(r=0.304,p=0.394),TP与DTP同时也不具有显著相关性(r=0.149,p=0.682)。
(7)修复区水生植物生物量与波浪强度呈负相关。波浪作用最强的试验区生物量最小,为132.5±197.9g/m2;波浪强度相对较小的试验区,生物量年均值为811.4±1516.1g/m2;无风浪试验区水生植物生物量为12383.6±13284.4g/m2,显著高于有风浪的两个试验区。在波浪强度相对较小的试验区内部各围网单元之间,水生植物生物量与波浪强度存在显著的负相关性(p<0.05)。
(8)波浪强度对水生植被恢复的种类数存在一定的影响。在风浪较大的试验区共有水生植物7种,其中沉水植物5种,浮叶植物2种;波浪强度相对较小的试验区水生植物10种,其中沉水植物8种,浮叶植物2种;无波浪作用的试验1区共观测到水生植物14种,其中沉水植物7种,浮叶植物2种,漂浮植物3种,挺水植物2种。
(9)围网对来自外部的风浪产生了一定程度的削弱,减弱了水生植被恢复区的波浪强度及底部切应力,减小了沉积物再悬浮通量,降低了水体氮、磷浓度,进而对水生植被恢复及生物量的增加产生有利影响。因此,在退渔还湖过程中,建议在退渔之后保留围网,待原养殖区内水生植被恢复达到一定程度再有序的拆除围网,这对于促进湖泊生态恢复具有积极作用。