杭州西湖是《世界遗产名录》中的湖泊类文化遗产，也是我国城市景观湖泊的典型代表。杭州西湖面临的环境问题在我国城市湖泊颇具代表性。富营养化湖泊治理后期将面临内源污染和生态恢复等问题。这是湖泊在完成控源截污后将面临的主要环境问题。在水生态修复工作中，恢复沉水植物是水体治理的有效途径。生境条件的改善是沉水植物恢复的必要条件。就西湖而言，面临着“香灰土”的问题。西湖湖底的浮泥层和软泥层氮磷营养盐和有机质含量高、腐殖化程度高、含水率高、极易悬浮，形似香灰，俗称“香灰土”。“香灰土”底质不利于沉水植物的生长和恢复。种子萌芽和根系的发育是沉水植物恢复的关键，而底质条件对沉水植物的发芽、根系及营养获取起到重要作用。如何在重富营养化城市湖泊“香灰土”底质上进行底质改良和生态修复是科学难题和技术难题，也是困扰西湖进一步提升水质的障碍之一。
以中国科学院水生所研究员吴振斌学科组为主的西湖科研团队，针对西湖“香灰土”底质等不利于沉水植物恢复的技术难题，将改性矿物基材料制备成环保型复合基底改良剂和沉水植物的种植载体，研发出针对不同底质生境的生态型基底改良技术和沉水植物恢复技术（图1），并应用于杭州西湖（图2、3）。同时，研究开展了杭州西湖小南湖基底改良和沉水植物恢复示范区的六年长期效应评估。
研究发现，基底改良技术突破了高有机质、高营养盐胁迫等生境制约沉水植物恢复的瓶颈，在示范区恢复了苦草为主的复合沉水植物群落，示范区沉水植物盖度长期维持在95%以上，显著降低了沉积物总磷和有机质含量（2015年沉积物总磷和有机质含量分别为2.94 mg/g和27.44%，2020年分别降到1.33 mg/g和 8.08%）；增大了沉水植物生物量，提高了沉积物微生物多样性，改善了示范区底栖无脊椎动物群落结构，水环境质量明显改善，透明度达到2.5m以上，加快了湖泊生态系统的恢复与重建，促进了水生态系统向清水草型转换（图4、5）。
研究工作得到国家“十二五”水专项、国家自然科学基金、中科院青年创新促进会、中科院科技服务网络计划（sts计划）、湖北省自然科学基金、中科院特别研究助理资助项目等的支持。
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图1.基底改良技术原理示意图
图2.基底改良和沉水植物恢复施工过程
图3.基底改良和沉水植物恢复技术工程应用示意图
图4.基底改良和沉水植物恢复工程对沉积物特性、沉水植物、微生物和底栖生物的影响效应
图5.西湖小南湖基底改良和沉水植物恢复示范区
研究团队单位：水生生物研究所
