太湖流域面积3.69×104 km2,包括江苏、浙江、安徽及上海四省市各一部。太湖流域内河网纵横交错,湖泊星罗棋布,水资源丰富,经济发达。太湖,作为太湖流域地理中心和水利枢纽,水域面积2425 km2,仅次于鄱阳湖和洞庭湖,是我国第三大淡水湖。2012年太流域水资源总量达到33.3 × 108 m3,流域总人口达到5920万人,占全国总人口的4.4%;GDP达到54188亿元,占全国GDP的10.4%;人均GDP达到9.2万元,是全国人均GDP的2.4倍。按照人均GDP计算,已经达到发达国家水平。但数十年来,单一而过度追求GDP的快速增长,造成了流域内日益严重的污染问题,已经为经济发达所闪耀出的光芒蒙上了一层阴霾。根据《2012年度太湖流域及东南诸河水资源公报》,太湖流域河流全年水质达到或优于Ⅲ类的河长仅占18.7%,太湖73.9%的水域劣于V类水,7%的水域为V类水,19.1%的水域为Ⅳ类水。太湖的生态治理工程陆续启动。比较通用的生态治理工程途径包括:清除淤泥,地形改造,消浪工程,围隔工程,水岸修复,湿地植被修复,食物链(网)修复,水质净化工程等。每一项湖泊生态治理途径又有各种不同的具体生态治理措施。其中,针对不同地域,不同类型的湖泊,生态围隔的工程设计迥异,所得到的效果也各不相同。为此,本文设计了两种不同类型的生态围隔实验分别进行原位和异位生态修复,通过对生态围隔工程区及其内外的对比分析,研究不同类型围隔的工程效果,并探讨大型围隔实验对于湖泊生态治理的启迪,以期为将来的湖泊生态治理提供可借鉴的资料。研究结果表明:(1)显性围隔实验中,根据中国湖泊(水库)营养状态评价,本实验四个区域的全年平均营养状态指数(EI)为62.26,四个区域均属于中度富营养化水平;根据浮游植物细胞丰度评价,自然湖区营养化水平全年为富营养化,贡湖水厂取水口为中营养,阻隔-引导区为富营养化,原位实验区为中营养。贡湖水厂取水口无论是在水质、浮游植物、浮游动物以及营养评价等诸多因素上均表现优于其他各区域。因此,可以认为在贡湖湾进行的围隔工程和湿地恢复工程,对于贡湖水厂的影响是积极正面的。(2)显性围隔实验中,没有发现浮游植物生长的限制性营养因子,但水体质量状况、浮游植物和浮游动物之间存在显著的相关性,三者之间的上行效应明显。水体质量状况。其中,水温、pH、浊度、溶氧、总氮、氨氮以及Chl-a与浮游植物密度之间都存在显著的线性相关(p<0.05)。而浮游植物密度又与浮游动物密度和生物量之间存在极显著的线性正相关(p<0.01)。线性回归方程:浮游动物密度=247.24+0.91*浮游植物密度,浮游动物生物量=1.09+0.003*浮游植物密度。围隔实验有助于健康食物链关系的恢复。(3)浮游生物控制实验中,随着时间的延续和个体成长,滤食性鱼类的下行效应持续增强,对浮游植物密度具有明显的抑制作用,原位A区浮游植物密度可比原位B区低达61.39%;滤食性鱼类的牧食作用对维持浮游植物生物多样性和物种丰富度具有促进意义,原位A区浮游植物多样性指数全年12月均高于原位B区,平均比原位B区高14.53%。两者具有显著差异(p<0.05)。(4)在浮游生物控制实验中,在浮游动物密度较低的春冬季,原位A区比原位B区低74.62%,滤食性鱼类的下行效应对较低密度水平下的浮游动物抑制作用效果明显;但在浮游动物密度较高的夏秋季,原位A区比原位B区高20.65%,表明滤食性鱼类的下行效应不能抑制较高密度乃至超高密度水平的浮游动物;原位A区发现浮游动物种数比原位B区高19.44%,浮游动物多样性指数比原位B区高7.29%,原位A区浮游动物优势种出现7次,原位B区浮游动物优势种出现9次,滤食性鱼类的牧食作用对抑制优势种表达,提高浮游动物生物多样性和维持物种丰富度具有积极意义。(5)浮游生物控制实验中,原位A区对比原位B区,总氮高12.68%,氨氮高33.3%,叶绿素a高7.21%,滤食性鱼类的觅食活动以及排泄活动等对水质改善有一定的负面作用。原位B区对比自然湖区,总氮下降了7.79%,氨氮下降了16.67%,叶绿素a下降了10.52%,沉水植被对净化水质具有积极意义。因此,在将来的湖泊生态治理中,沉水植被与滤食性鱼类共同作用,控制浮游植物的同时改善水质,将是互为补充、相辅相成的措施。(6)浮游生物控制实验中,浮游植物和浮游动物表现出正相关性。浮游植物和枝角类表现出极显著的正相关性(p<0.01);和桡足类也表现出极显著的正相关性(p<0.01);和轮虫则无相关性(p>0.05)。表明,浮游动物对于浮游植物的下行效应微弱,更多的体现是浮游植物以资源限制的方式对于浮游动物的上行效应。线性回归方程:原位A区中,浮游动物密度=207.48+1.28*浮游植物密度,枝角类密度=-119.55+1.07*浮游植物密度;原位B区中,饶足类密度=20.42+0.28*浮游植物密度,枝角类密度=-3.04+0.56*浮游植物密度。(7)隐性围隔实验中,根据中国湖泊(水库)营养状态评价标准,核心区外的对照组营养状态指数最高(59.37),依次是预处理组(55.09)、河道组(55.02)、中心湖(52.68);根据浮游植物细胞丰度评价,对照组全年营养化水平为富营养化,预处理组、河道组和中心湖均为中营养。两种评价方式均表明:从围隔外到围隔内,水质状况逐步提高,浮游植物得到有效控制:构造湿地、生态渗滤岛以及蜿蜒曲折的河岸带的隐性围隔设计,对于水质净化和藻类抑制的效果明显。这表明:构造湿地、生态渗滤岛以及蜿蜒曲折的河岸带的隐性围隔设计,对于水质净化效果明显,对于区内水体环境的影响是积极正面的。(8)隐性围隔实验中,隐性围隔对于抑制浮游动植物密度具有积极影响,水质状况最差的隐性围隔外对照组,浮游植物密度比围隔区内三组高30.43%～33.83%,浮游动物密度高72.20%～93.05%,呈显著差异(p<0.05);但隐性围隔对于维持浮游动植物的生物多样性和物种丰富度具有消极影响,水质状况最差的隐性围隔外对照组,浮游植物种类比围隔内三组高6.67%～25.84%,浮游动物种类高61.29%～194.12%,浮游植物多样性高21.93%～39.57%,浮游动物多样性高14.89%～20.54%,呈显著差异(p<0.05)。(9)隐性围隔实验中,没有发现浮游植物生长的限制性营养因子,水体营养物质与浮游植物的关联度低,水体营养物质对浮游植物的上行效应影响不大,但是浮游植物密度、多样性指数与浮游动物密度的相关系数分别为0.808和0.597,均达到极显著的水平(p<0.01),表明浮游植物对于浮游动物的上行影响效应明显。线性回归方程:浮游动物密度=-74.78+1.57*浮游植物密度,浮游动物密度=95.87+174.54*浮游植物多样性指数,浮游动物多样性指数=1.48+0.002*浮游植物密度。综上所述,进行原位修复的显性围隔实验和进行异位修复的隐性围隔实验对于水质改善和浮游生物控制,均有积极的影响,但也存在消极效果,但总的来说,围隔实验效果是积极有效的,其中异位修复效果明显要优于原位修复。研究发现,以围隔强力区隔水体,运用植被吸收、基质吸附等生态工程方法可以有效的削减水体营养负荷,降低富营养化水平;通过滤食性鱼类的下行效应,可以有效的抑制蓝藻密度;调整食物链结构,构建以食物链为主导的健康水生态系统。