杭州美，最憶是西湖。

作為典型的城市景觀(guān)湖泊，西湖以秀美的自然景觀(guān)和深厚的人文底蘊(yùn)聞名。然而，在城市化進(jìn)程中，湖泊的自然環(huán)境不可避免會(huì)受到一定影響。那么，如何才能做到人類(lèi)活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的平衡？

中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)水生所）生物生態(tài)協(xié)同的水質(zhì)改善和穩(wěn)態(tài)水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用團(tuán)隊(duì)從2008年開(kāi)始，歷經(jīng)14年時(shí)間，在杭州西湖內(nèi)1.8平方公里的湖區(qū)開(kāi)展了生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)和示范工程，讓魚(yú)翔淺底的“水下森林”成為一道新景觀(guān)，也展現(xiàn)了面向應(yīng)用需求的基礎(chǔ)科學(xué)研究具有的潛力和價(jià)值。該團(tuán)隊(duì)因此獲得2021年度中國(guó)科學(xué)院科技促進(jìn)發(fā)展獎(jiǎng)。

從武漢起步：幾十年“冷板凳”厚積薄發(fā)

人類(lèi)活動(dòng)的增加給水環(huán)境保護(hù)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。“許多城市湖泊經(jīng)歷了從草型湖到藻型湖的轉(zhuǎn)變，大多數(shù)發(fā)展中國(guó)家都沒(méi)跳出這一過(guò)程。”西湖水生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、水生所研究員吳振斌說(shuō)。

從科學(xué)的角度看，實(shí)現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化城市湖泊高級(jí)階段的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)有很多技術(shù)前提，如水生態(tài)系統(tǒng)中生態(tài)位異質(zhì)性生物之間的關(guān)系、基于食物鏈（網(wǎng)）結(jié)構(gòu)的物質(zhì)和能量流動(dòng)規(guī)律、影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的環(huán)境因子閾值等。只有系統(tǒng)探究這些科學(xué)問(wèn)題，才能實(shí)現(xiàn)標(biāo)本兼治。

坐落在武漢東湖之濱的水生所從上世紀(jì)60年代起，即從事湖泊水污染治理與生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究。當(dāng)時(shí)，水生所前瞻性地認(rèn)識(shí)到水生態(tài)保護(hù)和修復(fù)的重要性，并開(kāi)展了基礎(chǔ)性研究。到了90年代初期，水生所的科研人員在東湖選擇了一塊代表性水域，進(jìn)行沉水植物恢復(fù)應(yīng)用研究，并率先提出以沉水植物恢復(fù)為核心的水生態(tài)恢復(fù)理論。

“都說(shuō)‘板凳坐得十年冷’，我們的冷板凳一坐就是幾十年。正因?yàn)橐淮姆e累沉淀，當(dāng)國(guó)家提出需求時(shí)，我們才有底氣擔(dān)起這份責(zé)任，把事情做好。”吳振斌說(shuō)。

“十一五”期間，水生所牽頭承擔(dān)了國(guó)家水專(zhuān)項(xiàng)湖泊共性項(xiàng)目下設(shè)的“典型南方城市景觀(guān)湖泊水質(zhì)改善與水生植被構(gòu)建技術(shù)”課題。該課題以杭州西湖為代表，開(kāi)展水生態(tài)治理研究，最終實(shí)現(xiàn)西湖生態(tài)系統(tǒng)良性穩(wěn)定發(fā)展和水質(zhì)持續(xù)改善的目標(biāo)，并為在全國(guó)同類(lèi)湖泊推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐。吳振斌介紹，“西湖總面積6.5平方公里，開(kāi)展湖沼學(xué)研究大小適中，是典型南方城市景觀(guān)湖泊代表。”

項(xiàng)目立項(xiàng)后，水生所的研究團(tuán)隊(duì)從武漢到杭州安營(yíng)扎寨，在一個(gè)倉(cāng)庫(kù)改建的工作站里開(kāi)始西湖生態(tài)修復(fù)問(wèn)題研究和技術(shù)研發(fā)歷程。團(tuán)隊(duì)輪流常駐，一守就是十余年。

西湖當(dāng)示范：用科學(xué)之力穩(wěn)定水環(huán)境

經(jīng)過(guò)研究分析，研究人員很快摸清了影響西湖水質(zhì)和水生態(tài)退化的關(guān)鍵問(wèn)題：“香灰土”底質(zhì)制約沉水植物定植和擴(kuò)繁，藻類(lèi)異常增殖嚴(yán)重影響沉水植物生長(zhǎng)。

吳振斌表示，盡管西湖水富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重、透明度不高，但恢復(fù)潛力大。團(tuán)隊(duì)分析后認(rèn)為，只要恢復(fù)以沉水植物為主的水生植被并維持穩(wěn)定，就能有效改善西湖水體環(huán)境。

但沉水植物恢復(fù)不同于陸生植物移栽：為什么剛種植的沉水植物隔天就不見(jiàn)了？為什么小試長(zhǎng)得好好的，到湖里就出現(xiàn)各種不良狀況？這不是走近科學(xué)的懸疑故事，而是科研人員實(shí)實(shí)在在面對(duì)的困擾。

“種不活、又看不見(jiàn)”，在項(xiàng)目初期帶來(lái)了不小的考驗(yàn)。“一開(kāi)始也有懷疑，但我們相信方向沒(méi)有錯(cuò)，就沉下心來(lái)埋頭做。畢竟有幾十年的積累，解決問(wèn)題有底氣。”吳振斌說(shuō)。

“一段時(shí)間看到示范區(qū)域沉水植物莫名地消失，真的很沮喪。”水生所研究員劉碧云是西湖課題“十二五”期間的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人。她表示，許多看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題，需要科研團(tuán)隊(duì)及時(shí)逐一解析原因，同時(shí)提供施工方可行的解決方案。

隨后，以水生所團(tuán)隊(duì)為核心，研發(fā)了微生境改善功能材料與沉水植物協(xié)同的底質(zhì)生境修復(fù)、生物活性物質(zhì)長(zhǎng)效防控水華藻類(lèi)、強(qiáng)化生物協(xié)同凈化功能的水生態(tài)系統(tǒng)重建等技術(shù)體系，并在超過(guò)一平方公里的湖區(qū)重建了穩(wěn)定的沉水植物復(fù)合群落，有效控制了著生藻類(lèi)異常增殖，讓沉水植物重現(xiàn)西湖。

為改善西湖水體環(huán)境，每天有40萬(wàn)立方米的錢(qián)塘江水被引入西湖，但錢(qián)塘江水體中總氮含量高于西湖平均水平。“在外源截污完成的背景下，錢(qián)塘江引水中較高的總氮含量是西湖入湖氮通量的最主要來(lái)源。”劉碧云介紹，針對(duì)相關(guān)問(wèn)題，水生所聯(lián)合上海交通大學(xué)、浙江省水利河口研究院等合作團(tuán)隊(duì)，先后實(shí)施了大規(guī)模降氮示范工程、西湖生態(tài)引布水示范工程，為西湖湖區(qū)水質(zhì)提升和水生態(tài)修復(fù)奠定良好的基礎(chǔ)。

經(jīng)過(guò)10余年的持續(xù)治理，蘇堤西側(cè)的示范區(qū)從最初的沉水植物“寸草不生”，到現(xiàn)在沉水植物群落蓋度達(dá)30%以上，并實(shí)現(xiàn)了群落四季自然更替。吳振斌說(shuō)，隨著水生環(huán)境的改善，再看西湖十景也有了不同的感受。

在茅鄉(xiāng)水情、上香古道，能看到黑水雞、白鷺嬉戲，也能看到魚(yú)在水下森林盡情暢游，這成為一處新晉網(wǎng)紅打卡點(diǎn)。“不僅是科研人員，連西湖上的船工也能感受到這里的變化。船工還會(huì)向游客科普水下都是什么植物，也激發(fā)了許多市民的環(huán)保熱情。”吳振斌說(shuō)。

激勵(lì)幾代人：留下綠水青山守護(hù)人

除了帶給市民更多的獲得感，西湖生態(tài)修復(fù)工程對(duì)回答相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)問(wèn)題、突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸的意義更加重大。

“其他團(tuán)隊(duì)到西湖看過(guò)之后，對(duì)自己所做的項(xiàng)目更有信心了。”劉碧云表示，“十一五”主要解決沉水植物從無(wú)到有的問(wèn)題，“十二五”工作重心轉(zhuǎn)向了沉水植物的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)繁和自然更替，“十三五”則是健康水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和西湖水生態(tài)修復(fù)綜合評(píng)價(jià)。這一路走來(lái)，既是團(tuán)隊(duì)的進(jìn)步，也是整個(gè)研究領(lǐng)域的成就。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目實(shí)施至今，累計(jì)產(chǎn)出了上百篇科研論文以及40余項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利。更重要的是，一批批新生力量的加入讓這份工作不斷傳承。

凌晨3點(diǎn)的杭州西湖，是水生所研究員張義最熟悉的景色。作為現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，張義每年一半以上的時(shí)間都在西湖邊。有時(shí)施工從深夜開(kāi)始，到凌晨4點(diǎn)結(jié)束，他會(huì)全程在場(chǎng)。“聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)辛苦，但是絕對(duì)值得。”

從研究生到研究員，經(jīng)過(guò)12年歷練，張義逐漸成長(zhǎng)為團(tuán)隊(duì)骨干力量。“這是科研最好的時(shí)代，能有這樣的平臺(tái)施展自己的專(zhuān)業(yè)能力，我們是幸運(yùn)的。”

他還表示，希望這些工作能給其他湖泊治理帶來(lái)借鑒，同時(shí)根據(jù)不同湖泊特點(diǎn)研發(fā)針對(duì)性修復(fù)技術(shù)，應(yīng)用到國(guó)內(nèi)更多的水環(huán)境修復(fù)工程中。

不久前，水生所研究團(tuán)隊(duì)又開(kāi)始主持武漢市重要湖泊生態(tài)修復(fù)課題。從武漢的湖泊開(kāi)始，在西湖積累經(jīng)驗(yàn)，再反哺于武漢湖泊生態(tài)，對(duì)于水生所的科研人員而言，更加意義非凡。

“有魚(yú)有草，人水和諧。守護(hù)優(yōu)美水體生態(tài)環(huán)境，是新一代的科研人員肩負(fù)的責(zé)任。”水生所所長(zhǎng)殷戰(zhàn)表示，作為水生態(tài)修復(fù)的“國(guó)家隊(duì)”，水生所將適應(yīng)新形勢(shì)，進(jìn)一步發(fā)揮好體系化、建制化優(yōu)勢(shì)，出成果出人才并重，面向國(guó)家重大需求，貢獻(xiàn)自己的力量。（見(jiàn)習(xí)記者 荊淮僑）