一種水位可控富營養(yǎng)化水體的水質凈化及沉水植被恢復的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種水位可控富營養(yǎng)化水體的水質凈化及沉水植被恢復的方法，步驟如下：（1）待修復富營養(yǎng)化水體基本情況調查；（2）水草選擇：選擇穗花狐尾藻、輪葉黑藻、金魚藻、苦草、刺苦草、密齒苦草、馬來眼子菜和微齒眼子菜；（3）植被恢復方法：采用水位控制和植物配置相結合的方法進行沉水植被恢復和水質凈化；（4）維護管理：水生植被恢復后，簡單調控沉水植物種間的競爭，確保水質和沉水植物生物多樣性。本發(fā)明采用水位控制和植物配置相結合的方法進行沉水植被恢復和水質凈化，克服了傳統(tǒng)技術沉水植被恢復慢，沉水植物成活率低的問題。解決了傳統(tǒng)技術同時種植時，由于種間競爭等原因造成的弱勢沉水植物成活率低下甚至死亡的問題。
【專利說明】
一種水位可控富營養(yǎng)化水體的水質凈化及沉水植被恢復的方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于生態(tài)恢復工程技術領域，具體涉及一種水位可控富營養(yǎng)化水體的水質凈化及沉水植被恢復的方法。
【背景技術】
[0002]近年來，由于水體富營養(yǎng)化嚴重，其沉水植被帶也迅速喪失和退化，導致許多水體的生態(tài)系統(tǒng)崩潰，幾乎喪失自凈功能。
[0003]因此，為了解決水體富營養(yǎng)化問題，恢復水體生態(tài)系統(tǒng)和自凈功能，首先需要恢復水體的沉水植被。沉水植被的恢復受水體透明度、水位波動、溶解氧、水質、基質等諸多因素的影響。尤其是在富營養(yǎng)化水體中，許多沉水植物由于不能耐受高濃度的營養(yǎng)鹽，而無法存活。
[0004]目前，我國在水體沉水植被快速恢復方面還沒有好的技術和辦法，主要的恢復方法是采用種植杯、種植床等各種種植裝置及其改進裝置進行沉水植物種植，該方法不僅經濟成本高，恢復效果也不好。在實際種植過程中，由于欠缺植物配置和植物耐污能力的考究，往往導致一些沉水植物在恢復過程中受高濃度營養(yǎng)鹽的脅迫而死亡，或者由于種間競爭處于劣勢而被淘汰。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于彌補現(xiàn)有技術的不足，提供一種沉水植被的恢復方法，能夠在總氮濃度不高于4mg/L的，水位可控的富營養(yǎng)化水體中快速建群，使其水質凈化到IV類水以上(總氮濃度<1.5mg/L)。
[0006]本發(fā)明提供一種水位可控富營養(yǎng)化水體的水質凈化及沉水植被恢復的方法，步驟如下:
(1)待修復富營養(yǎng)化水體基本情況調查；
(2)水草選擇:選擇穗花狐尾藻、輪葉黑藻、金魚藻、苦草、刺苦草、密齒苦草、馬來眼子菜和微齒眼子菜；
(3)植被恢復方法:
首先，將待修復水體水位降至1cm以下，種植苦草，待苦草基本都發(fā)芽后，調節(jié)水位至25-40cm，種植穗花狐尾藻、輪葉黑藻和金魚藻，種植完畢后，調節(jié)水位至1-1.2m，待植物生長穩(wěn)定一段時間后，調節(jié)水位至1.5-2m;
當水體總氮濃度低于2.5mg/L時，收割穗花狐尾藻，補種馬來眼子菜和刺苦草，待馬來眼子菜和刺苦草生長穩(wěn)定后，調節(jié)水位至2-2.5m;
當水體總氮濃度降低到1.5mg/L以下時，收割馬來眼子菜，補種微齒眼子菜和密齒苦草，待微齒眼子菜和密齒苦草生長穩(wěn)定后，將水位調至3m以上；
(4)維護管理:水生植被恢復后，簡單調控沉水植物種間的競爭，確保水質和沉水植物生物多樣性。
[0007]作為優(yōu)選，步驟(3)中所述種植苦草是采用播種的方法種植，苦草的密度為0.06-0.lg/m2。
[0008]作為優(yōu)選，步驟(3)中所述種植穗花狐尾藻、輪葉黑藻和金魚藻是采用扦插的方法種植;所述穗花狐尾藻的扦插密度為3-6芽/叢，6-10叢/ m2;所述輪葉黑藻的扦插密度為8-12芽/叢，8-12叢/ m2;所述金魚藻的扦插密度為6-10芽/叢，8-12叢/ m2。
[0009]作為優(yōu)選，步驟(3)中所述補種馬來眼子菜和刺苦草是采用拋泥球的方法進行補種;所述馬來眼子菜的種植密度為3-5芽/叢，8-10叢/ m2;刺苦草的種植密度為25-35株/
m2o
[0010]作為優(yōu)選，步驟(3)中所述補種微齒眼子菜和密齒苦草是采用拋泥球的方法進行補種;所述微齒眼子菜的種植密度為5-8芽/叢，8-12叢/ m2，密齒苦草的種植密度為25-40
株/ m2o
[0011 ]作為優(yōu)選，在收割穗花狐尾藻和馬來眼子菜時，不需要將其收割干凈，只要保證不影響其他沉水植物的生長即可。
[0012]作為優(yōu)選，步驟(4)中所述簡單調控沉水植物種間的競爭是對于處于優(yōu)勢的物種，適當進行收割;對處于劣勢的種適當進行補種。
[0013]作為優(yōu)選，所述調節(jié)水位的補給水均為待處理的富營養(yǎng)化水體的水。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:
(I)本發(fā)明針對水位可控的富營養(yǎng)化水體，采用水位控制和植物配置相結合的方法進行沉水植被恢復和水質凈化，克服了傳統(tǒng)技術沉水植被恢復慢，沉水植物成活率低的問題。
[0015](2)根據(jù)水位梯度、營養(yǎng)鹽濃度梯度逐步進行沉水植被的栽種和調控，解決了傳統(tǒng)技術同時種植時，由于種間競爭等原因造成的弱勢沉水植物成活率低下甚至死亡的問題。
[0016](3)補種植物前對優(yōu)勢上層植物進行收割的做法，有效解決了上層植物對下層植物和后來種植的植物生長繁殖的影響問題，同時避免了生長旺盛的優(yōu)勢植物向水體中釋放營養(yǎng)鹽的情況發(fā)生。
[0017](4)能夠在總氮濃度不高于4mg/L的，水位可控的富營養(yǎng)化水體中快速建群，使其水質凈化到IV類水以上(總氮濃度< 1.5mg/L)。
[0018](5)本方法進行的沉水植被恢復，后期維護成本低，管理簡單。
【具體實施方式】
[0019]以下的實施例便于更好地理解本發(fā)明，但并不限定本發(fā)明。下述實施例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0020]一種富營養(yǎng)化水體水質凈化及沉水植被恢復的方法，步驟如下:
(I)待修復富營養(yǎng)化水體基本情況調查:包括水體營養(yǎng)鹽情況、水體周邊環(huán)境、常年水位變化情況、現(xiàn)存沉水植被情況等。
[0021 ] (2)水草選擇:選擇能適應不同營養(yǎng)鹽濃度的沉水植物，沉水植物要求無入侵性，不會給修復水體帶來新的生態(tài)破壞。選擇水草主要種類為常見的穗花狐尾藻、輪葉黑藻、金魚藻、苦草、刺苦草、密齒苦草、馬來眼子菜、微齒眼子菜等。
[0022](3)植被恢復方案:本發(fā)明是從水位調控和植物配置兩方面實現(xiàn)植被恢復和水質凈化的。首先，將待修復水體水位降至1cm以下，采用播種的方法種植苦草。約15d左右，待苦草基本都發(fā)芽后，調節(jié)水位至25-40cm，采用扦插的方法種植穗花狐尾藻、輪葉黑藻和金魚藻。苦草、穗花狐尾藻、輪葉黑藻和金魚藻都是水草里面的先鋒物種，對高濃度的營養(yǎng)鹽有很強的耐受性。種植完畢后，調節(jié)水位至1-1.2m，待植物生長穩(wěn)定一段時間后，調節(jié)水位至1.5m以上。
[0023]定期取樣監(jiān)測水質情況，當水體總氮濃度低于2.5mg/L時，收割穗花狐尾藻，用拋泥球的方法補種馬來眼子菜和刺苦草。其原因是:一方面，經實驗測得，當穗花狐尾藻吸收水體營養(yǎng)鹽含量達到一定程度時，其體內的營養(yǎng)鹽含量會降低，形成向水體中釋放營養(yǎng)鹽的現(xiàn)象；另一方面，穗花狐尾藻生長到一定程度時，競爭力太強，不利于下層沉水植物的生長，影響沉水植物的生物多樣性。待馬來眼子菜和刺苦草生長穩(wěn)定后，調節(jié)水位至2-2.5m。
[0024]定期取樣監(jiān)測水質情況，當水體總氮濃度降低到1.5mg/L以下時，收割馬來眼子菜，用拋泥球的方法補種微齒眼子菜和密齒苦草。原因同樣是防止馬來眼子菜影響下層植物的生長。待微齒眼子菜和密齒苦草生長穩(wěn)定后，將水位調至3m以上。一段時間后，監(jiān)測水質。在沉水植被的群落共同作用下，水體總氮濃度維持在1.5mg/L以下。
[0025]備注:調節(jié)水位的補給水均為待處理的富營養(yǎng)化水體的水；
收割穗花狐尾藻和馬來眼子菜時，不需要將其收割干凈，只要保證不影響其他沉水植物的生長即可。
[0026](4)維護管理:水生植被恢復后，定期對水體進行水質監(jiān)測，簡單調控沉水植物種間的競爭，確保水質和沉水植物生物多樣性。
[0027]以下為本發(fā)明方法的具體試驗例:
實施例1
一種水位可控富營養(yǎng)化水體的水質凈化及沉水植被恢復的具體方法為:
(I)待修復富營養(yǎng)化水體基本情況調查:水體為小河溝，長約20m，寬5m，水位可控，水體總氮含量波動范圍3.56-3.98mg/L，常年水位變化情況為2.8m_3.lm，河道中現(xiàn)存沉水植被品種單一，生物量較少。
[0028](2)水草選擇:選擇常見的穗花狐尾藻、輪葉黑藻、金魚藻、苦草、刺苦草、密齒苦草、馬來眼子菜和微齒眼子菜作為恢復的沉水植物。
[0029](3)植被恢復方案:將待修復河溝的水抽至1cm左右，采用播種的方法種植苦草。苦草的播種密度約0.08g/ m2。待苦草絕大多數(shù)發(fā)芽后，約20d，將水位調至30cm，采用扦插的方法種植穗花狐尾藻、輪葉黑藻和金魚藻。穗花狐尾藻、輪葉黑藻和金魚藻的扦插密度分別為5芽/叢，9叢/ m2、12芽/叢，10叢/ m2和10芽/叢，10叢/ m2。種植完畢后，調節(jié)水位至lm，待植物生長穩(wěn)定20d后，調節(jié)水位至1.5m。
[0030]每1d取樣監(jiān)測水質情況，沉水植物生長至第165d時，測得水體總氮濃度為2.34mg/L，此時收割穗花狐尾藻，然后用拋泥球的方法補種馬來眼子菜和刺苦草。馬來眼子菜的種植密度為3芽/叢，8叢/ m2;刺苦草的種植密度為25株/ m2。待馬來眼子菜和刺苦草生長穩(wěn)定后，調節(jié)水位至2.5m。
[0031]每1d取樣監(jiān)測水質情況，新的沉水植被群落生長至289d時，測得水體總氮濃度為1.46mg/L，此時收割馬來眼子菜，用拋泥球的方法補種微齒眼子菜和和密齒苦草，微齒眼子菜的種植密度為6芽/叢，10叢/ m2，密齒苦草的種植密度為35株/ m2。待微齒眼子菜和密齒苦草生長穩(wěn)定20d后，將水位調至3m。
[0032]每1d取樣監(jiān)測水質。沉水植被群落共同作用下，從植被恢復的第372d起，水體總氮濃度維持在1.5mg/L以下。
[0033]其中，沉水植被的生長時間從苦草種子開始播種時計；
調節(jié)水位的補給水均為待處理的富營養(yǎng)化水體的水；
收割穗花狐尾藻和馬來眼子菜時，不需要將其收割干凈，只要保證不影響其他沉水植物的生長即可。
[0034](4)維護管理:
I)注意觀察沉水植被種間的競爭情況，對于處于優(yōu)勢的物種，適當進行人工收割等干預;對處于劣勢的種適當進行補種。維持沉水植被群落的穩(wěn)定性。
[0035]2)定期檢查沉水植物有無病蟲害。
[0036]3)及時清理河溝內的垃圾等雜物。
[0037](5)生物多樣性監(jiān)測:生態(tài)修復工程完成后，在次年6月份，對整個修復水體共檢測了 20個樣點，絕大多數(shù)樣點均檢測到有沉水植物，沉水植被的平均生物量為655g/m2，總體覆蓋度約為72.8%，沉水植被Shannon-Weiner多樣性指數(shù)為O。
[0038]實施例2
一種水位可控富營養(yǎng)化水體的水質凈化及沉水植被恢復的具體方法為:
(I)待修復富營養(yǎng)化水體基本情況調查:水體為小河溝，長約20m，寬5m，水位可控，水體總氮含量波動范圍3.52-3.95mg/L，常年水位變化情況為2.8m_3.2m，河道中現(xiàn)存沉水植被品種單一，生物量較少。
[0039](2)水草選擇:選擇常見的穗花狐尾藻、輪葉黑藻、金魚藻、苦草、刺苦草、密齒苦草、馬來眼子菜和微齒眼子菜作為恢復的沉水植物。
[0040](3 )植被恢復方案:將待修復河溝的水抽至I Ocm左右，采用播種的方法種植苦草?？嗖莸牟シN密度約0.06g/ m2。待苦草絕大多數(shù)發(fā)芽后，約20d，將水位調至40cm，采用扦插的方法種植穗花狐尾藻、輪葉黑藻和金魚藻。穗花狐尾藻、輪葉黑藻和金魚藻的扦插密度分別為3芽/叢，10叢/ m2、10芽/叢，11叢/ m2和8芽/叢，12叢/ m2。種植完畢后，調節(jié)水位至1.lm，待植物生長穩(wěn)定20d后，調節(jié)水位至1.6m。
[0041]每1d取樣監(jiān)測水質情況，沉水植物生長至第165d時，測得水體總氮濃度為2.34mg/L，此時收割穗花狐尾藻，然后用拋泥球的方法補種馬來眼子菜和刺苦草。馬來眼子菜的種植密度為4芽/叢，9叢/ m2;刺苦草的種植密度為35株/ m2。待馬來眼子菜和刺苦草生長穩(wěn)定后，調節(jié)水位至2.3m。
[0042]每1d取樣監(jiān)測水質情況，新的沉水植被群落生長至289d時，測得水體總氮濃度為1.46mg/L，此時收割馬來眼子菜，用拋泥球的方法補種微齒眼子菜和和密齒苦草，微齒眼子菜的種植密度為5芽/叢，12叢/ m2，密齒苦草的種植密度為25株/ m2。待微齒眼子菜和密齒苦草生長穩(wěn)定20d后，將水位調至3.1m。
[0043]每1d取樣監(jiān)測水質。沉水植被群落共同作用下，從植被恢復的第372d起，水體總氮濃度維持在1.5mg/L以下。
[0044]其中，沉水植被的生長時間從苦草種子開始播種時計；
調節(jié)水位的補給水均為待處理的富營養(yǎng)化水體的水； 收割穗花狐尾藻和馬來眼子菜時，不需要將其收割干凈，只要保證不影響其他沉水植物的生長即可。
[0045](4)維護管理:
I)注意觀察沉水植被種間的競爭情況，對于處于優(yōu)勢的物種，適當進行人工收割等干預;對處于劣勢的種適當進行補種。維持沉水植被群落的穩(wěn)定性。
[0046]2)定期檢查沉水植物有無病蟲害。
[0047]3)及時清理河溝內的垃圾等雜物。
[0048](5)生物多樣性監(jiān)測:生態(tài)修復工程完成后，在次年6月份，對整個修復水體共檢測了 20個樣點，絕大多數(shù)樣點均檢測到有沉水植物，沉水植被的平均生物量為647g/m2，總體覆蓋度約為71.9%，沉水植被Shannon-Weiner多樣性指數(shù)為O。
[0049]實施例3
一種水位可控富營養(yǎng)化水體的水質凈化及沉水植被恢復的具體方法為:
(I)待修復富營養(yǎng)化水體基本情況調查:水體為小河溝，長約23m，寬4.5m，水位可控，水體總氮含量波動范圍3.53-3.97mg/L，常年水位變化情況為2.6m_3.2m，河道中現(xiàn)存沉水植被品種單一，生物量較少。
[0050](2)水草選擇:選擇常見的穗花狐尾藻、輪葉黑藻、金魚藻、苦草、刺苦草、密齒苦草、馬來眼子菜和微齒眼子菜作為恢復的沉水植物。
[0051 ] (3 )植被恢復方案:將待修復河溝的水抽至I Ocm左右，采用播種的方法種植苦草?？嗖莸牟シN密度約0.lg/ m2。待苦草絕大多數(shù)發(fā)芽后，約20d，將水位調至25cm，采用扦插的方法種植穗花狐尾藻、輪葉黑藻和金魚藻。穗花狐尾藻、輪葉黑藻和金魚藻的扦插密度分別為6芽/叢，6叢/ m2、8芽/叢，12叢/ m2和6芽/叢，10叢/ m2。種植完畢后，調節(jié)水位至1.2m，待植物生長穩(wěn)定20d后，調節(jié)水位至1.7m。
[0052]每1d取樣監(jiān)測水質情況，沉水植物生長至第165d時，測得水體總氮濃度為2.34mg/L，此時收割穗花狐尾藻，然后用拋泥球的方法補種馬來眼子菜和刺苦草。馬來眼子菜的種植密度為5芽/叢，10叢/ m2;刺苦草的種植密度為25株/ m2。待馬來眼子菜和刺苦草生長穩(wěn)定后，調節(jié)水位至2.5m。
[0053]每1d取樣監(jiān)測水質情況，新的沉水植被群落生長至289d時，測得水體總氮濃度為1.46mg/L，此時收割馬來眼子菜，用拋泥球的方法補種微齒眼子菜和和密齒苦草，微齒眼子菜的種植密度為8芽/叢，8叢/ m2，密齒苦草的種植密度為40株/ m2。待微齒眼子菜和密齒苦草生長穩(wěn)定20d后，將水位調至3.1m。
[0054]每1d取樣監(jiān)測水質。沉水植被群落共同作用下，從植被恢復的第372d起，水體總氮濃度維持在1.5mg/L以下。
[0055]其中，沉水植被的生長時間從苦草種子開始播種時計；
調節(jié)水位的補給水均為待處理的富營養(yǎng)化水體的水；
收割穗花狐尾藻和馬來眼子菜時，不需要將其收割干凈，只要保證不影響其他沉水植物的生長即可。
[0056](4)維護管理:
I)注意觀察沉水植被種間的競爭情況，對于處于優(yōu)勢的物種，適當進行人工收割等干預;對處于劣勢的種適當進行補種。維持沉水植被群落的穩(wěn)定性。
[0057]2)定期檢查沉水植物有無病蟲害。
[0058]3)及時清理河溝內的垃圾等雜物。
[0059](5)生物多樣性監(jiān)測:生態(tài)修復工程完成后，在次年6月份，對整個修復水體共檢測了 20個樣點，絕大多數(shù)樣點均檢測到有沉水植物，沉水植被的平均生物量為651g/m2，總體覆蓋度約為72.5%，沉水植被Shannon-Weiner多樣性指數(shù)為O。
[0060]最后應說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種水位可控富營養(yǎng)化水體的水質凈化及沉水植被恢復的方法，其特征在于:步驟如下: (1)待修復富營養(yǎng)化水體基本情況調查； (2)水草選擇:選擇穗花狐尾藻、輪葉黑藻、金魚藻、苦草、刺苦草、密齒苦草、馬來眼子菜和微齒眼子菜； (3)植被恢復方法: 首先，將待修復水體水位降至1cm以下，種植苦草，待苦草基本都發(fā)芽后，調節(jié)水位至25-40cm，種植穗花狐尾藻、輪葉黑藻和金魚藻，種植完畢后，調節(jié)水位至1-1.2m，待植物生長穩(wěn)定一段時間后，調節(jié)水位至1.5-2m; 當水體總氮濃度低于2.5mg/L時，收割穗花狐尾藻，補種馬來眼子菜和刺苦草，待馬來眼子菜和刺苦草生長穩(wěn)定后，調節(jié)水位至2-2.5m; 當水體總氮濃度降低到1.5mg/L以下時，收割馬來眼子菜，補種微齒眼子菜和密齒苦草，待微齒眼子菜和密齒苦草生長穩(wěn)定后，將水位調至3m以上； (4)維護管理:水生植被恢復后，簡單調控沉水植物種間的競爭，確保水質和沉水植物生物多樣性。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)中所述種植苦草是采用播種的方法種植，苦草的播種密度為0.06-0.lg/m2。3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)中所述種植穗花狐尾藻、輪葉黑藻和金魚藻是采用扦插的方法種植;所述穗花狐尾藻的扦插密度為3-6芽/叢，6-10叢/ m2;所述輪葉黑藻的扦插密度為8-12芽/叢，8-12叢/ m2;所述金魚藻的扦插密度為6-10芽/叢，8-12叢/ m2。4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)中所述補種馬來眼子菜和刺苦草是采用拋泥球的方法進行補種;所述馬來眼子菜的種植密度為3-5芽/叢，8-10叢/ m2;刺苦草的種植密度為25-35株/ m2o5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)中所述補種微齒眼子菜和密齒苦草是采用拋泥球的方法進行補種;所述微齒眼子菜的種植密度為5-8芽/叢，8-12叢/ m2，密齒苦草的種植密度為25-40株/ m2o6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:在收割穗花狐尾藻和馬來眼子菜時，不需要將其收割干凈，只要保證不影響其他沉水植物的生長即可。7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(4)中所述簡單調控沉水植物種間的競爭是對于處于優(yōu)勢的物種，適當進行收割;對處于劣勢的種適當進行補種。8.根據(jù)權利要求1-7任一所述的方法，其特征在于:所述調節(jié)水位的補給水均為待處理的富營養(yǎng)化水體的水。
【文檔編號】A01G1/00GK106045053SQ201610526781
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月4日
【發(fā)明人】黃曉峰, 邱偉建, 李海妮, 蔡琳琳, 錢程遠, 郭赟, 李向陽, 蔣慕賢, 葛宇翔
【申請人】無錫市太湖湖泊治理有限責任公司, 無錫城市發(fā)展集團有限公司