CN100528772C - 一种利用牧食动物去除沉水植物表面上的附着生物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用牧食动物去除沉水植物表面上的附着生物的方法,包括牧食动物的选择、牧食动物的放养及牧食动物的管理三个方面,选用的牧食动物的品种为环棱螺,放养密度为1-600个/m2,在螺密度超过600个/m2时,在水底设置地笼,定期捞出大型螺类。选用环棱螺的规格在0.1-0.5克/个,最佳放养密度为100-300个/m2,放养的方式是在水面均匀撒播。本发明可以促进富营养化水体中沉水植物的生长,优点是技术可靠,操作简单易行,成本低廉,能有效修复富营养化水体中的沉水植物,可以在生态修复富营养化水体(如湖泊、池塘)中加以使用。
Description
技术领域
本发明涉及改善富营养化水体水质的方法,特别是一种利用牧食动物去除沉水植物表面上的附着生物的方法,包括:牧食动物的选择技术、牧食动物的放养技术、牧食动物的管理技术。该方法能有效去除沉水植物表面上的附着生物,从而达到促进沉水植物生长、恢复并维持沉水植被稳定,有利于改善富营养化水体的水质。属于环保新技术领域。
背景技术
由营养盐(主要是氮、磷)的过度输入而引起的水体富营养化是世界上最广泛关注的水环境问题之一。营养盐输入的增加,导致了附生藻类的异常增加,沉水植被逐渐消失,生物多样性降低,生态系统的结构与功能严重退化,也大大降低了水体生态系统的服务价值。
稳态理论表明,大型水生植物(特别是沉水植物)是富营养化湖泊保持清水态的关键,因而,重建水生植被是湖泊富营养化水体生态修复的关键措施之一。在广东惠州西湖,由于采取了恢复沉水植物等生态工程措施,昔日混浊的水体现在已经清澈见底、水草茂盛,从以浮游藻类为主的混水系统成功转变为以沉水植被为主的清水系统,且系统稳定长达三年之久。同样,在太湖、巢湖、滇池等富营养化湖泊也进行了这方面的尝试,一些大型湖泊的局部水域已初步建立了以水生植物为主的清水系统,但系统常常不稳定,重建的沉水植物往往容易死亡。
富营养化水体中沉水植被逐渐消亡的原因主要与植物叶片上的附生藻类有关。研究表明,附生藻类通过光照与二氧化碳的竞争来抑制沉水植物生长。有人对英国17个水生植被占优势的浅水湖泊进行了深入调查分析,表明湖泊中沉水植物的生物量与其表面的附生生物密度显著负相关。因此,有效去除沉水植物表面上的附着生物,从而促进沉水植物的生长、稳定沉水植被,是富营养化湖泊生态修复工作成功的关键。
关于附着生物的去除技术有一些相关的报道。国外有利用仿生水草修复污染水体的技术(Synthetic Aquatic Structure,美国专利:6060153,6171686,6230654,6244218,6343567和6408791)。在他们的专利中,提出将仿生水草移出水体,用人工的方法去除仿生水草上面的附着生物。公开号为CN2511720的中国发明专利提出了一种海洋附着生物清除装置。该专利是设计一种清除装置来去除海上设施上(如船体)的附着生物。但是,这些相关的专利技术都是用于去除人工基质(如船体、人工水草)上的附着生物的,对于水生植物表面上的附着生物的去除显然是不能使用、不切实际的。沉水植物表面的附着生物的去除技术尚无相关报道。
发明内容
本发明专利的目的是针对上述问题提供一种利用牧食动物去除沉水植物表面上的附着生物的方法,通过生物操纵技术(加入牧食性动物),利用牧食动物牧食植物表面的附着生物,迅速地去除植物叶片上的附生藻类,有效维护与管理重建的沉水植物,利于沉水植被的恢复与扩张,从而达到修复富营养化水体的目的。
本发明是这样实现的:一种利用牧食动物去除沉水植物表面的附着生物的方法,包括牧食动物的选择技术、牧食动物的放养技术及牧食动物的管理技术。牧食动物的选择技术的特征在于,选用的牧食动物的品种为环棱螺。选择环棱螺的原因是:该螺类在全国各地均有分布,是淡水水体中明显的优势属种,资源十分充沛,使用成本低廉。其它螺类资源量较少,而且其中一些螺类如萝卜螺还能牧食沉水植物,故不加以选用;牧食动物的放养技术的特征在于,放养环棱螺的规格范围为0.1-0.5克/个。规格太大时沉水植物承受不了重压,螺会从植物体表面脱落从而降低螺类对植物叶片上附着生物的去除效果。规格太小时单个螺类对附着生物的牧食效率较低,且较大数量的幼螺收集极为困难。环棱螺放养密度为1-600个/m2,最佳放养密度为50-300个/m2。这是因为,放养密度为1-50个/m2时,环棱螺能去除沉水植物表面的附着生物但效果不显著;密度为50-300个/m2时,环棱螺则能显著地去除附着生物并能促进沉水植物生长;密度为300-600个/m2时,去除附着生物及促进沉水植物生长的效果与螺密度为50-300个/m2时接近,但需要的螺量较大且大量螺类释放的营养盐对水质有一定的负面影响;密度超过600个/m2时,除了需螺量大及对水质的负面影响外,螺类大量耗氧可能会造成水体缺氧并导致螺类死亡等问题。环棱螺放养方式是在水面均匀撒播,沉水植物覆盖处撒播量所占比例为总水面的50%以上。这是由于环棱螺移动速度较慢,故不能将螺类堆置在某一处,以免影响螺类对植物表面附着生物的牧食效率,严重时可能会由于局部水体缺氧造成螺类死亡;牧食动物的管理技术的特征在于,在螺密度超过600个/m2时,在水底设置一定数量一定网目的地笼,定期捞出大型螺类,大型螺类的规格为0.5克/个以上。这是由于环棱螺能够自然繁殖,螺类种群扩大后其耗氧量会迅速提高,可能会造成水体缺氧并导致螺类死亡等问题。
本发明的优点在于:利用生物操纵的原理,加入牧食性动物-环棱螺,通过环棱螺对沉水植物表面附生藻类的牧食、解除附着生物对植物的光照与二氧化碳等的竞争抑制,促进沉水植物生长,从而达到修复富营养化水体的目的。通过对环棱螺生长的监测,了解水体环棱螺的资源量,有针对性地打捞出部分大型螺类,还能产生-定经济效益。本发明是根据生态学原理采用的生态学方法,因此具有安全、成本低等优点。
附图说明
图1是环棱螺对苦草生长的影响(平均值±标准误);
图2是环棱螺对附生板上附着物干重的影响(平均值±标准误);
图3是环棱螺对水体营养盐浓度的影响(平均值±标准误)。
具体实施方式
一、环棱螺对沉水植物生长的影响试验
1、实验材料与方法
环棱螺是太湖常见的淡水螺类,属前腮亚纲Prosobranchia,田螺科Viviparidae,主要以附着生物、有机碎屑等为食。实验所选用的沉水植物苦草(Vallisneria spiralis)是东太湖的优势种之一,环棱螺自梅梁湾岸带收集。实验所用容器为12个高强度的聚乙烯塑料桶(桶高70cm,上下底直径分别为50cm、35cm),桶内沉积物厚度为15cm,水深50cm,整个实验在露天条件下进行。实验所用沉积物采自梅梁湾,经过60目的筛绢网过筛混匀后使用。实验用水为经500目的筛绢网滤过的太湖湖水。为了采集附着生物,在各桶中悬挂硬塑料板(8cm×10cm)两块,塑料板在桶中的位置及水面中的深度一致,塑料板下方悬挂一石块以保持垂直状态。
实验设一组无螺对照及3组有螺处理(低密度;中密度;高密度),每个实验组均设3个重复。实验中螺类密度根据预实验确定。挑选10株苦草移栽到各实验桶中,并按实验设计放入不同密度的螺类,实验中各桶苦草初始重量基本一致(苦草株高约50-55cm,叶片8-10片,颜色黑绿,有大量附生生物),螺类数量与总重量差异显著。实验结束前一礼拜采集附生生物样品与水样,测定单位面积附生生物的干重,分析水体总氮、总磷含量。实验结束后拔出苦草测定整株湿重,计算苦草的相对生长率,其计算公式如下:RGR=ln(Wf/Wi)/天数,式中Wi和Wf分别为实验前后植物的湿重。实验期间每天观察桶内螺类与水草的生长情况,将繁殖出的小螺移出水体,死螺以相同规格的活螺替代。每日测定实验桶内水温,水温高于35℃时用遮阳网遮盖试验桶降温,遮盖时间一般从上午11:00到下午16:00。
2、实验结果
环棱螺对苦草的生长有明显的促进作用(图1),有螺处理组的苦草相对生长率均远高于无螺对照组(0.90±1.10mg.g-1.d-1)(t-test,p<0.001)。随着环棱螺密度的升高,苦草的生长率也稳步提高,从6.04±0.56mg.g-1.d-1到7.86±0.22mg.g-1.d-1,且螺密度与植物的生长率间存在显著的线性相关关系(R=0.755,p<0.05),但环棱螺的存在对受附着生物胁迫的苦草生长的促进作用随螺密度的升高有所减缓。
环棱螺明显降低了单位面积附着生物的生物量(图2)。无螺对照组中附着生物的干重为188.5±17.0μg.cm-2,远高于有螺处理组(t-test,p<0.001)。环棱螺密度最低时(180个.m-2),附着生物的干重最低,为103.1±10.9μg.cm-2,但随着螺密度的升高附着生物的干重也有不同程度提高。水体TN与TP浓度随螺密度的升高有增加趋势(图3),密度最高为640个.m-2时,TN与TP浓度达最大值,分别为1.45±0.16mg.L-1及0.14±0.01mg.L-1,而且TN、TP与螺密度存在显著的线性相关关系(TN,R=0.869,p<0.01;TP,R=0.825,p<0.01)。
3、结论
由于对植物叶片上的附生生物的去除,环棱螺明显促进了沉水植物-苦草的生长。实验中,不同密度的环棱螺处理组中苦草的生长率均明显高于无螺处理组,但随着螺密度的增加,苦草生长率增加得较为缓慢。考虑到螺类营养释放可能产生的不利影响等因素,根据本实验及预实验的结果,故认为在修复富营养水体时环棱螺的密度不应过高,控制在600个/m2以内,最佳密度为50-300个/m2。考虑到螺类在植物体上附着因素,根据本实验及预实验的结果,故认为在修复富营养水体时环棱螺的放养规格为0.1-0.5克/个。
二、实施案例
在惠州西湖的生态修复示范工程中,由于放养了一定比例的环棱螺,沉水植物-苦草的生长受附生物质的不利影响降低,示范区内重植苦草的成活率及生长率明显提高,有效地修复了富营养水体。示范工程完成后,水体透明度从原来的30厘米改善到90厘米以上,水体清澈,水质良好。
Claims (2)
1、一种利用牧食动物去除沉水植物表面上的附着生物的方法,其特征是包括牧食动物的选择、牧食动物的放养及牧食动物的管理三个方面,选用的牧食动物的品种为环棱螺,放养密度为1-600个/m2,在螺密度超过600个/m2时,在水底设置地笼,定期捞出大型螺类,大型螺类的规格为大于0.5克/个。
2、根据权利要求1所述的利用牧食动物去除沉水植物表面上的附着生物的方法,其特征是选用环棱螺的规格为0.1-0.5克/个,最佳放养密度为100-300个/m2,放养的方式是在水面均匀撒播,沉水植物覆盖处撒播比例为占撒播水面的50%以上。
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