CN101880088B - 一种用于再生水景观水体生态修复的水生植物复合技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于再生水景观水体生态修复的水生植物复合技术。该方法通过优选出适合再生水作为补充水源的水环境的抑藻和降低营养物质本土水生先锋植物，并对其进行复合和优化配置，使得构建的水生植物生长环境和水环境相辅相成。通过分析再生水和水环境的水质特性以及水体面积、形状、深度、温度变化和底部基础等基本条件，根据植物特性、生态位交叉和观赏性角度选择本土沉水植物、浮水植物和挺水植物，进行配置复合，控制植物的种植面积、植物种植种类，对再生水做补充水源的水环境进行深度生态净化和抑制引起富营养化的先锋藻种，达到降低水环境中N、P等营养物质的含量，延缓和防止水环境富营养化的爆发。

Description

一种用于再生水景观水体生态修复的水生植物复合技术

技术领域

本发明属于水环境修复领域和再生水综合利用领域，尤其是涉及一种适用于再生水做景观水体补充水源的水质改善技术和水生植物立体复合方法。

背景技术

水在生态环境中是最具动感、最活跃的因素。在城市基础设施建设中，城市水体具有重要的城市生态功能，是城市人文和自然景观要素和休闲娱乐的重要场所，对城市经济发展和人民生活水平提高有着至关重要的影响。

随着我国逐步迈入小康社会，人们对生活环境质量的要求不断提高，尤其在我国南方等地，经济发展迅速，城市中的景观水体越来越受到人们的重视。但是，经济高速发展带来的大量有机污染物质和无机营养盐，未经过适当处理即排入城市河道，造成水体严重污染和富营养化，使水体生态结构破坏，生物链断裂，物种趋向单一，水体功能发生退化，人为造成了水质性缺水，城市景观水体的水源问题与水质问题明显凸现出来。

将城市污水经过一定处理后作为城市景观水体的水源，其目的在于增加可供水量、抵抗干旱，增加供水可靠性，保护受纳水体，改善公共卫生条件，保护自然生态环境。这种景观水体包括人工湖泊、景观池塘、人工小溪、河流、人工瀑布、喷泉等，可全部由再生水组成，或大部分由其组成。不仅可以解决我国缺水地区水资源开发利用的问题，而且可以满足城市对于娱乐性水环境的需求；还可以将景观河道作为输水河道，提供沿途的城市绿化用水、城市杂用和其他可能的工农业用户；可以通过娱乐性蓄水池调蓄水资源在时间上的分布不均，满足干旱期的用水需求，是再生水最主要的用途之一。

利用再生水构建人工水体或补充天然水体时，由于再生水水质同天然水体在有机物、无机营养物质含量等方面的不同，在实施方式和水体管理方面需要进行很大程度的调整，最大的问题可能是再生水出水氮、磷指标偏高，补充到城市景观水体会形成营养物的富积，促使藻类过度繁殖，易形成水华，严重影响了水体的景观功能和对周围环境的调节作用。针对城市景观水体的富营养化，亟需开发出安全有效的藻类控制技术，延缓、抑制水华的形成和爆发。

利用植物自身生长特性对采用再生水作为补充水源的水环境进行生态净化和抑藻控藻，最重要的是植物系统的筛选和构建。为了和当地自然生境相协调，应优先选择本土物种和天然水生物种，降解能力较强的陆生植物需要进行水培驯化。并且充分考虑不同物种间的生长特性，选择共生物种进行配置复合，放弃拮抗物种。

在再生水水质现阶段无法提高的前提下，如何减少甚至消除富营养化现象的发生，是亟待解决的事情。因此，迫切需要一种经济有效的方法，净化水环境水质，抑制藻类的爆发，实现污水有效的再生利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于再生水景观水体生态修复的水生植物复合技术，针对再生水景观水体中藻类过度繁殖的问题，采用利水生植物立体复合控制藻类生长的技术方法，降低水环境中N、P等营养物质的含量，延缓和防止水环境富营养化的爆发，实现景观水体水质维持与增加景观水体观赏性的双重功效，消除再生水用于景观水体的技术与管理障碍。

生态系统不是静止的，在空间与时间上都有不确定性。本专利设计原则在空间与时间上全面完善植物对藻类的抑制作用。本发明所述的技术方法，主要采用以下步骤：

1.对景观水体和再生水的水文参数和水质特性进行分析和归纳，包括水体几何形状、面积、深度、底部基础、温度变化等水文特性及COD、P、N、叶绿素和藻种数量等水质特性。

2.在本土植物物种中初步筛选出降解N、P能力较强的挺水植物、沉水植物、浮水植物的物种；其中水生植物直接育苗后移种作为先锋植物；土生植物先进行水培驯化、经过1-2年的驯化再育苗移种至水环境中，作为先锋植物。

3.对先锋植物进行复合配置，建立生态修复系统，为了保证一定的植物量，获得较好的抑藻效果，植物种植面积不低于水体面积的30％，每株水生植物都有相对固定的位置，即有固定的服务对象空间。对于河道，种植区域主要集中在河道的岸边区域和水力死区；对于湖泊而言，则主要种植在中心岛区域和浅水生态护岸带；挺水植物的种植深度为10cm，沉水植物的种植深度视水体的透明度而定，一般在透明度水深范围内。

4.水生植物复合技术要求一定后期管理工作，包括定期清理水体水面、植物凋零后要对水面上植物进行收割等等，防止营养物质二次进入水体。影响植物对水质的净化效果。

其中步骤2所述的物种筛选方法是：制作和安装反应器，其有效容积160L，水深50cm。反应器注满再生水，并接种一定密度藻种；选择本土物种中的挺水植物、沉水植物和浮水植物进行试验，采用单株种植，1个反应器作为空白；4月份种植，藻类在10月份达到生长高峰；根据试验数据，筛选出先锋植物。

在大量试验基础上，从本土植物中筛选出可复合种植、且对藻类抑制效果明显的多种植物，挺水植物包括鸢尾、德国鸢尾、旱伞草、千屈菜、美人蕉、水葱；浮水植物包括睡莲；沉水植物包括蜈蚣草、菹草、四轮水蕴草、红松尾和金鱼藻。植物生长期见表1。所选植物经复合后，在空间上立体分布，全方位形成对藻类的抑制，时间上覆盖一年中11个月，持续保持对藻类的优势生态控制。

	发芽月份	开花月份	越冬极限月份
				鸢尾	3	4-5	1
德国鸢尾	3	4-5	1
				千屈菜	4-5	6	12
美人蕉	3-4	5-11	12
				旱伞草	6	7	12
睡莲	3-4	5-9	12
				菹草	9-10	4-5	12
蜈蚣草	3-9	4-8	11
				金鱼藻	3-9	6-7	11
四轮水蕴草	3-9	4-8	11

表1植物生长时间表

步骤3所述的对先锋植物进行复合配置，是采用种植篮和挂网组合的方式，将选配的植物组合在水体中固定，挺水植物使用种植篮，沉水植物使用挂网，使其定点生长，并在一定水位变化范围内自动调节高度，形成空间上立体分布、时间上持续分布，局部水体服务面积固定，总体空间上充分，不同季节有特定优势植物，季节变化中植物演替平稳过度，在空间与时间上全面且连续地对水体中藻类时行抑制。

水生复合技术主要加强水环境的深度生态净化效果，多数情况下，磷酸盐的去除率可达20-30％、总氮的去除率可以达到25-35％、水中叶绿素水平可以下降50-60％、藻种数量可下降50-60％。通过植物生态修复系统的构建，成功实现水环境的生态净化。

本发明的水生植物复合技术具有如下优点：

(1)生态抑藻技术，无二次污染，同时也是景观的部分；

(2)植物的立体复合实现了形成空间上立体分布、充分发展；

(3)时间上梯度分布，持续发挥作用；

(4)形成一套完善的筛选，种植，养护，收割，保藏技术。

附图说明

图1是先锋植物复合配置空间分布图

其中：

1、挺水植物和种植篮    2、沉水植物和挂网

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1：小池塘生态净化试验

本实施例是在一座再生水作为补充水源的小型池塘进行生态净化和抑藻试验。池塘水面面积200m²，平均水深60cm。

(1)对小池塘的水文参数和水质特性进行分析和归纳

(2)制作和安装反应器8个，其有效容积160L，水深50cm。反应器注满再生水，并接种一定密度藻种。选7种挺水植物和6中沉水植物进行试验，采用单株种植，1个反应器作为空白。4月份种植，藻类在10月份达到生长高峰。根据试验数据，选择鸢尾、美人蕉、旱伞草、千屈菜、水葱为先锋挺水植物，睡莲为先锋浮水植物。

(3)如图1所示，采用挺水植物和种植篮1、沉水植物和挂网2的组合，对选取的先锋植物在小池塘进行复合栽植，植物覆盖面积为水体面积的30％。

(4)定期清理水体水面、植物凋零后对水面上植物进行收割。

种植后小池塘水质发生了变化，变化情况见下表。

表2植物种植后水环境水质变化表

数据显示，通过本发明，植物对水质起到一定的净化作用，尤其对藻类生长和繁殖具有一定抑制作用。

实施例2：合肥浮庄水体生态净化

合肥浮庄水体属于合肥环城公园环城水系的一个组成部分，采用再生水作为唯一补充水源的天然水体，水面面积600m²，平均水深150cm。

(1)对合肥浮庄的水文参数和水质特性进行分析和归纳

(2)制作和安装反应器8个，其有效容积160L，水深50cm。反应器注满与合肥浮庄水质相同的再生水，并接种一定密度藻种。选7种挺水植物和6中沉水植物进行试验，采用单株种植，1个反应器作为空白。4月份种植，藻类在10月份达到生长高峰。根据试验数据，选择旱伞草、鸢尾和美人蕉等做为先锋挺水植物，四轮水蕴草等做为先锋沉水植物。

(3)如图1所示，采用挺水植物和种植篮1、沉水植物和挂网2的组合，对选取的先锋植物在合肥浮庄水体进行复合栽植，挺水植物种植深度为10cm，沉水植物种植深度为70cm，4月栽植，植株覆盖面积占水体面积30％。

(4)定期清理水体水面、植物凋零后对水面上植物进行收割。

种植后水质变化数据变化见表3。

表3植物种植水质净化效果

随着温度的升高，水环境中营养物质的浓度开始逐渐增加，但是叶绿素指标值却呈下降趋势，说明随着植物的生长，开始对水中的藻类生长繁殖进行抑制。

Claims (2)

1.一种用于再生水景观水体生态修复的水生植物复合技术，步骤包括：

(1)对景观水体和再生水的水文特性和水质特性进行分析和归纳，水文特性包括水体几何形状、面积、深度、底部基础、温度变化；水质特性包括COD、P、N、叶绿素和藻种数量；

(2)在本土植物物种中初步筛选出降解N、P能力较强的挺水植物、沉水植物、浮水植物的物种；其中水生植物直接育苗后移种作为先锋植物；土生植物先进行水培驯化、经过1-2年的驯化再育苗移种至水环境中，作为先锋植物；

(3)对先锋植物进行复合配置，建立生态修复系统，先锋植物种植面积不低于水体面积的30％；对于河道，种植区域主要集中在河道的岸边区域和水力死区；对于湖泊，则主要种植在中心岛区域和浅水生态护岸区；挺水植物的种植深度为10cm，沉水植物的种植深度视水体的透明度而定，在透明度水深范围内；

(4)后期管理工作，包括定期清理水体水面、植物凋零后要对水面上植物进行收割，防止营养物质二次进入水体；

其特征在于：

所述挺水植物包括鸢尾、德国鸢尾、旱伞草、千屈菜、美人蕉、水葱；浮水植物包括睡莲；沉水植物包括蜈蚣草、菹草、四轮水蕴草、红松尾和金鱼藻；

所述步骤(3)中对先锋植物进行复合配置，是采用种植篮和挂网组合的方式，将选配的植物组合在水体中固定，挺水植物使用种植篮，沉水植物使用挂网，使其定点生长，并可自动调节高度，形成空间上立体分布、时间上持续分布，局部水体服务面积固定，总体空间上充分，不同季节有特定优势植物，季节变化中植物演替平稳过度，在空间与时间上全面且连续地对水体中藻类时行抑制。

2.根据权利要求1所述的一种用于再生水景观水体生态修复的水生植物复合技术，其特征在于：步骤(2)所述的物种筛选方法是：制作和安装反应器，其有效容积160L，水深50cm，反应器注满再生水，并接种一定密度藻种；选择本土物种中的挺水植物、沉水植物和浮水植物进行试验，采用单株种植，1个反应器作为空白；4月份种植，藻类在10月份达到生长高峰；根据试验数据，筛选出先锋植物。

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