CN102126792B - 一种通过在水面种植蔬菜改善富营养化水体的方法 - Google Patents
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Abstract
一种通过在水面种植蔬菜改善富营养化水体的方法:(1)选择水体满足氮≥0.5mg/L，磷≥0.05mg/L，钾≥0.5mg/L的淡水，(2)围蔬菜种植区,(3)整理蔬菜种植区，(4)制漂浮种植床,(5)蔬菜品种选择,(6)蔬菜种植,(7)管理，根据蔬菜长势情况及水质检测结果控制水流速度，保证蔬菜长势的同时，使种植区出水比进水总氮下降30%-90%，总磷下降20%-70%，钾下降10%-50%,(8)选择适合不同季节种植的蔬菜品种，一年四季轮流种植。本发明采用生物净化的方法有效改善富营养化水体，与物理、化学手段治理富营养化水体相比，效果更明显，投资成本低、便于推广和规模种植。本发明种植蔬菜不施肥料、不喷农药，不会产生新的污染源，所种植蔬菜达到绿色有机蔬菜标准。本发明使资源利用最大化，在治理富营养化水体的同时丰富了人们的菜篮子。本发明的方法便于生产管理和监测，特别适宜于规模化种植。
Description
技术领域
本发明涉及一种治理缓流水体富营养化方法，具体的是一种通过在水面种植蔬菜改善富营养化水体的方法。
背景技术
水体富营养化是在人为活动的影响下，生物所需的氮、磷等矿质营养盐大量进入湖泊、河口等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。富营养化的实质是营养元素在水环境中大量累积，使水体发生一系列物理、化学和生物学的复杂变化过程。在富营养化过程中，氮、磷等营养盐为湖泊水生生物，特别是藻类的生长繁殖提供物质基础，而藻类的大量生长又影响水环境状况。水体富营养化是全球性的水环境问题。据报道,中国目前已趋富营养化的湖泊达90%以上,以城市周边湖泊水体富营养化程度最为严重。近年来,世界各国开展了富营养化湖泊综合治理技术研究,生物治理是综合治理的重要组成部分。生物治理是利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动以去除水体中氮、磷营养物质的方法。水生植物净化水体的特点是以大型水生植物为主体，植物和根区微生物共生，产生协同效应，净化污水。经过植物直接吸收、微生物转化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和悬浮颗粒。利用生物浮床治理富营养化水体正在逐步成为受损水生生态系统恢复的关键技术,浮床系统在中国的研究和应用日益增多,植物类型也由水稻、黑麦草和水芹发展到香根草、美人蕉、空心菜等多种水生植物或喜水植物，这些植物虽然有一定的净化水的能力，有些也可用作饲料、燃料等，但总的经济效益不高，且有些植物，如凤眼莲，有很强的扩张能力，若控制不好极易泛滥成灾且多在秋冬季枯萎。
植物因所处环境不同分别进化为陆生植物和水生植物。陆生植物为了从土壤中吸收水分和养分，必须有发达的根部。为了支撑身体，便于输送养分和水分，必须有强韧的茎。水生植物长期在水中生存，可以直接从水中吸收水分和养分。人们日常生活中的蔬菜大多数为陆生植物。随着人口的日益增多，用于种植蔬菜的耕地日益减少，蔬菜价格随之上涨，直接影响着人们的生活。
发明内容
本发明的目的在于通过在富营养化水体中种植陆生蔬菜达到改善水体富营养化程度而提供了一种通过在水面种植蔬菜改善富营养化水体的方法。
本发明的技术方案：一种通过在水面种植蔬菜改善富营养化水体的方法，具体步骤如下：
（1）水体选择
选择满足以下条件的淡水：
氮≥0.5mg/L ，磷≥0.05mg/L ，钾≥0.5mg/L
PH值=6-8
砷（以As计）≤0.01mg/L
镉（以Cd计）≤0.005mg/L
铅（以Pb计）≤0.01mg/L
铬（以Cr计）≤0.05mg/L
汞（以Hg计）≤0.001mg/L
（2）围蔬菜种植区
在选定的水体附近用泥沙袋围出蔬菜种植区，使蔬菜种植区内外水体隔离，在蔬菜种植区一端设进水口，另端设出水口，在进水口和出水口处设控制闸门及检测点，平均每亩水域至少设1个水质检测点；
（3）整理蔬菜种植区
抽干蔬菜种植区内的水，平整土地，放水进入蔬菜种植区，水深至少0.2米，开放进水口和出水口，使每亩蔬菜种植区内的水流为≥ 5 m3/h；
（4）制漂浮种植床
在泡沫漂浮种植床上设有种植孔的同时设有透气通孔，每行种植孔间隔1行透气通孔，透气通孔与种植孔位置相错；
（5）蔬菜品种选择
选择氮磷消耗大的十字花科蔬菜、旋花科蔬菜、菊科蔬菜、伞形花科蔬菜、黎科蔬菜及百合科蔬菜为种植品种；
（6）蔬菜种植
将种植了小苗的漂浮种植床放入蔬菜种植区，用杆或锚固定，漂浮种植床占蔬菜种植区面积≤70%;
（7）管理
种植后每天在进、出水口及检测点处取样检测水中总氮、总磷及钾的含量，观察蔬菜长势，将长势较弱的蔬菜连泡沫漂浮种植床定期调换至富营养物质含量相对较高的区域，根据蔬菜长势情况及水质检测结果控制水流速度，保证蔬菜长势的同时，使种植区出水比进水总氮下降30%-90%，总磷下降20%-70%，钾下降10%-50%；
（8）根据不同蔬菜品种，20-180天蔬菜成熟后进行采收，进行下一轮种植，选择适合不同季节种植的蔬菜品种，一年四季轮流种植。
步骤（2）所述的平均每亩水域至少设2个水质检测点；
步骤（4）所述的透气通孔孔径为10-50毫米；
步骤（5）所述的十字花科蔬菜为白菜、青菜、芥兰、花菜，所述的菊科蔬菜为生菜、紫珊瑚、红珊瑚和茼蒿，所述伞形花科蔬菜为芹菜、茴香、香菜，所述的黎科蔬菜为菠菜，所述的百合科蔬菜为小火葱和韭菜；
步骤（7）所述的定期调换时间为5-10天；步骤（7）所述的控制水流速度为5- 35m3/h，当水体中富营养物质含量相对较高时将流速调慢，当水体中富营养物质含量相对较低时将流速调调快。
目前人们一方面因大量水体富营养化而被污染，另一方面因用于种植蔬菜的耕地日益减少，蔬菜价格随之上涨，影响着人们的日常生活。水上种植蔬菜改善富营养化水体的原理是在水体种植蔬菜，通过蔬菜的生长对滇池主要污染物氮、磷、钾进行吸收和消耗，使氮磷钾物质得到资源化利用，最终达到降低水体富营养化程度、减少污染物的目的。本发明是将人们长期以来习惯食用的十字花科、菊科等陆生蔬菜用大面积漂浮种植的方法栽种在被富营养化的水中，既可有效降低水中氮磷钾含量，使被污染的水得到净化，又可增加蔬菜种植面积，为人们提供优质蔬菜。为保证种植蔬菜安全性，本发明首先认真检测水质，选择无有害重金属且富含氮、磷和钾的安全水体作为栽种蔬菜的水体。为有效调控蔬菜种植区内的富营养水体，本发明将蔬菜种植区围成封闭区，使区域内外的水体隔离，在蔬菜种植区设进水口和出水口，在进水口和出水口处设控制闸门，在蔬菜种植区设水质检测点。为给蔬菜种植区的水体增加氧份，蔬菜种植区内的水体为流水。为尽量消耗富营养水体中的氮和磷，本发明选择氮磷消耗大的十字花科蔬菜、旋花科蔬菜、菊科蔬菜、伞形花科蔬菜、黎科蔬菜及百合科蔬菜为种植品种。在富营养化水体中，由于有了充足的养料保证，藻类等浮游植物一有适宜条件即疯狂繁殖，藻类生物集中在水层表面，光合作用释放出的二氧化碳溶解在水体表层，表层水体形成饱和溶液，从而阻止了大气中的二氧化碳溶入深层水体。与此同时大量死亡的海藻在分解时却要消耗水中的溶氧，这样水中的溶氧就会急剧减少，甚至可降至零，导致水中的鱼类等动物大量窒息死亡。本发明为防止漂浮种植床影响大气中二氧化碳溶入深层水体，本发明在泡沫漂浮种植床上设有透气通孔，每行种植孔间隔1行透气通孔，透气通孔与种植孔位置相错。防止漂浮种植床影响大气中二氧化碳溶入深层水体，通常漂浮种植床小于蔬菜种植区面积的70%。为使蔬菜充分吸收富营养水体中的氮磷钾，使蔬菜长势均衡，也使蔬菜种植区内的富营养化水体改善均匀，种植后需经常将长势较弱的蔬菜连泡沫漂浮种植床移至总氮、总磷及钾的含量较高的区域，通常每10天调换一次。为使蔬菜充分吸收水体中富营养物质，根据蔬菜长势情况及水质检测结果需要经常调节蔬菜种植区内水流的流速，当水体中富营养物质含量相对较高时将流速调慢，当水体中富营养物质含量相对较低时将流速调调快，在保证蔬菜长势的同时，控制种植区出水比进水总氮下降30%-90%，总磷下降20%-70%，钾下降10%-50%。本发明可在种植区内一年四季交替种植不同的蔬菜品种，每亩富营养水域每年可产蔬菜10-15吨，每亩水上蔬菜可吸收氮27.5-42.5kg，磷4.75-7.5kg，钾32.5-60kg。
本发明采用生物净化的方法有效改善富营养化水体，与物理、化学手段治理富营养化水体相比，效果更明显，投资成本低、便于推广和规模种植。本发明种植蔬菜不施肥料、不喷农药，不会产生新的污染源，所种植蔬菜达到绿色有机蔬菜标准。本发明使资源利用最大化，在治理富营养化水体的同时丰富了人们的菜篮子。本发明的方法便于生产管理和监测，特别适宜于规模化种植。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案进行详细说明，但本发明并不限于此例。
实施例1
通过在水面种植蔬菜改善富营养化水体的方法，具体步骤如下：
（1）水体选择
选择昆明市福宝村滇池边水域为漂浮种植蔬菜区，福宝村滇池边水域属滇池外海，综合营养指数62.5，属中度富营养化状态，主要超标污染物为总氮、总磷等。
在昆明市福宝村滇池边选择2个取水口，水质检测结果如下：
序号 测试项目 1号取水口 2号取水口
1 总氮 3.78 mg/L 2.42 mg/L
2 总磷 0.192 mg/L 0.134 mg/L
3 钾 12.95 mg/L 11.62 mg/L
4 PH值 7.2 7.8
5 砷（以As计） 0.005 mg/L 0.004 mg/L
6 汞（以Hg计） 未检出 未检出
7 铅（以Pb计） 未检出 未检出
7 镉（以Cd计） 未检出 未检出
8 铬（以Cr计） 0.02mg/L 0.03mg/L
（2）围蔬菜种植区
在取水口附近用泥沙袋围出蔬菜种植区域100亩，使区域内外水体隔离，在蔬菜种植区一端设进水口，另端设出水口，在进水口和出水口处设控制闸门，共设220个水质检测点，1号取水口设为1号进水口, 2号取水口设为2号进水口；
（3）整理蔬菜种植区
抽干蔬菜种植区内的水，平整土地，放水进入蔬菜种植区，水深0.3-0.6米，开放进水口和出水口，使蔬菜种植区内的水流为5-20 m3/h；
（4）制漂浮种植床
在泡沫漂浮种植床上设有种植孔的同时设有透气通孔，每行种植孔间隔1行透气通孔，透气通孔与种植孔位置相错，透气通孔孔径10-50毫米；
（5）蔬菜品种选择
选择白菜、青菜、西芹、生菜、油麦菜、意大利生菜等六种蔬菜为种植品种；
（6）蔬菜种植
将种植了小苗的漂浮种植床放入蔬菜种植区，排列整齐，留出工作通道，用杆固定，漂浮种植床占蔬菜种植区面积≤70%;
（7）管理
种植后每天取样检测进、出水口及检测点水中总氮、总磷及钾的含量，观察蔬菜长势，一定时间后将长势较弱的蔬菜连泡沫漂浮种植床移至富营养物质含量相对较高的区域，约10天调换一次，并根据蔬菜长势情况及水质检测结果在5-20 m3/h间控制水流速度，当水体中富营养物质含量相对较高时将流速调慢，当水体中富营养物质含量相对较低时将流速调调快。第20天和第20天种植区出水口水质检测结果见表1;
（8）生菜、油麦菜、意大利生菜40天采收，白菜、青菜、西芹60天采收。
表1 第20天、水流流速10m
3
/h及第40天、水流流速20m
3
/h时种植区出水口水质检测结果
结论:
经1号出水口与1号进水口的数据相比较, 2号出水口与2号进水口的数据相比较, 说明滇池外海的富营养化水经采用本发明的方法种植蔬菜后水体的富营养化状态明显下降,其中总氮下降72.3%-89.68%，总磷下降32.83%-56.77%，钾下降19.62%-35.13%，PH值及其它成分变化不大。
实施例2
通过在水面种植蔬菜改善富营养化水体的方法，进水口水质、种植蔬菜品种选择及种植区水流速度控制与实施例1有区别，其它步骤和实施例1基本相同，具体步骤如下：
（1）水体选择
选择昆明市福宝村滇池边水域为漂浮种植蔬菜区，取水口水质检测结果如下：
序号 测试项目 1号取水口 2号取水口
1 总氮 4.23 mg/L 1.99 mg/L
2 总磷 0.183 mg/L 0.145 mg/L
3 钾 13.78 mg/L 12.47mg/L
4 PH值 7.2 7.4
5 砷（以As计） 0.004 mg/L 0.004 mg/L
6 汞（以Hg计） 未检出 未检出
7 铅（以Pb计） 未检出 未检出
8 镉（以Cd计） 未检出 未检出
9 铬（以Cr计） 0.02mg/L 0.03mg/L
（2）同实施例1
（3）其它方法与实施例1相同，蔬菜种植区内的水流为15-30 m3/h；
（4）同实施例1
（5）蔬菜品种选择
选择白菜、青菜、西芹、生菜、油麦菜、意大利生菜、紫珊瑚、红珊瑚和茼蒿等九种蔬菜为种植品种；
（6）同实施例1
（7）管理
种植后每天取样检测进、出水口及检测点水中总氮、总磷及钾的含量，观察蔬菜长势，一定时间后将长势较弱的蔬菜连泡沫漂浮种植床移至富营养物质含量相对较高的区域，约10天调换一次，并根据蔬菜长势情况及水质检测结果在5-30 m3/h间控制水流速度，不同时期种植区出水口水质检测结果见表2;
（8）生菜、油麦菜、意大利生菜、紫珊瑚、红珊瑚40天采收，白菜、青菜、茼蒿60天采收，西芹80天采收。
表2 第40天、水流流速15m
3
/h及第60天、水流流速15m
3
/h时种植区出水口水质检测结果
结论:
经1号出水口与1号进水口的数据相比较, 2号出水口与2号进水口的数据相比较, 说明滇池外海的富营养化水,经采用本发明的方法种植蔬菜后水体的富营养化状态明显下降,其中总氮下降67.83%-85.57%，总磷下降37.93%-50.27%，钾下降25.1%-34.61%，PH值及其它成分变化不大。
实施例3
通过在水面种植蔬菜改善富营养化水体的方法，进水口水质、种植蔬菜品种选择及种植区水流速度控制与实施例1有区别，其它步骤和实施例1基本相同，具体步骤如下：
（1）水体选择
选择昆明市福宝村滇池边水域为漂浮种植蔬菜区，取水口水质检测结果如下：
序号 测试项目 1号取水口 2号取水口
1 总氮 3.98 mg/L 1.92 mg/L
2 总磷 0.193 mg/L 0.142 mg/L
3 钾 12.98 mg/L 11.67mg/L
4 PH值 7.2 7.3
5 砷（以As计） 0.004 mg/L 0.004 mg/L
6 汞（以Hg计） 未检出 未检出
7 铅（以Pb计） 未检出 未检出
8 镉（以Cd计） 未检出 未检出
9 铬（以Cr计） 0.02mg/L 0.02mg/L
（2）同实施例1
（3）其它方法与实施例1相同，蔬菜种植区内的水流为20-35 m3/h；
（4）同实施例1
（5）蔬菜品种选择
选择白菜、青菜、西芹、生菜、油麦菜、意大利生菜、紫珊瑚、红珊瑚、茼蒿、茴香、香菜、西兰花等12种蔬菜为种植品种；
（6）同实施例1
（7）管理
种植后每天取样检测进、出水口及检测点水中总氮、总磷及钾的含量，观察蔬菜长势，一定时间后将长势较弱的蔬菜连泡沫漂浮种植床移至富营养物质含量相对较高的区域，约10天调换一次，并根据蔬菜长势情况及水质检测结果在5-35 m3/h间控制水流速度，不同时期种植区出水口水质检测结果见表3；
（8） 生菜、油麦菜、意大利生菜、紫珊瑚、红珊瑚40天采收，白菜、青菜、茼蒿60天采收，西芹、西兰花120天采收。
表3 第35天、水流流速20m
3
/h及第50天、水流流速55m
3
/h时种植区出水口水质检测结果
结论:
经1号出水口与1号进水口的数据相比较, 2号出水口与2号进水口的数据相比较, 说明滇池外海的富营养化水,经采用本发明的方法种植蔬菜后水体的富营养化状态明显下降,其中总氮下降58.85%-84.16%，总磷下降30.98%-48.70%，钾下降18.85%-27.88%，PH值及其它成分变化不大。
Claims (6)
1.一种通过在水面种植蔬菜改善富营养化水体的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）水体选择
选择满足以下条件的淡水：
氮≥0.5mg/L ，磷≥0.05mg/L ，钾≥0.5mg/L
pH值=6-8
砷（以As计）≤0.01mg/L
镉（以Cd计）≤0.005mg/L
铅（以Pb计）≤0.01mg/L
铬（以Cr计）≤0.05mg/L
汞（以Hg计）≤0.001mg/L
（2）围蔬菜种植区
在选定的水体附近用泥沙袋围出蔬菜种植区，使蔬菜种植区内外水体隔离，在蔬菜种植区一端设进水口，另端设出水口，在进水口和出水口处设控制闸门及检测点，平均每亩水域至少设1个水质检测点；
（3）整理蔬菜种植区
抽干蔬菜种植区内的水，平整土地，放水进入蔬菜种植区，水深至少0.2米，开放进水口和出水口，使每亩蔬菜种植区内的水流为≥ 5 m3/h；
（4）制漂浮种植床
在泡沫漂浮种植床上设有种植孔的同时设有透气通孔，每行种植孔间隔1行透气通孔，透气通孔与种植孔位置相错；
（5）蔬菜品种选择
选择氮磷消耗大的十字花科蔬菜、旋花科蔬菜、菊科蔬菜、伞形花科蔬菜、黎科蔬菜及百合科蔬菜为种植品种；
（6）蔬菜种植
将种植了小苗的漂浮种植床放入蔬菜种植区，用杆或锚固定，漂浮种植床占蔬菜种植区面积≤70%;
（7）管理
种植后每天在进、出水口及检测点处取样检测水中总氮、总磷及钾的含量，观察蔬菜长势，将长势较弱的蔬菜连泡沫漂浮种植床定期调换至富营养物质含量相对较高的区域，根据蔬菜长势情况及水质检测结果控制水流速度，保证蔬菜长势的同时，使种植区出水比进水总氮下降30%-90%，总磷下降20%-70%，钾下降10%-50%；
（8）根据不同蔬菜品种，20-180天蔬菜成熟后进行采收，进行下一轮种植，选择适合不同季节种植的蔬菜品种，一年四季轮流种植。
2.如权利要求1所述的一种通过在水面种植蔬菜改善富营养化水体的方法，其特征在于，步骤（2）所述的平均每亩水域至少设2个水质检测点。
3.如权利要求1所述的一种通过在水面种植蔬菜改善富营养化水体的方法，其特征在于，步骤（4）所述的透气通孔孔径为10-50毫米。
4.如权利要求1所述的一种通过在水面种植蔬菜改善富营养化水体的方法，其特征在于，步骤（5）所述的十字花科蔬菜为白菜、青菜、芥兰、花菜，所述的菊科蔬菜为生菜、紫珊瑚、红珊瑚和茼蒿，所述伞形花科蔬菜为芹菜、茴香、香菜，所述的黎科蔬菜为菠菜，所述的百合科蔬菜为小火葱和韭菜。
5.如权利要求1所述的一种通过在水面种植蔬菜改善富营养化水体的方法，其特征在于，步骤（7）所述的定期调换时间为5-10天。
6.如权利要求1所述的一种通过在水面种植蔬菜改善富营养化水体的方法，其特征在于，步骤（7）所述的控制水流速度为5- 35m3/h，当水体中富营养物质含量相对较高时将流速调慢，当水体中富营养物质含量相对较低时将流速调快。
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