CN103663699A - 一种选取草型湖泊土著水生植物控制富营养化水体的方法 - Google Patents

一种选取草型湖泊土著水生植物控制富营养化水体的方法 Download PDF

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孟睿
席北斗
刘增超
刁晓君
孟繁丽
宋博宇
王鹏腾
李一葳
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Abstract

本发明提供一种选取草型湖泊土著水生植物控制富营养化水体的方法，选取目标湖泊中当前季节的优势水生植物物种且对其进行预培养，并执行以下步骤：步骤一：取目标湖泊的底泥和湖水在半封闭大棚中填充于一容器内，构建水生植物与自然藻类的共培养系统；步骤二：向上述共培养系统中加入营养液，然后从每种预培养的水生植物中挑选生长一致的植株分别栽入共培养系统中，使每种水生植物构建一个水生植物群落；以及步骤三：按预定时间间隔对上述栽入水生植物群落的各共培养系统进行取样及检测，并根据检测结果及预定目标选取控制富营养化水体的合适土著水生植物。

Description

一种选取草型湖泊土著水生植物控制富营养化水体的方法
技术领域
本发明属于环保领域水生态控制富营养化范畴，具体涉及一种选取草型湖泊土著水生植物控制富营养化水体的方法。
背景技术
湖泊是指陆地上洼地积水形成的水域宽阔、水量交换相对缓慢的水体。湖泊富营养化是指氮、磷等营养盐在较短的时间内大量输入湖泊水体，超过了湖泊生态系统的自净以及自我调节能力，造成浮游植物大量繁殖，水生植物退化消失，水生态系统的结构和功能破坏，从而导致水体的水质恶化、溶解氧含量下降、透明度降低、鱼类及其他生物大量死亡的生态系统灾变的现象或过程。
湖泊富营养化是当今世界面临的重大环境问题，目前，我国七大水系和三大湖泊都受到了不同程度的污染，水体富营养化已经成为我国最为突出的环境问题之一。
湖泊的富营养化主要包括外源污染以及内源污染。近年来，随着我国人口的增加、经济的快速发展以及城市化进程的加快，引起湖泊流域开发活动加剧，加之长期以来国民环境意识淡薄，人们将湖泊作为工业废水、生活污水和农业灌溉退水的纳污场所。在诸多面源污染中，降雨造成的地表径流污染成为最主要的营养盐来源，大量营养盐在暴雨的冲刷下，从地表向湖区迁移；此外，集约化的畜禽养殖和水产养殖，致使大量的动物粪便与饵料残渣进入湖泊，加剧了湖泊的富营养化程度。
内源污染是由于湖底沉积物向上覆水中释放营养盐以及在动力作用下沉积物再悬浮造成的，在这种因素影响下，即便大幅度地削减外源负荷，在特定条件下(高温少雨、太阳辐射)底泥发生强烈生化反应，营养盐也会快速地释放出来，引起藻类大量繁殖，水质恶化，污染水源地，破坏旅游景观和自然资源。
目前富营养化水体修复技术种类繁多，具体修复方法可分为物理法、化学法、生物法以及生态法等。水生植物修复是生物法和生态法中通用技术，它是一种耗能低、效果好的新技术。大型水生植物是湖泊生态系统营养循环的核心环节，是湖泊生态系统的初级生产者，为湖泊中草食性动物提供食物，为无脊椎动物提供庇护所和鱼类等动物的产卵场，是整个食物链赖以存在的物质基础，在水体生态环境中，高等水生植物与浮游藻类同属于初级生产者，二者相互竞争营养、光照和生长空间等生态资源，高等水生植物能释放化学物质，抑制浮游藻类生长，同时吸收水体中氮、磷等营养物质，达到净化水质的效果。水生植物治理或修复富营养化的水域，具有投资少、风险小、不产生再次污染等优点，成为污染防治与环境整治的主要技术之一，因而受到了人们的青睐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种选取草型湖泊土著水生植物控制富营养化水体的方法，使用该方法能实现湖泊生态原位修复。
为实现上述目的，本发明提供一种选取草型湖泊土著水生植物控制富营养化水体的方法，选取目标湖泊中当前季节的优势水生植物物种且对其进行预培养，并执行以下步骤：步骤一：取目标湖泊的底泥和湖水在半封闭大棚中填充于一容器内，构建水生植物与自然藻类的共培养系统；步骤二：向上述共培养系统中加入营养液，然后从每种预培养的水生植物中挑选生长一致的植株分别栽入共培养系统中，使每种水生植物构建一个水生植物群落；以及步骤三：按预定时间间隔对上述栽入水生植物群落的各共培养系统进行取样及检测，并根据检测结果及预定目标选取控制富营养化水体的合适土著水生植物。
采用本发明提供的方法，可以针对草型湖泊自身的特点，利用有效的现场调查数据，选择优势的土著水生植物为研究对象，在原位底泥和湖水搭建的水生态系统中进行实验，同时通过测定每次水样的pH值、溶解氧、电导率、总磷、氨氮、总氮、叶绿素a浓度和浮游植物的种类鉴定及计数来选取控制富营养化水体的合适土著水生植物，进而为湖泊的生态修复技术提供一种有效方法。
附图说明
图1为本发明所述选取草型湖泊土著水生植物控制富营养化水体方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
现参考所附图式，详细描述本发明实施例。本发明选取目标湖泊中当前季节的优势水生植物物种，并且对所选的优势水生植物进行预培养。同时为了消除风、雨等天气因素的影响，实验选择在半封闭的大棚中进行。本发明以北方典型草型湖泊——白洋淀作为实例，于2011年7-8月在白洋淀马堡村实验基地半封闭的塑料大棚中进行实验。通过选择该湖泊水生植物生长旺盛期，对该湖泊进行现场调查以便确定湖区内优势的水生植物物种进行实验。本发明实施例选择株高为40-50cm、生长良好的白洋淀淀区内的优势水生植物篦齿眼子菜、狐尾藻、马来眼子菜、轮藻和金鱼藻幼苗以及株高为60～70cm菱和莲，首先对所选取的优势水生植物进行预处理，将其洗净并尽量清除掉附着于植株茎叶上的动物卵体，然后将其移栽入盆栽中，盆栽后放入淀区原水中预培养10天左右适应实验水体环境。
如图1所示，在步骤S10中，为了尽量模拟自然条件下水生植物对藻类的控制作用，取目标湖泊的底泥和湖水填充于一容器内，构建水生植物与自然藻类的共培养系统。本发明实施例在高为65cm、直径为55cm的近似圆柱形的塑料桶中进行实验，其中桶底部15cm用白洋淀杜家淀淀区的底泥填充，底泥上部45cm注入来自白洋淀杜家淀淀区的湖水，从而构建水生植物与自然藻类的共培养系统。该共培养系统在实验开始前最多保存3天。
在步骤S20中，为了模拟富营养化湖泊营养盐水平，向上述共培养系统中加入营养液。本发明于水生植物预培养开始后的第10天向上述共培养系统水体中加入总氮浓度为1-3mg/L、总磷浓度为0.1-0.3mg/L的营养液，优选总氮浓度为2mg/L、总磷浓度为0.2mg/L的营养液。此外，从第一次添加营养液开始后第35天，再次加入总氮浓度为1-3mg/L、总磷浓度为0.1-0.3mg/L的营养液，优选总氮浓度为2mg/L、总磷浓度为0.2mg/L的营养液。
然后，如步骤S20所示，从每种预培养的水生植物中挑选生长一致的植株分别栽入共培养系统中，使每种水生植物构建一个水生植物群落。本发明于第一次加入营养液后第一天，从预培养的植物中挑选生长一致的植株，在上述加入营养液的共培养系统中分别构建莲、菱、篦齿眼子菜、金鱼藻、轮藻、马来眼子菜、狐尾藻7种不同类型的水生植物群落，每组群落中植物初始生物量约为200g。另设一空白对照组，不加入任何水生植物。每实验组设置三组重复实验。
接着，如步骤S30所示，对上述栽入水生植物群落的各共培养系统进行取样及检测。于第一次加入营养液的前一天，在步骤一中构建的共培养系统中取第一次水样。之后自构建水生植物群落开始，每7天取样一次，共取样7-10次(最后3次为每10天取样一次)，每次取样在16:00开始，每只桶的取样深度都在水面下10cm，同只桶每次取样位置相同，取样结束后加入纯净水或者井水至水面标记位置。同时测定每个水样的pH值、溶解氧、电导率、总磷、氨氮、总氮、叶绿素a和浮游植物的种类鉴定及计数。最后，根据测定结果及预定目标选取控制富营养化水体的合适土著水生植物。
通过上述模拟水生植物调控藻类及营养盐的实验可知，各组植物群落对叶绿素a浓度(Chl-a)、藻的密度以及营养盐均有一定的调控作用。
各组水生植物群落中对叶绿素a的抑制效果从大到小依次为莲组群落、菱组群落、轮藻组群落、篦齿眼子菜组群落、金鱼藻组群落、马来眼子菜组群落及狐尾藻组群落。
整个系统中，绿藻的种类占优势，而蓝藻的密度较大，对照组中藻类的组成变化不大；种植有莲、菱、轮藻、金鱼藻以及马来眼子菜的群落，对水体中的绿藻具有抑制作用；种植有篦齿眼子菜和狐尾藻的群落对蓝藻具有抑制作用。
各组植物群落对溶解性总氮的处理效果从大到小依次为篦齿眼子菜群落、菱群落、莲群落、轮藻群落、金鱼藻群落、马来眼子菜群落和狐尾藻群落。
各组植物群落对溶解性氨氮的处理效果从大到小依次为轮藻群落、马来眼子菜群落、菱群落、金鱼藻群落、篦齿眼子菜群落、莲群落和狐尾藻群落。
各组植物群落对溶解性总磷的处理效果从大到小依次为菱群落、莲群落、狐尾藻群落、金鱼藻群落、篦齿眼子菜群落、轮藻群落和马来眼子菜。
以上所述仅为用以解释本发明的实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的创作精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (7)

1.一种选取草型湖泊土著水生植物控制富营养化水体的方法，其特征在于，选取目标湖泊中当前季节的优势水生植物物种且对其进行预培养，并执行以下步骤：
步骤一：取目标湖泊的底泥和湖水在半封闭大棚中填充于一容器内，构建水生植物与自然藻类的共培养系统；
步骤二：向上述共培养系统中加入营养液，然后从每种预培养的水生植物中挑选生长一致的植株分别栽入共培养系统中，使每种水生植物构建一个水生植物群落；以及
步骤三：按预定时间间隔对上述栽入水生植物群落的各共培养系统进行取样及检测，并根据检测结果及预定目标选取控制富营养化水体的合适土著水生植物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所选取的目标湖泊中当前季节的优势水生植物物种进行预处理，将其洗净并清除附着于植株茎叶上的动物卵体，并移栽入盆栽中。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将预处理后的优势水生植物物种放入目标湖泊原水中进行预培养。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤一中，目标湖泊的底泥与目标湖泊的湖水以1∶3的比例填充于容器中。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，营养液的总氮浓度为1-3mg/L，总磷浓度为0.1-0.3mg/L。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，营养液的总氮浓度优选为2mg/L，总磷浓度优选为0.2mg/L。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤三中，检测水样的pH值、溶解氧、电导率、总磷、氨氮、总氮、叶绿素a和浮游植物的种类鉴定及计数。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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