CN104108797A

CN104108797A - 一种由水生动植物立体配置的水体净化系统及其净化方法

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Publication number: CN104108797A
Application number: CN201410371268.6A
Authority: CN
Inventors: 梁智博; 梁皓钦; 朱春燕; 彭甜; 朱春伟
Original assignee: YIDU MAOYUAN ECOLOGICAL AGRICULTURE Co Ltd
Current assignee: YIDU MAOYUAN ECOLOGICAL AGRICULTURE Co Ltd
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2034-07-31
Also published as: CN104108797B

Abstract

一种由水生动植物立体配置的水体净化系统，包括养殖网箱，养殖网箱为六面封闭的箱体，养殖网箱上方的水面上设有人工浮岛，网箱内中部设有沉水植物层；所述人工浮岛包括浮板，浮板上均匀设有通孔，通孔处摆放培育盆，培育盆中种植挺水植物，浮板通过绳索及锚进行固定；浮板上还开设有透光口，透光口处安装框架，框架通过绳索挂设沉水植物培育盆；沉水植物培育盆内种植沉水植物；所述养殖网箱内还投放有鱼。本发明利用人工浮岛、养殖网箱将水生植物和动物进行有机整合，形成全生态立体水质净化系统，能够有效对水体进行净化，同时还可以产生景观性及经济效益。

Description

一种由水生动植物立体配置的水体净化系统及其净化方法

技术领域

本发明涉及水体净化技术，具体为一种由水生动植物立体配置的水体净化系统及其净化方法，特别适合水库中的水体净化。

背景技术

目前，我国利用动植物净化水质的方法为单独的水生动物净化水质或水生植物净化水质的方式。

单独利用水生动物净化水质的缺点是：占有水体空间大、水生动物和水生植物不能有机的融合为一个整体，养殖水生动物的设备和培育植物的设备不能相互利用；全国大面积鱼类人工放流，总体上成活率不高，改善水质和增加渔民的收入的效果不明显。

单独利用水生植物净化水质时：如果采用浮游植物进行净化，其占有水面大，设施及植物根系容易产生二次污染，设施成本投入大，没有持续性，植物根系上附着水生动物不为养殖鱼类所利用。采用沉水植物净化水质时，因各水体的深度、地理环境及草食性野生鱼类等因素，至使沉水植物不能很好的生长，难于达到净化水质和平衡生态的目的。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种由水生动植物立体配置的水体净化系统，将挺水植物、沉水植物及鱼有机组合为一个整体，形成动植物全生态立体水质净化系统，能提高水生物种多样性和生态稳定性，对水体进行有效净化。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，提供一种由水生动植物立体配置的水体净化系统，包括养殖网箱，养殖网箱为六面封闭的箱体，养殖网箱上方的水面上设有人工浮岛，网箱内中部设有沉水植物层；所述人工浮岛包括浮板，浮板上均匀设有通孔，通孔处摆放培育盆，培育盆中种植挺水植物，浮板通过绳索及锚进行固定；浮板上还开设有透光口，透光口处安装框架，框架通过绳索挂设沉水植物培育盆；沉水植物培育盆内种植沉水植物；所述养殖网箱内还投放有鱼。

所述浮板下面固定连接有竹排，浮板侧面设有钢管围栏。通过设置竹排能增加人工浮岛的浮力、稳定性和安全性。上设有钢管，中间有浮板，下面有竹排，再采用锈钢丝把三者相连。通过钢管围栏将浮板及其上方的培育盆进行固定，同时防止浮板、培育盆与竹排发生相对移动。

所述浮板为泡沫板或者充气板体。通过浮板使得挺水植物始终位于水面上，选择培育盆时，其外径应略小于浮板的通孔直径，将挺水植物栽种于装有蛭石的培育盆中，培育盆的底部设有3-5个直径为2-3cm的开口，然后将花盆移至浮岛上的开孔中，人工浮岛建设完成。

人工浮岛技术是一种对水体环境治理、水生态修复与景观旅游相兼顾的实用技术。其核心技术就是运用无土栽培技术，以可漂浮的材料为载体，采用现代种植技术和生态工程措施，综合集成的水面无土种植水生植物技术，将挺水植物种植在人工浮岛上。人工浮岛上的植物作用与生长在水中植物带的作用相似，就是植物以太阳光为能量，通过光合作用，将水体中的氮、磷等营养物质通过植物的根系，传输到植物的根、茎、叶等部位，变成植物的组成部分，达到清除水中营养物质的作用。另外，由植物根系形成一个生物膜，通过其中的微生物分解和合成代谢作用，能有效地除去水体中的有机物质和富营养物质。采用该技术，还可将原来只能在陆地种植的陆生植物种到水面上，取得观光效果。

人工浮岛技术在应用是的关键点在于：适合水库水环境的浮床载体基质筛选、抗风浪能力挺水植物的选择、库区特有湿生植物选育与浮床栽培技术、浮床植物搭配、换茬技术研究、浮床植物净水效果研究。

所述网箱的筛孔为6-8cm，高度为2-3m。其中网箱筛孔的大小及网箱的高度根据投放鱼的品种及规格大小、水库水位的深度、水的流速等因素决定。

透光口处安装的框架可采用PVC管连接而成，进一步的，可将其制成“田”字状，既能够具有很好的透光效果，又能均匀的固定沉水植物。

所述框架下方的绳索长0.5-1.5m，每0.5-0.8m挂设一个沉水植物培育盆，每平米内设有2-3个沉水植物培育盆。培育盆的口面直径为15-30cm。沉水植物种植时，先将沉水植物在培育盆培育后，用绳索系好，再沉入水中。

将沉水植物置于养殖网箱内部挂养净化水质时，其净化原理与挺水植物一样。但沉水植物生长空间与挺水植物不一样，它生产在水体里面。本发明通过在水面及水中均种植植物，可以使植物充分与水体结合，更充分的消耗水中的营养物质。

由于水库的自然环境不适宜沉水植物的生长，本发明采用养殖网箱挂养的方式，将沉水植物栽培在养殖网箱中，根据水体的自然条件，调节沉水植物的种植深度及密度；同时，沉水植物种植在养殖网箱内，与外界草食性鱼类分开，可以有效降低沉水植物被草食鱼类吃掉的风险。沉水植物的放入深度应根据水体环境的透明度来进行调节，保证其能够接触到足够的光照，进行生长。

沉水植物的深度可以调节、且将沉水植物种植在网箱内，与自然界草食性鱼类分开，避免沉水植物被野生草食性鱼类过早吃掉。提供了一种深水水域及水库沉水植物培育方法。

在养殖网箱内养鱼时，一般放入的鱼类为鲢鱼和鳙鱼；鲢鱼的主要食物是水体中的浮游植物，鳙鱼的主要食物是水体中的浮游动物。水体中的浮游植物与高等植物一样，也是以阳光为能量，通过光合作用，吸收水体中的氮、磷等营养元素，达到自身生长的作用。水体中的营养物质越多，浮游植物生长越快，当水体中营养物质过饱和时，水体中的浮游植物就会疯长，既形成水华。水体中的浮游动物以水中的浮游植物为食。浮游动物通过吞食浮游植物，达到生长的目的。

本发明利用食物链原理，在水体中放养鲢鱼及鳙鱼后，能有效地利用水体中的浮游动植物，控制水体中浮游动植物的种群数量。

同时，为了进一步提高进化效果，丰富水生物种的多样性，还可在养殖网箱内加入长吻鮠、鲫鱼、青鱼中的一种或几种。

由于上层的人工浮岛上植物根系中生活着大量的低栖生物和野杂鱼，这是长吻鮠优质食物来源。在养殖网箱中养殖长吻鮠在可有效去除水体中的底栖生物和野杂鱼。

鲫鱼主要以附着在养殖网箱上的青苔为食，养殖网箱长时间泡在水里，箱体会生长很多青苔，时间长了，青苔增多，会堵塞网眼，影响网箱内外水体交换。本发明通过引入鲫鱼可解决该技术问题。

青鱼的主要食物是体中的底栖动物、软体动物。由于水体中的贝类、软体动物非常喜欢附着在养殖网箱上，进而容易堵塞网箱，本发明通过引入青鱼可以解决该问题。

另外，如果培育的挺水植物及沉水植物枯萎腐烂，会对水体造成二次污染，为了避免这一情况的发生，在种植的水生植物枯萎腐烂之前，放入草鱼，让草鱼吃掉沉水植物及挺水植物在水中的根系，可以避免二次污染。

在养殖网箱养鱼时，鱼类的放养密度为：每平方米的水面鳙鱼4尾、鲢鱼1尾、鲫鱼1尾、长吻鮠1尾，青鱼每10平方米1尾；而鱼种的规格以250克以上为宜。

采用所述的水体净化系统进行水体净化的方法，将人工浮岛用锚及绳索定位于水面，与挺水植物进行结合培育挺水植物；其下设置养殖网箱，网箱内设置沉水植物层，同时在网箱内养鱼；通过挺水植物、沉水植物及鱼的生长和新陈代谢，达到对水体的净化目的。

在系统内加入草鱼的时机为培育的挺水植物及沉水植物枯萎腐烂之前，放入的草鱼规格为500克以上。

本发明提供的净化系统及净化方法主要用于库区水体的净化，库区水体中容易积累上游带来的大量营养物质，加之库区点源、面源污染的汇入，使得其水体很容易面临水体富营养化的问题。另外，由于消落带的形成使水库无法形成类似于湖泊的湖滨植物带，致使水库生物多样性和自净能力较低，容易导致水库湿地生态系统退化。

本发明提供的由水生动植物立体配置的水体净化系统及其净化方法，通过水生植物与水生动物立体综合配置，有效的针对库区水质改善和生态修复的技术问题，发明一种水质净化与增加渔民收入相结合的净化系统，可以提高水库自净能力，维持水库生态系统稳定，是既能够净化水质到最佳状态又可以产生最大经济效益的水质净化系统。

本发明利用人工制作的立体植物浮岛、滤食性鱼类养殖网箱和沉水植物挂袋构建动植物全生态立体水质净化系统，整合集成为动植物生态链，构筑河流人工绿带，净化水质的同时为鱼虾及水鸟等提供栖息、摄食场所，提高水生物种多样性和生态稳定性，占有水体空间比其它方法减少50%以上，养殖效益比单独养殖要高10%左右。而且本发明还具有很好的景观效果。

附图说明

图1为本发明提供的净化系统的结构示意图。

图2为图1的侧视图。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

实施例1：

选取湖北宜都市高坝洲镇白鸭垴东经111°18′14.94″，北纬30°23′38.25″，小地名：三帮庙为初试点。

申请人通过多次试验，提供一种由水生动植物立体配置的水体净化系统，如图1-图2所示，包括养殖网箱1，养殖网箱1为六面封闭的箱体，养殖网箱1上方的水面上设有人工浮岛2，网箱内中部设有沉水植物层3；所述人工浮岛2包括浮板21，浮板21上均匀设有通孔22，通孔22处摆放培育盆23，培育盆23中种植挺水植物24，浮板21通过绳索及锚进行固定；浮板21上还开设有透光口31，透光口31处安装框架32，框架32通过绳索挂设沉水植物培育盆23；沉水植物培育盆23内种植沉水植物33；所述养殖网箱1内还投放有鱼4。

初试时设有60平米的立体人工浮岛，长10米，宽6米，用高密泡沫板52平米作为浮板，浮岛中间留有2个2米×2米的方孔，泡沫每平方米有16个通孔；下方设有竹排；养殖网箱深度2米，网目8cm ，合计120立方米；培育的水生植物有旱伞草、千屈菜、美人蕉计46个平方，736株；空心菜6个平方，计96株。沉水植物吊盆32个，间距1米，深度1米，沉水植物品种金鱼藻。网箱投放的有鳙鱼240尾，规格1斤、白鲢60尾，规格1斤、鲫鱼30尾，规格0.6斤，草鱼10尾，规格1斤，合计340尾，328斤。

首先将浮板的下面固定连接有竹排，然后将栽种有挺水植物的培育盆移放到浮板的通孔中固定，在浮板21的侧面用钢管设置围栏，然后通过绳索及锚对人工浮岛进行固定。

在设置沉水植物层时，板上开设有透光孔，透光口处安装的框架可采用PVC管连接制成“田”字状，然后在框架上捆绑用于悬挂沉水植物的绳索。沉水植物种植时，先将沉水植物在培育盆培育后，用绳索系好，再沉入水中。

选择养殖网箱时，其六面应可密封，形成一个相对封闭的环境，对沉水植物进行有效保护，同时限制所养鱼类的活动空间。

该实施例针对库区水质改善和生态修复的技术问题，将水生植物与水生动物立体综合配置，发明一种水质净化与增加渔民收入相结合的净化系统，可以提高水库自净能力，维持水库生态系统稳定，是既能够净化水质到最佳状态又可以产生最大经济效益的水质净化系统。

立体修复效果：2012年3月16号开始制作人工浮岛，4月12号开始种植，5月2号立体网箱投放鱼苗，6月中旬部分品种开始开花，7月份千屈菜根茎最长达到1.08m，美人蕉根茎扎水深度也达到0.56m，试验区内水面水质有明显改变。浮岛上白鹭群飞，岸边芦竹和茭白生长茂盛。

水质与实验区50m外肉眼观察明显清了，综合全年水质能见度高于80cm，容氧量高于区域外3个容氧。水上植物美人蕉和千屈菜在单独的浮岛上8月份生长正常，因植物根系被大量的野鱼吃掉，后期出现花期早谢现象，叶片萎靡，旱伞草生长正常，美人蕉至11月份还在开花。岸边芦竹，慈姑自繁迅猛，面积扩大了3倍，茭白生长正常，竹叶菜到9月10止，立体网箱内10㎡收割净重240公斤，高峰期3天每平方米净收0.8公斤。投放网箱的鱼以10月25日称重为准，个头与当初投放时相比增长1倍。

立体网箱效益：本次通过生态修复与立体网箱养殖试验，通过出售植物和鱼类，能够产生明显的经济效益。

除此之外，挺水、沉水植物的相互搭配，具有吸收水体氮磷营养、增加水体透明度和溶氧、抵抗高污染负荷冲击、抑制鱼类病害爆发等功能。实践证明，草鱼可以利用养殖的沉水植物及浮床植物等铒料资源；鲢鱼、鳙鱼、匙吻鲟以浮游动、植物和昆虫为食，是养殖的主要品种；银鲴用于刮食网孔上的附着生物，以免网孔堵塞。因此，在鱼类养殖品种的选择与搭配上，研究不同鱼类形成水生动植物食物链构架，对确定选择以滤食性鱼类为主，辅以刮食性和草食性鱼类为辅，包括鲢、鳙、匙吻鲟、草鱼、银鲴等的网箱养殖品种搭配模式，提升综合生态、经济效益具有重要意义。

另外植物选择还可以为旱伞草、千屈菜、水生美人蕉、荷花、梭鱼草、鸢尾、竹叶菜、鱼腥草、茭白、慈姑、芦竹、香蒲、水藻等。

实例2：

地点：宜都天龙湾湿地公园中试记录

2013 年中试公司实施对1300㎡的人工浮岛进行水生动植物的修复试验，辐射13000平米水面，人工浮岛制作设计方法按初试技术要求制成，浮岛面积为10×20米的5个，计1000平米；圆形2个，每个80平米，计160平米；10×6米的2个计120平米，每个浮岛间距10米，拼装成一个环型图案，培育的水生植物：离坡边较近的培育叶杆较高的植物，有千屈菜、美人蕉、伞草，枝杆高度在1-1.8米，其次梭鱼草、荷花、常绿鸢尾、纸莎草、小香蒲高度一般在1米以内；水生蔬菜有四季水芹，西洋菜、鱼腥草，高度一般在0.5米以内，依次由高到低，从坡边到河心摆放，这样抗风能力强，景观性强，沉水植物金鱼藻，吊盆距离1米，水深1米。动物有：鳙鱼、白鲢、青鱼、长吻鮠、姻脂鱼、黄金鲫。

植物长势：

2013年3月16号开始制作人工浮床， 4月20日开始陆续移栽挺水植物，5月10日前后基本移栽完毕。植物长势良好，6月初，空心菜、水芹已经覆盖满移栽区域。空心菜、水芹生长过程中定期进行收割，到10月26号止，收割量空心菜达到22kg/m²，水芹达到31kg/m²，美人蕉等其它植物长势在6月初已经非常茂盛，并进入花期。10月26日止，美人蕉平均生物量增加9kg/m²，鸢尾平均生物量增加4kg/m²；梭鱼草平均生物量增加4kg/m²，7月份千屈菜根茎最长达到1.08米，美人蕉根茎扎水深度也达到0.56米。成群白鹭在浮床栖息。沉水植物：金鱼藻长势良好，到7月中旬，株长达到127cm，株湿重达到113g。

鱼类长势：

中试投放鱼苗规格做了调整：花鲢600g/尾，白鲢400g/尾。2013年3月16日1300m²网箱共投放花鲢4000尾，白鲢1200尾，每月中旬抽样调查鱼类长势，结果见表1。

表1

12月底起捕，花鲢存活率99.6%，平均增重900g/尾；白鲢存活率98%，平均增重600g/尾。

中试监测了浮床中心，浮床边缘，距浮床10米和距浮床50米距离水体的水质数据。每月中旬采集表层水样，监测的水质数据如下表2。

表2

温度、pH、溶氧在不同监测点没有明显差异。浮床及沉水植物区的透明度则有显著的增加，距浮床10米的水体透明度也明显高于敞水区。总氮、硝氮、总磷变化趋势与透明度相似；氨氮总体浓度较低，但浮床及沉水植物区浓度也低于敞水区。上述结果表明系统对水体水质改善具有明显的效果。

Claims

1.一种由水生动植物立体配置的水体净化系统，其特征在于：包括养殖网箱（1），养殖网箱（1）为六面封闭的箱体，养殖网箱（1）上方的水面上设有人工浮岛（2），网箱内中部设有沉水植物层（3）；所述人工浮岛（2）包括浮板，浮板上均匀设有通孔（22），通孔处摆放培育盆（23），培育盆（23）中种植挺水植物（24），浮板（21）通过绳索及锚进行固定；浮板（21）上还开设有透光口（31），透光口（31）处安装框架（32），框架（32）通过绳索挂设沉水植物培育盆（23）；沉水植物培育盆（23）内种植沉水植物（33）；所述养殖网箱（1）内还投放有鱼（4）。

2.根据权利要求1所述的由水生动植物立体配置的水体净化系统，其特征在于：所述浮板（21）下面固定连接有竹排，浮板（21）侧面设有钢管围栏。

3.根据权利要求1所述的由水生动植物立体配置的水体净化系统，其特征在于：所述浮板（21）为泡沫板或者充气板体。

4.根据权利要求1所述的由水生动植物立体配置的水体净化系统，其特征在于：所述网箱（1）的筛孔为6-8cm，高度为2-3m。

5.根据权利要求1所述的由水生动植物立体配置的水体净化系统，其特征在于：所述框架（32）下方的绳索长0.5-1.5m，每0.5-0.8m挂设一个沉水植物培育盆（23），每平方米设有2-3个沉水植物培育盆（23）；培育盆（23）的口面直径为15-30cm。

6.根据权利要求1-5之一所述的由水生动植物立体配置的水体净化系统，其特征在于：所述鱼为鲢鱼和鳙鱼。

7.根据权利要求6所述的由水生动植物立体配置的水体净化系统，其特征在于：所述鱼还包括长吻鮠、鲫鱼、青鱼中的一种或几种。

8.根据权利要求6所述的由水生动植物立体配置的水体净化系统，其特征在于：所述鱼还包括草鱼。

9.采用权利要求1-8之一所述的水体净化系统进行水体净化的方法，其特征在于：将人工浮岛用锚及绳索定位于水面，与挺水植物进行结合培育挺水植物；其下设置养殖网箱，网箱内设置沉水植物层，同时在网箱内养鱼；通过挺水植物、沉水植物及鱼的生长和新陈代谢，达到对水体的净化目的。

10.根据权利要求9所述的水体净化的方法，其特征在于：在系统内加入草鱼的时机为培育的挺水植物及沉水植物枯萎腐烂之前，放入的草鱼规格为500克以上。