CN104986859B - 一种保护和美化北方城市景观水体的草本植被过滤带及其制备方法 - Google Patents

一种保护和美化北方城市景观水体的草本植被过滤带及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种保护和美化北方城市景观水体的草本植被过滤带及其制备方法。所述草本植被的幼苗或种子以乡土植物为主,以引种和驯化的外来植物为辅;另外本发明还公开了上述草本制备过滤带的制备方法,并涉及生态浮床与上述草本植被过滤带的联合使用。该方法适用于对我国北方冬季低温寒冷地区、以简单处理后的生活污水作为水源、具有封闭或半封闭特点且观赏效果要求较高的城市景观水体进行保护和美化,该方法能同时拦截去除景观水体的外源污染物和内源污染物,长期保护和保持景观水体水质,并营造良好的景观效果。

Description

一种保护和美化北方城市景观水体的草本植被过滤带及其制 备方法
技术领域
[0001]本发明属于城市生态环境治理和景观生态规划领域,特别涉及一种保护和美化北 方城市景观水体的草本植被过滤带及其制备方法。
背景技术
[0002]城市景观水体是指城市绿地、公园、学校以及居民区中,通过自然或人为开挖形成 的湖泊、河道、水塘等水体。这些水体与周围环境相协调,是城市景观不可或缺的重要组成 部分。
[0003]城市景观水体通常可分为三类:一是长期自然形成的小型湖泊、河道以及湿地;二 是公园和旅游区中人为营造的人工湖泊、溪流、水塘以及湿地;三是居民区中的水景。
[0004]良好的城市景观水体可为城市居民提供优美和谐的生活环境,成为居民休闲、娱 乐以及旅游的主要场所;同时,它还能促进水汽循环、调节小气候、缓解城市热岛效应、涵养 地下水源,具有一系列重要的生态功能;此外,城市景观水体还承担着雨洪消纳和园林浇灌 等市政功能。
[0005]城市景观水体通常存有以下两方面的共性问题。首先,在主观上,由于缺乏设计规 范,城市景观水体的设计大多只突出景观手法和表现效果,而忽视了水体的保护与治理;其 次,在客观上,城市景观水体大多与自然河流和水系的连通性较差,多数为整体封闭型或主 体封闭型的水体,他们通常水域面积较小、水量较少且补充不及时、水体静止或流动缓慢、 生态系统不完整、环境容量小、自净能力低。
[0006]因此,城市景观水体的水质恶化现象十分普遍。调查结果显示,我国90%以上的景 观水体均遭受不同程度污染,其水体透明度降低、发臭以及富营养化现象比较严重。尤其是 在水资源短缺的北方城市,景观水体的补充水源大多为经过处理后的城市生活污水,其中 富含氮、磷等营养物质,因此水质恶化现象更为突出。城市景观水体的水质恶化不仅使其丧 失了景观效果和生态功能,而且还会成为新的污染源,造成二次污染。因此,当前对城市景 观水体进行保护和美化有迫切需求。
[0007] 城市景观水体的污染物可分为外源污染物和内源污染物两种。其中:外源污染物 包括使用不洁净水源补水带入的污染物、城市暴雨径流携带的污染物、大气沉降带入的污 染物以及人为活动带入的污染物等;而内源污染物主要是指由底泥所释放和溶出的污染 物。
[0008] 城市景观水体的保护与修复方法包括物理方法、化学方法以及生物-生态方法三 类。其中:物理方法是指通过疏挖底泥和引水冲淤等措施清除底泥污染物,其治理效果好、 见效快,但存在治理费用高、效果不稳定、持续时间短以及治标不治本等缺点;化学方法是 指通过化学手段去除水体中污染物的方法,其操作简便、容易实施,但所添加化学药剂容易 造成二次污染;生物-生态方法是指通过营造完整的水生态系统,利用动植物协同吸收、利 用、富集水体中的污染物,从而清除水体中污染物的方法。与物理和化学方法相比,生物-生 态方法具有操作简单、易于管理、成本低、环境友好等优点,因此在城市景观水体保护中得 到了越来越广泛的关注和应用。
[0009] 当前使用最普遍的生物-生态方法包括生态浮床(例如专利申请号 CN2〇l3l〇2〇5655_8(公开号为CN103274528A,红泰菜)、CN2〇14104〇3375.2 (公开号为 CN104129858A,硼泥)、CN201110225375.4(公开号为CN102329002A,植株数量比在 1 〜1〇:1 的滴水观音和马蹄莲组合植株))、植被缓冲带CN201210536695.6 (授权公告号为 CN103043796B)以及小型人工湿地(例如CN2〇0410〇51577.1 (授权公告号为CN100398461C)、 CN2〇〇510103262.1 (授权公告号为CN10040043SC)、CN200810058565.X (授权公告号为 CN101293722B)等,但这些方法均有其不足和缺陷。
[0010]其中:生态浮床只能去除景观水体中已有的污染物,而不能阻碍水体周边外源污 染物的持续进入;植被缓冲带只能拦截去除景观水体周边外源污染物的输入,而不能控制 和清除景观水体的内源污染,同时对实施区的地形要求较高,需要坡岸面积较大且相对平 整、坡度平缓;人工湿地不仅只能去除景观水体中已有的污染物,而且还需要辅以工程措施 建造水体循环系统,其建造成本和运行成本较高,占地面积较大,对地形要求更为苛刻。 [0011]综上,目前尚没有一种能同时去除景观水体中的外源污染物和内源污染物,从而 对城市景观水体进行系统保护和美化的方法。
[0012]生态浮床是一种以高分子材料为载体和基质,采用现代农艺和生态工程措施综合 集成的水面无土栽培技术。生态浮床可将原本只能在陆地种植的植物种植到水面,并取得 与陆地种植相仿甚至更高的产量以及更好的景观效果。利用生态浮床治理水环境和修复水 生态的主要途径包括以下三方面。(1)生态浮床中植物通过对水体中氮、磷等营养物质的吸 收利用以及植物根系和浮床基质对悬浮物的吸附作用综合富集水体污染物,并最终通过收 获植物体的方式将污染物移除水体;(2)生态浮床中植物的根系分泌物可降解有机物,从而 加速水体中有机污染物分解;(3)随着水质改善,尤其是溶解氧浓度增加,水体中好氧微生 物大量繁殖,从而加快了对水体中有机污染物和营养物质的分解利用。
[0013]生态浮床使水体中污染物大幅减少、水质得到改善,为高等水生生物的生存和繁 衍创造了条件,并为最终修复水生态系统提供了可能。生态浮床具有操作简单、易于管理、 成本低、效果较好以及环境友好等优点,因此在水污染治理中应用较为普遍。
[00 M]但由于受浮床植物种类、植物生长速度、污染物类型、污染物耐受程度以及温度的 影响,多数生态浮床存在净化效果不稳定、净化能力季节差异大(夏季高、春秋季低)以及适 用地区有限等缺陷。在我国,生态浮床主要用于三峡、长三角、滇池以及太湖等南方地区开 阔河道水体中营养物质的去除,在城市景观水体尤其是北方城市景观水体的保护和美化中 应用较少。在我国北方地区,由于冬季低温寒冷,绝大多数南方适用的浮床植物不能安全越 冬。尤其关键的是,生态浮床只能去除景观水体中已有的污染物,而不能阻碍水体周边外源 污染物的持续进入。而城市暴雨径流、大气沉降以及人为活动等所带入的外源污染物是城 市景观水体污染物的重要来源,可占城市景观水体总污染物的50%以上。
[0015]在拦截去除城市景观水体的外源污染物方面,草本植被过滤带可能有较好效果。 但以往城市景观水体设计过于注重“观花”,而对“非观花”的草本植物重视不足,因此草本 植被过滤带在城市景观水体保护和美化中应用较少。植被过滤带最初是一种用于农业面源 污染防治的措施,它是位于污染源和水体之间的带状植被,能通过物理、化学、生物等作用 使流经植被过滤带的污染物发生沉降、过滤、稀释、下渗和吸收,从而最大程度减少污染物 进入水体。植被过滤带具有成本低廉、效果显著、容易实施、管理粗放、持续时间长、可自我 修复等优点,被推荐为治理农业面源污染的有效措施。植被过滤带可分为草本植被过滤带、 灌木植被过滤带、乔木植被过滤带以及复合植被过滤带等,其中草本植被过滤带是由优良 草本植物构建的植被过滤带类型,它具有对污染物拦截去除效果好、投资少、易管理等优 点,因此应用最为普遍。植被过滤带技术多用于农业面源污染防治,将其用于城市景观水体 的保护和美化尚无先例。综合利用滨岸植被过滤带和人工浮床对水质进行系统净化仅在专 利申请号CN201110225417C公开号为CN102285719A)中提及,该方法用于控制和防治河流面 源污染,通过在河流旁新开挖一条河道,将其建设成为一个有效收集并处理河流面源污染 的生物强化净化系统,最大限度地降低进入河流的污染负荷。该方法需重新开挖河道,成本 相对较高,占地面积较大,且耗时费力。
[0016] 将草本植被过滤带引入城市景观水体,将其与生态浮床结合,综合对北方城市景 观水体进行保护和美化,目前尚无报道和应用的先例。
发明内容
[0017] 本发明的目的是提供一种保护和美化北方城市景观水体的草本植物过滤带及其 制备方法。
[0018] 本发明提供的一种保护和美化北方城市景观水体的草本植被过滤带,所述草本植 被的种苗或种子以乡土植物为主,以引种和驯化的外来植物为辅。
[0019]具体的,所述草本植被中:乡土植物与外来植物的栽种比例(直接播种时为种子粒 数比,育苗移栽时为幼苗株数比)为3-9:1。
[0020]优选地,所述草本植被中:乡土植物与外来植物的栽种比例(直接播种时为种子粒 数比,育苗移栽时为幼苗株数比)为5-9:1。
[0021] 上述草本植被过滤带中:
[0022]所述乡土植物为杂交狼尾草、野古草、远东芨芨草或拂子茅等,优选为杂交狼尾 草、野古草或远东芨芨草,更进一步优选为杂交狼尾草;
[0023]所述外来植物为柳枝稷、苇状羊茅、黑麦草等,优选为柳枝稷。
[0024]本发明还提供了一种保护和美化北方城市景观水体的方法,该方法包括在景观水 体的滨岸构建草本植被过滤带,该方法包括以下步骤:
[0025] 1)在环绕景观水体的所有滨岸区,进行清理,包括清除杂草、枯落物以及砾石等, 填平沟壑;
[0026] 2)顺地势和地形平整坡面;
[0027] 3)沿坡面的等高线方向水平等间距开沟,开沟的行间距为10-50cm;同时,在开沟 后的外沿,设置外高内低倾斜角度约为5-10°的微反台;
[0028] 4)在所开垄沟中栽种草本植被;
[0029] 5)草本植物栽种后每隔3-7天充分浇灌,一个月后停止。
[0030] 上述方法中:
[0031] 步骤2)坡度〈3〇°时,坡面宽度3-5m;
[0032] 坡度30-45°时,坡面宽度5-10m;
[0033] 坡度45-60°时,坡面宽度10-20m。
[0034] 步骤4)的栽种植物方式为直接播种、裸苗移栽或带钵移栽;
[0035] 所述直接播种,则开沟深度应介于0.5-1.5cm,播种量为每米20-50粒,播种范围为 环绕景观水体的所有坡岸,播种后细土覆盖;
[0036] 所述裸苗移栽,则开沟深度应介于2-5cm,株距5-20cm;
[0037] 所述带钵移栽,则开沟深度应介于5-10cm,株距5-20cm;
[0038] 裸苗移栽或带钵移栽中的移栽苗以育苗30-60天、株高不小于20cm的小苗为宜,优 选为株高25-35cm的小苗;移栽前应进行刈割处理,留茬5-15cm,以促进成活;
[0039] 需要注意的是:草本植物株高超过30cm后及时刈割,以促进分蘖;在冬季枯黄后, 应对地上部分全部进行刈割。
[0040] 本发明提供的方法中还包括在景观水体中建立生态浮床。
[0041] 所述生态浮床中:是以乡土植物为主,以引种和驯化的外来植物为辅。
[0042] 所述生态浮床中,乡土植物与外来植物的栽种株数比为2-7:1,优选地,二者的栽 种株数比为4-6:1。
[0043] 所述乡土植物为芦苇、千屈菜、鸢尾、菖蒲、水葱、泽泻、红寥、蒲苇、荇菜或慈姑等, 优选为千屈菜和鸢尾,更进一步优选为千屈菜;
[0044] 所述外来植物为黄菖蒲、美人蕉、水蔗草、芦竹、再力花、紫芋、旱伞草等,优选为黄 菖蒲。
[0045] 所述生态浮床的构建包括以下步骤:
[0046] 1)在温室或室外苗圃对所选植物进行育苗;
[0047] 2)使用高密度聚乙烯泡沫板为漂浮载体组建生态浮床,各浮床单体由长宽均为 80-150cm、厚为5-15cm、孔密度为20-35个/m2、孔直径为5-12cm的浮床单元用铆钉和细绳连 接而成,重力型固定;
[0048] 3)对所筛选的植物进行空间配置和栽种比例设计,控制生态浮床的水面覆盖率为 10-40%,将育苗形成的植物带钵直接放入生态浮床上的植物孔内,并将植物扶正,保证植 物根系已浸入水中或与水面接触良好。
[0049] 上述生态浮床中:
[0050] 栽种时如植物株高超过20cm,或栽种时蒸发强烈,应视情况对植物枝叶进行修剪, 以促进成活;栽种完毕后少量浇水、清除杂物。
[0051] 对生态浮床上生长较快的植物进行刈割;冬季对枯黄的植物全部进行刈割,以促 进来年春季快速返青和生长。
[0052] 使用直径5-12cm的塑料钵装填基质(草炭比例为40-60%,土壤比例为60-40%), 播种(鸾尾等草本植物)或扦插(千屈菜等灌木,剪成10-15cm的枝条),并充分浇水促进植物 发芽、生根。
[0053] 对发芽率和扦插成活率较低的植物,可在播种前进行浸种处理(40—55〇C温水浸种 24-48小时),或在扦插前使用生根粉浸泡4_8小时;控制适宜的温度和湿度条件,促进小苗 生长,待株高达到20cm时移栽。
[0054] 本发明提供的方法具有以下优点:
[0055] 1、本发明中的草本植被过滤带中,所优选的乡土植物杂交狼尾草和野古草花絮优 美,具有极尚的观赏价值,同时耐高温、耐旱、耐寒、不择土壤,尤其是分蘖能力极强,能迅速 形成密集且粗壮的茎杆条带,是用于构建草本植被过滤带最为理想的候选植物;而所优选 的外来植物柳枝稷生长迅速、易于存活,适应能力极强,可迅速形成优势群落,从而抑制杂 草生长。本发明中优选出外来植物柳枝稷,将其与乡土植物杂交狼尾草和野古草按照优选 比例搭配,可形成由这三种植物组成的、稳定的草本植被群落,从而抑制滨岸水分条件优越 时容易滋生疯长的杂草。这三种植物是发明人对近2〇余种草本植物,开展大量室内盆栽试 验以及野外模拟冲刷试验,继而进行综合筛选比较得到的结果。
[0056]乡土植物是当地环境条件下自然筛选出的区域性植物,对当地环境条件具有很强 的适应能力,因此是各种生态工程中优先选用的植物,本发明也不例外;而外来植物通常在 某方面具有特殊能力,比如生物量、抗逆性、覆盖能力、对其他物种的抑制能力等,因此生态 工程中大多搭配使用少量的特定外来植物,以加强整个生态措施在某一方面的功能。
[0057] 本发明中,少量外来植物是用来抑制各种杂草生长,因为在滨岸地区,水分条件充 足,各种杂草极易疯长,很容易将我们栽种的乡土植物遮蔽,从而使其逐渐退化,甚至消亡。 因此,本发明中,乡土植物是主导,占绝对多数;外来植物是搭配,比例不宜过高。
[0058] 2、本发明是综合利用草本植被过滤带和生态浮床最大限度的拦截和去除污染物, 从而净化景观水体的水质,并提高景观水体的观赏效果,达到对北方城市景观水体进行保 护和美化的目的;针对城市景观水体保护与美化这一目标,将草本植被过滤带和生态浮床 相结合,其中:
[0059] 首先,设立草本植被过滤带:在城市景观水体周边设置草本植被过滤带,利用草本 植被过滤带对景观水体的外源污染物进行拦截、过滤、稀释、下渗、吸附以及吸收,从而最大 程度的减少外源污染物进入景观水体,保护水质;
[0060] 其次,设立生态浮床:在景观水体的水面设置生态浮床,利用生态浮床的植物对水 体中内源污染物进行吸收和富集,并最终通过植物收割的方式将其移除景观水体,从而最 大程度的降低景观水体的污染物浓度,改善水质;
[0061] 此外,在保证污染物拦截去除效果的前提下,在草本植被过滤带和生态浮床中优 先选用观赏性较高的植物品种,搭配组成不同的形状和空间造型,从而营造出较好的景观 效果,达到对城市景观水体进行美化的目的。
[0062] 3、与现有技术相比,本发明具有以下优点和效果:
[0063] D草本植被过滤带和生态浮床协同作用,可同时对景观水体的外源污染物和内源 污染物进行拦截或去除,从而最大程度的保护景观水体水质。
[0064] 2)草本植被过滤带和生态浮床中所选用植物观赏性较好,观花、观叶效果佳,观赏 期长,可总体提升景观水体的景观效果和观赏性。
[0065] 3)草本植被过滤带和生态浮床可营造完整的水陆生态系统,为其他动植物提供良 好的栖息场所和生存环境,使城市景观水体及周边的小型生态系统趋于稳定、多样以及可 持续。
[0066] 4)草本植被过滤带和生态浮床的植物在空间(水中和陆地,水上和水下)和时间 (春季、夏季、秋季)上具有良好的优化配置,不同植物协同作用可长期持续净化水质,且对 污染物去除效率更高,水质净化效果更好,发挥最佳的景观水体保护与美化效果。
[0067] 5)草本植被过滤带和生态浮床中所选用植物为多年生植物,栽种一次即可多年使 用,尤其是生态浮床所优选的植物在北方地区可安全越冬,因此避免了重复多次栽种植物, 降低了应用成本和运营成本。
[0068] 6)草本植被过滤带可覆盖景观水体周边岸坡、固结土壤,降低雨水径流的冲刷破 坏,减少坡岸侵蚀,提高边坡稳定性。
[0069] 7)生态浮床中浮床植物生物量大,可定期对其根、茎、叶进行刈割处理并移除水 体,从而扩大其对景观水体中污染物的吸收量,强化生态浮床的水质净化效果。
[0070] 8)本发明成本低,易于管理,使用寿命长,无污染,水质净化见效快、持续时间长, 观赏性好,景观效果佳。
[0071] 本发明对于强化景观水体水质净化效果,保护景观水体坡岸,提升景观水体的观 赏性和亲水性,减缓城市用水紧张和改善城市水生态环境具有重要的价值。
[0072] 4、本发明将生态浮床和草本植被过滤带相结合,不会对土著生态系统构成威胁, 对城市景观水体有较好的保护与美化效果,该方法能防治坡岸侵蚀、净化水质、改善景观水 体周围生态环境、丰富生物多样性、提升景观水体观赏性和亲水性,兼具环境效益和景观效 益。同时直接利用景观水体周围坡岸构建草本植被过滤带,成本低,而且提高了景观水体的 空间利用率。
[0073] 本发明的难点在浮床植物以及过滤带植物的筛选、搭配和草本植被过滤带相应坡 度、宽度的确定上。浮床植物应具有耐寒、耐污、氮磷吸收能力高和观赏性水平高的特点,过 滤带植物应具有拦截污染物能力强和观赏性水平高的特点,并且浮床植物和过滤带植物色 彩搭配要与周围建筑和景观水体等环境和谐。植被过滤带坡度和宽度的设置应保证坡体不 受雨水径流的侵蚀破坏,使雨水径流产流缓慢,利于植物对污染物的拦截和去除。
具体实施方式
[0074] 以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
[0075] 实施例1:利用草本植被过滤带拦截去除污染物的径流小区模拟实验。
[0076] 本实施例位于北京市昌平区小汤山镇国家精准农业研宄示范基地(东经116°26’, 北炜40°10’),属华北平原区,为暖温带半湿润大陆季风气候区,年平均气温11.5°C,无霜期 平均190天,年平均降水量640mm,降水主要集中于夏季(6月到8月),夏季降水占年降水量的 70 %。土壤为壤质粘土,土壤容重为1.3g/cm3,稳定渗透率为13mm/h。
[0077] 本实施例在坡度为5%的坡面上设置有9个径流小区,在坡度为1〇%的坡面上设置 3个径流小区,各径流小区之间用防渗薄膜隔开,防止渗流相互干扰。小区规格为11.〇mX 1.6m,在小区坡底装有集流桶以收集径流和泥沙。在坡度为5 %的径流小区内分别栽种宽度 为3m、5.5m、7.5m、10.5m的草本植被过滤带,在坡度为10%的径流小区内栽种宽度为1〇. 5m 的草本植被过滤带。本实施例选择杂交狼尾草、野古草、柳枝稷,按照3:2:1的株数比,构建 草本植被过滤带,于2012年8月按照30cm行距沿等高线方向水平开沟,开沟深度l〇cm,然后 以lOcin株距带钵移栽上述植物。所移栽植物为育苗45天、株高25cm的幼苗,移栽前留茬10cm 刈割,移栽时去除塑料育苗杯,移栽后将垄沟填平,完毕后清理杂物,并适量浇水促进其成 活,其后定期除草,待株高超过25cm时进行刈割以促进分蘖。
[0078] 至2013年5月,草本植被过滤带已基本形成(株高超过5〇cm,覆盖度超过70%,草本 植物茎秆密度超过200根/m2),此时开始进行试验。试验开始前,对草本植被过滤带进行刈 害!J (留茬高度10cm)。试验过程中,首先将5.6kg泥沙、38.38g KN03以及4.63g KH2P〇4加入搅 拌桶中,并加入265.8L水搅拌均匀后,由水栗抽至径流小区坡顶端形成流量为54L/min的径 流。实验开始后,依次记录每个径流小区初始产流时间,并在径流小区底端汇流口处将每分 钟的出流量按时间分别收集,自产流起试验进行1小时。收集的样品经过沉淀、过滤、分离 后,量取体积测定径流,泥沙待自然风干后称其质量,最后对每个样品收集100mL上清液,用 以测定其总氮和总磷含量。
[0079] 结果表明,坡度为5 %时,宽度3m、5 • 5m、7.5m、10.5m的草本植被过滤带对径流的拦 截率分别为35 %、47 %、58 %、72 %,对泥沙的拦截率分别为85 %、89 %、92 %、95 %,对总氮 的拦截率分别为68%、76%、81 %、86%,对总磷的拦截率分别为89 %、92 %、93 %、96%。5% 和10%坡度时,宽度10.5m的草本植被过滤带对径流的拦截率分别为69%和52%,对泥沙的 拦截率分别为96%和91 %,对总氮的拦截率分别为86%和78%,对总磷的拦截率分别为 96%和93%。5.5m宽的草本植被过滤带对径流、泥沙、总氮以及总磷的拦截率最高分别可达 67%、95%、82%、94%。此外,草本植被过滤带中的杂交狼尾草返青时间早,初春即可完全 覆盖地表,7月初即大面积出现花絮并持续至8月底,观花、观叶效果好,观赏期长。
[00S0] 本实施例表明利用草本植被过滤带可以促进暴雨径流下渗,有效拦截暴雨径流所 携带的泥沙、氮、磷等污染物。因此,将草本植被过滤带用于城市景观水体周边,可以防止暴 雨径流所携带的污染物进入景观水体,同时形成良好的观赏效果,从而有效保护和美化景 观水体。
[0081] 实施例2:利用生态浮床去除水体氮、磷污染物的模拟实验
[0082] 本实施例位于北京市海淀区北京市农林科学院内。本实施例所用千屈菜、鸢尾、黄 菖蒲幼苗为来自北京市怀柔区军神园艺场的一年生苗,选取长势良好、大小均匀的植株带 回,冲洗干净,统一留茬20cm,然后在自来水中预培养3周供试验用。参照典型生活污水水质 低、中、高三个等级,本实例采用Ca(N03)2和KH2P04分别配制六种氮、磷浓度的污水,其中总 氮浓度分别为10、20、40、60、80、10011^/1,总磷浓度分别为1、3、6、9、12、1511^/1。
[0083] 使用白色塑料水箱(上敞口长70cm、宽50cm,底长64cm、宽43cm,高44cm,总体积约 137L)为试验容器,将千屈菜、鸢尾、黄菖蒲按照株数比为5:1:1进行配比,用定植棉固定于 定植篮后,按照3X5规格放入打有孔洞(孔径5cm,孔间距12cm)的白色聚乙烯泡沫板 (64 • 8cm X 44cm X 2 • 7cm)上,然后种植于水箱内,箱内污水量约90L,水深为31cm。采用增氧 栗向受试水体中充分曝气,每天曝气12次,每次曝气15分钟,以避免供氧不足对植物生长及 试验结果造成影响。每次采样前加蒸馏水以补充蒸发水量,使整理箱内水量保持为90L。自 试验开始起,每间隔7天于上午10 :00 — 11:00采集水样和植物样,测定指标包括总氮、硝态 氮、铵态氮和总磷,以及植物株高、根长、鲜重和干重。
[0084] 结果显示,在整个试验过程中,三种植物正常生长,每株植物均有新叶发出,叶片 增大,植株长高,根系生长良好。六种氮浓度下,三种植物的株高平均净增量依次为2.6、 3.4、3_8、5.6、4.9、4.3〇11,根长平均净增量依次为10.9、15.9、22.0、30.0、23.3、19.5。111,干 重平均净增量依次为0.95、1.26、1.45、1.66、1.52、1.48g。三种植物在六种氮浓度下均未出 现枯萎现象,并且氮浓度为40mg/L时长势最好,即三种植物对氮的耐受性较高。六种磷浓度 下,三种植物的株高平均净增量依次为4.3、5.3、6.7、7.9、7.7、5.0cm,根长平均净增量依次 为6.5、11.2、15.2、31.6、29.2、20.5cm,干重平均净增量依次为1.14、1.33、1.61、1.89、 2. 〇6、1 • 38g。三种植物在六种磷浓度下均未出现枯萎现象,并且磷浓度为9—12mg/L时长势 最好。
[0085]六种氮浓度下,三种植物对总氮的去除率依次为18.4%、23.5%、26.8%、30.0%、 24.3%、19.3%,对硝态氮的去除率依次为14.2%、15.7%、17. 1%、19.3%、17.6%、 17.3%,对铵态氮的去除率依次为29.7%、39.4%、46.0%、65_7%、54.4%、48.9%。六种憐 浓度下,三种植物对总磷的去除率依次为63.3%、71.3%、73.6%、79.4%、75.4%、73.7%。 [0086]本实施例表明,千屈菜、鸢尾、黄菖蒲这三种植物对氮、磷的耐受能力较强,在氮、 磷污染物为低、中、高三种水平下均未出现枯萎现象,且对水体中氮、磷污染物有较高的去 除率和良好的去除效果,其中对水体中磷污染物的去除效果更好。
[0087]实施例3:利用草本植被过滤带和生态浮床对北京市朝阳区平房郊野公园内的人 工湖进行保护和美化。
[0088]本实施例位于北京市朝阳区平房乡郊野公园(东经116°32’,北玮39。56’),气候为 典型的暖温带半湿润大陆性季风气候,四季分明。夏季高温多雨,冬季寒冷千燥,春、秋短 促。所选人工湖为半封闭性景观水体,水面长约4 lm,宽约19m,面积约779m2。水源为附近污 水处理厂处理后的生活污水,实验前景观水体中总氮浓度平均为18.28mg/L,总磷浓度平均 为0.27mg/L,C0D浓度平均为56.86mg/L,为劣V类水。针对上述景观水体,本实施例于2014 年7月设计构建了草本植被过滤带和生态浮床,具体内容如下,关于美化和保护景观水体的 方法具体为:
[0089] 1、草本植被过滤带的建立:
[0090] 1)将人工湖周围坡体上的杂草、枯落物以及大块砾石等清除,填平径流冲刷形成 的侵蚀沟;
[0091] 2)顺地势和地形平整坡面,平整后坡面的平均坡度约为4〇°,坡顶距水面距离为5-7.5m不等。
[0092] 3)在平整后的坡面上,从坡顶至坡下,沿坡面等高线方向以4〇Cm水平等间距开沟, 开沟深度10cm,同时设置外高内低倾斜角度为10°的微反台。最终在坡面上开沟13-17行。 [0093] 4)在所开垄沟中栽种杂交狼尾草、野古草以及柳枝稷(杂交狼尾草、野古草以及柳 枝稷的栽种苗数比例为4:1:1,即杂交狼尾草所占比例大于65%),带钵移栽(移栽前去除塑 料钵),株距10cm。
[0094] 移栽苗为育苗40天、株高约25cm的小苗。
[0095]本实施例沿人工湖边共栽种宽度为5-7 • 5m的草本植被过滤带约l〇〇m,共栽种杂交 狼尾草、野古草以及柳枝稷约4万株。
[0096]栽种后每隔7天进行浇水、清除杂草等日常管护,一个月后无需再进行人工管护。 待植物株高超过30cm后及时刈割,以促进分蘖。
[0097] 2、生态浮床的构建:
[0098] 1)采用高密度聚乙烯泡沫板作为生态浮床载体。将长、宽均为8〇cm,厚为l〇cra,孔 密度为25个/m2、孔直径为8cm的浮床单元用塑料铆钉和细绳连接形成不同形状的3块浮床 单体,分别是边长为3m的正八边形、边长为3m的正方形以及长宽为1〇. 4m和8.8m的长方形。 [00"] 浮床总面积为199 • 68m2,水面覆盖率为25.6 %。
[0100] 2)浮床单体拼接好后,将选定的浮床植物千屈菜、黄菖蒲和鸢尾以种植面积比为 4:1:1,并按从中心向外围的形式依次带钵移栽入浮床孔穴中,每个孔穴栽种植物一株,共 种植4856株。然后将其挪动于湖中央等间距布设,用水泥袋和绳索重力型固定,以防止其来 回漂动。
[0101]经过2014年7、8、9三个月的观察和湖水水质监测,本实施例中草本植被过滤带和 生态浮床的植,成活率接近100%,长势良好。经过3个月的生长,草本植被过滤带中杂交狼 尾草的平均株高达83Cm,净增量为68cm,地表覆盖度超过80%,长势整齐,且有部分花穗出 现,有^好的观赏性;生态浮床中千屈菜、黄菖蒲、鸢尾均生长迅速,生物量较大,3个月后平 均株高分别为87_3、61.9、55.2(^,平均根长分别为80_1、91.7、96.9〇111,生物量分别为 945 • 5、489 • 2、585 • 0g/m2,并且三种植物的生长旺盛期在时间上搭配良好。此时生态浮床中 千屈菜、黄菖蒲以及鸾尾对景观水体中总氮的净吸收量分别为16 • 58、7.59、7 • 19g/m2,对景 观水体中总磷的净吸收量分别为丨• 65、〇 • 78、〇 • 88g/m2;三种植物从景观水体中总共吸收总 氮2699.0g,吸收总磷274.9g。其中千屈菜地上部分生物量积累较快,可定期收割,以扩大其 对景观水体中氮、磷等污染物的吸收量。
[0102]本实施例应用草本植被过滤带和生态浮床后,景观水体的总氮、铵态氮、总磷、C0D 浓度分别从原来的18_28、0.17、0.27、56_86呢凡降至6_57、0_11、0.18、42_15呢/1,去除率 分别为64.1 %、32 • 3%、34.9%、25.9%,浊度由原来的14.70NTU降至3.05NTU,水质净化见 效快且净化效果稳定。
[0103]实施例3中综合应用草本植被过滤带和生态浮床对景观水体水质的改善效果,要 明显好于实施例1中单独应用草本植被过滤带或实施例2中单独应用生态浮床。
[0104]景观水体的水质改善后,水中鱼类等水生动物逐渐增多,亲水性增加。同时,草本 植被过滤带和生态浮床中植物生长茂盛,不同植物在色彩上搭配良好,在空间上错落有致, 整体上美化了该景观水体,提升了观赏性。
[0105]本实施例表明,综合应用草本植被过滤带和生态浮床,对北方城市景观水体有较 好的保护与美化效果,该方法能防治坡岸侵蚀、净化水质、改善景观水体周围生态环境、丰 富生物多样性、提升景观水体观赏性,兼具环境效益和景观效益。
[0106]虽然,上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验,对本发明作了详尽的描 述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见 的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的 范围。

Claims (8)

1.一种保护和美化北方城市景观水体的草本植被过滤带,所述草本植被的幼苗或种子 以乡土植物为主,以引种和驯化的外来植物为辅;所述草本植被使用的种苗中:乡土植物与 外来植物的幼苗株数比或种子粒数比为5—9:1;所述乡土植物为杂交狼尾草,所述外来植物 为柳枝稷。
2.—种保护和美化北方城市景观水体的方法,该方法包括在景观水体的滨岸构建草本 植被过滤带,该方法包括以下步骤: 1) 在环绕景观水体的所有滨岸区,进行清理,包括清除杂草、枯落物以及砾石,填平沟 壑; 2) 顺地势和地形平整坡面; 3) 沿坡面的等高线方向水平等间距开沟,开沟的行间距为10-50cm;同时,在开沟后的 外沿,设置外高内低倾斜角度约为5-10°的微反台; 4) 在所开垄沟中栽种权利要求1所述的草本植被过滤带; 5) 草本植物栽种后每隔3-7天充分浇灌,一个月后停止。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤2)中: 坡度<30°时,坡面宽度3-5m; 坡度30-45°时,坡面宽度5-10m; 坡度45-60°时,坡面宽度10-20m; 所述步骤4)的栽种植物方式为直接播种、裸苗移栽或带钵移栽; 所述直接播种,则条播开沟深度介于0 • 5-1.5cm,播种量为每米20-50粒,播种范围为环 绕景观水体的所有坡岸,播种后细土覆盖; 所述裸苗移栽,则开沟深度介于2-5cm,株距5-20cm; 所述带钵移栽,则开沟深度介于5-lOcm,株距5-20cm。
4.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于,该方法还包括在景观水体中建立生态 浮床,所述生态浮床中:以乡土植物为主,以引种和驯化的外来植物为辅,乡土植物与外来 植物的栽种株数比为2-7:1。
5. 根据权利要求4所述的方法,其特征在于,乡土植物与外来植物的栽种株数比为4-6: 1〇
6. 根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述乡土植物为芦苇、千屈菜、鸢尾、菖蒲、 水葱、泽泻、红寥、蒲苇、荇菜或慈姑; 所述外来植物为黄菖蒲、美人蕉、水蔗草、芦竹、再力花、紫芋、或旱伞草。
7. 根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述乡土植物为千屈菜,所述外来植物为 黄菖蒲。
8. 根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述生态浮床的制备包括以下步骤: 1) 在温室或室外苗圃对所选植物进行育苗; 2) 使用高密度聚乙烯泡沫板为漂浮载体组建生态浮床,各浮床单体由长宽均为80-150cm、厚为5-15cm、孔密度为20-35个/m2、孔直径为5-12cm的浮床单元用铆钉和细绳连接 而成,重力型固定; 3) 对所筛选的植物进行空间配置和栽种比例设计,控制生态浮床的水面覆盖率为1〇- 40%,将育苗形成的植物带钵直接放入生态浮床上的植物孔内,并将植物扶正,保证植物根 系已浸入水中或与水面接触良好。
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