CN105265211A - 一种沉水植物人工草皮培育系统及培育移栽方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉水植物人工草皮培育系统及培育移栽方法，其中：培育系统包括沉水植物人工草皮培育层，通过将富纤维素材料、可控缓释肥、高分子保水材料混合后，加入水和沉水植物种子形成的匀浆，上述混合匀浆装入定型培养袋内压制、固定成层状，即为沉水植物人工草皮培育层；沉水植物人工草皮培育系统还包括培育池，培育池内覆盖河泥层，将草皮培养层沉入河泥层中，在培育池中加水至合适高度，培育水草；待水草长成，将沉水植物人工草皮培育层和水草一起取出，即为沉水植物人工草皮。试验结果显示，本发明恢复沉水植被水草成活率高、操作简单、设施要求低，应用效果良好。

Description

一种沉水植物人工草皮培育系统及培育移栽方法

技术领域

本发明涉及水环境治理的技术领域，具体涉及一种沉水植物人工草皮培育系统及培育移栽方法。

背景技术

随着社会进步和经济发展，人类对环境资源开发利用活动日益增加，我国湖泊出现了大面积的水体富营养化现象，水华频发。水体富营养化和水华发生破坏了水体生态系统平衡，引起了水生生物多样性下降、地表水水质恶化，严重影响了人民的生产、生活与饮用水安全，已经成为制约区域社会经济可持续发展的重大环境问题之一。

对于浅水富营养化湖泊而言,其生态系统稳定存在的状态主要有两种，即以沉水植物占优势的清水状态和以浮游植物占优势的浊水状态(李文朝,1997;SchefferandCarpenteretal.,2001;赵磊与刘永等,2014)，其中后者是水体富营养化的主要表现状态。沉水植物是整个植物体沉没在水下的植物类群，属于大型草本植物。作为水体生态系统中主要的初级生产者，沉水植物通过增加空间生态位、抑制生物性和非生物性悬浮物、改善水下光照和溶解氧条件，为形成复杂的食物链提供了食物、场所和其他必要条件，也间接支持了肉食和碎食食物链，是水体生物多样性赖以维持的基础。同时，沉水植物占据了沉积物-水界面，能够有效阻隔沉积物营养盐的释放。因此，沉水植被的恢复常常作为藻型湖泊生态修复的主要措施及浅水湖泊生态系统功能及稳定性提高的标志。近年来，针对湖泊富营养化的问题，我国在太湖、滇池等湖泊开展了大量的以水生植被恢复为主要手段的生态修复工程，但是水生植被恢复及重建的效果并不理想(秦伯强与高光等,2005)。有研究显示，沉水植被恢复受多种因素影响，如光照、营养盐、悬浮物、水动力、温度等，其中光照强度是沉水植物恢复和生长的主要限制因子(王华与逄勇等,2008)。

沉水植物恢复方法主要有自然恢复和人工恢复两种方法。沉水植物自然恢复的前提是生境条件的明显改善，当浅水湖泊的透明度高，水下光照强度条件合适的情况下，沉水植物可迅速自然恢复生长；但是当沉水植物长期生长的水体环境发生变化时，其自然恢复比较缓慢，此时需要采取人工方法进行恢复。沉水植物人工恢复主要用于以下几种情况：（1）水体中沉水植物彻底消亡，水体沉积物中缺乏沉水植物的繁殖体；（2）湖水低浊度保持时间较短，沉水植物不能够短时间内生长成为成熟植株；（3）因特殊原因（如娱乐等），沉水植物需要引入特定物种。

沉水植物人工恢复一般有以下几种方法：（1）播种法：在种源区采集水生植物种子，在种子萌发期按照一定的密度播种至需要进行沉水植物人工恢复的区域，草种沉底后自然萌发。播种法是沉水植物恢复最简便的方法，但是种子成活率极低，仅在环境适宜的水体适用；（2）扦插移栽：在水深较浅、透明度较好和底质适宜的条件下可采用此方法。具体操作方法是将水生植物植株捆扎成小束，在宽约5cm竹片的头部做一个缺口，将沉水植物根部卡入缺口，手持竹片将沉水植物插入沉积物中，然后轻轻拔出竹片。此种方法现场工作量大，技术要求高，工作效率低，且新栽种的沉水植物易受风浪等水动力扰动而卷走，不适合大面积推广；（3）渐沉式沉床载体移植：将沉水植物首先通过扦插或者芽苞繁殖移植到载体上，通过载体的逐渐沉降来克服富营养化水体透明度低的问题，净化水质(程南宁与陈煜权等,2011)。此种技术在透明度较低的富营养化水体中，可以保证沉水植物成活，并可以直接恢复沉水植物，但是沉降载体结构复杂，成本较高，不利于大面积推广；（4）容器育苗种植法：恢复区水的透明度不够或种植后要立即有效果的，可将沉水植物先栽种在营养钵中，培养高状的植株后种植(高翔与王高鸿等,2014)。另外还有悬袋种植法、沉袋种植法等。此种方法由于沉水植物容器昂贵，单体容器覆盖面积小，仅适用于小面积使用，不适用于大规模推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，而提供一种方便有效的沉水植物人工草皮培育、移植和快速生长的沉水植物人工草皮培育系统及培育移栽方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种沉水植物人工草皮培育系统，其中：包括沉水植物人工草皮培育层，沉水植物人工草皮培育层是通过将富纤维素材料、可控缓释肥、纤维保水材料混合后，加入水和沉水植物种子或者营养体形成的培养基匀浆，沉水植物人工草皮培育层装入定型纱网内定型为层状草皮基质，沉水植物人工草皮培育系统还包括培育池，培育池内覆盖河泥层，将草皮基质沉入河泥层中，在培育池中加水至合适高度，培育水草；待水草长成，将定型纱网包裹的沉水植物人工草皮培育层和水草一起取出，即为沉水植物人工草皮。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

在培育池中加水至30cm-50cm深度，随着沉水植物萌发生长，适当增加水深，水深保持在水草植株高度3倍左右。

沉水植物人工草皮培育层通过四角分别绑定一个配重石块，靠自重沉入河泥层中进行沉水植物培养，或进行沉水植物草皮的移植和恢复。

富纤维素材料为腐熟稻壳或碎木屑或粉碎树叶中的一种或几种。

培养基匀浆是由富纤维素材料、可控缓释肥、高分子保水材料、水按3:1:1：5的质量比例混合。加水前首先按照一定密度加入水草种子或者营养体。高分子保水材遇水后吸水膨胀，能够保证草皮运输过程中基质内的水分，同时，高分子保水材料还是一种增稠剂，可以增加草皮培育层的机械性能和贮存稳定性。

沉水植物人工草皮培育层为含水率为40%至60%的匀浆，培育池为水泥池体。

定型纱网为脱脂纱布或者50-150目尼龙纱网，培养基匀浆平铺成层状，用脱脂纱布或者50-150目尼龙纱网分上下两层包覆，在定型机上或人工压制成3cm厚度的层状培养层，经过缝编机或者人工将上下两层被覆层缝合固定，加强培养层的机械强度。培育池为水泥池体。

一种沉水植物人工草皮培育系统移栽沉水植物的方法，包括以下步骤：

步骤一、人工草皮基质制备：将富纤维素材料、可控缓释肥、纤维保水材料配比后，加沉水植物种子或者沉水植物营养体和水形成匀浆，上下被覆基质固定层，经定型机压制成预定形状和尺寸，成为含有沉水植物种子、富含肥料、并以基质固定层外包的层状草皮基质；用定型缝边线7对层状草皮培养层进行上下缝合，加强草皮的抗冲击能力；沉水植物种子或者沉水植物营养体为单一种或几种水生植物的混合种；

步骤二、草皮培育池构建：构建培育池，池体下部和池壁需做好防渗处理，池底铺设一定厚度的松软河泥，作为层状草皮基质中沉水植物种子或者沉水植物营养体发芽扎根的育苗基质池体长宽尺寸根据生产规模而定；

步骤三、人工草皮基质铺设：将毯状草皮基质放入培育池内的河泥层上，向池体内缓慢注入30-50cm深清水，开始培育草皮基质内的沉水植物

步骤四、草皮培育：随着沉水植物人工草皮培育层内水草植株的萌发和生长，需要适当增加水深，水深保持在水草植株高度3倍左右；待草皮上的水草平均株高达到10厘米时，对水草进行间苗；将草皮从水中取出，即为沉水植物人工草皮成品；在草皮四角用铁丝分别绑定配重石块，配重石块使草皮能自行下沉至水底；如果待恢复水体存在水质较差、透明度较低、扰动较强、水深较大时，可以适当延长草皮培养时间，至水草株高至30cm甚至更高，并增加水草密度，以提高水草成活株数；

步骤五、草皮移植：沉水植物人工草皮成品运输时需将多块草皮打卷或者垂直罗列，以保持草皮水分；将草皮运输至需要进行水生植物恢复的水体，按照工程设计所需的植株密度，将草皮连同配重石块平铺、草苗面向上沉于水体指定位置的沉积物表层；

步骤六、后期管理：定期观测水草的生长情况，直至人工草皮上的水草长出新的根系，扎入底泥中，并向周围水体扩散繁殖，形成稳定的沉水植物群落。

步骤一中基质固定层包括上层和下层，成型的草皮基质通过上层和下层固定层用缝编线固定在一起，压制成型的浆毯有粘性，并且上下两侧均包裹有缝编线连接的固定层中，运输过程中不会出现草皮基质脱落，在水中抗冲击能力强。

步骤五中人工草皮在需要进行水生植物恢复的水体中的覆盖面积达到10％-50％，保证区内水草形成一定生物量，利于形成稳定的植物群落。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）成活率高：水草根部扎在草皮内，与直接扦插移栽法相比，能够更有效的保护水草根部在移植过程中不受伤害，并且能够在水草移植初期为水草提供足够的养分，供水草最终定植。同时，以草皮为移植载体还能减少风浪扰动造成的植株上浮和死亡。

（2）无二次污染：本发明设计的人工草皮材料，如脱脂纱布、稻壳、木屑、保水材料等均为一次性易降解材料，在一周年之内即会全部降解，不留任何污染。

（3）成本低廉：人工草皮制备所用材料中保水材料购买价格几元-几十元/kg，脱脂纱布市场价格约为1元/m²，其他材料均为废物利用材料，易得且价格低廉。人工草皮生产过程仅需建设一个水泥池体进行草皮的培育，工程量小，材料和人工成本低。草皮移植操作简单，与传统扦插移栽相比，无需工人下水就可以实现草皮的移植。

（4）适合于大规模沉水植物恢复。人工草皮基质材料简单易得，成本低廉，具有良好的稳定性，易于大批量制备。水草种子也容易取得。且人工草皮可以根据工程需求压制成各种尺寸，便于运输。本方法特别适合与大规模沉水植物人工草皮的生产和快速种植。

（5）适用范围广。此方法培育的人工草皮适用于各种水体，如受污染的河流、湖泊，公园池塘等，对水深也无明显限制。

附图说明

图1为本发明的水植物人工草皮培育系统的结构示意图；

图2为图1中沉水植物草皮培养成功之后的结构示意图；

图3是人工草皮俯视图；

图4是沉水植物人工草皮培育层细部剖面图。

附图标记为：定型纱网1、沉水植物人工草皮培育层2、河泥层3、培育池4、配重石块5、水草植株6、定型缝边线7。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

实施例一：苦草草皮培育及移植

本发明的主要解决方案是通过沉水植物人工草皮实现的，沉水植物人工草皮，是通过将腐熟稻壳（碎木屑、粉碎树叶等富含纤维素的材料）、可控缓释肥、高分子保水材料和水按照3:1:1：5配比，与苦草种子形成含水率为50%的匀浆，装入长为5m、宽为1.5m的上下两层脱脂纱布内，经成型机制成厚度约为3cm的浆毯，采用人工办法用尼龙线将上下两层脱脂纱布缝合，成为含有沉水植物种子、富含肥料、以脱脂纱布外包的草皮培育层。将草皮基质放入下覆河泥的水泥池内，加水至30-50cm深度，培育水草。待水草株高生长至10cm左右，将脱脂纱布包裹的培养基和水草一起取出，即为沉水植物人工草皮。将人工草皮运输至需进行沉水植物恢复的水体，将草皮按照一定密度平铺投入水底即可。

本发明的沉水植物人工草皮培育及其培育移栽方法，其实现步骤为：

（1）人工草皮基质制备：将腐熟稻壳（碎木屑、粉碎树叶等富含纤维素的材料）、可控缓释肥、高分子保水材料按照3:1:1配比，加苦草种子50g/m²混匀，再加入5个比例的水，形成含水率为50％的匀浆，用长5m、宽1m（也可是其他尺寸）的脱脂纱层上下包裹，经成型机制成厚度约为3cm的浆毯，成为含有沉水植物种子、富含肥料、以脱脂纱布外包的毯状草皮基质。成型的毯状草皮基质上层纱布和下层纱布用缝编线人工缝合在一起，控制草皮整体厚度，方便草皮运输与移植。按照此方法压制成型的草坡培养基有一定的粘性，并且上下层均包有缝编线连接的纱布层，在水中不易变形，运输过程中不会出现草皮基质脱落。单个草皮尺寸也可以根据需要改变长和宽。

（2）草皮培育池构建：构建深度1m的水泥池体，池体长宽均为10m，池体下部和池壁需做好防渗处理，池底铺设厚度为10厘米的松软河泥，做为毯状草皮基质中草籽发芽扎根的育苗基质。池体长宽尺寸可根据生产规模而定。

（3）人工草皮基质铺设：将毯状草皮基质放入水泥池体内河泥之上，向池体内缓慢注入30-50cm深清水，开始培育草皮内的沉水植物。随着水草植株的生长，需要适当增加水深，水深保持在水草植株高度3倍左右。

（4）草皮培育：待水草皮内草籽萌发，水草平均株高达到10厘米时，对水草进行间苗，达到20株/m²左右；将草皮从水中取出，即为沉水植物人工草皮成品。在草皮四角用铁丝分别绑定一个石块作为配重，使草皮可以自行下沉至水底。如果待恢复水体水质较差，且水较深时，可以适当延长草皮培养时间，增加水草株高至30cm左右，并降低水草密度。

（5）草皮移植：草皮运输时需将多块草皮打卷或者垂直罗列，以保持草皮水分。将草皮运输至需要进行水生植物恢复的水体，按照工程设计所需的植株密度，将草皮连同配重石笼平铺、草苗面向上置于水体指定位置。一般情况下，人工草皮覆盖率达到10-50％左右即可以保证区内水草形成一定生物量。

（6）后期管理：每周观测一次水草的生长情况，大约一周滞后，人工草皮上的水草会长出新的根系，并扎入底泥中。最终，水草会定植与底泥中正常生长，并向周围水体扩散繁殖，形成稳定的沉水植物群落。

实施例二：菹草草皮培育及移植

本发明的主要解决方案是通过沉水植物人工草皮实现的，人工草皮培育是通过将腐熟稻壳（碎木屑、粉碎树叶等富含纤维素的材料）、可控缓释肥、高分子保水材料和水按照3:1:1：5配比，与菹草营养体（石芽）形成含水率为50%的匀浆，装入长款均为1.5m的上下两层50目的尼龙纱网内，经成型机制成厚度约为3cm的浆毯，采用人工办法用尼龙线将上下两层脱脂纱布缝合，成为含有苦草石芽、富含肥料、以尼龙纱网外包的草皮培育层。将草皮基质放入下覆河泥的水泥池内，加水至30-50cm深度，培育水草。待水草株高生长至10cm左右，将脱脂纱布包裹的培养基和水草一起取出，即为沉水植物人工草皮。将人工草皮运输至需进行沉水植物恢复的水体，将草皮按照一定密度平铺投入水底即可。

本发明的沉水植物人工草皮培育及其培育移栽方法，其实现步骤为：

（1）人工草皮基质制备：将腐熟稻壳（碎木屑、粉碎树叶等富含纤维素的材料）、可控缓释肥、高分子保水材料按照3:1:1配比，加菹草石芽50个/m²混匀，再加入5个比例的水，形成含水率为50％的匀浆，用长宽均为1m（也可是其他尺寸）的尼龙纱网上下包裹，经成型机制成厚度约为3cm的浆毯，成为含有苦草营养体、富含肥料、以纱网外包的毯状草皮基质。成型的毯状草皮基质上层纱布和下层纱布在缝编机上用尼龙线缝合在一起，控制草皮整体厚度，方便草皮运输与移植。按照此方法压制成型的草坡培养基有一定的粘性，并且上下层均包有缝编线连接的纱网层，在水中不易变形，运输过程中不会出现草皮基质脱落。单个草皮尺寸也可以根据需要改变长和宽。

（2）草皮培育池构建：构建深度1m的水泥池体，池体长宽均为10m，池体下部和池壁需做好防渗处理，池底铺设厚度为10厘米的松软河泥，做为毯状草皮基质中草籽发芽扎根的育苗基质。池体长宽尺寸可根据生产规模而定。

（3）人工草皮基质铺设：将毯状草皮基质放入水泥池体内河泥之上，向池体内缓慢注入30-50cm深清水，开始培育草皮内的沉水植物。随着水草植株的生长，需要适当增加水深，水深保持在水草植株高度3倍左右。

（4）草皮培育：待水草皮内草籽萌发，水草平均株高达到10厘米时，对水草进行间苗，达到20株/m²左右；将草皮从水中取出，即为沉水植物人工草皮成品。在草皮四角用铁丝分别绑定一个石块作为配重，使草皮可以自行下沉至水底。如果待恢复水体水质较差，且水较深时，可以适当延长草皮培养时间，增加水草株高至30cm左右，并降低水草密度。

（5）草皮移植：草皮运输时需将多块草皮打卷或者垂直罗列，以保持草皮水分。将草皮运输至需要进行水生植物恢复的水体，按照工程设计所需的植株密度，将草皮连同配重石笼平铺、草苗面向上置于水体指定位置。一般情况下，人工草皮覆盖率达到10-50％左右即可以保证区内水草形成一定生物量。

（6）后期管理：每周观测一次水草的生长情况，大约一周滞后，人工草皮上的水草会长出新的根系，并扎入底泥中。最终，水草会定植与底泥中正常生长，并向周围水体扩散繁殖，形成稳定的沉水植物群落。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种沉水植物人工草皮培育系统，其特征是：包括沉水植物人工草皮培育层(2)，所述的沉水植物人工草皮培育层(2)是通过将富纤维素材料、可控缓释肥、纤维保水材料混合后，加入水和沉水植物种子或者营养体形成的培养基匀浆，所述的沉水植物人工草皮培育层(2)装入定型纱网(1)内定型为层状草皮基质，沉水植物人工草皮培育系统还包括培育池(4)，所述的培育池(4)内覆盖河泥层(3)，将所述的草皮基质沉入河泥层(3)中，在培育池(4)中加水至合适高度，培育水草；待水草长成，将定型纱网(1)包裹的沉水植物人工草皮培育层(2)和水草一起取出，即为沉水植物人工草皮。

2.根据权利要求1所述的一种沉水植物人工草皮培育系统，其特征是：在培育池(4)中加水至30cm-50cm深度，随着沉水植物萌发生长，适当增加水深，水深保持在水草植株高度3倍左右。

3.根据权利要求1所述的一种沉水植物人工草皮培育系统，其特征是：所述的沉水植物人工草皮培育层(2)通过四角分别绑定一个配重石块(5)，靠自重沉入河泥层(3)中进行沉水植物培养，或进行沉水植物草皮的移植和恢复。

4.根据权利要求1所述的一种沉水植物人工草皮培育系统，其特征是：所述的富纤维素材料为腐熟稻壳或碎木屑或粉碎树叶中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种沉水植物人工草皮培育系统，其特征是：所述的培养基匀浆是由富纤维素材料、可控缓释肥、高分子保水材料、水按3:1:1：5的质量比例混合，加水前首先按照一定密度加入水草种子或者营养体，高分子保水材遇水后吸水膨胀，能够保证草皮运输过程中基质内的水分，同时，高分子保水材料还是一种增稠剂，可以增加草皮培育层的机械性能和贮存稳定性。

6.根据权利要求1所述的一种沉水植物人工草皮培育系统，其特征是：所述的沉水植物人工草皮培育层(2)为含水率为40%至60%的匀浆，所述的培育池(4)为水泥池体。

7.根据权利要求1所述的一种沉水植物人工草皮培育系统，其特征是：所述的定型纱网(1)为脱脂纱布或者50-150目尼龙纱网，所述的培养基匀浆平铺成层状，用脱脂纱布或者50-150目尼龙纱网分上下两层包覆，在定型机上或人工压制成3cm厚度的层状培养层，经过缝编机或者人工将上下两层被覆层缝合固定，加强培养层的机械强度；所述的培育池(4)为水泥池体。

8.一种利用如权利要求1至7任一所述的沉水植物人工草皮培育系统移栽沉水植物的方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤一、人工草皮基质制备：将富纤维素材料、可控缓释肥、纤维保水材料配比后，加沉水植物种子或者沉水植物营养体和水形成匀浆，上下被覆基质固定层，经定型机压制成预定形状和尺寸，成为含有沉水植物种子、富含肥料、并以基质固定层外包的层状草皮基质；用定型缝边线(7)对层状草皮培养层进行上下缝合，加强草皮的抗冲击能力；沉水植物种子或者沉水植物营养体为单一种或几种水生植物的混合种；

步骤二、草皮培育池构建：构建培育池(4)，池体下部和池壁需做好防渗处理，池底铺设一定厚度的松软河泥，作为层状草皮基质中沉水植物种子或者沉水植物营养体发芽扎根的育苗基质池体长宽尺寸根据生产规模而定；

步骤三、人工草皮基质铺设：将毯状草皮基质放入培育池(4)内的河泥层(3)上，向池体内缓慢注入30-50cm深清水，开始培育草皮基质内的沉水植物；

步骤四、草皮培育：随着沉水植物人工草皮培育层(2)内水草植株的萌发和生长，需要适当增加水深，水深保持在水草植株高度3倍左右；待草皮上的水草平均株高达到10厘米时，对水草进行间苗；将草皮从水中取出，即为沉水植物人工草皮成品；在草皮四角用铁丝分别绑定配重石块(5)，配重石块(5)使草皮能自行下沉至水底；如果待恢复水体存在水质较差、透明度较低、扰动较强、水深较大时，可以适当延长草皮培养时间，至水草株高至30cm甚至更高，并增加水草密度，以提高水草成活株数；

步骤五、草皮移植：沉水植物人工草皮成品运输时需将多块草皮打卷或者垂直罗列，以保持草皮水分；将草皮运输至需要进行水生植物恢复的水体，按照工程设计所需的植株密度，将草皮连同配重石块(5)平铺、草苗面向上沉于水体指定位置的沉积物表层；

步骤六、后期管理：定期观测水草的生长情况，直至人工草皮上的水草长出新的根系，扎入底泥中，并向周围水体扩散繁殖，形成稳定的沉水植物群落。

9.根据权利要求7所述的一种沉水植物人工草皮培育移栽方法，其特征是：步骤一中基质固定层包括上层和下层，成型的草皮基质通过上层和下层固定层用缝编线固定在一起，压制成型的浆毯有粘性，并且上下两侧均包裹有缝编线连接的固定层中，运输过程中不会出现草皮基质脱落，在水中抗冲击能力强。

10.根据权利要求8所述的一种沉水植物人工草皮培育移栽方法，其特征是：步骤五中人工草皮在需要进行水生植物恢复的水体中的覆盖面积达到10％-50％，保证区内水草形成一定生物量，利于形成稳定的植物群落。