CN106045053B - 一种水位可控富营养化水体的水质净化及沉水植被恢复的方法 - Google Patents

一种水位可控富营养化水体的水质净化及沉水植被恢复的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种水位可控富营养化水体的水质净化及沉水植被恢复的方法，步骤如下：（1）待修复富营养化水体基本情况调查；（2）水草选择：选择穗花狐尾藻、轮叶黑藻、金鱼藻、苦草、刺苦草、密齿苦草、马来眼子菜和微齿眼子菜；（3）植被恢复方法：采用水位控制和植物配置相结合的方法进行沉水植被恢复和水质净化；（4）维护管理：水生植被恢复后，简单调控沉水植物种间的竞争，确保水质和沉水植物生物多样性。本发明采用水位控制和植物配置相结合的方法进行沉水植被恢复和水质净化，克服了传统技术沉水植被恢复慢，沉水植物成活率低的问题。解决了传统技术同时种植时，由于种间竞争等原因造成的弱势沉水植物成活率低下甚至死亡的问题。

Description

一种水位可控富营养化水体的水质净化及沉水植被恢复的 方法
技术领域
本发明属于生态恢复工程技术领域，具体涉及一种水位可控富营养化水体的水质净化及沉水植被恢复的方法。
背景技术
近年来，由于水体富营养化严重，其沉水植被带也迅速丧失和退化，导致许多水体的生态系统崩溃，几乎丧失自净功能。
因此，为了解决水体富营养化问题，恢复水体生态系统和自净功能，首先需要恢复水体的沉水植被。沉水植被的恢复受水体透明度、水位波动、溶解氧、水质、基质等诸多因素的影响。尤其是在富营养化水体中，许多沉水植物由于不能耐受高浓度的营养盐，而无法存活。
目前，我国在水体沉水植被快速恢复方面还没有好的技术和办法，主要的恢复方法是采用种植杯、种植床等各种种植装置及其改进装置进行沉水植物种植，该方法不仅经济成本高，恢复效果也不好。在实际种植过程中，由于欠缺植物配置和植物耐污能力的考究，往往导致一些沉水植物在恢复过程中受高浓度营养盐的胁迫而死亡，或者由于种间竞争处于劣势而被淘汰。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种沉水植被的恢复方法，能够在总氮浓度不高于4mg/L的，水位可控的富营养化水体中快速建群，使其水质净化到IV类水以上（总氮浓度≤1.5mg/L）。
本发明提供一种水位可控富营养化水体的水质净化及沉水植被恢复的方法，步骤如下：
（1）待修复富营养化水体基本情况调查；
（2）水草选择：选择穗花狐尾藻、轮叶黑藻、金鱼藻、苦草、刺苦草、密齿苦草、马来眼子菜和微齿眼子菜；
（3）植被恢复方法：
首先，将待修复水体水位降至10cm以下，种植苦草，待苦草基本都发芽后，调节水位至25-40cm，种植穗花狐尾藻、轮叶黑藻和金鱼藻，种植完毕后，调节水位至1-1.2m，待植物生长稳定一段时间后，调节水位至1.5-2m；
当水体总氮浓度低于2.5mg/L时，收割穗花狐尾藻，补种马来眼子菜和刺苦草，待马来眼子菜和刺苦草生长稳定后，调节水位至2-2.5m；
当水体总氮浓度降低到1.5mg/L以下时，收割马来眼子菜，补种微齿眼子菜和密齿苦草，待微齿眼子菜和密齿苦草生长稳定后，将水位调至3m以上；
（4）维护管理：水生植被恢复后，简单调控沉水植物种间的竞争，确保水质和沉水植物生物多样性。
作为优选，步骤（3）中所述种植苦草是采用播种的方法种植，苦草的密度为0.06-0.1g/m2。
作为优选，步骤（3）中所述种植穗花狐尾藻、轮叶黑藻和金鱼藻是采用扦插的方法种植；所述穗花狐尾藻的扦插密度为3-6芽/丛，6-10丛/ m2；所述轮叶黑藻的扦插密度为8-12芽/丛，8-12丛/ m2；所述金鱼藻的扦插密度为6-10芽/丛，8-12丛/ m2。
作为优选，步骤（3）中所述补种马来眼子菜和刺苦草是采用抛泥球的方法进行补种；所述马来眼子菜的种植密度为3-5芽/丛，8-10丛/ m2；刺苦草的种植密度为25-35株/m2。
作为优选，步骤（3）中所述补种微齿眼子菜和密齿苦草是采用抛泥球的方法进行补种；所述微齿眼子菜的种植密度为5-8芽/丛，8-12丛/ m2，密齿苦草的种植密度为25-40株/ m2。
作为优选，在收割穗花狐尾藻和马来眼子菜时，不需要将其收割干净，只要保证不影响其他沉水植物的生长即可。
作为优选，步骤（4）中所述简单调控沉水植物种间的竞争是对于处于优势的物种，适当进行收割；对处于劣势的种适当进行补种。
作为优选，所述调节水位的补给水均为待处理的富营养化水体的水。
本发明的有益效果为：
（1）本发明针对水位可控的富营养化水体，采用水位控制和植物配置相结合的方法进行沉水植被恢复和水质净化，克服了传统技术沉水植被恢复慢，沉水植物成活率低的问题。
（2）根据水位梯度、营养盐浓度梯度逐步进行沉水植被的栽种和调控，解决了传统技术同时种植时，由于种间竞争等原因造成的弱势沉水植物成活率低下甚至死亡的问题。
（3）补种植物前对优势上层植物进行收割的做法，有效解决了上层植物对下层植物和后来种植的植物生长繁殖的影响问题，同时避免了生长旺盛的优势植物向水体中释放营养盐的情况发生。
（4）能够在总氮浓度不高于4mg/L的，水位可控的富营养化水体中快速建群，使其水质净化到IV类水以上（总氮浓度≤1.5mg/L）。
（5）本方法进行的沉水植被恢复，后期维护成本低，管理简单。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
一种富营养化水体水质净化及沉水植被恢复的方法，步骤如下：
（1）待修复富营养化水体基本情况调查：包括水体营养盐情况、水体周边环境、常年水位变化情况、现存沉水植被情况等。
（2）水草选择：选择能适应不同营养盐浓度的沉水植物，沉水植物要求无入侵性，不会给修复水体带来新的生态破坏。选择水草主要种类为常见的穗花狐尾藻、轮叶黑藻、金鱼藻、苦草、刺苦草、密齿苦草、马来眼子菜、微齿眼子菜等。
（3）植被恢复方案：本发明是从水位调控和植物配置两方面实现植被恢复和水质净化的。首先，将待修复水体水位降至10cm以下，采用播种的方法种植苦草。约15d左右，待苦草基本都发芽后，调节水位至25-40cm，采用扦插的方法种植穗花狐尾藻、轮叶黑藻和金鱼藻。苦草、穗花狐尾藻、轮叶黑藻和金鱼藻都是水草里面的先锋物种，对高浓度的营养盐有很强的耐受性。种植完毕后，调节水位至1-1.2m，待植物生长稳定一段时间后，调节水位至1.5m以上。
定期取样监测水质情况，当水体总氮浓度低于2.5mg/L时，收割穗花狐尾藻，用抛泥球的方法补种马来眼子菜和刺苦草。其原因是：一方面，经实验测得，当穗花狐尾藻吸收水体营养盐含量达到一定程度时，其体内的营养盐含量会降低，形成向水体中释放营养盐的现象；另一方面，穗花狐尾藻生长到一定程度时，竞争力太强，不利于下层沉水植物的生长，影响沉水植物的生物多样性。待马来眼子菜和刺苦草生长稳定后，调节水位至2-2.5m。
定期取样监测水质情况，当水体总氮浓度降低到1.5mg/L以下时，收割马来眼子菜，用抛泥球的方法补种微齿眼子菜和密齿苦草。原因同样是防止马来眼子菜影响下层植物的生长。待微齿眼子菜和密齿苦草生长稳定后，将水位调至3m以上。一段时间后，监测水质。在沉水植被的群落共同作用下，水体总氮浓度维持在1.5mg/L以下。
备注：调节水位的补给水均为待处理的富营养化水体的水；
收割穗花狐尾藻和马来眼子菜时，不需要将其收割干净，只要保证不影响其他沉水植物的生长即可。
（4）维护管理：水生植被恢复后，定期对水体进行水质监测，简单调控沉水植物种间的竞争，确保水质和沉水植物生物多样性。
以下为本发明方法的具体试验例：
实施例1
一种水位可控富营养化水体的水质净化及沉水植被恢复的具体方法为：
（1）待修复富营养化水体基本情况调查：水体为小河沟，长约20m，宽5m，水位可控，水体总氮含量波动范围3.56-3.98mg/L，常年水位变化情况为2.8m-3.1m，河道中现存沉水植被品种单一，生物量较少。
（2）水草选择：选择常见的穗花狐尾藻、轮叶黑藻、金鱼藻、苦草、刺苦草、密齿苦草、马来眼子菜和微齿眼子菜作为恢复的沉水植物。
（3）植被恢复方案：将待修复河沟的水抽至10cm左右，采用播种的方法种植苦草。苦草的播种密度约0.08g/ m2。待苦草绝大多数发芽后，约20d，将水位调至30cm，采用扦插的方法种植穗花狐尾藻、轮叶黑藻和金鱼藻。穗花狐尾藻、轮叶黑藻和金鱼藻的扦插密度分别为5芽/丛，9丛/ m2、12芽/丛，10丛/ m2和10芽/丛，10丛/ m2。种植完毕后，调节水位至1m，待植物生长稳定20d后，调节水位至1.5m。
每10d取样监测水质情况，沉水植物生长至第165d时，测得水体总氮浓度为2.34mg/L，此时收割穗花狐尾藻，然后用抛泥球的方法补种马来眼子菜和刺苦草。马来眼子菜的种植密度为3芽/丛，8丛/ m2；刺苦草的种植密度为25株/ m2。待马来眼子菜和刺苦草生长稳定后，调节水位至2.5m。
每10d取样监测水质情况，新的沉水植被群落生长至289d时，测得水体总氮浓度为1.46mg/L，此时收割马来眼子菜，用抛泥球的方法补种微齿眼子菜和和密齿苦草，微齿眼子菜的种植密度为6芽/丛，10丛/ m2，密齿苦草的种植密度为35株/ m2。待微齿眼子菜和密齿苦草生长稳定20d后，将水位调至3m。
每10d取样监测水质。沉水植被群落共同作用下，从植被恢复的第372d起，水体总氮浓度维持在1.5mg/L以下。
其中，沉水植被的生长时间从苦草种子开始播种时计；
调节水位的补给水均为待处理的富营养化水体的水；
收割穗花狐尾藻和马来眼子菜时，不需要将其收割干净，只要保证不影响其他沉水植物的生长即可。
（4）维护管理：
1）注意观察沉水植被种间的竞争情况，对于处于优势的物种，适当进行人工收割等干预；对处于劣势的种适当进行补种。维持沉水植被群落的稳定性。
2）定期检查沉水植物有无病虫害。
3）及时清理河沟内的垃圾等杂物。
（5）生物多样性监测：生态修复工程完成后，在次年6月份，对整个修复水体共检测了20个样点，绝大多数样点均检测到有沉水植物，沉水植被的平均生物量为655g/㎡，总体覆盖度约为72.8%，沉水植被Shannon-Weiner多样性指数为0。
实施例2
一种水位可控富营养化水体的水质净化及沉水植被恢复的具体方法为：
（1）待修复富营养化水体基本情况调查：水体为小河沟，长约20m，宽5m，水位可控，水体总氮含量波动范围3.52-3.95mg/L，常年水位变化情况为2.8m-3.2m，河道中现存沉水植被品种单一，生物量较少。
（2）水草选择：选择常见的穗花狐尾藻、轮叶黑藻、金鱼藻、苦草、刺苦草、密齿苦草、马来眼子菜和微齿眼子菜作为恢复的沉水植物。
（3）植被恢复方案：将待修复河沟的水抽至10cm左右，采用播种的方法种植苦草。苦草的播种密度约0.06g/ m2。待苦草绝大多数发芽后，约20d，将水位调至40cm，采用扦插的方法种植穗花狐尾藻、轮叶黑藻和金鱼藻。穗花狐尾藻、轮叶黑藻和金鱼藻的扦插密度分别为3芽/丛，10丛/ m2、10芽/丛，11丛/ m2和8芽/丛，12丛/ m2。种植完毕后，调节水位至1.1m，待植物生长稳定20d后，调节水位至1.6m。
每10d取样监测水质情况，沉水植物生长至第165d时，测得水体总氮浓度为2.34mg/L，此时收割穗花狐尾藻，然后用抛泥球的方法补种马来眼子菜和刺苦草。马来眼子菜的种植密度为4芽/丛，9丛/ m2；刺苦草的种植密度为35株/ m2。待马来眼子菜和刺苦草生长稳定后，调节水位至2.3m。
每10d取样监测水质情况，新的沉水植被群落生长至289d时，测得水体总氮浓度为1.46mg/L，此时收割马来眼子菜，用抛泥球的方法补种微齿眼子菜和和密齿苦草，微齿眼子菜的种植密度为5芽/丛，12丛/ m2，密齿苦草的种植密度为25株/ m2。待微齿眼子菜和密齿苦草生长稳定20d后，将水位调至3.1m。
每10d取样监测水质。沉水植被群落共同作用下，从植被恢复的第372d起，水体总氮浓度维持在1.5mg/L以下。
其中，沉水植被的生长时间从苦草种子开始播种时计；
调节水位的补给水均为待处理的富营养化水体的水；
收割穗花狐尾藻和马来眼子菜时，不需要将其收割干净，只要保证不影响其他沉水植物的生长即可。
（4）维护管理：
1）注意观察沉水植被种间的竞争情况，对于处于优势的物种，适当进行人工收割等干预；对处于劣势的种适当进行补种。维持沉水植被群落的稳定性。
2）定期检查沉水植物有无病虫害。
3）及时清理河沟内的垃圾等杂物。
（5）生物多样性监测：生态修复工程完成后，在次年6月份，对整个修复水体共检测了20个样点，绝大多数样点均检测到有沉水植物，沉水植被的平均生物量为647g/㎡，总体覆盖度约为71.9%，沉水植被Shannon-Weiner多样性指数为0。
实施例3
一种水位可控富营养化水体的水质净化及沉水植被恢复的具体方法为：
（1）待修复富营养化水体基本情况调查：水体为小河沟，长约23m，宽4.5m，水位可控，水体总氮含量波动范围3.53-3.97mg/L，常年水位变化情况为2.6m-3.2m，河道中现存沉水植被品种单一，生物量较少。
（2）水草选择：选择常见的穗花狐尾藻、轮叶黑藻、金鱼藻、苦草、刺苦草、密齿苦草、马来眼子菜和微齿眼子菜作为恢复的沉水植物。
（3）植被恢复方案：将待修复河沟的水抽至10cm左右，采用播种的方法种植苦草。苦草的播种密度约0.1g/ m2。待苦草绝大多数发芽后，约20d，将水位调至25cm，采用扦插的方法种植穗花狐尾藻、轮叶黑藻和金鱼藻。穗花狐尾藻、轮叶黑藻和金鱼藻的扦插密度分别为6芽/丛，6丛/ m2、8芽/丛，12丛/ m2和6芽/丛，10丛/ m2。种植完毕后，调节水位至1.2m，待植物生长稳定20d后，调节水位至1.7m。
每10d取样监测水质情况，沉水植物生长至第165d时，测得水体总氮浓度为2.34mg/L，此时收割穗花狐尾藻，然后用抛泥球的方法补种马来眼子菜和刺苦草。马来眼子菜的种植密度为5芽/丛，10丛/ m2；刺苦草的种植密度为25株/ m2。待马来眼子菜和刺苦草生长稳定后，调节水位至2.5m。
每10d取样监测水质情况，新的沉水植被群落生长至289d时，测得水体总氮浓度为1.46mg/L，此时收割马来眼子菜，用抛泥球的方法补种微齿眼子菜和和密齿苦草，微齿眼子菜的种植密度为8芽/丛，8丛/ m2，密齿苦草的种植密度为40株/ m2。待微齿眼子菜和密齿苦草生长稳定20d后，将水位调至3.1m。
每10d取样监测水质。沉水植被群落共同作用下，从植被恢复的第372d起，水体总氮浓度维持在1.5mg/L以下。
其中，沉水植被的生长时间从苦草种子开始播种时计；
调节水位的补给水均为待处理的富营养化水体的水；
收割穗花狐尾藻和马来眼子菜时，不需要将其收割干净，只要保证不影响其他沉水植物的生长即可。
（4）维护管理：
1）注意观察沉水植被种间的竞争情况，对于处于优势的物种，适当进行人工收割等干预；对处于劣势的种适当进行补种。维持沉水植被群落的稳定性。
2）定期检查沉水植物有无病虫害。
3）及时清理河沟内的垃圾等杂物。
（5）生物多样性监测：生态修复工程完成后，在次年6月份，对整个修复水体共检测了20个样点，绝大多数样点均检测到有沉水植物，沉水植被的平均生物量为651g/㎡，总体覆盖度约为72.5%，沉水植被Shannon-Weiner多样性指数为0。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水位可控富营养化水体的水质净化及沉水植被恢复的方法，其特征在于：步骤如下：
（1）待修复富营养化水体基本情况调查；
（2）水草选择：选择穗花狐尾藻、轮叶黑藻、金鱼藻、苦草、刺苦草、密齿苦草、马来眼子菜和微齿眼子菜；
（3）植被恢复方法：
首先，将待修复水体水位降至10cm以下，种植苦草，待苦草基本都发芽后，调节水位至25-40cm，种植穗花狐尾藻、轮叶黑藻和金鱼藻，种植完毕后，调节水位至1-1.2m，待植物生长稳定一段时间后，调节水位至1.5-2m；
当水体总氮浓度低于2.5mg/L时，收割穗花狐尾藻，补种马来眼子菜和刺苦草，待马来眼子菜和刺苦草生长稳定后，调节水位至2-2.5m；
当水体总氮浓度降低到1.5mg/L以下时，收割马来眼子菜，补种微齿眼子菜和密齿苦草，待微齿眼子菜和密齿苦草生长稳定后，将水位调至3m以上；
（4）维护管理：水生植被恢复后，简单调控沉水植物种间的竞争，确保水质和沉水植物生物多样性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）中所述种植苦草是采用播种的方法种植，苦草的播种密度为0.06-0.1g/m2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）中所述种植穗花狐尾藻、轮叶黑藻和金鱼藻是采用扦插的方法种植；所述穗花狐尾藻的扦插密度为3-6芽/丛，6-10丛/ m2；所述轮叶黑藻的扦插密度为8-12芽/丛，8-12丛/ m2；所述金鱼藻的扦插密度为6-10芽/丛，8-12丛/ m2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）中所述补种马来眼子菜和刺苦草是采用抛泥球的方法进行补种；所述马来眼子菜的种植密度为3-5芽/丛，8-10丛/ m2；刺苦草的种植密度为25-35株/ m2。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）中所述补种微齿眼子菜和密齿苦草是采用抛泥球的方法进行补种；所述微齿眼子菜的种植密度为5-8芽/丛，8-12丛/ m2，密齿苦草的种植密度为25-40株/ m2。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在收割穗花狐尾藻和马来眼子菜时，不需要将其收割干净，只要保证不影响其他沉水植物的生长即可。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（4）中所述简单调控沉水植物种间的竞争是对于处于优势的物种，适当进行收割；对处于劣势的种适当进行补种。
8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于：所述调节水位的补给水均为待处理的富营养化水体的水。
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