CN108640287A - 一种促进沉水植物群落稳定的湖泊生态系统生物操纵方法 - Google Patents

一种促进沉水植物群落稳定的湖泊生态系统生物操纵方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种促进沉水植物群落稳定的湖泊生态系统生物操纵方法，所述方案包括生态修复期的阶段设定、沉水植物生长状况的判定、测量底栖鱼类的生物量以及底栖鱼类的削减。本发明根据湖泊生态系统修复的实际，实现了对生态修复工程中底栖鱼类有效削减，从而达到改善修复富营养化水体水质、促进沉水植物种群扩张与恢复的目的，本方法具有安全、成本低等特点。

Description

一种促进沉水植物群落稳定的湖泊生态系统生物操纵方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种促进沉水植物群落稳定的湖泊生态系统生物操纵方法。
背景技术
浅水湖泊生态修复的大量实践表明，在湖泊达到清水态后，由于沉水植物群落不够稳定，生态系统尚不健全，导致鱼类数量的迅速增加，从而削弱乃至造成生态修复失败。
有关草食性鱼类如草鱼对生态系统修复工作的负面影响，研究得较为透彻。其实底栖鱼类的负面效应也不小，其觅食活动不仅使沉积物营养盐释放，促进浮游藻类生长，更重要的是，还能使沉积物发生悬浮，降低水体透明度，抑制沉水植物，甚至有可能导致清水态向浊水态的转变。然而，也有一些研究表明，底栖杂食性鱼类能促进沉水植物生长，如，王晓平等（湖泊科学，2016）研究发现，鲫鱼处理组中沉水植物生物量增长12.5%。这其中的争议，可能主要与鱼类的密度有关。
浅水湖泊的生态修复常用技术手段是适当降低水位、清除水体鱼类后，再移栽沉水植物。由于沉水植物在移栽时植物体上不可避免带入鲤鲫鱼的粘性卵，或者在补水期间携带的鲤鲫幼鱼进入，造成生态修复施工结束后鲤鲫幼鱼大量暴发，水质恶化，水体透明度大大降低，抑制沉水植物生长与种群扩张，从而导致生态修复的最终失败。
因此，在生态修复后，如何迅速、及时地采取措施控制底栖食性鱼类所带来的负面效应改善沉水植物生长条件，促进沉水植物群落的稳定，是维持修复后生态系统稳定的关键。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种促进沉水植物群落稳定的湖泊生态系统生物操纵方法，可使得水域生态系统得到稳定。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种促进沉水植物群落稳定的湖泊生态系统生物操纵方法，包括如下步骤：
（1）生态修复期的阶段设定：目标水域生态修复施工结束后的第一年内，为生态系统调整期；目标水域生态修复施工结束后的第二年与第三年，为生态系统稳定期；
（2）沉水植物生长状况的判定：调查目标水域沉水植物的覆盖度以及沉水植物优势种数量；
（3）测量底栖鱼类的生物量：在采样点捕捞鱼类，并对捕捞到的鱼类进行种类鉴定和重量测定，根据所测定的重量计算目标水体鱼类的生物量；所述的策略底栖鱼类的生物量的频率为：每月中旬测定一次；
（4）底栖鱼类的削减：在所述生态系统调整期，当步骤（2）所调查的沉水植物的覆盖度小于等于40%或步骤（2）所调查的沉水植物优势种数量小于等于3种，同时步骤（3）所测定的底栖鱼类生物量中，鲤鲫鱼类的生物量达到5~10 g/m3时，对所述目标水体内的鲤鲫鱼类进行削减至3 g/m3；
在所述生态系统稳定期，当步骤（2）所调查的沉水植物的覆盖度小于等于60%或步骤（2）所调查的沉水植物优势种数量小于等于5种，同时步骤（3）所测定的底栖鱼类生物量中，鲤鲫鱼类的生物量达到10~15 g/m3时，对所述目标水体内的鲤鲫鱼类进行削减至5g/m3。
步骤（3）所述的采样点的设置方式为：共设置两个采样点，其中一个采样点设置于所述沉水植物生物量超过500 g/m2的区域，另一个采样点设置于所述沉水植物生物量低于50 g/m2的区域。
所述的计算目标水体鱼类的生物量的方法为：采用在所述的两个采样点捕捞到的鱼类重量的均值进行计算。
步骤（2）所述的调查时间和步骤（3）所述的捕捞时间为每年的5~10月。
步骤（2）所述的调查时间和步骤（3）所述的捕捞时间为晴朗无风的上午十点至下午三点之间。
步骤（3）所述的捕捞方法为：使用沉性刺网放置在采样点，两个小时后收网。
所述的沉性刺网总长50m，所述沉性刺网是由网目规格分别为0.5，1.0、2.0、3.0和4.0 cm的5种丝网首尾相接形成，每种所述丝网的长度为10m。
首先，根据国内外大量的浅水湖泊生态修复的实际情况，将生态修复施工结束后的第一年设置为生态系统调整期，将生态修复施工结束后的第二年与第三年，设置为生态系统稳定期。
其次，定期监测目标水体内的沉水植物盖度与优势种类数量，以及鲤鲫鱼类的生物量。
最后，根据沉水植物与鲤鲫鱼的监测情况，在生态修复的调整期，沉水植物迅速生长种群扩张，鲤鲫鱼类也快速恢复，当沉水植物盖度低于40%或优势种类小于3种，而鲤鲫鱼类生物量达到5-10g/m3时，进行鲤鲫鱼类削减；在生态修复稳定期，沉水植物种群继续扩张，鲤鲫鱼类也继续恢复，当沉水植物盖度低于60%或优势种类小于5种，而鲤鲫鱼类生物量达到10-15g/m3时，进行鲤鲫鱼类削减。
采用本发明所述的技术方案，最终可以使目标水体沉水植物覆盖度达到60%以上、优势沉水植物种类达到5种以上，水域生态系统得到稳定。
本发明根据湖泊生态系统修复的实际，实现了对生态修复工程中底栖鱼类有效削减，从而达到改善修复富营养化水体水质、促进沉水植物种群扩张与恢复的目的，本方法具有安全、成本低等特点。
附图说明
图1是实施例1鲫鱼消减对苦草生物量的影响图。
图2是实施例1鲫鱼消减对黑藻生物量的影响图。
图3是实施例1鲫鱼消减对苦草相对生长率的影响图。
图4是实施例1鲫鱼消减对苦黑藻相对生长率的影响图。
图5是实施例1鲫鱼消减对苦草株高的影响图。
图6是实施例1鲫鱼消减对黑藻株高的影响图。
图7是实施例1鲫鱼消减对苦草株数的影响。
图8是实施例1鲫鱼消减对黑藻株数的影响。
具体实施方式
实施例1
室外受控实验在中国科学院太湖湖泊生态系统研究站进行，为期30天。鲫鱼密度为实验唯一影响因子，实验共计12个实验桶，实验开始前向桶内添加10 cm厚沉积物，沉积物来自太湖，去除杂质混匀后使用。实验所用沉水植物为苦草和黑藻两种，分别选用体态、株高一致的苦草和黑藻幼苗培养一周后种入实验桶，每桶均匀间隔种植12株苦草（40g）和黑藻（12g），实验桶注入经过滤的太湖湖水，待实验上覆水澄清稳定后投放鲫鱼，开始实验，每桶投放大小相近、活力相同的鲫鱼，保持实验每桶初始鲫鱼密度为18g/m3。在实验开始第10天，进行第一次鲫鱼消减，随机选取8个实验桶，分别消减2尾鲫鱼，使8个桶每桶鲫鱼密度由18g/m3变为6g/m3，实验开始第20天，在鲫鱼密度为6g/m3的桶中选取4桶进一步分别消减鲫鱼，使之无鱼，第30天结束实验，收获苦草和黑藻，测定形态学指标。
实验结果：
鲫鱼消减对苦草和黑藻形态学指标产生显著影响。实验结束时， 18g/m3密度鲫鱼的水体中苦草生物量为72.2g，当鲫鱼消减到6g/m3和无鱼时苦草生物量分别为150.5g、182.2g，比未消减显著升高107.83%、152.35%，苦草相对生长率与生物量变化一致，随着鲫鱼持续消减，相对生长速率逐渐升高；黑藻生物量和相对生长率在消减到6g/m3和无鱼时显著升高，6g/m3比18g/m3显著升高98.82%、30.08%，无鱼时显著升高76.28%、26.62%。实验中，鲫鱼消减显著提高苦草株高，但对黑藻株高无显著影响。实验结束时，相比未消减组，消减到6g/m3和无鱼时苦草总株数显著增多，苦草的繁殖能力得到增强，消减前的黑藻株数显著小于消减后的黑藻株数，同时显著低于实验种植数，表明鲫鱼扰动造成部分黑藻植株死亡，而消减鲫鱼数量可提高黑藻的成活率。
综上各项植物生长指标，消减湖泊水域鲫鱼数量，使水体鲫鱼密度保持在较低水准（6g/m3）时，可有效改善水质，促进苦草和黑藻生长。降低水体底栖鱼类数量，保持水体底栖鱼类密度处在较低水准，对水质改善和沉水植物的修复保育起着显著的促进作用。
实施例2
泰州溱湖生态修复示范水域，示范工程面积80000平方米，2011年5月开始施工，主要生态修复措施为沉水植物种植与底栖鱼类去除，6月份生态修复施工结束。在生态修复施工结束后的第一周年的5~10月，调查溱湖沉水植物的覆盖度以及沉水植物优势种数量，每月中旬，选择晴朗无风的上午十点至下午三点之间，在采样点捕捞鱼类，并对捕捞到的鱼类进行种类鉴定和重量测定，共有两个采样点，其中一个采样点设置于所述沉水植物生物量超过500 g/m2的区域，另一个采样点设置于所述沉水植物生物量低于50 g/m2的区域，对两个采样点所捕捞的鱼类进行种类鉴定和重量测定，根据两个采样点获得的数据计算溱湖鱼类的生物量，捕捞方法为：使用沉性刺网放置在采样点，两个小时后收网，沉性刺网总长50m，是由网目规格分别为0.5、1.0、2.0、3.0和4.0 cm的5种丝网首尾相接形成，每种丝网的长度为10m。
当沉水植物盖度低于40%，优势种小于等于3种，而鲤鲫鱼类生物量达到10g/m3时，进行鲤鲫鱼类削减至3g/m3。
在生态修复施工结束后的第二年与第三年，采用同样的测定方法测定鱼类生物量和沉水植物的覆盖度和优势种数量，在沉水植物盖度低于60%，优势种小于等于5种，而鲤鲫鱼类生物量15g/m3时，进行鲤鲫鱼类削减至5g/m3。
三年后，沉水植物覆盖度达到60%以上、优势沉水植物种类达到5种以上，水体清澈，湖泊生态系统得以稳定，水质指标达到地表水三类标准，部分指标达到地表水二类标准。
实施例3
无锡五里湖的生态修复示范工程，示范工程面积50000平方米，2010年5月开始施工。7月份水体有浑浊现象，透明度45cm，当时沉水植物盖度低于40%，优势种为2种，而鲤鲫鱼类生物量达到8g/m3，进行鲤鲫鱼类削减至3g/m3。随即，实施底栖鱼类削减，渔获物百分之九十为鲤鲫鱼（其中鲫鱼约60%），在鱼类削减结束12天后，水体透明度改善到90厘米以上，水质良好。
第二年5月份，观测发现，沉水植物盖度50%，优势种为3种，鲤鲫鱼类生物量7g/m3，透明度为70cm，随即进行鲤鲫鱼类削减至5g/m3。实施底栖鱼类削减，渔获物百分之60%为鲤鲫鱼，在鱼类削减结束后，水体透明度改善效果不明显，仅提升10cm。到7月份时，水体出现浑浊，透明度下降为45cm，此时鲤鲫鱼类生物量达到12g/m3，但没有采取鲤鲫鱼类削减措施。到8月底时，水体更加浑浊，透明度下降为30cm，水面有水草残片漂浮，此时鲤鲫鱼类生物量达到18g/m3，随即采取鲤鲫鱼类削减措施5g/m3，渔获物中90%为鲤鲫鱼，在鱼类削减结束后，水体透明度改善效果极明显，达到80cm，但由于低透明度持续时间太长，沉水植物死亡率过半，之后采取补种植物的措施，十月中旬沉水植物盖度才重新恢复到50%。
因此，在进行沉水植物盖度与优势种、以及鱼类生物量监测后，应根据本发明申请的技术指标要求，尽早采取正确的措施，才能尽快恢复水生态系统。

Claims (7)

1.一种促进沉水植物群落稳定的湖泊生态系统生物操纵方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）生态修复期的阶段设定：目标水域生态修复施工结束后的第一年内，为生态系统调整期；目标水域生态修复施工结束后的第二年与第三年，为生态系统稳定期；
（2）沉水植物生长状况的判定：调查目标水域沉水植物的覆盖度以及沉水植物优势种数量；
（3）测量底栖鱼类的生物量：在采样点捕捞鱼类，并对捕捞到的鱼类进行种类鉴定和重量测定，根据所测定的重量计算目标水体鱼类的生物量；所述的策略底栖鱼类的生物量的频率为：每月中旬测定一次；
（4）底栖鱼类的削减：在所述生态系统调整期，当步骤（2）所调查的沉水植物的覆盖度小于等于40%或步骤（2）所调查的沉水植物优势种数量小于等于3种，同时步骤（3）所测定的底栖鱼类生物量中，鲤鲫鱼类的生物量达到5~10 g/m3时，对所述目标水体内的鲤鲫鱼类进行削减至3 g/m3；
在所述生态系统稳定期，当步骤（2）所调查的沉水植物的覆盖度小于等于60%或步骤（2）所调查的沉水植物优势种数量小于等于5种，同时步骤（3）所测定的底栖鱼类生物量中，鲤鲫鱼类的生物量达到10~15 g/m3时，对所述目标水体内的鲤鲫鱼类进行削减至5 g/m3。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述的采样点的设置方式为：共设置两个采样点，其中一个采样点设置于所述沉水植物生物量超过500 g/m2的区域，另一个采样点设置于所述沉水植物生物量低于50 g/m2的区域。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的计算目标水体鱼类的生物量的方法为：采用在所述的两个采样点捕捞到的鱼类重量的均值进行计算。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述的捕捞时间为每年的5~10月。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述的捕捞时间为晴朗无风的上午十点至下午三点之间。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述的捕捞方法为：使用沉性刺网放置在采样点，两个小时后收网。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的沉性刺网总长50m，所述沉性刺网是由网目规格分别为0.5、1.0、2.0、3.0和4.0 cm的5种丝网首尾相接形成，每种所述丝网的长度为10m。
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