CN110642388A - 一种生态水景的沉水植物种植结构层及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生态水景的沉水植物种植结构层及其用途，属于生态环境工程技术领域。本发明提供的沉水植物种植结构层，所述沉水植物种植结构层包括由下至上依次设置的原土层、陶粒层、土工布、生土层和细砂层。本发明提供的沉水植物种植结构层，利用缓释的原理，可以有效降低土壤中N、P等无机或有机物向水体中释放速度，进而将N、P等无机或有机物锁住或存储在该种植基质结构层内；通过陶粒层、土工布、砂层等层层阻隔，基本阻断其下层土壤中微小颗粒、悬浮胶体向上释放并漂浮的路径，有效解决上述问题，保证水体的透明度，维持沉水植物正常生长。

Description

一种生态水景的沉水植物种植结构层及其用途

技术领域

本发明涉及一种生态水景的沉水植物种植结构层及其用途，属于生态环境工程技术领域。

背景技术

近年来，我国经济的快速发展及城市化水平的不断提高，其过程中产生的大量氮、磷等污染物潜伏土壤、流入水体中，导致水环境恶化且日益严重。由于水体富营养化的发生，导致水生植被逐渐衰退和减少，特别是沉水植物。沉水植物在水生态系统中，扮演重要角色，能大量消耗水体中的氮、磷，降低富营养化程度，防治藻类滋生，提高水体透明度，对生态水景的营造与维护有重要影响。因此，沉水植物是否能稳定、健康的生长，对生态水景的景观效果至关重要。

沉水植物的生长受到较多因素的影响，其中光照与水体透明度对沉水植物的生长影响最为显著。而影响水体透明度的原因主要来自沉水植物种植基质中有机、无机养分的释放而引起藻类滋生，以及种植基质表面沉积物重新悬浮，导致水体浑浊、透明度降低，使得沉水植物得不到足够光照而不能正常进行光合作用，引起沉水植物生态群落逐渐减弱、消失。但如果种植基质中养分较低或缺失，又会影响到沉水植物的正常生长，也不利于水底植被群落的建立和恢复。

目前有相关专利利用非土壤物质作为种植基质，如利用生土、碎石、椰糠、钢渣、稻壳、陶粒、芦苇杆等中几种混合制作成沉水植物种植基质，取代传统土壤种植，解决使用营养丰富的黏土基质在水下结构不稳定、结构易分离的问题。专利申请号为201510412786.2的中国专利，提供了一种沉水植物种植基质的配方，包括生土、碎石、椰糠，按照一定比例混合形成，该专利所述的混合基质中基本不含腐殖质、营养成分极少，不能满足沉水植物正常生长，致使沉水植物生长所需的营养物质基本来源于种植基质以外，也暴露出在处理营养化水体的修复治理过程中，容易出现由于水体富营养化而产生藻类滋生，从而引起的水体进一步恶化。专利申请号为201710345351.X的中国专利，提供了一种沉水植物且对水环境有修复作用的种植基质，该专利所述的种植基质由生土、钢渣、稻壳、陶粒、芦苇杆等按一定的比例混合而成，取代传统的土壤种植，为沉水植物提供可靠的生长环境基质，但该种植基质中的稻壳、陶粒、芦苇杆属于轻质物，容易脱离种植基质而上浮水中，对水体可能会造成一定污染同时也会遮挡阳光照射水底的效果，且同样面临处理营养化水体时，由于水体富营养化而产生藻类滋生的问题。现有公开的专利技术可能适用于轻度营养化水体的修复与治理，并不能直接用于生态水景的营造和恢复。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能营造生态景观水体的的沉水植物种植结构层。

本发明的另一目的是提供所述的沉水植物种植结构层在营造生态景观水体中的用途。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种沉水植物种植结构层，所述沉水植物种植结构层包括由下至上依次设置的原土层(熟土层)、陶粒层、土工布、生土层和细砂层。本发明所述沉水植物种植结构层的示意图如图1所示。

优选地，所述沉水植物种植结构层中各层的厚度为：原土层5-15cm、陶粒层5-10cm、土工布0.1-1cm、生土层5-20cm、细砂层2-5cm

优选地，所述沉水植物种植结构层中各层的厚度为：原土层10cm、陶粒层3cm、土工布0.2cm、生土层15cm、细砂层2cm。

优选地，所述沉水植物种植结构层中各层的厚度为：原土层15cm、陶粒层5cm、土工布0.5cm、生土层15cm、细砂层4cm。

本发明所述沉水植物种植结构层的特点是组成简单、材料普通、造价低廉，可在生态环境及景观工程建设项目中广泛运用。

本发明所述原土层也称为熟土层或原种植土层，其作为沉水植物维持正常生长的营养物资来源，位于沉水植物种植结构层的最底层，不仅能有效减缓或降低土壤中N、P等无机或有机物向水体中释放，同时所述沉水植物种植结构层内又能保证沉水植物维持正常生长的营养水平。

优选地，所述陶粒层中陶粒的粒径为1-5cm；更优选地，所述陶粒层中陶粒的粒径为2-4cm。

本发明所述的陶粒层中陶粒的粒径大小不一，陶粒质地坚硬、密度低、孔隙率高，内部孔隙多、大小均匀，适合微生物附着和固定，有利微生物在水中进行正常的生理代谢活动；通过微生物的代谢活动，分解水中有机污染物，形成N、P等无机盐类，再提供沉水植物生长所需，从而去除污染物质、消耗营养物质，降低水体的营养化程度，进一步到达净化水体的目的。

本发明所述的土工布，其作用主要表现为：一是隔离陶粒与生土的接触，避免上层中生土微粒下落堵塞陶粒孔隙，影响微生物的生理代谢活动；二是阻断其下层熟土层中的微小颗粒、悬浮胶体向上层水体释放。

优选地，所述沉水植物种植于所述生土层上。

本发明所述的生土层用于直接种植沉水植物，其重要作用是固定植株形态、保护植物根系，利用生土替代传统的、有营养的种植土，其N、P营养成分较少、营养化程度降低，不会造成水体出现富营养化的现象，避免藻类滋生。

优选地，所述细砂层中细砂的粒径为0.1-3mm；更优选地，所述细砂层中细砂的粒径为1-2mm。

本发明所述的细砂层位于所述沉水植物种植结构层的最上层，其作用主要表现：一是阻断生土层中的悬浮颗粒(细微砂粒)向上层水体漂浮，由于在水流的作用下，细微砂粒容易向上层水体漂浮，从而影响水体的透明度；二是有利于沉水植物的根茎发生分蘖，同时加快植物根系的生长和延伸，以及提高沉水植株向四周蔓延，加速水底植被的覆盖，从而提高水体生态承载力。

本发明提供所述的沉水植物种植结构层在营造生态景观水体中的用途。

与现有技术相比，本发明的有益效果为:

(1)本发明提供的沉水植物种植结构层适用范围广泛，不仅可以用于以硬质基地为主的人工湖生态水景观建设，也能用于原位软质基地的自然湖生态水景观改造；

(2)本发明提供的沉水植物种植结构层，利用缓释的原理，可以有效降低土壤中N、P等无机或有机物向水体中释放速度，进而将N、P等无机或有机物锁住或存储在该种植基质结构层内；避免了传统的沉水植物种植结构层所带来的问题，如沉水植物所用的泥土、淤泥等传统土壤基质，营养成分较高，会不断景观水体中释放N、P等无机或有机物，导致水体的营养化程度增加，容易发生滋生藻类，破坏水体，影响沉水植物的正常生长；

(3)本发明提供的沉水植物种植结构层，通过陶粒层、土工布、砂层等层层阻隔，基本阻断其下层土壤中微小颗粒、悬浮胶体向上释放并漂浮的路径，有效解决上述问题，保证水体的透明度，维持沉水植物正常生长；解决了传统的沉水植物种植结构层所带来的问题，如沉水植物所用的泥土、淤泥等传统土壤基质，其中含有大量微小颗粒、悬浮胶体等，也容易释放并漂浮在水体中，从而大大削弱了水体透光度，不利于沉植物的正常生长。

(4)本发明提供的沉水植物种植结构层，为沉水植物提供一个安全、稳定、可靠的种植基质，解决了传统土壤在水下容易发生结构不稳固、植物根系与土壤粘结性差等问题，保障沉水植物能维持正常生长状态，和可持续性的发展；

(5)本发明提供的沉水植物种植结构层，使得沉水植物健康而稳定的生长，为水体外来污染起到了重要的净化作用，同时也能提高并保持了水体的透明度，在生态园林建设中，可用于营造自然、生态、灵动的水体景观，增强了生态园林的景观效果，大大提高和改善周围的环境质量。

附图说明

图1为本发明所述沉水植物种植结构层的示意图。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例为本发明所述的一种沉水植物种植结构层，所述沉水植物种植结构层由下而上依次包括：熟土层(原土层)10cm、陶粒层3cm、土工布0.2cm、生土层15cm、细砂层2cm。

上述沉水植物种植结构层，用于营造某居住小区的生态水景，所述沉水植物品种为苦草，设计水深为50-70cm。

上述营造某居住小区的生态水景的步骤包括：

(1)在原防水混凝土结构基础上，铺设沉水植物的种植结构层，其结构层下而上依次由塾土层10cm、陶粒层3cm、土工布0.2cm、生土层15cm；

(2)在完成铺设生土层后，放水至生土层表面层10-20cm即可，充分浸泡已完成的种植结构层，并软化生土层，便于枯草种植；

(3)在生土层上按设计种植密度分块种植枯草，待已种完枯草的区域，其水质稍微沉淀、清澈后，铺设2cm的细砂层；

(4)细砂层全部铺设完成后，按逐级深度依次放水，至设计水深。

在上述生态水景营造完成后60天内，对苦草生长状况进行观察以及检测水景水质的变化情况，其结果见表1。

表1实施例1营造的某居住小区生态水景的沉水植物生长状况及水质变化情况

由表1可知，该小区生态水景的苦草整体生长状况良好、叶片舒展均匀，在观测前30天，苦草平均株高增长约量为8.5cm，而后30天的平均株高增长2-3.5cm；后30天与钱30天相比，苦草的增长量有所降低，表明枯草的生长逐渐趋于缓慢，符合植物生长缓慢的要求，减少后期收割作业；该小区生态水景的水质在观测期内，其总氮、总磷的含量随着时间的延长，呈现先升高后降低的变化，并逐渐趋向于稳定得状态，到达了地表水环境质量Ⅳ类标准，符合人体非直接接触景观娱乐用水的要求；水体透明度也逐渐由小变大，水质清澈见底。由此说明，该小区的生态水景经过60天的恢复，基本维持稳定的生态系统，水体的景观效果显著提升，具体表为：沉水植物恢复生长良好，侧芽、新叶向周围萌发、延伸，覆盖趋势明显，株高生长相对有所减缓；水质清澈、透明，景观效果好。

实施例2

本实施例为本发明所述的一种沉水植物种植结构层，所述沉水植物种植结构层由下而上依次包括：熟土层(原土层)15cm、陶粒层5cm、土工布0.5cm、生土层15cm、细砂层4cm。

上述沉水植物种植结构层，用于某公园水景的改造工程，所述沉水植物品种为轮叶黑藻，平均设计水深为1。5m。

上述某公园水景的改造工程的操作步骤包括：

(1)排放水景的全部水体，并对水景底部淤泥进行适当清除，保留较好泥土，作为原土层20cm；

(2)在原土层上依次铺设陶粒层5cm、土工布0.5cm、生土层20cm；

(3)在完成铺设生土层后，放水至生土层表面层20-25cm即可，充分浸泡已完成的种植结构层，并软化生土层，便于轮叶黑藻种植；

(4)在生土层上按设计种植密度分块种植轮叶黑藻，待已种完轮叶黑藻的区域，其水质稍微沉淀、清澈后，铺设3cm的细砂层；第五步，细砂层全部铺设完成后，按逐级深度依次放水，至设计水深。

在公园水景改造完成后90天内，对轮叶黑藻生长状况进行观察以及检测水景水质的变化情况，其结果见表2：

表2某居住小区生态水景的沉水植物生长状况及水质变化情况

由表2可知，该公园水景内的叶黑藻生长状况良好，增长量约为0.5-1.5cm/15d，株高增长稳定，且增幅较小，有利于延长收割的间隙时间，减少收割作业的频率；公园水景内的水质在观测期内，其总氮、总磷的含量随着时间的延长，呈现先升高后降低的变化，并在60天起逐渐趋向于平缓，到达比较稳定的水平，其符合地表水环境质量Ⅳ类标准；水体的透明度在前45天明显增大，而在后45天的变化较小，整体而言，水体的透明度得到显著提高。

综上所述，本发明提供的沉水植物种植结构层，利用缓释的原理，可以有效降低土壤中N、P等无机或有机物向水体中释放速度，进而将N、P等无机或有机物锁住或存储在该种植基质结构层内；通过陶粒层、土工布、砂层等层层阻隔，基本阻断其下层土壤中微小颗粒、悬浮胶体向上释放并漂浮的路径，有效解决上述问题，保证水体的透明度，维持沉水植物正常生长。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种沉水植物种植结构层，其特征在于，所述沉水植物种植结构层包括由下至上依次设置的原土层、陶粒层、土工布、生土层和细砂层。

2.如权利要求1所述的沉水植物种植结构层，其特征在于，所述沉水植物种植结构层中各层的厚度为：原土层5-15cm、陶粒层5-10cm、土工布0.1-1cm、生土层5-20cm、细砂层2-5cm。

3.如权利要求2所述的沉水植物种植结构层，其特征在于，所述沉水植物种植结构层中各层的厚度为：原土层10cm、陶粒层3cm、土工布0.2cm、生土层15cm、细砂层2cm。

4.如权利要求2所述的沉水植物种植结构层，其特征在于，所述沉水植物种植结构层中各层的厚度为：原土层15cm、陶粒层5cm、土工布0.5cm、生土层15cm、细砂层4cm。

5.如权利要求1-4任一所述的沉水植物种植结构层，其特征在于，所述陶粒层中陶粒的粒径为1-5cm。

6.如权利要求5所述的沉水植物种植结构层，其特征在于，所述陶粒层中陶粒的粒径为2-4cm。

7.如权利要求1-4任一所述的沉水植物种植结构层，其特征在于，所述沉水植物种植于所述生土层上。

8.如权利要求1-4任一所述的沉水植物种植结构层，其特征在于，所述细砂层中细砂的粒径为0.1-3mm。

9.如权利要求8所述的沉水植物种植结构层，其特征在于，所述细砂层中细砂的粒径为1-2mm。

10.如权利要求1-9任一所述的沉水植物种植结构层在营造生态景观水体中的用途。

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