CN111960545B - 一种基于生态沟渠池塘农业面源污染的综合治理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于生态沟渠池塘农业面源污染的综合治理系统，包括农田、沟渠、池塘，所述农田通过沟渠与池塘相连通，包括农田治理模块、沟渠治理模块、池塘治理模块；所述农田治理模块包括设置在农田中的多条第一排水沟、设置在农田低地势一端且与第一排水沟相连通的第二排水沟，所述第二排水沟与沟渠相连通，所述第二排水沟与沟渠靠近沟渠的一端还设置有滤网。通过本发明所述的基于生态沟渠池塘农业面源污染的综合治理系统，不仅能够对生态沟渠池塘中的氮磷等营养物进行净化，还能够有效降低沟渠池塘中农药的含量。
Description
技术领域
本发明涉及污水治理技术领域，具体涉及一种基于生态沟渠池塘农业面源污染的综合治理系统。
背景技术
农药和化肥的大量使用，在使得农业产量大幅度提高的同时，也带来了一系类的氮素和磷素等营养物、农药以及其他有机或无机污染物的污染问题。
例如，人们在对农田进行耕种以及施药的过程中，往往会将种子或农药的包装物随意丢弃在农田中，当遇到降雨天气，上述包装物便会在雨水的冲刷下进入沟渠，并随着沟渠四处流散，进而造成大范围的白色污染。
人们在施药的过程中，往往也会在农田附近的沟渠池塘中取水，因为缺少随身携带取水容器的缘故，人们往往会直接利用施药器具从沟渠池塘中取水，又因为，人们再将农药导入施药器具中后，往往会将农药的包装袋、盛装瓶等包装物直接仍如沟渠，或扔在沟渠极容易落入沟渠中的边缘位置，又因为在对施药器具进行清洗时，更是会直接将施药器具放入狗去池塘中进行清洗，进而使得施药器具中的农药进入沟渠池塘造成污染。
对池塘进行净化时，通常都是令鱼虾继续生活在池塘中，这种技术，虽然能够使得鱼虾随着池塘的被净化而使得其自身体内的氮磷等营养物以及农药以及其他有机或无机污染物的含量逐渐降低，但这一过程中需要耗费较长的时间。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供一种基于生态沟渠池塘农业面源污染的综合治理系统，不仅能够对生态沟渠池塘中的氮磷等营养物进行净化，还能够有效降低沟渠池塘中农药的含量。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于生态沟渠池塘农业面源污染的综合治理系统，包括农田、沟渠、池塘，所述农田通过沟渠与池塘相连通，包括农田治理模块、沟渠治理模块、池塘治理模块；
所述农田治理模块包括设置在农田中的多条第一排水沟、设置在农田低地势一端且与第一排水沟相连通的第二排水沟，所述第二排水沟与沟渠相连通，所述第二排水沟与沟渠靠近沟渠的一端还设置有滤网。
进一步的，所述沟渠治理模块包括靠近沟渠设置的多个用于供施药取水的取水坑、设置在取水坑中带提环的取水桶、靠近取水坑设置的储物坑、设置在储物坑中用于收集农药包装物的储物筒。
进一步的，所述储物筒包括设置在储物坑中的筒体、活动设置在筒体上端的筒盖，所述筒体与储物坑卡接，所述筒体的侧端还设置有提手，所述筒盖上设置有把手。
进一步的，所述筒盖与筒体的上端螺纹连接。
进一步的，所述沟渠治理模块还包括设置在沟渠中的第一种植净化单元。
进一步的，所述第一种植净化单元包括设置在沟渠中的多个第一人工种植区、设置在第一人工种植区中的若干个第一漂浮种植盘、设置在第一漂浮种植盘中的净化植株、设置在第一人工种植区边缘用于对第一漂浮种植盘进行限位的限位组件。
进一步的，所述限位组件包括设置在第一人工种植区上游的第一固定栏杆、通过第一固定栏杆进行固定的第一限位网、设置在第一人工种植区下游的第二固定栏杆、通过第二固定栏杆进行固定的第二限位网。
进一步的，所述池塘治理模块包括设置在池塘内部的蓄水池、设置在蓄水池的侧端和底部用来与池塘进行隔离的隔离墙，所述隔离墙为砖混结构，所述隔离墙的侧部和底部还设置有用于将池塘中的水与蓄水池中的水隔离起来的防渗漏隔水层，所述隔离墙的高度不低于池塘岸边的高度。
进一步的，所述池塘治理模块包括设置在池塘侧端的支撑架、设置在支撑架上的储水箱、设置在储水箱与池塘之间的第一抽水管、设置在第一抽水管位于池塘一端的第一潜水泵、设置在储水箱与蓄水池之间的第二抽水管、设置在第二抽水管位于蓄水池一端的第二潜水泵、设置在储水箱侧端的若干个出水管、设置在出水管上的控水阀、设置在支撑架侧端的若干个垃圾桶；所述池塘治理模块还包括第二种植净化单元，所述第二种植净化单元包括设置在池塘中的多个第二人工种植区、设置在第二人工种植区中的第二漂浮种植盘、设置在第二漂浮种植盘上的净化植株、用于对第二漂浮种植盘进行固定的连接架。
进一步的，所述净化植株包括大聚藻、凤眼莲、香菇草、大澡、黄花水龙、千屈菜、水芹、菖蒲中、美人蕉、茭瓜、梭鱼草、黑三棱、绿狐尾藻中的任意一种或多种的组合。
进一步的，所述的第一漂浮种植盘包括由网孔板组成的、顶部开口的箱体，所述的箱体的内部设置有活动隔离板，所述的箱体的设置有反冲洗管，所述的活动隔离板将箱体内部分为种植区和吸附区，所述的种植区内设置种植基质，所述的种植基质按照重量百分比计，包括高炉渣30％、中砂30％、沸石10％，粉煤灰5％、草炭10％，植物纤维15％，所述的吸附区设置有吸附基质，所述的吸附基质按照重量百分比计，包括中砂20％、沸石50，粉煤灰20、高岭土10％。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：其一，通过滤网，能够对人们滞留于农田中的农药包装物、种子的包装物进行拦截留存，进而使得人们能够在后续时间内将其从农田中带走，并避免其进入沟渠，且随着沟渠而四处扩散，进而造成大范围的白色污染。
其二，当人们在利用沟渠中的水对农药进行稀释时，可以先将取水桶从取水坑中取出，再利用取水桶从沟渠中取水，再利用取水桶将水倒入施药容器中，进而获得施药所需的水量；之后，还可以打开筒盖，将农药包装物扔进筒体中，并盖上筒盖，并在一段时间后对筒体中的农药包装物垃圾进行收集，从而避免农药包装物进入沟渠造成白色污染和农药污染；
在利用沟渠中的水，对施药器具进行清洗时，可以先将取水桶从取水坑中取出，再利用取水桶从沟渠中取水，并将盛装了足量水的取水桶和施药容器一起移到距离沟渠较远的地方，从而避免清洗施药器具时产生的含有农药的水直接流入沟渠中，即通过避免农药与沟渠中的水直接接触的方式来避免农药将沟渠中的水污染；
由于是通过第一漂浮种植盘来种植净化植株，进而来降低沟渠水体的氮磷含量，故而，当净化植株吸收了大量氮磷营养物时，只需通过将第一漂浮种植盘从沟渠中取出，便可实现对净化植株的快速收割，之后只需重新盛放了将新的净化植株的新的第一漂浮种植盘放入限位组件所围成的第一人工种植区即可。
其三，当人们需要利用池塘中的水进行对农药的稀释时，可以通过出水管、控水阀的配合来完成；并将农药包装物放入垃圾桶中进行集中收集，从而避免农药包装物进入池塘造成白色污染和农药污染；当人们需要利用池塘中的水进行对施药器具的清洗时，可以通过出水管、控水阀的配合在施药器具中加入足量的水，只要将因清洗的水倒入距离池塘较远的地方，从而避免清洗施药器具时产生的含有农药的水直接流入池塘中即可；
由于是通过第二漂浮种植盘来种植净化植株，进而来降低池塘水体的氮磷含量，故而，当净化植株吸收了大量氮磷营养物时，只需通过将第二漂浮种植盘从池塘中取出，便可实现对净化植株的快速收割，之后只需重新盛放了将新的净化植株的新的第二漂浮种植盘通过连接架进行固定，放入池塘中即可，又因为第二漂浮种植盘仅通过连接架进行固定，故而所形成的多个第二人工种植区是能够在池塘中进行移动的，从而更好地实现对池塘中氮磷营养物的吸收。
本发明通过在漂浮种植盘设置不同的基质，使种植区的基质的组成有利于净化植物的生长，使其生成速度快，植株粗壮，有利于更多的吸收了氮磷营养物，在吸附区采用具有吸附作用的材料，使其可以大量的吸附氮磷，使水体更加快速的恢复，更快速的降低水中的氮磷。另外在基质中添加中砂可以有效的避免基质的挤压，使基质保持良好的支撑性和透气性，有利于植物的生长和吸附作用。
其四，由于本发明所述的技术方案，在池塘中设置了蓄水池，且蓄水池中的水与池塘中的水相互隔离，因此，当需要对池塘进行净化时，可以先将池塘中的鱼虾转移到蓄水池中进行饲养，当池塘在被净化完毕后，再将鱼虾转移到池塘中即可，这种技术方案，相较于令鱼虾始终生活在池塘中的技术方案，具备缩短鱼虾体内污染物含量降低到合格水平的总耗时大大缩短的优点，且能够使得池塘在被污染之后，蓄水池的中的水仍不会被污染，从而使得人们能够从蓄水池中获得非污染的水源。
附图说明
图1为本发明的俯视结构示意图。
图2为本发明的储物筒的侧视剖视结构示意图。
图3为本发明的蓄水池、储水箱的侧视剖视结构示意图。
图4为本发明的第一漂浮种植盘的结构示意图；
图中：1、农田；2、沟渠；3、池塘；4、第一排水沟；5、第二排水沟；6、滤网；7、取水坑；8、取水桶；9、储物坑；10、储物筒；11、筒体；12、筒盖；13、提手；14、把手；15、第一人工种植区；16、第一漂浮种植盘；17、第一固定栏杆；18、第一限位网；19、第二固定栏杆；20、第二限位网；21、蓄水池；22、隔离墙；23、防渗漏隔水层；24、储水箱；25、第一抽水管；26、第一潜水泵；27、第二抽水管；28、第二潜水泵；29、出水管；30、控水阀；31、垃圾桶；32、第二人工种植区；33、第二漂浮种植盘；34、连接架，35为箱体，36为吸附区，37为活动分隔板，38为种植区，39为反冲管。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，一种基于生态沟渠池塘农业面源污染的综合治理系统，包括农田1、沟渠2、池塘3，所述农田1通过沟渠2与池塘3相连通，包括农田治理模块、沟渠治理模块、池塘治理模块；
所述农田治理模块包括设置在农田1中的多条第一排水沟4、设置在农田1低地势一端且与第一排水沟4相连通的第二排水沟5，所述第二排水沟5与沟渠2相连通，所述第二排水沟5与沟渠2靠近沟渠的一端还设置有滤网6。
所述沟渠治理模块包括靠近沟渠2设置的多个用于供施药取水的取水坑7、设置在取水坑7中带提环的取水桶8、靠近取水坑7设置的储物坑9、设置在储物坑9中用于收集农药包装物的储物筒10。
所述储物筒10包括设置在储物坑9中的筒体11、活动设置在筒体11上端的筒盖12，所述筒体11与储物坑9卡接，所述筒体11的侧端还设置有提手13，所述筒盖12上设置有把手14。
通过筒体11与筒盖12的配合，能够避免被收集在筒体11中的农药包装物在风雨的影响下随意飘落；且能够避免雨水进入筒体11中。
所述筒盖12与筒体11的上端螺纹连接。
在另外的实施例中，所述筒盖12还可以与筒体11的上端卡接。
所述沟渠治理模块还包括设置在沟渠2中的第一种植净化单元。
所述第一种植净化单元包括设置在沟渠中的多个第一人工种植区15、设置在第一人工种植区15中的多个第一漂浮种植盘16、设置在第一漂浮种植盘16中的净化植株、设置在第一人工种植区15边缘用于对第一漂浮种植盘16进行限位的限位组件。
所述限位组件包括设置在第一人工种植区15上游的第一固定栏杆17、通过第一固定栏杆17进行固定的第一限位网18、设置在第一人工种植区15下游的第二固定栏杆19、通过第二固定栏杆19进行固定的第二限位网20。
所述池塘治理模块包括设置在池塘3内部的蓄水池21、设置在蓄水池21的侧端和底部用来与池塘3进行隔离的隔离墙22，所述隔离墙22为砖混结构，所述隔离墙22的侧部和底部还设置有用于将池塘中的水与蓄水池中的水隔离起来的防渗漏隔水层23，所述隔离墙22的高度不低于池塘3岸边的高度。
所述防渗漏隔水层23为塑料薄膜。
所述池塘治理模块包括设置在池塘3侧端的支撑架、设置在支撑架上的储水箱24、设置在储水箱24与池塘3之间的第一抽水管25、设置在第一抽水管25位于池塘一端的第一潜水泵26、设置在储水箱24与蓄水池21之间的第二抽水管27、设置在第二抽水管27位于蓄水池21一端的第二潜水泵28、设置在储水箱24侧端的若干个出水管29、设置在出水管29上的控水阀30、设置在支撑架侧端的若干个垃圾桶31；所述池塘治理模块还包括第二种植净化单元，所述第二种植净化单元包括设置在池塘3中的多个第二人工种植区32、设置在第二人工种植区32中的第二漂浮种植盘33、设置在第二漂浮种植盘33上的净化植株、用于对第二漂浮种植盘33进行固定的连接架34。
通过连接架34，能够避免第二漂浮种植盘33变得松散甚至在池塘中四散而开，进而导致后续的回收第二漂浮种植盘33的工作变得麻烦。
所述净化植株包括大聚藻、凤眼莲、香菇草、大澡、黄花水龙、千屈菜、水芹、菖蒲中、美人蕉、茭瓜、梭鱼草、黑三棱、绿狐尾藻中的任意一种或多种的组合。
具体的，在雨水冲刷下，被人们滞留在农田1中将农药包装物、种子的包装物会在第一排水沟4、第二排水沟5的导引作用向着沟渠2中流动，但通过滤网6，却能够对上述农药包装物、种子的包装物进行有效的拦截和留存，进而使得人们能够在后续时间内将其从农田中带走，并避免其进入沟渠2，且随着沟渠2而四处扩散，进而造成大范围的白色污染以及更严重的农药污染。
当人们在利用沟渠2中的水对农药进行稀释时，可以先将取水桶8从取水坑7中取出，再利用取水桶8从沟渠2中取水，再利用取水桶8将水倒入施药容器中，进而获得施药所需的水量。
之后，还可以利用把手14打开筒盖12，将农药包装物扔进筒体11中，并利用把手14盖上筒盖12，并在一段时间后利用提手13对筒体11中的农药包装物垃圾进行收集，从而避免农药包装物进入沟渠2造成白色污染和农药污染。
在利用沟渠2中的水，对施药器具进行清洗时，可以先将取水桶8从取水坑7中取出，再利用取水桶8从沟渠2中取水，并将盛装了足量水的取水桶8和施药容器一起移到距离沟渠2较远的地方，从而避免清洗施药器具时产生的含有农药的水直接流入沟渠2中，即通过避免农药与沟渠2中的水直接接触的方式来避免农药将沟渠2中的水污染。
当需要对沟渠2中的氮磷营养物进行吸收时，可以先在沟渠2中选取多段水域，并通过第一固定栏杆17、第一限位网18、第二固定栏杆19、第二限位网20的配合在上述选中的水域中围出多个第一人工种植区15，并将盛放了净化植株的第一漂浮种植盘16放入第一人工种植区15中，一段时间后，净化植株吸收了大量氮磷营养物，此时，只需通过将第一漂浮种植盘16从沟渠2中取出，便可实现对净化植株的快速收割，随后对在第一人工种植区15中的第一漂浮种植盘16、净化植株进行更换即可。
当人们需要利用池塘中的水进行对农药的稀释，可以先第一抽水管25、第一潜水泵26的配合，向储水箱24中抽入足量的污染物不超标的水，之后通过出水管29、控水阀30的配合来向施药器具中加入足量的水来对农药进行稀释；若是需要将池塘中的污染物不超标的水进行灌溉等用途时，同样可以通过出水管29、控水阀30的配合来进行。
若是池塘3中的水已经被污染到无法进行施药以及灌溉等用途时，则可以利用第二抽水管27、第二潜水泵28的配合，将蓄水池21中的一部分水抽入向储水箱24中，之后通过出水管29、控水阀30的配合，来进行施药、灌溉等用途。
在利用储水箱24中的水完成对农药的稀释后，可以选择将农药包装物放入垃圾桶31中进行集中收集，从而避免农药包装物进入池塘造成白色污染和农药污染。
当人们需要利用池塘3中的水进行对施药器具的清洗时，可以通过出水管29、控水阀30的配合在施药器具中加入足量的水，只要将因清洗的水倒入距离池塘较远的地方，从而避免清洗施药器具时产生的含有农药的水直接流入池塘3中即可。
当人们需要对池塘3中的水进行净化时，先取出足量的盛放有足量净化植株的第二漂浮种植盘33，并通过连接架34将上述第二漂浮种植盘33固定起来，并将其放入池塘3中，从而形成多个流动的第二人工种植区32，进而来降低池塘3水体的氮磷含量，故而，当净化植株吸收了大量氮磷营养物时，只需通过将第二漂浮种植盘33从池塘中取出，便可实现对净化植株的快速收割，之后只需重新盛放了将新的净化植株的新的第二漂浮种植盘33通过连接架34进行固定，放入池塘3中即可，又因为第二漂浮种植盘33仅通过连接架34进行固定，并没有强制性地限制在池塘3中的某一区域，故而所形成的多个第二人工种植区32是能够在池塘3中进行移动的，从而更好地实现对池塘3中氮磷营养物的吸收。
由于本发明所述的技术方案，在池塘中设置了蓄水池21，且蓄水池21中的水与池塘中的水相互隔离，因此，当需要对池塘3进行净化时，可以先将池塘中的鱼虾转移到蓄水池21中进行饲养，当池塘在被净化完毕后，再将鱼虾转移到池塘3中即可。
这种技术方案，相较于令鱼虾始终生活在池塘3中的技术方案，不仅具备缩短鱼虾体内污染物含量降低到合格水平的总耗时大大缩短的优点，且能够使得池塘在被污染之后，蓄水池21的中的水仍不会被污染，从而使得人们能够从蓄水池21中获得非污染的水源。
基质实验：
实施例1
第一漂浮种植盘和第二漂浮种植盘结构一样，包括由网孔板组成的、顶部开口的箱体35，所述的箱体的内部设置有活动隔离板37，活动隔离板设置在箱体的中部，活动隔离板上设置有透水孔，所述的箱体的设置有反冲洗管39，所述的活动隔离板将箱体内部分为种植区36和吸附区38，所述的种植区内设置种植基质，所述的种植基质按照重量百分比计，包括高炉渣30％、中砂30％、沸石10％，粉煤灰5％、草炭10％，植物纤维15％，所述的吸附区设置有吸附基质，所述的吸附基质按照重量百分比计，包括中砂20％、沸石50％，粉煤灰20％、高岭土10％。
对比例1
与实施例1基本相同，不同点在于，不分种植区和吸附区，将种植区和吸附区的基质混合均匀，填充到箱体内。
基质吸附实验：
漂浮种植盘采用2m×1m×0.8m，在4m×2m×1.5m的水池中，添加待净化的污水，使其水深达到1.3m，每个水池中设置两个漂浮种植盘，每个漂浮种植盘种植菖蒲两排，每排8株，每株菖蒲的生物量大致一样。
水池中的水采用自来水，添加硫酸铵和磷酸二氢钾，调整水中氨氮含量为30mg.L-1,磷含量为50mg.L-1，4天后测定，水中氨氮含量和磷含量，计算吸附率。具体见下表。
| 实施例1 | 对比例1 | |
| 氨氮吸附率(％) | 98.3 | 87.6 |
| 磷吸附率(％) | 99.4 | 91.2 |
由上表可知，本发明采用将基质分为种植基质和吸附基质，有利于提高对水中的氨氮、磷的吸收，相对于将基质混合在一起，吸附率提高了10％左右。
另外观察菖蒲的生长，发现本发明的菖蒲的长势比对比例1要好很多，生物量增加量远大于对比例。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于生态沟渠池塘农业面源污染的综合治理系统，包括农田、沟渠、池塘，所述农田通过沟渠与池塘相连通，其特征在于：包括农田治理模块、沟渠治理模块、池塘治理模块；
所述农田治理模块包括设置在农田中的多条第一排水沟、设置在农田低地势一端且与第一排水沟相连通的第二排水沟，所述第二排水沟与沟渠相连通，所述第二排水沟与沟渠靠近沟渠的一端还设置有滤网；
所述沟渠治理模块包括靠近沟渠设置的多个用于供施药取水的取水坑、设置在取水坑中带提环的取水桶、靠近取水坑设置的储物坑、设置在储物坑中用于收集农药包装物的储物筒；
所述储物筒包括设置在储物坑中的筒体、活动设置在筒体上端的筒盖，所述筒体与储物坑卡接，所述筒体的侧端还设置有提手，所述筒盖上设置有把手；所述筒盖与筒体的上端螺纹连接；
所述沟渠治理模块还包括设置在沟渠中的第一种植净化单元；所述第一种植净化单元包括设置在沟渠中的多个第一人工种植区、设置在第一人工种植区中的若干个第一漂浮种植盘、设置在第一漂浮种植盘中的净化植株、设置在第一人工种植区边缘用于对第一漂浮种植盘进行限位的限位组件；
所述限位组件包括设置在第一人工种植区上游的第一固定栏杆、通过第一固定栏杆进行固定的第一限位网、设置在第一人工种植区下游的第二固定栏杆、通过第二固定栏杆进行固定的第二限位网；
所述池塘治理模块包括设置在池塘内部的蓄水池、设置在蓄水池的侧端和底部用来与池塘进行隔离的隔离墙，所述隔离墙为砖混结构，所述隔离墙的侧部和底部还设置有用于将池塘中的水与蓄水池中的水隔离起来的防渗漏隔水层，所述隔离墙的高度不低于池塘岸边的高度；
所述池塘治理模块还包括设置在池塘侧端的支撑架、设置在支撑架上的储水箱、设置在储水箱与池塘之间的第一抽水管、设置在第一抽水管位于池塘一端的第一潜水泵、设置在储水箱与蓄水池之间的第二抽水管、设置在第二抽水管位于蓄水池一端的第二潜水泵、设置在储水箱侧端的若干个出水管、设置在出水管上的控水阀、设置在支撑架侧端的若干个；所述池塘治理模块还包括第二种植净化单元，所述第二种植净化单元包括设置在池塘中的多个第二人工种植区、设置在第二人工种植区中的第二漂浮种植盘、设置在第二漂浮种植盘上的净化植株、用于对第二漂浮种植盘进行固定的连接架；
所述的第一漂浮种植盘包括由网孔板组成的、顶部开口的箱体，所述的箱体的内部设置有活动隔离板，所述的箱体的设置有反冲洗管，所述的活动隔离板将箱体内部分为种植区和吸附区，所述的种植区内设置种植基质，所述的种植基质按照重量百分比计，包括高炉渣30％、中砂30％、沸石10％，粉煤灰5％、草炭10％，植物纤维15％，所述的吸附区设置有吸附基质，所述的吸附基质按照重量百分比计，包括中砂20％、沸石50％，粉煤灰20％、高岭土10％。
2.如权利要求1所述的基于生态沟渠池塘农业面源污染的综合治理系统，其特征在于：所述净化植株包括大聚藻、凤眼莲、香菇草、大澡、黄花水龙、千屈菜、水芹、菖蒲中、美人蕉、茭瓜、梭鱼草、黑三棱、绿狐尾藻中的任意一种或多种的组合。
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