CN113603230B

CN113603230B - 一种利用种子库恢复富营养湖泊水生植物的生态修复方法

Info

Publication number: CN113603230B
Application number: CN202111032221.3A
Authority: CN
Inventors: 王慧丽; 张晓可; 王何寅; 王晓; 黄俊茹; 张禧
Original assignee: Anqing Normal University
Current assignee: Anqing Normal University
Priority date: 2021-09-03
Filing date: 2021-09-03
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2041-09-03
Also published as: CN113603230A

Abstract

本发明公开了一种利用种子库恢复富营养湖泊水生植物的生态修复方法，包括湖泊调查、水生植被调查、种子库调查萌发鉴定、环境因子理化性质测定、水生植物和种子密度的空间分布、生态系统构建等步骤。本发明通过对湖泊水生植物调查和分子测序方法鉴定种子库（相比采用传统的幼苗培养法，节约精力和时间），用本土自然采收的种子制备混合种子库，或人工补充当地乡土水生植物繁殖体或幼苗，并通过微地貌的人工改造S型河道小型坑塘、控制水位、增加光照、使用活性微生物菌剂等提高植物成活率，实现水生植物的重建。本发明利用种子库恢复湖泊水生植物，湿生、挺水、浮叶和沉水植物合理搭配，形成物种多样的植物生态群落，使其结构稳定，成本低，见效快，并可实现湖泊植物的自我更新和为植被恢复提供持续的种子来源，实现生物多样性保护。

Description

一种利用种子库恢复富营养湖泊水生植物的生态修复方法

技术领域

本发明属于环境保护和生态工程技术领域，具体涉及一种利用种子库快速高效地恢复富营养湖泊水生植物的生态修复方法。

背景技术

水生植物作为主要初级生产者，对湖泊生态系统的结构和功能均具有重要的塑造作用。水生植物不仅可以净化水质、抑制藻类过度生长，还可为其他水生生物营造多样的栖息环境，因此，对湖泊生态系统健康的维持至关重要。然而，受水体富营养化、闸坝建设江湖阻隔和水产养殖等人为干扰的影响，世界上许多湖泊水生植被严重退化，湖泊生态功能严重受损，长江中下游大多数湖泊水生植物多样性严重丧失，逐渐由沉水植物占优势的清水稳态转变为藻类占优势的浊水稳态。为了重建水生植被和恢复湖泊生态，地方政府采取了减少点源和面源污染、局部清淤、生物操纵和水生植被人工种植等方法，然而目前全湖水生植被盖度仍处于极低的水平。其主要原因是为了航运和防洪仍保持水库型波动模式，且水体和底泥中营养盐含量短期内难以降至较低水平。

如何恢复富营养化湖泊中水生植被（尤其是沉水植被）是世界范围内面临的生态难题。常用的方法包括生物操纵、降低水位、削减营养盐负荷和人工种植等方式。近年来，种子库在中国湖泊水生植被恢复和重建过程中的作用才开始逐渐受到人们的重视。种子库不仅能反映水生植物的历史变化，而且对地表植被的补充作用较为持久，是水生植物自行恢复的重要繁殖体来源。已有发明表明，底泥中一些植物种子可长期保持活性，在水生植被消失20—40年后仍对湖泊水生植物的补充起重要作用。种子的这种特性使得通过种子库恢复已消失水生植物群落成为可能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用种子库恢复富营养湖泊水生植物的生态修复方法，利用湖泊调查和幼苗萌发提取NDA鉴定种子库节约鉴定时间，优先在种子密度相对较高且有持续补充来源的局部区域人工补充种子库或种植本土水生植物，通过微地貌的人工改造S型河道小型坑塘、控制水位、增加光照、使用活性微生物菌剂、投放螺蚌类等提高植物成活率，可实现湖泊植物的自我更新，方便成本低，并可为植被恢复提供持续的种子来源，形成物种多样的植物生态群落。

为实现上述目的，本发明利用种子库恢复富营养湖泊水生植物的生态修复方法包括湖泊调查、种子库调查萌发鉴定、生态系统构建，具体包括以下步骤：

1）对退化湖泊进行调查：

对恢复区域水文因素、气候、土壤类型等进行调查，收集所在湖泊水生植物的历史变化信息和湖泊水位变化信息；

2）水生植被调查：

对湿生植物、挺水植物、浮叶植物和沉水植物进行了2—3次定性调查和定量调查，所述定性调查是记录采样点附近长度200 m以内所有见到的水生植物和对沉水植物消失至木本植物出现区域进行调查，所述定量调查包括对每个采集样方内水生植物的种类、密度和盖度进行统计；

3）种子库调查与萌发、鉴定：

水生植物种子库调查分别在湖滨带和敞水区设定采样点，每个样点随机采泥2—3次，采样深度为10—15cm，泥样先低温冷藏30—35天，然后将泥样少量多次置于0.15mm孔径分样筛中，经自来水缓慢筛洗去除杂物后，将分样筛剩余物平铺在装有2cm厚度细沙的塑料盒；

将所述塑料盒放置于恒温培养箱中，保持箱内温度为25℃，光照强度为450 lx，光周期为12—12h，萌发实验2—6个月，每天记录种子的萌发数量和幼苗形态；

采用植物基因组DNA提取试剂盒提取幼苗样品总DNA，而后通过trnH-psbA基因通用引物trnH-psbAF（5'- ACT GCC TTG ATC CAC TTG GC -3'）和trnH-psbAR（5'- CGA AGCTCC ATC TAC AAA TGG -3'）以及matK基因通用引物matK_XF （5'- TAA TTT ACG ATC AATTCA TTC -3'）和matK_5R （5'- TTA TGT TTA CGA GCC AAA G -3'），利用PCR扩增得到目的片段，通过DNA测序获得该片段的DNA序列，并通过将该序列与GenBank数据库中已有的DNA序列进行比对分析，得到序列最相似的物种信息；

4）环境因子理化性质测定：

每个采样点取泥样测定底泥中总氮（TN-S）、总磷（TP-S）和有机质含量（OM），取混合水样测定水体中总氮（TN）、氨氮（NH₄-N）、硝酸盐氮（NO₃-N）、总磷（TP）和COD含量，测定水体电导率（Cond），水体透明度（SD），采样点水深（Depth）。

5）水生植物和种子密度的空间分布：

利用北斗卫星获得的卫星图片作为数据源，结合野外调查过程中GPS定位的水生植物分布记录，绘制湖泊水生植被空间分布图，并统计其分布面积，每个采样点水生植物种子密度通过种子数量/采样面积进行测算，绘制不同生活型水生植物种子密度的空间分布图；

6）生态系统构建：

结合水生植物地上部分和种子密度的空间分布情况，首先把种子密度较高的区域划分为水生植被优先恢复区域，通过微地貌人工改造，引导入湖支流中一些水媒传播种子在植被恢复区汇集，或采用本土的自然采收的种子制备混合种子库，包括湿生植物、挺水植物、浮叶植物和沉水植物；所述湿生植物、挺水植物、浮叶植物和沉水植物的种子的重量配比是1︰1.5—2︰1︰2—3，种子密度为1000—5500粒/m²，沉水植物盖度控制在40%—80%，优选的盖度50%以上。

步骤2）所述采集样方大小为1 m×1 m，所述定量调查还包括记录每个采集样方内的每种植物株数、每种植物平均株高和每种植物分盖度。

步骤3）所用细沙提前在121 ℃高温下烘干12—24h，以杀死可能存在的植物繁殖体。

步骤3）所述萌发实验使用浅水淹没和水分饱和两种萌发条件，持续时间为60—85天。

步骤6）所述微地貌人工改造，包括在植被恢复区人工挖掘S型河道以及与之连通的小型坑塘，小型坑塘中分别设置浅水和深水区，并进行底质条件改造。

所述底质条件改造是将脱氮硫杆菌、胶质芽孢杆菌、纤维化诺卡氏菌、植物乳杆菌、产朊假丝酵母、多聚糖苷、活性炭、SP改良剂按重量计各一份制备的微生物复合菌剂，抛洒在河湖底泥里，按每亩水体10—40克，每3—5天使用一次，连用3—5次，或直接抛洒投放到重度污染区，按每亩水体20—40克，每3—5天使用一次，连用3—5次。

步骤6）所述湿生植物、挺水植物、浮叶植物和沉水植物的数量比例为1—2︰1.5—2︰1︰2—3，密度为4—36株/ m²。

为提高种子库、繁殖体和幼苗的成活率，本发明筛选出高活性微生物菌剂：枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、哈茨木霉菌、甲壳素按3—4.5︰2︰2—2.5︰1重量配比，在步骤6）中，湿生植物使用2—5g/m²微生物菌剂浸种或喷洒，一个月内连续使用2—3次，对于挺水植物、浮叶植物和沉水植物则将该微生物菌剂按2—5g/m²用在生长土壤内。

本发明方法还包括水位波动管理和水生植物恢复管理，对于湿生植物、挺水植物、浮叶植物做好土壤、水分、遮阳、病虫害的管理，种子萌发施用由萘乙酸钠、吲哚丁酸钾按1︰1重量比例配合的促生长剂，按5—10mg/kg浸种或喷洒，促进根系生长，一个月内连续使用2—3次；对于沉水植物通过人工调控闸坝或投放螺蚌类维持萌发期透明度与水深之比达到0.45以上，螺蚌密度为100—200kg/亩；或人工补充光照，增加水下光照水平，所述人工补充光照是将LED灯固定在支架上，依据植被恢复区域水深水平进行联排组合，并在LED固定支架之外增设围网，以防止LED灯光打开过程中吸引鱼群，从而对植物进行摄食或干扰。

本发明方法通过对湖泊水生植物种子库进行详细调查并用本土的自然采收的种子制备混合种子库，对含有种子库底泥创造适宜条件（降低水位、提高水体透明度、施用高效微生物菌剂等），从而促进种子萌发，或人工补充当地乡土水生植物繁殖体或植物幼苗，从而加快水生植被的恢复速度，实现水生植物的重建。并首次对水生植物幼苗利用分子测序方法辅助进行种子库中物种的鉴定，相比采用传统的幼苗培养法（从幼苗萌发到开花所需的时间在1年左右），节约精力和时间。本发明利用种子库恢复湖泊水生植物，湿生、挺水、浮叶和沉水植物合理搭配，生态景观丰富，使其结构稳定，并可实现湖泊植物的自我更新和生物多样性保护。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2是本发明方法河口附近水域水生植被设计图。

具体实施方式

下面结合图1和图2对发明方法作进一步详细说明。

1 .调查区域概况

安徽省境内某湖，位于长江下游，属于北亚热带季风气候。湖区年均气温16.1℃，年均降雨量995.7 mm，年均蒸发量1124.4 mm。该湖湖底高程4.0-5.5 m，多年平均水位8.37m，面积为769.55 km²，平均水深2.69 m，蓄水量20.7×10⁸ m³。该湖流域面积13350 km²，内有33条河流。历史上该湖水生植物丰富，分布遍及全湖，盖度高达30%。然而，为了防洪、航运和农业灌溉等原因，该湖于1962年修建了湖闸，使该湖成为受人工调控的水库型湖泊，水生植被盖度由1960年的25.97%退化至1963年的1.73%。1963年至今，该湖水生植被盖度一直维持在1%左右的极低水平，外加水体富营养化和人类渔业活动，使得该湖水生植被的恢复异常困难。

2. 水生植被调查

于2020年8月和10月对该湖水生植被进行了两次全湖调查，并采用无人机对湖滨带代表性水生植物群落进行了航拍。2020年10月，除环湖调查水生植物的种类外，在湖滨带水陆交错区设置20个样点。每个样点对水生植物进行定性和定量调查。通过对该湖水生植被野外调查，发现该湖地上植被多样性较低，湖滨带两次调查共记录水生植物48种，隶属于23科37属。其中沉水植物仅发现菹草1种，浮叶植物包括欧菱、凤眼莲、浮萍、紫萍和槐叶萍等5种，湿生和挺水植物种类数分别为32和10种，其中人工种植的挺水植物芦苇和湿生植物柳树成为水生植物主要优势种。2020年植被调查盖度只有0.77%，（浮水和沉水植物盖度几乎为0%）远低于建闸坝前的植被盖度。

3.种子库调查与萌发、鉴定

水生植物种子库调查共设置43个样点，其中湖滨带浅水区30个样点，敞水区13个样点。每个样点使用采样面积为1/32 m²的彼得森采泥器随机采泥2次，采样深度为15 cm，底泥混合后作为一个样品。泥样带回实验室后先低温冷藏35天，模拟种子低温层积的过程；然后将样品少量多次置于0.15 mm孔径筛网中，经自来水缓慢筛洗。在筛洗过程中挑拣出其中的断枝、石块、残渣等杂物，剩余物质用解剖镜依据种子形态对水生植物种子进行鉴定。

然而底泥中沙砾和碎屑较多且与种子形态接近，导致种子鉴定困难，因而采用幼苗萌发法统计种子库中的物种组成和种子数量。将分样筛剩余物直接平铺在装有2 cm厚度细沙的塑料盒中，使其厚度不超过0.5 cm。所用细沙提前在121 ℃高温下烘干12 h以杀死可能存在的植物繁殖体。塑料盒直接放置于恒温培养箱中，保持箱内温度为25 ℃，光照强度为450 lx，光周期为12—12 h。考虑到不同生活型水生植物萌发所需水分条件的不同，本实验前后使用浅水淹没（水位保持在基质以上2 cm）和水分饱和（水位保持在基质以下0—1cm）两种萌发条件，持续时间分别为83和69天。

实验过程中，每天记录种子的萌发数量和幼苗形态。考虑到一些幼苗萌发后容易水化死亡，且同属植物幼苗鉴定较为困难，因此本发明采用分子生物学和形态学相结合方法鉴定植物幼苗。分子生物学方法主要采用植物基因组DNA提取试剂盒（天根生化, 中国）提取样品总DNA，而后通过trnH-psbA基因通用引物trnH-psbAF（5'- ACT GCC TTG ATC CACTTG GC -3'）和trnH-psbAR（5'- CGA AGC TCC ATC TAC AAA TGG -3'）以及matK基因通用引物matK_XF（5'- TAA TTT ACG ATC AAT TCA TTC -3'）和matK_5R （5'- TTA TGT TTACGA GCC AAA G -3'），利用PCR扩增得到目的片段，通过DNA测序获得该片段的DNA序列，并通过将该序列与GenBank数据库中已有的DNA序列进行比对分析，得到序列最相似的物种信息。形态学方法则主要依据植物幼苗早期形态进行判断。

现有种子库萌发19种，通过DNA共鉴定出18种水生植物，其中沉水、浮叶、挺水和湿生植物种类数分别为2、2、3和11种，与近自然波动湖泊相比，该湖水生植物种子密度远低于前者，且种子主要集中分布于湖滨带的河口区域，敞水区仅萌发2种香蒲属挺水植物。除香蒲属（Typha）两种挺水植物传播方式主要为风媒外，其余均以水媒为主。挺水植物种子密度虽与湿生植物无显著差异，却显著高于浮叶植物和沉水植物。湿生植物:蛇床、沼生蔊菜、蔊菜、灯心草、苔草、朝天委陵菜、菵草、黄花蒿、光头稗、皱叶酸模；挺水植物：水烛、香蒲、红蓼；浮叶植物：欧菱、紫萍；沉水植物：苦草、刺苦草等。所述湿生、挺水、浮叶和沉水植物的种子密度分别为2.05、2.05、16.93和9.30株./m²。

湖滨带水生植物种子密度和所萌发植物种类数均明显高于敞水区。湖滨带平均种子密度为36.00 ind./m²，明显高于敞水区的17.23 ind./m²。所有18种水生植物在湖滨带均有萌发，且以水烛的密度最高，平均值为12.80 ind./m²；敞水区仅2种香蒲属挺水植物萌发，但萌发的个体数量与湖滨带无显著差异。

4 .环境因子的测定

用于分析的环境因子包括7个水体理化指标（SD, Depth, Cond, NH₄-N, NO₃-N,TN和TP）、3个底泥指标（TN-S, TP-S和OM）以及离岸距离（Distance）等。该湖表现出水体透明度低、水体和底泥中营养盐含量较高的特点。与湖滨带相比，敞水区样点水体透明度、电导率、TN、硝酸盐氮、TP和TP-S等指标均与其不存在显著差异，但离岸距离（F = 168.990, P< 0.001）、水深（F = 91.673, P < 0.001）、COD（F = 6.460, P = 0.015）、氨氮（F =7.722, P = 0.008）、OM（F = 21.176, P < 0.001）和TN-S（F = 22.112, P < 0.001）等指标存在显著差异。

5.水生植物和种子密度的空间分布

利用北斗卫星获得了2020年10月份的卫星图片作为数据源，像素分辨率达到2.04m×2.04 m，影像的云量在30 %以下。结合野外调查过程中GPS定位的水生植物分布记录，基于ArcGIS 10.3软件对获取的卫星影像进行判读和分类，绘制该湖水生植被空间分布图，并统计其分布面积。遥感解译结果表明， 2020年10月份该湖水面面积为755.43 km²，其中水生植被面积为5.79 km²，占全湖面积的0.77%，且水生植物群落主要以柳树群落和芦苇群落为主，主要优势种从80年代以沉水植物、浮叶和挺水植物为主逐渐过渡到现在的以挺水和湿生植物为主。

每个采样点水生植物种子密度通过种子数量/采样面积进行测算。该湖不同生活型水生植物种子密度的空间分布使用ArcGIS 10.3软件，采用反距离权重（IDW）插值法进行解译和绘图。该湖北部湖区水生植物种子库密度明显高于南部湖区，且密度较高的区域主要集中分布在河口区域。湿生植物、浮叶植物和沉水植物种子仅在湖滨带有分布，并且也主要集中在河口区；挺水植物种子库在湖滨带和敞水区分布均较为广泛。不同生活型水生植物种子密度的空间分布不均。

6 .生态系统构建

参见图2，根据水生植物种子主要集中分布于河口区域的特性，把河口附近区域划分为水生植被的优先恢复区。通过对河口附近湖滨带微地貌的人工改造，在植被恢复区人工挖掘S型河道以及与之连通的小型坑塘，可引导入湖支流中一些水媒传播种子在植被恢复区汇集。在小型坑塘中分别设置浅水和深水区，春季3—5月份人工补充植物种子库即采用本土的自然采收的种子制备混合种子库，或当地乡土水生植物繁殖体或幼苗，从而加快水生植被的恢复速度。

为实现植物多样性，在物种的选择上，湿生植物增加水杉、柳树、芦苇、荻、灯芯草、鸢尾、美人蕉、蓼、苔草、慈姑、芦竹、蛇床、蔊菜、菵草、黄花蒿、稗、皱叶酸模等；挺水植物增加泽泻、再力花、千屈菜、香蒲、水烛、水葱、菖蒲、花蔺、蕹菜、水芹、梭鱼草等；浮叶植物增加荇菜、芡实、睡莲、萍蓬草、荷花、水鳖、浮萍、欧菱、紫萍、槐叶萍等；沉水植物增加菹草、竹叶眼子菜、苦草、刺苦草、篦齿眼子菜、狐尾藻、黄花狸藻、轮叶黑藻、大刺藻、金鱼藻等；所述湿生植物、挺水植物、浮叶植物和沉水植物数量比例为1—1.5︰1.5—2︰1︰2—3，密度为4—36株/m²。所述湿生、挺水、浮叶和沉水植物的种子的重量配比是1︰1.5—2︰1︰2—3，种子密度为1000—5500粒/m²。8月下旬试验区湿生、挺水、浮叶植物植被物种丰富度提高。

7.筛选高效微生物菌剂

为提高种子库、繁殖体和幼苗的成活率，本发明筛选出高活性微生物菌剂：枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、哈茨木霉菌、甲壳素按3—4.5︰2︰2—2.5︰1重量配比。湿生植物使用2—5g/ m²浸种或喷洒，一个月内连续使用2—3次。对于挺水、浮叶和沉水植物可将微生物菌用在生长土壤内，调节植物生长、促进植物根系粗壮与多根，稳定沉水植物群落。

在使用活性微生物菌剂具有显著的抗菌活性和很强的抗逆能力，在植物根际、体表或体内及土壤中快速、大量繁衍，并能产生抑菌溶菌作用的物质，如枯草菌素、有机酸、抗菌蛋白等抑制病原菌；改善土壤结构，在土壤中形成益生菌环境，促进团粒结构形成，提高土壤保肥保水能力，增加土壤疏松度，加速养料腐殖化，具有解磷作用，将土壤中无效磷转化为能被作物吸收的有效磷，促进种子、幼苗和根系的生长发育，促进生长分泌活性物质，激活植物防御系统，增强植物的抗病性。

8.湿生、挺水、浮叶植物管理

对于湿生、挺水、浮叶植物管理主要是做好土壤、水分、遮阳、病虫害等管理。种子萌发施用促生长剂：萘乙酸钠、吲哚丁酸钾按1︰1重量比例配合施用，使用5—10mg/kg浸种或喷洒，促进根系生长，一个月内连续使用2—3次，试验区湿生、挺水、浮叶植物植被萌发率提高。

9.做好水位波动管理

该湖建闸前后水位波动发生了截然相反的变化。建闸前，冬春季节（1—3月份）保持6—7 m的低水位，此时湖滨带裸露滩涂面积高达200 km²，给水生植被的萌发生长发育提供了良好条件。建闸后，为了维持航运1—3月份该湖水位长期维持在8.5 m以上，使得冬春季节裸露滩涂面积大幅缩小；每年的4—5月份，虽然入湖径流量明显增多，但由于工业、农业灌溉等大量用水，反而成为年内水位最低的时期，使得1—3月份平均水位明显高于4—5月份。

该湖建闸后的近60年，水生植被盖度一直维持极低水平，对于水生植物退化湖泊，应当适当降低2—3月份萌发期水位提高水下光照和氧气，促进水生植物萌发；适当提升4—6月份水位，促进浅水区沉水和浮叶植物的萌发生长，不能暴露在空气中而死亡。

湖泊植物在长期进化过程中已经适应了自然水位波动节律，其萌发和生长均需要特定的水位条件。水位波动较小的改变也能引起植物群落发生较大变化。表明淹没时间过长或过短、淹没时机或早或晚均不利于挺水植物的生长发育。对于挺水植物退化湖泊，应当适当降低2—3月份萌发期水位，适当减小水位波动幅度以促进植物的恢复。例如为促进菰生长，结合野外和室内模拟实验发现，菰适宜生长在水位波动幅度较小（1米左右）的湖泊，2—3月份萌发期基质适宜保持0cm饱和水位或湿润状态，最适宜的淹没时机为3月下旬，最适宜的淹没持续时间为270天左右，4—6月份以及9—11月份最适水位上涨或下降速率保持在1—2 cm/d。另外通过闸坝生态调控，适当降低水体的水位提高水下光照水平，促进沉水植物萌发生长。

10.沉水植物管理

沉水植物的选择要考虑植物的生长类型、耐污能力和季节动态等因素。有冠层种类沉水植物（如穗状狐尾藻、轮叶黑藻、竹叶眼子菜、金鱼藻等）的生物量主要集中在水体表层，大量生长可降低水下光照水平，从而获得比无冠层（如苦草和大茨藻等）种类更大的竞争优势。在水体光照较差、水深较深的水体中恢复水生植被，可优先选择有冠层种类；而在水体较浅、水质较好水体中可选择无冠层种类。不同沉水植物耐污能力差异也较大。一般而言，穗状狐尾藻、轮叶黑藻和金鱼藻等广布物种，耐污能力都较强；竹叶眼子菜也具有一定耐污能力，且茎的柔韧性强，一般可在流水环境或风浪较大区域种植；而苦草和黄花狸藻等沉水植物为清洁水体指示物种，耐污能力最差，在可水体水质有所提升以后进行人工增植。不同水生植物的季节动态也较为明显，菹草一般在秋冬季节进行萌发生长，群落生物量在春季达到最大，而夏季全部消亡；其他沉水植物一般春季萌发，秋季生物量最大，冬季消亡；因此在不同季节可选择不同的沉水植物进行水生植物群落构建。将沉水植物盖度控制在40%—85%，优选的盖度50%以上对富营养化水体的净化效果较好，可有效平衡湖泊生态系统的稳定性，使水质状况效果最佳。

人工补充光照，增加水下光照水平，促进沉水植物萌发，采用人工LED灯光，进行水下光照水平的提升。所有LED灯通过支架进行固定，依据植被恢复区域水深水平进行联排组合，例如水深3m，可在水深1m和2m处各设置1排LED灯来补充光源；如果水深大于3m，可设置更多梯度进行补光。LED灯光依据野外实际光照条件确定打开和持续的时间。

由于该湖已经严重富营养化，且水体透明度极低，因此对湖泊水质进行净化，促进沉水植物生长，施用脱氮硫杆菌、胶质芽孢杆菌、纤维化诺卡氏菌、植物乳杆菌、产朊假丝酵母、多聚糖苷、活性炭、SP改良剂按重量计各一份制备的微生物复合菌剂，抛洒在河湖底泥里，按每亩水体20—40克，每3—5天使用一次，连用3—5次，改善底质条件。

通过投放猪耳丽蚌、背瘤丽蚌、巨首楔蚌、鱼尾楔蚌、圆顶珠蚌、橄榄蛏蚌、三角帆蚌、褶纹冠蚌、圆头楔蚌、洞穴丽蚌、扭蚌、射线裂脊蚌、背角无齿蚌、田螺、萝卜螺、环棱螺等；螺蚌密度为100—200kg/亩。

经过一系列措施8月底该试验区域湖泊沉水植被覆盖度达到30%—50%，透明度50—100cm。该区域的水生植物萌发率提高，生长良好，可为该区域植被恢复提供持续的种子来源，形成物种多样的植物生态群落，群落与生态系统稳定，发挥起生态屏障的作用。

Claims

1.一种利用种子库恢复富营养湖泊水生植物的生态修复方法，包括以下步骤：

1）对退化湖泊进行调查：

对恢复区域水文因素、气候、土壤类型进行调查，收集所在湖泊水生植物的历史变化信息和湖泊水位变化信息；

2）水生植被调查：

3）种子库调查与萌发、鉴定：

采用植物基因组DNA提取试剂盒提取幼苗样品总DNA，而后通过trnH-psbA基因通用引物trnH-psbAF（5'- ACT GCC TTG ATC CAC TTG GC -3'）和trnH-psbAR（5'- CGA AGC TCCATC TAC AAA TGG -3'）以及matK基因通用引物matK_XF （5'- TAA TTT ACG ATC AAT TCATTC -3'）和matK_5R （5'- TTA TGT TTA CGA GCC AAA G -3'），利用PCR扩增得到目的片段，通过DNA测序获得该片段的DNA序列，并通过将该序列与GenBank数据库中已有的DNA序列进行比对分析，得到序列最相似的物种信息；

4）环境因子理化性质测定：

每个采样点取泥样测定底泥中总氮（TN-S）、总磷（TP-S）和有机质含量（OM），取混合水样测定水体中总氮（TN）、氨氮（NH₄-N）、硝酸盐氮（NO₃-N）、总磷（TP）和COD含量，测定水体电导率（Cond），水体透明度（SD），采样点水深（Depth）；

5）水生植物和种子密度的空间分布：

6）生态系统构建：

结合水生植物地上部分和种子密度的空间分布情况，首先把种子密度较高的区域划分为水生植被优先恢复区域，通过微地貌人工改造，引导入湖支流中一些水媒传播种子在植被恢复区汇集，或采用本土的自然采收的种子制备混合种子库，包括湿生植物、挺水植物、浮叶植物和沉水植物，所述湿生植物、挺水植物、浮叶植物和沉水植物的种子的重量配比是1︰1.5—2︰1︰2—3，种子密度为1000—5500粒/m²，沉水植物盖度控制在40%—80%；

所述微地貌人工改造包括在植被恢复区人工挖掘S型河道以及与之连通的小型坑塘，小型坑塘中分别设置浅水和深水区，并进行底质条件改造，所述底质条件改造是将脱氮硫杆菌、胶质芽孢杆菌、纤维化诺卡氏菌、植物乳杆菌、产朊假丝酵母、多聚糖苷、活性炭、SP改良剂按重量计各一份制备的微生物复合菌剂，抛洒在河湖底泥里，按每亩水体10—40克，每3—5天使用一次，连用3—5次，或直接抛洒投放到重度污染区，按每亩水体20—40克，每3—5天使用一次，连用3—5次；

所述湿生植物、挺水植物、浮叶植物和沉水植物还使用微生物菌剂，该微生物菌剂由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、哈茨木霉菌、甲壳素按3—4.5︰2︰2—2.5︰1重量配比，湿生植物使用2—5g/m²微生物菌剂浸种或喷洒，一个月内连续使用2—3次，对于挺水植物、浮叶植物和沉水植物则将该微生物菌剂按2—5g/m²用在生长土壤内；

还包括水位波动管理和水生植物恢复管理，对于湿生植物、挺水植物、浮叶植物做好土壤、水分、遮阳、病虫害的管理，种子萌发施用由萘乙酸钠、吲哚丁酸钾按1︰1重量比例配合的促生长剂，按5—10mg/kg浸种或喷洒，一个月内连续使用2—3次；对于沉水植物通过人工调控闸坝或投放螺蚌类维持水体透明度与水深之比达到0.45以上，螺蚌密度为100—200kg/亩；或人工补充光照，所述人工补充光照是将LED灯固定在支架上，依据植被恢复区域水深水平进行联排组合，并在LED灯固定支架之外增设围网。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤2）所述采集样方大小为1 m×1 m，所述定量调查还包括记录每个采集样方内的每种植物株数、每种植物平均株高和每种植物分盖度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤3）所用细沙提前在121 ℃高温下烘干12—24h。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤3）所述萌发实验使用浅水淹没和水分饱和两种萌发条件，持续时间为60—85天。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤6）所述湿生植物、挺水植物、浮叶植物和沉水植物的数量比例为1—2︰1.5—2︰1︰2—3，密度为4—36株/ m²。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤6）所述沉水植物盖度为50%以上。