CN113860510B

CN113860510B - 一种沉水植物模块化原位修复床及其应用

Info

Publication number: CN113860510B
Application number: CN202111348291.XA
Authority: CN
Inventors: 马旭; 王世岩; 彭文启; 韩祯; 刘晓波; 赵仕霖; 朱蓓; 赵晓辉; 李存武; 刘畅; 谭羿鍼; 汪洁
Original assignee: China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Current assignee: China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Priority date: 2021-11-15
Filing date: 2021-11-15
Publication date: 2023-03-21
Anticipated expiration: 2041-11-15
Also published as: CN113860510A

Abstract

本发明提供了一种沉水植物模块化原位修复床及其应用，涉及生态修复技术领域。本发明提供的沉水植物模块化原位修复床中，种质承载层(立体网格承载骨架和种质承载材料)承载沉水植物种质，便于种质根系的生长、分蘖和无性克隆繁殖；生长基质层为沉水植物种质提供营养来源和生长空间；支撑层起到固定生长基质层和种质承载层的作用，能够框牢缚实植物种质，使得沉水植物种质不容易脱落，利于沉水植物种质的萌发和植株体根系的生长和扩繁；支撑层材料中粘合剂将配重材料黏土和含植物纤维材料粘合成一个整体，有效增加沉水植物模块化原位修复床本身密度和重量，可有效应对水动力干扰和防止施工作业而发生散裂，适用于水动力环境复杂的水体环境。

Description

一种沉水植物模块化原位修复床及其应用

技术领域

本发明涉及生态修复技术领域，具体涉及一种沉水植物模块化原位修复床及其应用。

背景技术

沉水植物是各类湿地生态系统中重要的水生生物之一，作为初级生产者，可以为其他水生动物提供觅食场所、营养物质以及避难所。沉水植物可以增加水体溶氧，吸收氮磷和重金属并净化水质，降低水体富营养化的风险，增加水生态系统生物多样性，增强生态系统功能和稳定性，具有重要的生态环境价值和景观美学价值。

当前，由于水体富营养化，渔业养殖，水体污染，人类拖网和破坏，全球变化以及水位快速变化等因素，大中型浅水湖泊和小微湿地沉水植物的适应能力下降，导致各类湿地沉水植物的退化和消亡。影响沉水植物定植的环境因素包含：水位、水体透明度、营养盐水平、光照条件、水动力等条件。当水体沉水植物出现较大面积退化时，外加不适宜环境因子的叠加影响，沉水植物群落会不可逆的退化或灭绝。因此，针对退化湿地中沉水植物的修复技术研发成为一项重要且具有挑战性的科学任务。

现有技术CN201410045995.3公开了沉水植物模块化生长床，由悬浮体、种植层、植物层、生长基质层、承载层和配重设施构成生长模块，生长模块床与生长模块床相互连接成整片，承载层上设置微孔，便于植物的根系穿过，生长基质层采用种植土壤，种植层的四周边缘与承载层的四周边缘固定相连接，种植层和承载层包裹住生长基质层，生长模块床的四周固定安设悬浮体，悬浮体中空透明充气，悬浮体的下端部固定安设配重体，保持生长模块床悬浮水面的深度；该现有技术解决了沉水植物生长和承载的问题。但是上述沉水植物模块化生长床利用悬浮体和配重设施进行调节植物所处的生长深度，水生态系统往往水动力条件复杂，悬浮体和配重设施容易被风浪和水流所干扰甚至破坏。因此，上述沉水植物模块化生长床仅仅可以作为某些特定区域景观性的辅助修复措施，并不适用于水动力环境复杂的作业环境和生长环境，其普适性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种沉水植物模块化原位修复床及其应用，本发明提供的沉水植物模块化原位修复床能够适用于水动力环境复杂的作业环境和生长环境，普适性强。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种沉水植物模块化原位修复床，包括支撑层和固定在所述支撑层表面的复合生长基质-种质承载层；

所述支撑层包括支撑网络骨架和填充在所述支撑网络骨架缝隙内的配重材料；

所述复合生长基质-种质承载层包括生长基质层，位于所述生长基质层表面的立体网格承载骨架和填充在所述立体网格承载骨架的立体网格内的种质承载材料；

或，所述复合生长基质-种质承载层包括立体网格承载骨架，填充在所述立体网格承载骨架的立体网格内的生长基质层和位于所述生长基质层表面的种质承载材料；

所述种质承载材料内种植有沉水植物种质。

优选的，所述配重材料包括黏土和/或碎石；

所述支撑层中支撑网络骨架和配重材料的质量比为(20.5～32)：(10～30)；

所述支撑网络骨架的制备原料包括含植物纤维材料和粘合剂，所述含植物纤维材料和粘合剂的质量比为(20～30)：(0.5～2)。

优选的，所述支撑层的厚度为0.3～0.8cm；

所述支撑网络骨架的网格空隙为1～5cm。

优选的，所述生长基质层包括土壤、发酵动物粪便、植物秸秆粉末和腐殖土；所述土壤、发酵动物粪便、植物秸秆粉末和腐殖土的质量比为(10～20)：(2～4)：(5～10)：(1～5)；

所述生长基质层的厚度为1～2cm。

优选的，所述立体网格承载骨架的材质为生物质可降解材料；

所述立体网格承载骨架的孔隙率为40～60％，立体网格孔径为1～10cm；

所述立体网格承载骨架的厚度为3～6cm。

优选的，所述种质承载材料包括水体沉积物底质、凹凸棒石和湿地植物秸秆颗粒；所述水体沉积物底质、凹凸棒石和湿地植物秸秆颗粒的质量比为(30～40)：(5～10)：(10～20)。

优选的，所述沉水植物种质包括种子、冬芽休眠体、块茎、扦插苗和幼苗植株中的一种或几种；

所述沉水植物种质的物种包括苦草、轮叶黑藻、马来眼子菜、菹草、穗状狐尾藻、金鱼藻、伊乐藻、茨藻和海草中的一种或几种。

优选的，所述固定的方式包括粘结和整体捆绑固定。

本发明提供了上述技术方案所述沉水植物模块化原位修复床在水体植被修复中的应用。

优选的，所述水体植被修复中的水体包括浅水湖泊、湿地、湿地公园、池塘、湖滨带或河道。

本发明提供了一种沉水植物模块化原位修复床，包括支撑层和固定在所述支撑层表面的复合生长基质-种质承载层；所述支撑层包括支撑网络骨架和填充在所述支撑网络骨架缝隙内的配重材料；所述复合生长基质-种质承载层包括生长基质层，位于所述生长基质层表面的立体网格承载骨架和填充在所述立体网格承载骨架的立体网格内的种质承载材料；或，所述复合生长基质-种质承载层包括立体网格承载骨架，填充在所述立体网格承载骨架的立体网格内的生长基质层和位于所述生长基质层表面的种质承载材料；所述种质承载材料内种植有沉水植物种质。本发明提供的沉水植物模块化原位修复床中，种质承载层(即立体网格承载骨架和和填充在所述立体网格承载骨架的立体网格内的种质承载材料)便于沉水植物种质根系的生长，有利于其分蘖和无性克隆繁殖；生长基质层为沉水植物种质的生长繁殖提供营养来源和生长空间；支撑层起到固定生长基质层和种质承载层的作用，能够框牢缚实植物种质，使得沉水植物种质不容易脱落，利于沉水植物种质的萌发和植株体根系的生长和扩繁；支撑层中的配重材料有效增加沉水植物模块化原位修复床本身密度和重量，可以有效应对水动力的干扰以及施工作业而发生散裂，适用于水动力环境复杂的作业环境和生长环境，普适性强；与采用传统的悬浮体和配重设施相比，本发明提供的沉水植物模块化原位修复床更轻便，体积更小，有利于大面积水生态系统的修复，生态环保；而且，支撑层的支撑网络骨架结构有利于沉水植物模块化原位修复床抓地，可以较为牢固的固定于水体底部，提高沉水植物模块化原位修复床的修复成功率。本发明提供的沉水植物模块化原位修复床结构牢固，便于存取、搬运、运输以及在水域施工作业。

进一步的，种质承载层的材质为生物质可降解材料；种质承载材料采用水体沉积物底质、凹凸棒石和湿地植物秸秆颗粒；生长基质层采用土壤、动物粪便、植物秸秆粉末和腐殖土；原料来源广且成本低，生态环保。

附图说明

图1为实施例1备沉水植物模块化原位修复床的流程图；

图2为实施例2备沉水植物模块化原位修复床的流程图。

具体实施方式

所述复合生长基质-种质承载层包括生长基质层，固定在所述生长基质层表面的立体网格承载骨架和填充在所述立体网格承载骨架的立体网格内的种质承载材料；

所述种质承载材料内种植有沉水植物种质。

在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。

在本发明中，所述支撑层包括支撑网络骨架和填充在所述支撑网络骨架缝隙内的配重材料。在本发明中，所述配重材料优选包括黏土和/或碎石；所述配重材料的粒径优选≤1mm；所述配重材料在使用前优选进行干燥、粉碎和过筛；本发明对于所述干燥的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的干燥方式即可，具体如风干；本发明对于所述粉碎没有特殊限定，粉碎至粒径≤1mm即可。本发明对于所述过筛没有特殊限定，过筛后筛下部分的粒径≤1mm即可。在本发明中，所述支撑网络骨架和配重材料的质量比优选为(20.5～32)：(10～30)，更优选为(25～30)：(15～25)。在本发明中，所述支撑网络骨架的制备原料优选包括含植物纤维材料和粘合剂。在本发明中，所述含植物纤维材料优选包括麻绳、木质素聚合物复合材料、淀粉基质中低密度纤维网、稻壳、稻草、小麦秸秆、玉米秸秆、棉花秆、木屑和竹屑中的一种或几种。在本发明中，所述粘合剂优选包括聚乙烯醇和/或羧甲基纤维。在本发明中，所述黏土优选包括河流底泥、湖泊底泥和天然无污染的黏土土壤中的一种或几种。在本发明中，所述含植物纤维材料和粘合剂的质量比优选为(20～30)：(0.5～2)，更优选为(25～28)：(1～1.5)。在本发明中，所述支撑层的厚度优选为0.3～0.8cm，更优选为0.5～0.7cm；所述支撑网状骨架的网格空隙优选为1～5cm，更优选为3～4cm；所述支撑网状骨架的骨架单条优选为长方体、正方体和圆柱体中的一种或几种；当所述骨架单条为长方体和/或正方体时，所述骨架单条的宽度和厚度独立地优选为0.3～1.2cm，更优选为0.5～1.0cm；当所述骨架单条为圆柱体时，所述骨架单条的直径优选为0.3～1.2cm，更优选为0.5～1.0cm。在本发明中，所述支撑层起到固定复合生长基质-种质承载层的作用，能够框牢缚实沉水植物种质，使得沉水植物种质不容易脱落，利于沉水植物种质的萌发和植株体根系的生长和扩繁；支撑层材料中的配重材料能够有效增加沉水植物模块化原位修复床本身密度和重量，可以有效应对水动力的干扰以及施工作业而发生散裂，适用于水动力环境复杂的作业环境和生长环境，普适性强；与采用传统的悬浮体和配重设施相比，本发明提供的沉水植物模块化原位修复床更轻便，体积更小，有利于大面积水生态系统的修复，生态环保；而且，支撑层的支撑网络骨架有利于沉水植物模块化原位修复床抓地，可以较为牢固的固定于水体底部，提高沉水植物模块化原位修复床的修复成功率。

在本发明中，所述复合生长基质-种质承载层包括生长基质层，固定在所述生长基质层表面的立体网格承载骨架和填充在所述立体网格承载骨架的立体网格内的种质承载材料。

在本发明中，所述生长基质层的厚度优选为1～2cm，更优选为1.2～1.8cm，进一步优选为1.5～1.6cm；所述生长基质层优选包括土壤、发酵动物粪便、植物秸秆粉末和腐殖土；所述土壤、发酵动物粪便、植物秸秆粉末和腐殖土的质量比优选为(10～20)：(2～4)：(5～10)：(1～5)，更优选为(12～18)：(2.5～3.5)：(6～9)：(2～5)，进一步优选为(15～16)：(2.8～3)：(7～8)：(3～4)。在本发明中，所述土壤的粒径优≤1mm；所述土壤选优选包括农田土壤、自然湿地底泥、沼泽和水底淤泥中的一种或几种；所述土壤在使用前优选进行干燥、粉碎和过筛，本发明对于所述干燥的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的干燥方式即可，具体如天然晾晒和/或风干；本发明对于所述粉碎没有特殊限定，粉碎至粒径≤1mm即可。本发明对于所述过筛没有特殊限定，过筛后筛下部分的粒径≤1mm即可。在本发明中，所述发酵动物粪便中的动物粪便优选包括牛粪、鸡粪、鸭粪、猪粪和羊粪的一种或几种。在本发明中，所述植物秸秆粉末优选包括稻谷秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆和芦苇秸秆的一种或几种；所述植物秸秆粉末的粒径优选为10～200目。本发明对于所述腐殖土没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的腐殖土即可。在本发明中，所述生长基质层的作用是为沉水植物种质的生长繁殖提供营养来源和生长空间。

在本发明中，所述立体网格承载骨架和种质承载材料构成种质承载层。在本发明中，所述立体网格承载骨架的孔隙率优选为40～60％，更优选为45～55％，进一步优选为50～52％；所述立体网格承载骨架的立体网格孔径优选为1～10cm，更优选为2～8cm，进一步优选为5～6cm；所述立体网格承载骨架的骨架单条优选为长方体、正方体和圆柱体中的一种或几种；当所述骨架单条为长方体和/或正方体时，所述骨架单条的宽度和厚度独立地优选为0.3～0.5cm，更优选为0.4cm；当所述骨架单条为圆柱体时，所述骨架单条的直径优选为0.3～0.5cm，更优选为0.4cm；所述立体网格承载骨架的材质优选为生物质可降解材料；所述生物质可降解材料优选包括植物秸秆、植物纤维和可塑性淀粉中的一种或几种，更优选包括麻绳、香蒲、芦苇、稻壳、稻草、小麦秸秆、玉米秸秆、棉花秆、木屑、竹屑和可塑性淀粉中的一种或几种。在本发明中，所述种质承载层的厚度优选为3～5cm，更优选为3.5～4cm。

在本发明中，所述种质承载材料优选包括水体沉积物底质、凹凸棒石和湿地植物秸秆颗粒；所述种质承载材料的粒径优选≤0.15mm。本发明对于所述水体沉积物底质没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的自然健康的水体底泥基质即可；所述水体沉积物底质中含有的有机质可以为种子萌发和幼苗期间提供均衡的矿质养分元素，促进根系发育生长。本发明对于所述凹凸棒石没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的凹凸棒石即可。在本发明中，所述湿地植物秸秆颗粒优选来源于芦苇、苔草、水稻、荻和玉米中的一种或几种；所述芦苇颗粒、苔草颗粒和稻谷颗粒的质量比优选为(1～2)：(0.5～1)：(2～4)，更优选为(1.2～1.8)：(0.6～0.9)：(2.5～3.5)，进一步优选为(1.5～1.6)：(0.7～0.8)：(3～3.5)。在本发明中，所述水体沉积物底质、凹凸棒石和湿地植物秸秆颗粒的质量比优选为(30～40)：(5～10)：(10～20)，更优选为(32～38)：(6～9)：(12～18)，进一步优选为(35～36)：(7～8)：(15～16)。在本发明中，所述立体网格承载骨架层的作用是为不同沉水植物种质在萌发和定植初期提供定植场所和富氧环境，促使沉水植物的根系更快的附着于立体网格承载骨架，并往生长基质层生长扩张。

在本发明中，所述复合生长基质-种质承载层包括立体网格承载骨架，填充在所述立体网格承载骨架的立体网格内的生长基质层和位于所述生长基质层表面的种质承载材料。在本发明中，所述立体网格承载骨架、生长基质层和种质承载材料优选与前述复合生长基质-种质承载层中的立体网格承载骨架、生长基质层和种质承载材料相同，在此不再赘述。

在本发明中，所述种质承载材料内种植有沉水植物种质。在本发明中，所述沉水植物种质优选包括种子、冬芽休眠体、块茎、扦插苗和幼苗植株中的一种或几种；所述沉水植物种质优选为健康沉水植物种质；所述块茎优选为长有健康根系和枝叶的块茎；所述幼苗植株的高度优选为5～25cm，更优选为10～20cm，进一步优选为10～15cm。在本发明中，所述沉水植物种质的物种优选包括苦草、轮叶黑藻、马来眼子菜、菹草、穗状狐尾藻、金鱼藻、伊乐藻、茨藻和海草中的一种或几种。

在本发明中，所述固定的方式优选为粘结和整体捆绑固定；所述粘结优选利用粘结剂进行，所述粘结剂优选包括聚乙烯醇和/或羧甲基纤维。在本发明中，所述整体捆绑固定优选利用可降解材料材质的绳子和/或条带进行；本发明对于所述植物纤维的种类没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的植物纤维即可；在本发明的实施例中，优选采用麻绳进行整体捆绑固定；所述绳子的直径和条带的宽度独立地优选为0.2～0.5cm，更优选为0.3～0.4cm；所述整体捆绑固定优选包括横向捆绑固定和纵向捆绑固定。

在本发明中，所述沉水植物模块化原位修复床的制备方法，优选包括以下步骤：按照前述沉水植物模块化原位修复床的结构进行组装和固定，具体采用方法一、方法二或方法三进行制备。

在本发明中，所述方法一优选包括以下步骤：

(1.1)将含植物纤维材料和粘合剂混合后模压，得到支撑网络骨架，在所述支撑网络骨架的缝隙内填充黏土，得到支撑层；

(1.2)在所述支撑层表面铺设生长基质，得到生长基质层；在所述生长基质层表面组装立体网格承载骨架，将种质承载材料填充到所述立体网格承载骨架的立体网格内形成复合生长基质-种质承载层，得到沉水植物模块化原位修复床；所述质承载材料内种植有沉水植物种质。

本发明将含植物纤维材料和粘合剂混合后模压，得到支撑网络骨架，在所述支撑网络骨架的缝隙内填充黏土，得到支撑层。本发明对于所述混合的方式没有特殊限定，能够将原料混合均匀即可；本发明对于所述模压的条件没有特殊限定，能够得到厚度为0.5～0.8cm、网格空隙为1～5cm、骨架单条尺寸(宽度和厚度，或，直径)为0.3～1.2cm的支撑层即可。

得到支撑层后，本发明在所述支撑层表面铺设生长基质，得到生长基质层；在所述生长基质层表面组装立体网格承载骨架，将种质承载材料填充到所述立体网格承载骨架的立体网格内形成复合生长基质-种质承载层，所述质承载材料内种植有沉水植物种质，将所述支撑层和复合生长基质-种质承载层进行整体固定，得到沉水植物模块化原位修复床。

本发明对于所述铺设没有特殊限定，能够得到厚度为1～2cm的生长基质层即可。在本发明中，所述铺设前优选在生长基质中加入水进行润湿；本发明对于所述水的加入量没有特殊限定，能够使得生长基质团聚至不在支撑网络骨架表面不掉漏即可。在本发明中，所述生长基质层优选粘结在所述支撑层表面；所述粘结优选利用粘结剂进行，所述粘结剂优选包括聚乙烯醇和/或羧甲基纤维。

在本发明中，所述组装的方式优选为粘结；所述粘结优选利用粘结剂进行，所述粘结剂优选包括聚乙烯醇和/或羧甲基纤维。

在本发明中，所述立体网格承载骨架优选由生物质可降解材料粉碎后成型得到；本发明对于所述粉碎的方式没有特殊限定，粉碎至生物质可降解材料的粒度≤2mm即可；所述成型优选包括模压成型、注塑成型或编织成型；本发明对于所述成型的条件没有特殊限定，能够得到孔隙率为40～60％、立体网格孔径为1～4cm、网格间隔为3～10cm、骨架单条尺寸(宽度和厚度，或，直径)为0.3～0.5cm的立体网格承载骨架即可。

在本发明中，所述整体固定优选为整体捆绑固定，所述整体捆绑固定优选与前述沉水植物模块化原位修复床的技术方案中的整体捆绑固定相同，在此不再赘述。

在本发明中，所述方法二优选包括以下步骤：

(2.1)将含植物纤维材料和粘合剂混合后模压，得到支撑网络骨架，在所述支撑网络骨架的缝隙内填充黏土，得到支撑层；

(2.2)将生长基质填充到立体网格承载骨架的立体网格内，得到生长基质层；在所述生长基质层表面填充种质承载材料，得到复合生长基质-种质承载层；将所述复合生长基质-种质承载层固定在所述支撑层表面，得到沉水植物模块化原位修复床；所述种质承载材料内种植有沉水植物种质。

本发明将含植物纤维材料和粘合剂混合后模压，得到支撑网络骨架，在所述支撑网络骨架的缝隙内填充黏土，得到支撑层。在本发明中，所述支撑层的制备方法优选与前述方法一中支撑层的制备方法相同，在此不再赘述。

本发明将生长基质填充到立体网格承载骨架的立体网格内，得到生长基质层；在所述生长基质层表面填充种质承载材料，得到复合生长基质-种质承载层；将所述复合生长基质-种质承载层固定在所述支撑层表面，得到沉水植物模块化原位修复床；所述种质承载材料内种植有沉水植物种质。

在本发明中，所述生长基质在填充前优选在生长基质中加入水进行润湿；本发明对于所述水的加入量没有特殊限定，能够使得生长基质团聚至在立体网格承载骨架中不掉漏即可。

在本发明中，所述固定优选包括粘结和整体捆绑固定；所述粘结和整体捆绑固定优选与前述沉水植物模块化原位修复床的技术方案中的粘结和整体捆绑固定相同，在此不再赘述。

在本发明中，方法三优选包括以下步骤：

(3.1)将含植物纤维材料和粘合剂混合后模压，得到支撑网络骨架，在所述支撑网络骨架的缝隙内填充黏土，得到支撑层；

(3.2)在所述支撑层表面固定立体网格承载骨架，将生长基质填充到所述立体网格承载骨架的立体网格内，得到生长基质层；在所述生长基质层表面填充种质承载材料，得到复合生长基质-种质承载层；将所述复合生长基质-种质承载层与所述支撑层整体固定，得到沉水植物模块化原位修复床；所述种质承载材料内种植有沉水植物种质。

在本发明中，所述支撑层和立体网格承载骨架的制备方法与前述方法一中支撑层和立体网格承载骨架的制备方法相同，在此不再赘述。

在本发明中，所述固定优选为粘结；所述整体固定的方式优选为整体捆绑固定；所述粘结和整体捆绑固定优选与前述沉水植物模块化原位修复床的技术方案中的粘结和整体捆绑固定相同，在此不再赘述。

在本发明中，所述方法一、方法二和方法三中，所述沉水植物种质的种植时间独立地优选在填充种质承载材料前、填充种质承载材料后或整体固定后。在本发明中，所述沉水植物种质在种植前或种植后，优选还包括在所述质承载材料中加入水进行润湿，本发明对于水的用量没有特殊限定，能够保证沉水植物种质正常生长即可。

在本发明中，当所述沉水植物种质为种子时，所述种子的种植密度优选根据种子萌发率、物种种群密度和自然死亡率计算得到，计算式如式(1)所示：

其中，m为种子的种植密度，单位为粒/m²；p为物种自然种群密度，单位为棵/m²；d为自然死亡率，单位为％；r为种子萌发率，单位为％。以苦草为例，所述种子的种植密度优选为100～200粒/m²，更优选为150粒/m²。在本发明中，当所述沉水植物种质冬芽休眠体、块茎、扦插苗和幼苗植株中的一种或几种时，所述沉水植物种质的种植密度优选为50～200棵/m²，更优选为100～150棵/m²。

本发明提供了上述技术方案所述沉水植物模块化原位修复床或上述技术方案所述制备方法得到的沉水植物模块化原位修复床在水体植被修复中的应用。在本发明中，所述水体植被修复中的水体优选包括浅水湖泊、湿地、湿地公园、池塘、湖滨带或河道；所述浅水湖泊优选包括大中型浅水湖泊；所述湿地优选包括小微湿地或滨海湿地。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明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。

实施例1

按照图1所示的流程制备沉水植物模块化原位修复床。

(1)将稻壳、稻草、小麦秸秆粉料和玉米秸秆粉料和聚乙烯醇按照质量比为1:1:1:1:0.1混合后模压成型，得到厚度为0.3cm、网格空隙为2cm、骨架单条宽度和厚度均为1cm的支撑网络骨架；在所述支撑网络骨架的缝隙内填充黏土，得到支撑层；其中，稻壳、稻草和农作物植物秸秆纤维粉料的粒度≤1mm，稻壳、稻草、小麦秸秆粉料和玉米秸秆粉料的质量比为1:1:1:1，支撑网络骨架和黏土的质量比为2:1。

(2)将香蒲和芦苇粉末按照质量比为1:1的比例混合后压制成孔隙率为40％、立体网格孔径为4cm、骨架单条的直径为0.5cm、厚度为5cm、尺寸(长×宽)为0.5m×0.5m的立体网格承载骨架。其中，麻绳的直径为2mm、香蒲和芦苇的粒径≤1mm，利用聚乙烯醇将立体网格承载骨架粘结在支撑层表面。

(3)将天然土壤、牛粪、鸡粪、植物秸秆粉末和腐殖土按质量比为20:2:1:5:2混合，得到生长基质。

将鄱阳湖碟形湖常湖池水体沉积底泥、凹凸棒石、芦苇、荻、玉米秸秆、水稻秸杆分别风干后粉碎，然后按照质量比为30:10:2:2:4:5混合均匀，得到种质承载材料；其中，种质承载材料中水体沉积底质的粒度＜1mm；凹凸棒石的粒度＜0.149mm；湿地植物秸秆颗粒(芦苇、荻、玉米秸秆、水稻秸杆)的粒度为0.38～1.7mm。

将生长基质加水润湿后填充在立体网格承载骨架的立体网格内，然后填充种质承载材料，得到复合生长基质-种质承载层。其中，生长基质的粒度≤1mm，生长基质层厚度为1cm。

(3)将苦草种子自然晾干后与冬芽置于4℃的环境放置，筛选去除混杂物、枝叶、沙子和不饱满的种子，得到苦草种子和冬芽种质。

将苦草种子和冬芽种质种植于种质承载材料中后加入水润湿，然后将利用直径为0.3cm的麻绳将支撑层和复合生长基质-种质承载层的横向和纵向均捆绑拴牢，得到到沉水植物模块化原位修复床。其中，苦草种子的施撒密度为100粒/m²，冬芽的施撒密度为20/m²。

(4)将沉水植物模块化原位修复床置于鄱阳湖碟形湖水体底部，进行水体修复，其中，实验水域的深度为1m，表层流速为0.139～0.465m/s，1m处的流速为0.02～0.17m/s。实验结果：由于支撑层下方是多孔隔的物理结构，能够在自身重力的作用下牢固嵌入水体泥沙中。苦草种子的萌发率为85％以上，冬芽的萌发率为100％，达到良好的修复效果。而且，本发明制备的沉水植物模块化原位修复床不被水动力侵蚀破坏。

实施例2

按照图2所示的流程制备沉水植物模块化原位修复床。

(1)将芦苇、玉米秸秆和聚乙烯醇按照质量比为1:1:0.1混合后模压成型，得到厚度为0.3cm、网格空隙为2cm、骨架单条宽度和厚度均为1cm的支撑网络骨架；在所述支撑网络骨架的缝隙内填充黏土，得到支撑层；其中，芦苇和玉米秸秆的粒度≤1mm；支撑网络骨架和黏土的质量比为2:1.5。

(2)将芦苇编织成孔隙率为50％、立体网格孔径为5cm、骨架单条的直径为1cm、厚度为5cm、尺寸(长×宽)为1m×0.5m的立体网格承载骨架。

(2)将天然土壤、牛粪、鸡粪、植物秸秆粉末和腐殖土按质量比为20:2:2:5:1混合，得到生长基质。将生长基质铺设在支撑层表面，得到生长基质层。其中，生长基质的粒度≤1mm，生长基质层厚度为1.5cm。

(3)将在野外水体采集新鲜的苦草植株打捞上岸，分株，根系保留完整，放置在水桶中保存，将市售苦草植株统一放置于圆形塑料箱中存储备用，得到苦草植株种质。

将苦草植株种质种植于立体网格承载骨架的立体网格中，填充种质承载材料后加入水润湿，得到含种质的种质承载层。其中，苦草植株种质的施撒密度为100棵/m²。

(4)将天然水体沉积物、凹凸棒石、芦苇、荻、玉米秸秆和水稻秸杆分别风干后粉碎，然后按照质量比为40:5:5:2:2:2混合均匀，得到种质承载材料；其中，天然水体沉积物的粒度＜0.83mm，凹凸棒石的粒度＜0.15mm，湿地植物秸秆颗粒(芦苇、荻、玉米秸秆、水稻秸杆)的粒度＜1.5mm。天然水体沉积物为采集于鄱阳湖常湖池底部的底泥。

将种质承载材料填充到立体网格承载骨架的立体网格中，加入水润湿，得到复合生长基质-种质承载层。

(5)利用聚乙烯醇将复合生长基质-种质承载层粘结到支撑层表面，然后利用直径为0.3cm的麻绳将支撑层和复合生长基质-种质承载层的横向和纵向均固定拴牢，得到沉水植物模块化原位修复床。

(6)将沉水植物模块化原位修复床置于鄱阳湖碟形湖水体底部，进行水体修复，其中，实验水域的深度为1m，表层流速为0.139～0.465m/s，1m处的流速为0.02～0.17m/s。实验结果：由于支撑层下方是多孔隔的物理结构，能够在自身重力的作用下牢固嵌入水体泥沙中。苦草植株的分蘖数量一个月后达到5～7棵。轮叶黑藻的茎枝数量由1～2支增加到18～25枝，达到良好的修复效果。而且，本发明制备的沉水植物模块化原位修复床不被水动力侵蚀破坏。

实施例3

(1)将香蒲、芦苇秸秆和羧甲基纤维素按照质量比为1:2:0.2混合后模压成型，得到厚度为0.5cm、网格空隙为2cm、骨架单条宽度和厚度均为1cm的支撑网络骨架；在所述支撑网络骨架的缝隙内填充黏土，得到支撑层；其中，香蒲和芦苇秸秆的粒度≤1mm；支撑网络骨架和黏土的质量比为1:1。

(2)将香蒲和麻绳按照质量比为1：1混合后编织成孔隙率为60％、立体网格孔径为4cm、骨架单条直径为0.5cm、厚度为6cm、尺寸(长×宽)为0.5m×0.5m的立体网格承载骨架。

将天然土壤、牛粪、鸡粪、植物秸秆粉末和腐殖土按质量比为20:2:2:5:1混合，得到生长基质。将生长基质润湿后填充于立体网格承载骨架的立体网格内。其中，生长基质的粒度小于等于1mm，生长基质层厚度为2cm。

(3)将天然水体沉积物、凹凸棒石、新鲜芦苇秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆和水稻秸杆分别风干后粉碎，然后按照质量比为40:5:5:2:2:1混合均匀，得到种质承载材料；其中，种质承载材料中天然土壤的粒度＜0.83mm，凹凸棒石的粒度＜0.15mm，湿地植物秸秆颗粒(新鲜芦苇秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆和水稻秸杆)的粒度＜1.7mm。天然水体沉积物是采集于鄱阳湖常湖池的底泥。将种质承载材料填充在生长基质层表面，得到复合生长基质-种质承载层；

(4)利用羧甲基纤维素将复合生长基质-种质承载层填充在生长基质层粘结到支撑层表面，然后利用直径为0.3cm的麻绳将支撑层和复合生长基质-种质承载层的横向和纵向均固定拴牢；

(5)将市售轮叶黑藻植株的植物茎叶部分放置于有水的圆形塑料桶中，过15天后，轮叶黑藻的茎秆节处长出根系，长有根系的茎枝部分分选出来，得到轮叶黑藻种质。

将轮叶黑藻种质种植于种质承载材料中，填加入水润湿，得到沉水植物模块化原位修复床。其中，轮叶黑藻种质的施撒密度为80棵/m²。

(6)将沉水植物模块化原位修复床置于鄱阳湖碟形湖水体底部进行水体修复，其中，实验水域的深度为1m，表层流速为0.139～0.465m/s，1m处的流速为0.02～0.17m/s。实验结果：由于支撑层底部是多孔隔的物理结构，能够在自身重力的作用下牢固嵌入水体泥沙中。轮叶黑藻的茎枝数量由1～2支增加到18～25枝，达到良好的修复效果。而且，本发明制备的沉水植物模块化原位修复床不被水动力侵蚀破坏。

以上所述仅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

1.一种沉水植物模块化原位修复床，包括支撑层和固定在所述支撑层表面的复合生长基质-种质承载层；

所述支撑层包括支撑网络骨架和填充在所述支撑网络骨架缝隙内的配重材料；所述支撑网络骨架和配重材料的质量比为(20.5～32)：(10～30)；

所述立体网格承载骨架的材质为生物质可降解材料；所述立体网格承载骨架的孔隙率为40～60％；

所述种质承载材料内种植有沉水植物种质。

2.根据权利要求1所述的沉水植物模块化原位修复床，其特征在于，所述配重材料包括黏土和/或碎石；

3.根据权利要求1或2所述的沉水植物模块化原位修复床，其特征在于，所述支撑层的厚度为0.3～0.8cm；

所述支撑网络骨架的网格空隙为1～5cm。

4.根据权利要求1所述的沉水植物模块化原位修复床，其特征在于，所述生长基质层包括土壤、发酵动物粪便、植物秸秆粉末和腐殖土；所述土壤、发酵动物粪便、植物秸秆粉末和腐殖土的质量比为(10～20)：(2～4)：(5～10)：(1～5)；

所述生长基质层的厚度为1～2cm。

5.根据权利要求1所述的沉水植物模块化原位修复床，其特征在于，所述立体网格承载骨架的立体网格孔径为1～10cm；

所述立体网格承载骨架的厚度为3～6cm。

6.根据权利要求1所述的沉水植物模块化原位修复床，其特征在于，所述种质承载材料包括水体沉积物底质、凹凸棒石和湿地植物秸秆颗粒；所述水体沉积物底质、凹凸棒石和湿地植物秸秆颗粒的质量比为(30～40)：(5～10)：(10～20)。

7.根据权利要求1所述的沉水植物模块化原位修复床，其特征在于，所述沉水植物种质包括种子、冬芽休眠体、块茎、扦插苗和幼苗植株中的一种或几种；

8.根据权利要求1所述的沉水植物模块化原位修复床，其特征在于，所述固定的方式包括粘结和整体捆绑固定。

9.权利要求1～8任一项所述沉水植物模块化原位修复床在水体植被修复中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述水体植被修复中的水体包括浅水湖泊、湿地、湿地公园、池塘、湖滨带或河道。