CN115974283A - 一种沉水植物与鱼类共存的水下生态系统构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及富营养化水体生态治理技术领域，公开了一种沉水植物与鱼类共存的水下生态系统构建方法。该方法包括：(1)在深度为0.85～2m，透明度为35～45cm的富营养化水体中投放中空多孔细菌屋，构建水中硝化细菌培养条件；(2)将硝化菌与芽孢杆菌以8～12:1的重量比混合，并将混合菌种与富营养化水以1:35～45的重量比混合，然后依次通入空气、调节温度和pH值、曝气，之后将菌液泼洒到富营养化水体中培养，建立硝化系统；(3)在富营养化水体中种植沉水植物并投放杂食性鱼类。本发明直接以富营养化河湖水体种植沉水植物，构建低碳污染水体生态处理以适宜沉水植物及鱼类共存，构建具备持续自净能力的水下生态系统。
Description
技术领域
本发明涉及富营养化水体生态治理技术领域，具体涉及一种沉水植物与鱼类共存的水下生态系统构建方法。
背景技术
近些年来，我国环境问题愈发突出，其中水环境污染尤为严峻。水环境质量恶化,严重影响水生态系统的结构、功能和水资源的利用,还直接危害人类的身体健康。由此,产生了水体修复的概念,其中保护和恢复沉水植被已成为保护和治理水体环境的重要生态措施。由于透明度、水深、水质和底质等水环境因子的影响，沉水植被自然恢复非常困难，目前多项研究结果和工程案例均采用人工协助下的水生植被重建以达到水下沉水植物和水下生态系统的恢复。
沉水植物(submerged macrophyte)是指大部分生活周期内营养体全部沉没水中，有性繁殖部分可沉水、浮水或挺立水面(Wetxel，1983)，植株扎根基质的水生植物。具有:初级生产、水生植物多样性维护、底质环境稳定、营养固定和缓冲功能、清水功能与景观美化功能。
目前采用人工协助的种植方法通常是扦插法、抛投法和容器育苗种植法等，上述方法适宜于应用在水体透明度较好、深度较浅和底质较好的适宜沉水植物生长的水域。如今河湖水体富营养化严重，在水体透明度低、水体深度大、底质恶劣的条件下，目前采用人工协助的种植方法有很大的局限性，沉水植物成活率很低，植被恢复困难。在透明度(光照直接影响水生植物生长)、水深、水质和底质等水环境因子的影响下，直接引用受污染(富营养化)河道水体人工恢复的事例很少，为保证水体透明度，多数情况采用自来水作为种植沉水植物的人工湖泊等水体的初始水源，并限制富营养化的自然水体排入，长期以经处理后的水为补充水源，造成资源浪费。即便如此，系统仍难以稳定存活需要人工持续维护：为了避免氨氮等超标，影响沉水植物生长，多数情况下水体内不允许鱼类等水生动物存在，造成水下生态链缺失，需定期打捞因自然死亡的沉水植物，定期收割过度生长繁殖的植物。现有另一种技术采用化学药剂投放(如投加絮凝剂以降低水体浊度、加入消毒剂、有机酸、杀虫剂、灭藻剂、表面活性剂、底质改良剂或重金属络合剂)等对受污染水体进行处理后作为种植沉水植物的人工湖泊等水体的水源，但投放的化学药剂对水生态环境造成二次污染，破坏了水下生态系统的恢复(各类化学药剂会杀灭或抑制水中微生物种群，难以建立水下生态循环系统)，在此水体环境下，水生动物难以存活，水下生物链依然缺失，需要依赖于定期的化学药剂投放及人工定期打捞、收割，依然不能建立具有持续自净能力的水下生态系统，而依赖于定期的化学药剂投放。
因此明确沉水植物、水生动物(鱼类)及水环境之间的关系，建立三者之间的持续性、良性、具备自净能力水生态系统是现在技术尚未解决但又急需解决的技术难题。如何为沉水植物的生长提供一个适宜的、持续性的、能抵抗冲击负荷的生长环境是富营养化水体生态治理的关键。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的受沉水植物生长条件制约不能直接引用富营养化水体进行种植沉水植物；为了避免水体中氨氮等超标，影响沉水植物生长，水体内不允许鱼类等水生动物共存，造成水下生态链缺失；采用化学药剂投放等对富营养化水体进行处理后，作为种植沉水植物的的水源，化学药剂对水生态环境造成二次污染，破坏水下生态系统的恢复；沉水植物生存对光的大量需求和硝化细菌避光性之间的矛盾，以及硝化细菌附着性难以解决的问题，提供一种沉水植物与鱼类共存的水下生态系统构建方法，该方法直接以富营养化河湖水体种植沉水植物，构建低碳污染水体生态处理以适宜沉水植物及鱼类共存，构建具备持续自净能力的水下生态系统。
为了实现上述目的，本发明提供了一种沉水植物与鱼类共存的水下生态系统构建方法，该方法包括以下步骤：
(1)在富营养化水体中投放中空多孔细菌屋，构建水中硝化细菌培养条件，所述富营养化水体的深度为0.85～2m，透明度为35～45cm；
(2)将硝化菌与芽孢杆菌以8～12:1的重量比混合，并将所得混合菌种与富营养化水以1:35～45的重量比混合，然后依次通入空气、调节温度和pH值、曝气，之后将所得菌液泼洒到富营养化水体中培养，建立硝化系统；
(3)在富营养化水体中种植沉水植物并投放杂食性鱼类。
优选地，所述富营养化水体中总磷的浓度为0.1～0.3mg/L，所述无机氮的浓度为0.3～0.5mg/L。
优选地，所述富营养化水体的深度为0.85-2米。
优选地，所述富营养化水体的透明度为80～90cm。
优选地，在步骤(1)中，将所述中空多孔细菌屋按照1～2g/L的比例投放到所述富营养化水体中。
优选地，在步骤(1)中，所述中空多孔细菌屋为石英材质和/或陶瓷材质。
优选地，在步骤(2)中，将温度调节至25～35℃，将pH值调节至7.5～8.2。
优选地，在步骤(2)中，所述曝气时间为20～30小时。
优选地，在步骤(2)中，泼洒到富营养化水体中的所述菌液的体积不超过所述富营养化水体的体积的万分之六。
优选地，在步骤(2)中，将所得菌液泼洒到富营养化水体中培养9～13天。
优选地，在步骤(3)中，所述沉水植物为狐尾藻、金鱼藻、苦草、菹草和黑藻中的一种或两种以上。
优选地，在步骤(3)中，所述杂食性鱼类为鲤鱼、鲫鱼、洄鱼和丁岁鱼中的一种或两种以上。
本发明的优点主要体现在以下几个方面：
(1)现有技术采用人工协助的种植方法有很大的局限性，沉水植物成活率很低，植被恢复困难。受沉水植物生长条件制约一般不直接引用受污染(富营养化)河道水体进行人工恢复而采用自来水作为种植沉水植物的人工湖泊等水体的初始水源，并限制富营养化的自然水体排入，长期以经处理后的水为补充水源，造成资源浪费。
而本发明所述方法直接以富营养化河湖水体种植沉水植物，通过生态技术手段对水体透明度、水中氨态氮(NH3-N)、磷系、硫系污染物进行控制，调节水体pH值，降低水体BOD、COD，分解蛋白质和复杂多糖，分解水溶性有机物，形成优势种群，抑制有害藻类及水生动物致病菌，从而建立具有持续自净能力的水下生态系统，以适应沉水植物生长。
(2)现有技术采用自来水作为种植沉水植物的人工湖泊等水体的初始水源，并限制富营养化的自然水体排入，系统仍难以稳定存活，需要人工持续维护：为了避免氨氮等超标，影响沉水植物生长，多数情况下水体内不允许鱼类等水生动物存在，造成水下生态链缺失，需定期打捞因自然死亡的沉水植物，定期收割过度生长繁殖的植物。
而本发明通过对水体进行预处理，在水体中建立硝化系统，水体透明度、水中氨态氮(NH3-N)、磷系、硫系污染物得到控制。投放鱼类后，鱼类排泄物、脱落物、新陈代谢的植物为水体提供碳源，形成如图1所示的氮循环，可表示为：生物(有机物)—>氨—>亚硝酸盐—>硝酸盐—>生物(有机物)。
氮循环形成后，合理投放杂食性鱼类，健全了水下生物链，鱼类可部分以水草为食物，避免水下植物过度生长繁殖，可避免现在技术下沉水植物需定期收割的问题。根据实验研究，在水深0.85～2m米的情况下，每平方米水域初期投放3-5尾杂食性鱼苗，既可有效避免植物过度生长繁殖，又不会产生过量有机废物，超过水下生态系统容量。后期，根据鱼类繁殖情况，可定期打捞，创造经济价值。
(3)现有技术采用化学药剂投放(如投加絮凝剂以降低水体浊度、加入消毒剂)等对受污染水体进行处理后，作为种植沉水植物的人工湖泊等水体的水源，但投放的化学药剂对水生态环境造成二次污染，破坏了水下生态系统的恢复(各类化学药剂会杀灭或抑制水中微生物种群，难以建立水下生态循环系统)，在此水体环境下，水生动物难以存活，依然不能建立具有持续自净能力的水下生态系统，而依赖于定期的化学药剂投放。
本发明所述方法无需投放化学药剂，不会对水下生物及微生物造成破坏。通过生态技术手段为沉水植物及水生动物的生长提供一个适宜的、持续性的、适宜具备持续自净能力的水下生态系统。
(4)现有技术难以解决沉水植物生存对光的大量需求和硝化细菌避光性之间的矛盾，以及硝化细菌附着性的问题。
氨氮是水体中的营养素，可导致水富营养化现象产生，是水体中的主要耗氧污染物，对沉水植物、鱼类及其它水生生物有毒害。自然界中氨化合物的分解由硝化细菌(亚硝酸菌、硝酸菌)完成。在自然水体中适宜硝化细菌栖息的环境很少，尤其是种植沉水植物对光照的大量需求，水体中透光度要求高，更是难以建立硝化系统，故现有技术未使用硝化细菌来预处理待栽种沉水植物的富营养化水体，也无法建立具有持续自净能力的水下生态系统。
一方面，本发明在待种植沉水植被的水中投放中空多孔细菌屋，一是为硝化细菌提供了附着物，二是为硝化细菌提供了避光环境，创造了硝化细菌生长繁殖的有利环境。根据实验数据，在相同环境下，投放中空多孔细菌屋的硝化细菌繁殖速度为未投放情况下增长近650％。
另一方面，本方法投放硝化细菌及辅助菌种芽孢杆菌，提高了硝化菌繁殖速度，加快了硝化系统的建立。本发明所述方法将硝化菌与芽孢杆菌按照特定比例混合投放比单独投放硝化菌繁殖速度增加1.2～1.3倍。
附图说明
图1是本发明所述的氮循环示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种沉水植物与鱼类共存的水下生态系统构建方法，该方法包括以下步骤：
(1)在富营养化水体中投放中空多孔细菌屋，构建水中硝化细菌培养条件，所述富营养化水体的深度为0.85～2m，透明度为35～45cm；
(2)将硝化菌与芽孢杆菌以8～12:1的重量比混合，并将所得混合菌种与富营养化水以1:35～45的重量比混合，然后依次通入空气、调节温度和pH值、曝气，之后将所得菌液泼洒到富营养化水体中培养，建立硝化系统；
(3)在富营养化水体中种植沉水植物并投放杂食性鱼类。
在本发明所述方法中，通过对水体进行步骤(1)和步骤(2)所述预处理，能够实现直接以富营养化水体作为沉水植物和鱼类共存水体的目的。
在本发明所述方法中，所述沉水植物可以为本领域常见的沉水植物。在具体实施方式中，所述沉水植物为狐尾藻、金鱼藻、苦草、菹草和黑藻中的一种或两种以上。
在本发明所述方法中，所述杂食性鱼类可以为本领域常见的杂食性鱼类。在具体实施方式中，所述杂食性鱼类为鲤鱼、鲫鱼、洄鱼和丁岁鱼中的一种或两种以上。
相比于其他水生植物，沉水植物因其整个植株淹没于水下，对环境胁迫的反应更为敏感，在水生态设计时，需格外注意其生长边界条件。光是植物生存之本。光合作用是沉水植物最重要的代谢活动，水下光照条件是影响沉水植物生长存活的最主要因素。而水深、透明度、悬浮物浓度、浊度等指标，均直接或间接决定了水下的光照条件。发明人通过对狐尾藻、金鱼藻、苦草、菹草及黑藻等5种常见沉水植物实验研究发现，若要在水深0.85-2m的水域形成一定生物量的沉水植物种群，水体的透明度必须达到80～90cm。
采用本发明所述方法，在透明度为35～45cm的富营养化水体中建立硝化系统后，可以使水体的透明度达到80～90cm。在具体实施方式中，所述富营养化水体的深度可以为0.85m、1m、1.25m、1.5m、1.75m或2m；透明度可以为35cm、40cm或45cm。
在本发明所述方法中，所述富营养化水体中总磷的浓度可以为0.1～0.3mg/L，例如0.1mg/L、0.15mg/L、0.2mg/L、0.25mg/L或0.3mg/L；所述无机氮的浓度可以为0.3～0.5mg/L，例如0.3mg/L、0.35mg/L、0.4mg/L、0.45mg/L或0.5mg/L。本发明所述的无机氮包括硝酸盐、亚硝酸盐和氨氮中氮的总和。
氨氮是水体中的营养素，可导致水富营养化现象产生，是水体中的主要耗氧污染物，对沉水植物、鱼类及其它水生生物有毒害。自然界中氨化合物的分解由硝化细菌(亚硝酸菌、硝酸菌)完成。富营养化水体中的氮通过这个过程慢慢的分解为无害的硝酸盐。但自然水体中硝化细菌的培养存在困难：其一，硝化细菌具有附着性，硝化细菌属于附着性细菌，虽然水中也有游离的硝化菌存在，但硝化菌必须在附着物表面，才能很好的工作。其二，亚硝酸菌对近紫外线的可见光非常敏感，但太阳光中普遍含有这种光谱。紫外线对硝化细菌的伤害更大。若要在水深0.85～2m左右的水域形成一定生物量的沉水植物种群，水体的透明度必须达到，透明度为80～90cm左右。在此情况下沉水植物对阳光的需求和硝化细菌的避光性是难以解决的矛盾。因此，在自然水体中适宜硝化细菌栖息的环境很少，尤其是种植沉水植物的水体中更是难以建立硝化系统，故现有技术未使用硝化细菌来预处理待栽种沉水植物的富营养化水体，也无法建立具有持续自净能力的水下生态系统。本发明在待种植沉水植被的水中投放中空多孔细菌屋，一是为硝化细菌提供了附着物，二是为硝化细菌提供了避光环境，创造了硝化细菌生长繁殖的有利环境。发明人根据实验研究发现，在相同环境下，投放中空多孔细菌屋的硝化细菌繁殖速度为未投放情况下增长近650％。因此，本发明在泼洒菌液前需要先向富营养化水体中投放中空多孔细菌屋。
在具体实施方式中，在步骤(1)中，所述中空多孔细菌屋的材质可以为本领域的常规选择，只要能沉入水体中即可。在具体实施方式中，所述中空多孔细菌屋为石英材质和/或陶瓷材质。所述中空多孔细菌屋的形状不限，可以为本领域常见的形状，例如圆柱体、长方体等。
在本发明所述方法中，为了提高硝化细菌繁殖速率，泼洒菌液后能够迅速在水中建立硝化系统，需要合理控制中空多孔细菌屋在水体中的投放比例。
在优选实施方式中，在步骤(1)中，可以将所述中空多孔细菌屋按照1～2g/L(例如可以为1g/L、1.2g/L、1.3g/L、1.4g/L、1.5g/L、1.6g/L、1.7g/L、1.8g/L、1.9g/L或2g/L)的比例投放到所述富营养化水体中，即1L富营养化水体中投放1～2g中空多孔细菌屋。
因富营养化原水水质差异，富营养化原水自身成分会有不同，比如N、P、COD、BOD等的含量均可能存在差异，为提高水体硝化系统建立速度，实现更好地水体预处理效果，本发明采用硝化菌与芽孢杆菌混合投放方式。在具体实施方式中，所述硝化菌与芽孢杆菌的重量比可以为8:1、9:1、10:1、11:1或12:1。经发明人研究发现，在本发明中将硝化菌与芽孢杆菌按此比例混合投放比单独投放硝化菌繁殖速度增加1.2～1.3倍。
在本发明中，将硝化菌与芽孢杆菌混合菌种和富营养化水以特定比例混合后，通入空气，温度和pH值调节至合适的范围，曝气合适的时间，使硝化菌进入活跃状态，然后按照特定比例将菌液缓慢均匀泼洒到富营养化水体中，能够建立良好的硝化系统，其中，在优选实施方式中，所述混合菌种为粉末状。
在具体实施方式中，可以将所得混合菌种与富营养化水以1:35、1:40、或1:45的重量比混合。所述富营养化水来源于所述富营养化水体。
在优选实施方式中，在步骤(2)中，将温度调节至25～35℃，例如可以为25℃、30℃或35℃；将pH值调节至7.5～8.2，例如可以为7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、8.1或8.2。
在优选实施方式中，在步骤(2)中，所述曝气时间为20～30小时，例如可以为20小时、25小时或30小时。
在本发明所述方法中，所述菌液的用量可以根据具体水体污染状况决定。在优选实施方式中，在步骤(2)中，泼洒到富营养化水体中的所述菌液的体积不超过所述富营养化水体的体积的万分之六；更优选地，不低于万分之三，例如万分之六、万分之五、万分之四、万分之三。
在优选实施方式中，在步骤(2)中，将所得菌液泼洒到富营养化水体中培养9～13天，例如可以为9天、10天、11天、12天或13天。在本发明中，一般选择春、夏、秋三季，大气温度高于15℃时将菌液泼洒到富营养化水体。本文中，所述大气温度指室外温度。
富营养化水体中硝化系统建立后，水体的透明度、水中氨态氮(NH3-N)、磷系、硫系污染物均能够得到控制，水体中BOD、COD降低，可进行沉水植物的种植和杂食性鱼类的投放。
在具体实施方式中，水体预处理，达到沉水植物生长条件后可以进行沉水植物的种植，种植可以采用常规操作方式。
为了避免氨氮等超标，影响沉水植物生长，多数情况下水体内不投放鱼类等水生动物存在。根据本发明所述方法，通过对水体预处理，水体中硝化系统建立，水体透明度、水中氨态氮(NH3-N)、磷系、硫系污染物得到控制，建立了水下硝化系统。投放鱼类后，鱼类排泄物、脱落物、新陈代谢的植物为水体提供碳源：它们被细菌分解，分解的主要产物是氨，氨易氧化，会被硝化细菌分布氧化为亚硝酸盐、硝酸盐；硝酸盐可以被植物吸收，再次进入到食物链中；氮变为有机物，并被分解，然后再次形成有机物的过程，从而形成氮循环，完整的氮循环的模式如图1所示。
在本发明中，通过合理投放杂食性鱼类，健全了水下生物链，鱼类可部分以水草为食物，避免水下植物过度生长繁殖，可避免现在技术下沉水植物需定期收割的问题。根据实验研究发现，在本发明水深情况下，每平方米水域初期投放3-5尾(例如3尾、4尾或5尾)杂食性鱼苗，既可有效避免植物过度生长繁殖又不会产生过量有机废物，超过水下生态系统容量。后期，根据鱼类繁殖情况，可定期打捞，创造经济价值。
本发明重建的水生态系统中沉水植被、水生动物成活率达到80％～88％，成本低廉、简便易行、低碳环保、效益明显，适用于富营养化污染水体水生植被、水生生物等构成的水生植物多样性和水生生态系统生态重建工程。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不仅限于。
在本发明中，采用纳氏试剂比色法测定水体中氨氮的浓度；采用GB7493-87《水质亚硝酸盐氮的测定分光光度法》测定水体中亚硝酸盐的浓度；采用二磺酸酚比色法测定水体中硝酸盐的浓度。
实施例1和对比例1用于说明对富营养化水体进行预处理的过程。
实施例1
在深度为1.5m，透明度为40cm的中度富营养化水体(总磷为0.2mg/L，无机氮为0.4mg/L)中，按照1.33g/L的比例放入石英材质中空多孔细菌屋，大气温度25℃。将硝化菌与芽孢杆菌以10:1的重量比混合，然后将粉末状混合菌种与富营养化原水以1:40的重量比混合，通入空气，水温调节至20℃、pH值调节至7.8，曝气24小时，此时硝化菌进入活跃状态，然后按照富营养水体万分之五的比例将所得菌液缓慢均匀泼洒到深度为1.5m，透明度为40cm的中度富营养化水体(总磷为0.2mg/L，无机氮为0.4mg/L)中。
连续检测10天(根据温度，选择春、夏、秋三季，大气温度高于17℃)，结果如表1所示。水体中氨的浓度从0.4mg/L降至0mg/L；亚硝酸盐的浓度由0mg/L升至0.4mg/L，最终降至0mg/L；硝酸盐的浓度由0mg/L至0.40mg/L，可见，水体中氨及亚硝酸盐被转化为硝酸盐。同时，检测第10天，水体由浑浊变为透明，透明度由40cm变化为100cm。说明水中氨态氮(NH3-N)污染物得到控制，硝化系统成功建立。
表1
对比例1
按照实施例1的方法实施，不同的是，不在中度富营养化水体中放入石英材质中空多孔细菌屋。具体过程为：
将硝化菌与芽孢杆菌以10:1的重量比混合，然后将粉末状混合菌种与富营养化原水以1:40的重量比混合，大气温度25℃，通入空气，水温调节至20℃、pH值调节至7.8，曝气24小时，此时硝化菌进入活跃状态，然后按照富营养水体万分之五的比例将所得菌液缓慢均匀泼洒到深度为1.5m，透明度为40cm的中度富营养化水体(总磷为0.2mg/L，无机氮为0.4mg/L)中培养。
连续检测20天(根据温度，选择秋，大气温度高于17℃)，结果如表2所示。水体中氨的浓度略有下降，从0.4mg/L降至0.28mg/L；亚硝酸盐的浓度上升，由0mg/L升至0.12mg/L；硝酸盐的浓度未发生变化，为0mg/L。可见，水体中硝化系统未建立。水体透明度仅为40-50cm，亚硝酸盐(有毒)浓度上升。
表2
实施例2
在深度为1.5m、透明度为40cm的中度富营养化水体(总磷为0.2mg/L，无机氮为0.4mg/L)中，按照实施例1所述方法对富营养化水体预处理建立硝化系统后，水体透明度达道85cm。种植沉水植物狐尾藻、金鱼藻、苦草、菹草及黑藻，并按照水深1.5米，每平方米水域投放5尾体长10-15cm的杂食性鱼类鲤鱼和鲫鱼。夏季，大气温度25℃以上。
连续观测20天，水体的透明度(塞氏盘法)、氨的浓度、亚硝酸盐的浓度、硝酸盐的浓度、鱼类生长状况如表3所示。由表3可知，水体中硝化系统建立后，鱼类排泄物得到有效净化；水体透明度良好、水中氨态氮(NH3-N)污染物、亚硝酸盐的浓度均得到控制。鱼类生存条件良好，均成活。
表3水体及鱼类各项指标
对比例2-1
在深度为1.5m、透明度为40cm的中度富营养化水体(总磷为0.2mg/L，无机氮为0.4mg/L)中，按照对比例1所述方法对富营养化水体预处理后，种植沉水植物狐尾藻、金鱼藻、苦草、菹草及黑藻，并按照水深1.5米，每平方米水域投放5尾体长10-15cm的杂食性鱼类鲤鱼和鲫鱼。夏季，大气温度25℃以上，连续观测20天，水体的透明度、氨的浓度、亚硝酸盐的浓度、硝酸盐的浓度、鱼类生长状况如表4所示。由表4可知，由于水体中硝化系统未建立，鱼类排泄物无法得到净化；水体透明度、水中氨态氮(NH3-N)污染物、亚硝酸盐的浓度未得到控制。水体进一步受到污染，导致鱼类死亡。由于未建立水下硝化系统鱼类死亡的残留物，未得到有效分解，进一步污染水源，导致水体质量严重恶化。
表4水体及鱼类各项指标
对比例2-2
在深度为1.5m、透明度为85cm的水体中，按照对比例1所述方法对水体预处理后，种植沉水植物狐尾藻、金鱼藻、苦草、菹草及黑藻，并按照水深1.5米，每平方米水域投放5尾体长10-15cm的杂食性鱼类鲤鱼和鲫鱼。夏季，大气温度25℃以上，连续观测20天，水体的透明度、氨的浓度、亚硝酸盐的浓度、硝酸盐的浓度、鱼类生长状况如表5所示。由表5可知，由于水体中硝化系统未建立，鱼类排泄物无法得到净化；水体透明度、水中氨态氮(NH3-N)污染物、亚硝酸盐的浓度未得到有效控制。水体受到污染，导致透明度下降、水体质量恶化，鱼类死亡。由于未建立水下硝化系统鱼类死亡的残留物，未得到有效分解，进一步污染水源，导致水体质量进一步恶化。
表5水体及鱼类各项指标
实施例3
在深度为1.5m，透明度为40cm的中度富营养化水体(总磷为0.2mg/L，无机氮为0.4mg/L)中，按照实施例1所述方法对富营养化水体预处理建立硝化系统后，水体透明度达到85cm。春季(3月)开始，种植沉水植物狐尾藻、金鱼藻、苦草、菹草及黑藻，并按照水深1.5米，每平方米水域投放5尾体长10-15cm的杂食性鱼类鲤鱼和鲫鱼。
连续半年，每月定期观察水体透明度、水生生物生存情况，结果如表6所示。由表6可以看出，经半年观察实验，沉水植物存活率87％，水体透明度不变，无需打捞，无需换水。
表6水体透明度及水生生物生存状况
对比例3
投放化学药剂(投加絮凝剂以降低水体浊度、加入消毒剂、有机酸、杀虫剂、灭藻剂、表面活性剂)对受污染水体进行处理后，作为种植沉水植物的人工湖泊水体的水源。
具体操作为：在实验之前10-15天前种植沉水植物，春季(3月)开始，在水深为1.5m、透明度为50cm的中度富营养化水体(总磷为0.2mg/L，无机氮为0.4mg/L)中投放加入10mg/L的絮凝剂降低水体浊度、根据沉水植物附污的具体情况，在水体中加入0.2～0.8mg/L消毒剂、有机酸、杀虫剂、灭藻剂、表面活性剂，使水体透明度达85cm，沉水植物表面主要附着物清除。连续半年，每月定期观察水体透明度、水生生物生存情况，结果如表7所示。经半年观察实验，沉水植物存活率70％，水体透明度下降，需打捞自然死亡沉水植物并换掉部分水体。
表7水体透明度及水生生物生存状况
对比例4
采用自来水作为人工湖泊等水体的初始水源，种植沉水植物后，并限制富营养化的自然水体排入，不投放鱼类等水生动物。从春季(3月)开始，连续半年，每月定期观察水体透明度、水生生物生存情况，结果如表8所示。经半年观察实验，沉水植物存活率72％，水体透明度下降，需打捞自然死亡沉水植物并换掉部分水体。
表8水体透明度及水生生物生存状况
通过以上实施例可以看出，采用本发明所述方法重建的水生态系统中沉水植被、水生动物成活率高，成本低廉、简便易行、低碳环保、效益明显，适用于富营养化污染水体水生植被、水生生物等构成的水生植物多样性和水生生态系统生态重建工程。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种沉水植物与鱼类共存的水下生态系统构建方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)在富营养化水体中投放中空多孔细菌屋，构建水中硝化细菌培养条件，所述富营养化水体的深度为0.85～2m，透明度为35～45cm；
(2)将硝化菌与芽孢杆菌以8～12:1的重量比混合，并将所得混合菌种与富营养化水以1:35～45的重量比混合，然后依次通入空气、调节温度和pH值、曝气，之后将所得菌液泼洒到富营养化水体中培养，建立硝化系统；
(3)在富营养化水体中种植沉水植物并投放杂食性鱼类。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述富营养化水体中总磷的浓度为0.1～0.3mg/L，所述无机氮的浓度为0.3～0.5mg/L。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，将所述中空多孔细菌屋按照1～2g/L的比例投放到所述富营养化水体中。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述中空多孔细菌屋为石英材质和/或陶瓷材质。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，将温度调节至25～35℃，将pH值调节至7.5～8.2。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述曝气时间为20～30小时。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，泼洒到富营养化水体中的所述菌液的体积不超过所述富营养化水体的体积的万分之六。
8.根据权利要求1或7中所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，将所得菌液泼洒到富营养化水体中培养9～13天。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述沉水植物为狐尾藻、金鱼藻、苦草、菹草和黑藻中的一种或两种以上。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述杂食性鱼类为鲤鱼、鲫鱼、洄鱼和丁岁鱼中的一种或两种以上。
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