本發(fā)明屬于環(huán)境生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種利用幾種水生植物配置控制富營(yíng)養(yǎng)化水體的方法。
背景技術(shù)：
：伴隨經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化程度日益嚴(yán)峻，近幾年來(lái)，由于湖泊富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致飲用水受限，影響到人類(lèi)的正常生活的例子比比皆是，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化已經(jīng)成為嚴(yán)重威脅我國(guó)生態(tài)環(huán)境最重要的社會(huì)和環(huán)境問(wèn)題之一。據(jù)文獻(xiàn)，我國(guó)經(jīng)過(guò)調(diào)查的200多個(gè)湖泊中75%富營(yíng)養(yǎng)化，太湖、巢湖、滇池等藍(lán)藻頻繁暴發(fā)。已發(fā)生和具備富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生條件的湖泊面積共達(dá)14000多平方公里，有近3/4的湖泊已達(dá)富營(yíng)養(yǎng)程度，所占的面積接近總湖泊面積的2/3。當(dāng)前我國(guó)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題十分突出，對(duì)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)行有效控制迫在眉睫。同時(shí)部分湖泊出現(xiàn)沼澤化。沼澤化的水體表現(xiàn)為，生物殘?bào)w積累，湖泊沉積層加厚，最終導(dǎo)致湖泊面積減少，湖泊消亡。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用化學(xué)、物理及生物的方法來(lái)緩解湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，但鮮有能同時(shí)有效控制富營(yíng)養(yǎng)化及沼澤化的方法。公開(kāi)號(hào)為CN102070218A的專(zhuān)利，利用天然沸石粉末直接吸附湖泊富營(yíng)養(yǎng)化水體，核心應(yīng)用沸石物理特性，但從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度分析，沸石成本較高，且需要定時(shí)更換，只能暫時(shí)緩解富營(yíng)養(yǎng)化的情況。公開(kāi)號(hào)為CN101805062A的專(zhuān)利，采樣鋼渣和大型海藻相結(jié)合處理富營(yíng)養(yǎng)化，將廢鋼渣變廢為寶，是一種低能耗，低成本的方法，但鋼渣有可能會(huì)對(duì)水體產(chǎn)生二次污染，具有潛在的危害。公開(kāi)號(hào)為CN102126792A的發(fā)明專(zhuān)利涉多種蔬菜，配置漂浮種植床，利用植物自身代謝的特征，去除水體中的氮、磷，該發(fā)明采用生物凈化的方法有效改善富營(yíng)養(yǎng)化水體，與物理、化學(xué)手段治理富營(yíng)養(yǎng)化水體相比,效果更明顯，投資成本低、便于推廣和規(guī)模種植，但只能降低營(yíng)養(yǎng)物含量，無(wú)法減緩沼澤化。公開(kāi)號(hào)為CN101962227A的發(fā)明公布了一種處理水體富營(yíng)養(yǎng)化的方法，步驟包括：調(diào)查水體中水生生物的群落結(jié)構(gòu),依據(jù)該調(diào)查結(jié)果,找出食物鏈中缺環(huán)或斷鏈環(huán)節(jié)；在水體中放養(yǎng)肉食性魚(yú)類(lèi)、采取藥物方式或人工捕撈方式,清除水體中的小雜魚(yú)和草食性魚(yú)類(lèi),調(diào)整水體魚(yú)類(lèi)群落結(jié)構(gòu)；在0～1.5m水深的水底種植沉水植物、浮葉植物和挺水植物；在水體中放養(yǎng)濾食性魚(yú)類(lèi)、濾食性貝類(lèi)、碎屑食性底棲動(dòng)物及草食性魚(yú)類(lèi)，但其調(diào)整方式較為復(fù)雜，受風(fēng)浪等影響較大，且其規(guī)模尺度效應(yīng)未見(jiàn)證明，在大型水體難以進(jìn)行上述操作。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種高效、無(wú)害化治理湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的方法，通過(guò)研究土著水生植物生長(zhǎng)特性，選擇和使用優(yōu)化配置和密度調(diào)控手段控制不同水生植物的密度和組合及沿岸坡線(xiàn)的梯度配置，并根據(jù)植物生長(zhǎng)習(xí)性特征，在不同的時(shí)間進(jìn)行平衡收割，可以有效的降低湖泊水體中的氮、磷含量，并減少水生植物的腐爛導(dǎo)致的生物填平作用，需要有較好的可操作性和廣泛的應(yīng)用性。同時(shí)也要避免了二次污染的產(chǎn)生和沼澤化，對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)恢復(fù)具有重要作用。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明披露的技術(shù)方案是在富營(yíng)養(yǎng)化水體的湖泊選擇生態(tài)修復(fù)區(qū)域，采用地下莖繁殖體或幼苗分株繁殖的方式種植挺水-浮水-沉水水生植物群從，挺水水生植物為蘆葦、香蒲，浮水水生植物為荷花，沉水水生植物為輪藻，從湖泊岸邊到深水區(qū)依次種植的順序?yàn)樘J葦-香蒲-荷花-輪藻。在本技術(shù)方案中，選擇蘆葦、香蒲、荷花及輪藻作為目標(biāo)植物，因?yàn)檫@四種植物都是土著種，對(duì)水體氮、磷利用效果顯著，其中，蘆葦對(duì)氮的利用率較高，而香蒲對(duì)磷有較好的吸收效果，荷花能吸收氮磷的同時(shí)還可以分泌化感物質(zhì)，對(duì)藻類(lèi)有抑制效果，荷花根系吸附重金屬能力強(qiáng)，且荷花為常見(jiàn)的景觀植物，輪藻擴(kuò)增速度快，吸收氮、磷能力強(qiáng)，且在秋末冬初進(jìn)行收獲可以有效減少沉積物。這四種植物的組合可以有效的降低水體中氮、磷含量，并且沒(méi)有二次污染。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，控制這四種水生植物種植的蓋度，其中，蘆葦?shù)纳w度為5%-20%，即占生態(tài)修復(fù)區(qū)域的水域面積的5%-20%，香蒲的蓋度為5%-15%，即占生態(tài)修復(fù)區(qū)域的水域面積的5%-15%，荷花的蓋度為10%-30%，即占生態(tài)修復(fù)區(qū)域的水域面積的10%-30%，輪藻的蓋度為20%-40%，即占生態(tài)修復(fù)區(qū)域的水域面積的20%-40%，四種水生植物按著不同梯度進(jìn)行配比，其每種植物的蓋度值不同，凈化效果不同，根據(jù)湖泊長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其蘆葦、香蒲、荷花及輪藻的蓋度最佳配比分別為10%，10%，20%，30%。本發(fā)明中的四種水生植物的平衡收割可以盡量吸收氮磷等營(yíng)養(yǎng)物減少富營(yíng)養(yǎng)化，同時(shí)也能減少生物填平作用，減緩淺水湖泊沼澤化的形成，其中蘆葦和香蒲在每年的11-12月進(jìn)行水面部分收割，未收割部分繼續(xù)吸收氮磷，減少植物腐爛沉積，荷花的葉子在每年8月份收割作為天然包裝物售賣(mài)，荷花根部以上20-30cm的莖部分在每年11月進(jìn)行收割，減少植物腐爛沉積，輪藻生長(zhǎng)速度快在每年的11月-來(lái)年的4月份合計(jì)收割一次，在每年的5-10月份每?jī)蓚€(gè)月收割一次，每次收割面積占輪藻群叢面積的20%，提高現(xiàn)存輪藻的生長(zhǎng)速率，減少輪藻腐爛沉積。在水生植物生長(zhǎng)初期，為防止來(lái)自湖泊敞水區(qū)風(fēng)浪沖刷對(duì)目標(biāo)植物群從的物理?yè)p傷，可構(gòu)建物理防護(hù)措施，設(shè)立消浪帶進(jìn)行消浪。本發(fā)明的有益效果是利用四種主要的土著群叢優(yōu)勢(shì)水生植物：挺水植物蘆葦、香蒲，浮葉植物荷花，沉水植物輪藻，確定水生植物最佳蓋度的配置，進(jìn)行水生植物的組合配置，將水體中的氮、磷最大限度的降低，從根源上阻止富營(yíng)養(yǎng)化的形成，既合理利用水生植物，又不破壞周期生境，還能增加水體景觀的可觀賞性。具體實(shí)施方式本發(fā)明屬于環(huán)境生態(tài)學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種利用幾種水生植物配置控制富營(yíng)養(yǎng)化水體的方法。開(kāi)展湖區(qū)實(shí)地調(diào)研，在近岸的富營(yíng)養(yǎng)化水域應(yīng)用本發(fā)明披露的技術(shù)方案，考察該區(qū)域的水體污染程度、水生植物種類(lèi)及蓋度，同時(shí)結(jié)合歷年水質(zhì)指標(biāo)變化情況和植物種類(lèi)差異，選擇水生植物的最佳配比及種植的最佳位置。若該地區(qū)沒(méi)有本發(fā)明披露的技術(shù)方案中的水生植物，則需移植栽種，一般情況下，蘆葦、香蒲、荷話(huà)和輪藻均為湖泊常見(jiàn)土著植物，將這四種水生植物按不同蓋度配比即可，蘆葦、香蒲、荷花及輪藻的蓋度最佳配比分別為10%，10%，20%，30%。蘆葦：禾本科，蘆葦屬，多年生草本植物，適宜淺水區(qū)的挺水植物，適宜種植于岸堤邊，吃水深度一般不超過(guò)0.5m，有較好的擋風(fēng)能力，可以有效的為荷花和其他水生植物的種植創(chuàng)造防風(fēng)條件。蘆葦對(duì)氮元素有極高的利用能力，在自然條件下，其利用率可以到達(dá)20~40%，對(duì)總磷的利用率最高可以達(dá)到30%。香蒲：香蒲科，香蒲屬，多年生挺水植物，吃水深度較蘆葦深，一般能達(dá)到1m，可以在靠近蘆葦?shù)乃钐幏N植。香蒲對(duì)總氮及總磷的利用率與蘆葦相似，在自然條件下，其單獨(dú)對(duì)總氮的去除率在15%~27%之間，總磷去除率為10~25%。荷花：屬睡蓮科，浮葉植物，多年生，3～4月萌發(fā)長(zhǎng)葉，5～8月相繼開(kāi)花，單朵花期為2～5天，花后結(jié)實(shí)，10～11月莖葉枯萎，翌年春季又重新萌發(fā)，適應(yīng)生存環(huán)境能力強(qiáng)，可順次在香蒲下方種植。荷花根吸附重金屬能力強(qiáng)，對(duì)鋅、鉻、鉛吸附效果顯著，其地面莖利用氮、磷的能力分別為16%~25%，17%~27%。輪藻：輪藻綱，輪藻目，多年生沉水植物，繁殖能力強(qiáng)。輪藻凈化水質(zhì)效果明顯，其能有效吸收氮、磷，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，對(duì)總磷的去除率最高可達(dá)25%，對(duì)總磷的去除率最高可達(dá)26%。蘆葦、香蒲為挺水植物，收割十分方便，荷花為浮水植物，輪藻為沉水植物，打撈也較為便利，這四種植物且都為多年生植物，繁殖能力強(qiáng)，一次種植后，不需要補(bǔ)種，收割得當(dāng)，可以顯著減緩湖泊沼澤化，其中，蘆葦和香蒲在每年的11-12月進(jìn)行水面部分收割，荷花的葉子在每年8月份收割作為天然包裝物售賣(mài)，荷花根部以上20-30cm的莖部分在每年11月進(jìn)行收割，輪藻生長(zhǎng)速度快在每年的11月-來(lái)年的4月份合計(jì)收割一次，在每年的5-10月份每?jī)蓚€(gè)月收割一次，每次收割面積占輪藻群叢面積的20%。針對(duì)白洋淀湖區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化和沼澤化的問(wèn)題，利用本發(fā)明對(duì)湖區(qū)進(jìn)行水質(zhì)調(diào)控，減少富營(yíng)養(yǎng)化減緩沼澤化。土著優(yōu)勢(shì)水生植物為挺水植物蘆葦，香蒲、慈姑等，浮游植物荷花、菱角等，沉水植物為輪藻、眼子菜等。水深1~2m。根據(jù)室內(nèi)栽種觀察，選擇蘆葦、香蒲、荷花、輪藻按不同配比種植于白洋淀圍隔實(shí)驗(yàn)區(qū)域。在相同水域，每隔15m處圍一圍格，與外界隔離，便于觀察凈化水質(zhì)效果，植物配比不同，共布設(shè)20個(gè)圍格進(jìn)行比較，并設(shè)置空白對(duì)照。監(jiān)測(cè)水質(zhì)的頻率為每月一次，監(jiān)測(cè)周期為5月~9月，氮磷去除率見(jiàn)表1。采用收割策略的植物年腐解沉積降解速率見(jiàn)表2。表1白洋淀實(shí)驗(yàn)區(qū)不同時(shí)期水生植物氮、磷去除率表2采用收割策略的植物年腐解沉積降解速率對(duì)比植物名稱(chēng)蘆葦香蒲荷花輪藻自然腐解沉積速率，g/m2.a1125-1300580-610330-450300-345采用收割方案的沉積速，g/m2.a340-550180-246140-180180-230當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3