沉水植物斑块镶嵌控制着生丝状藻过度增殖的生态方法
【专利摘要】本发明公开了一种沉水植物斑块镶嵌控制着生丝状藻过度增殖的生态方法，步骤是：1)调查待恢复区水深、水流、透明度、沉积物、营养盐、浮游生物及丝状藻水环境；2)用尼龙绳围网，坠网接触底质，若沉水植物斑块镶嵌格局恢复区内多食草性鱼类，人为驱逐；3）根据调查得到的恢复区水环境，选择沉水植物种类；4）依据沉水植物在水下所处的生态位、生长繁殖及水位，设计沉水植物斑块镶嵌格局；5）按设计的沉水植物斑块镶嵌格局通过以成丛的方式沉栽；6）定期监测沉水植物长势。解决了沉水植物成活率低、水下生态位单一的问题，恢复沉水植物盖度高达70%；有效控制了富营养化湖泊低等着生丝状藻类异常增殖，着生丝状藻生长率平均下降35%。
【专利说明】
沉水植物斑块镶嵌控制着生丝状藻过度増殖的生态方法
技术领域
[0001]本发明属于景观水体生态修复，地表水水质改善与提升领域，更具体涉及一种浅水富营养化湖泊中通过构建沉水植被斑块镶嵌格局控制着生丝状藻过度增殖的生态方法，适用于浅水湖泊富营养化的控制治理，以及水藻浊型水体向水草清型水体的转化。
【背景技术】
[0002]浅水湖泊、水库等水体的富营养化会影响区域经济发展和社会和谐，因此受到社会各界越来越多的重视。尤其丝状藻华的爆发会大量消耗水体中的溶解氧，释放毒素物质，造成水体污染，影响其他水生生物的生长。沉水植物由于具有提高湖泊自我净化能力、稳定底质、通过化感作用抑制藻类生长等生态功能，被作为一种重要的控制水体富营养化的生态技术，广泛用来修复和改善湖泊水生态系统。
[0003]随着沉水植物的恢复与重建，适宜清水态的着生丝状藻也会大量繁殖，过度生长。水生生态系统中，同样作为初级生产者，着生丝状藻类会与沉水植物竞争光照、营养及溶解氧等生态资源，而且生长繁殖迅速，在条件适宜情况下生物量剧增，影响沉水植物的生长。另一方面，腐烂的藻类可能释放一些不利于沉水植物生长的物质。目前，对于丝状藻的控制主要有物理、化学和生态方法，但是曝气、打捞等物理方法成本和后期维护费用较高，适合小型景观水体;投放化学药剂的方法会产生二次污染，具有长期毒性作用。生态方法主要是利用丝状藻类生长过程和环境中的限制性生态因子来抑制其生长繁殖，适用范围广、无二次污染、效果持续性好、具有稳定性和特异性、易于复制和管理。
[0004]沉水植物斑块镶嵌是指水中各种沉水植物形成大小不一的斑块，各种植物斑块相互镶嵌、组合，从而构成一种空间异质性较大、结构较复杂的群落。合理构建沉水植物斑块镶嵌格局，通过不同生活型沉水植物生态位时空异质，功能一致性调控原理，以及沉水植物对藻类产生化感作用可实现生态控藻。该过程涉及到群落的分布型、生态位、群落演替、生物多样性等多个理论，最终目的是建立生物多样性较高、稳定性较好的健康生态系统，抑制着生丝状藻的过度增殖。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是在于提供了一种沉水植物斑块镶嵌控制着生丝状藻过度增殖的生态方法，采用沉水植物生态位时空异质及功能一致性调控原理，利用沉水植物竞争生态资源和对藻类化感作用实现生态控藻。该方法操作简单，设计合理，生态环保，便于广泛推广，快速构建沉水植物斑块镶嵌格局的复合群落，形成具“上-中-下”垂直梯度的水下森林分布格局，充分占据水下生态位，与丝状藻类竞争光照、营养盐、溶氧及生长空间等生态资源，同时对着生丝状藻类产生化感作用，解决了目前沉水植物恢复重建工作中存在的水下生态位单一问题，也有效抑制了水中着生丝状藻类过度增殖。
[0006]为了实现上述技术目的，本发明采取了如下技术措施:
一种沉水植物斑块镶嵌控制着生丝状藻过度增殖的生态方法，其步骤是: 1)调查待恢复区水深、水流、透明度、沉积物、营养盐、浮游生物及丝状藻等水环境特征，设计沉水植物斑块镶嵌格局恢复区面积及形状；
2)沿恢复区周边每4一 6m钉粧子，用结实细密尼龙绳围网，坠网接触底质。如果沉水植物斑块镶嵌格局恢复区内多食草性鱼类(草鱼、鲫鱼、鲤鱼、鲶鱼等)，可以人为网捕或驱赶出去；
3)根据步骤I)中调查得到的恢复区水环境特征，根据沉水植物株高、叶面积、根系特点及是否具有化感抑藻效应，选择合适沉水植物种类苦草、黑藻、金鱼藻、狐尾藻、篦齿眼子菜和微齿眼子菜其中的一种或任意组合；
4)依据所选沉水植物在水下所处的生态位、生长繁殖特点及适宜水位(0.6-1.Sm左右)，科学合理设计沉水植物斑块镶嵌格局，每种种植若干(视恢复区面积而定，一般20 — 50平方米)平方米，形成一个个区块，两种植物区块之间间隔2-3m。苦草型、黑藻型、冠层高大型植株既交叉又互补，以上苦草型、黑藻型、冠层高大型植株种植面积比例约5:3:2，以苦草为主搭配其他水草形成类似陆地“乔木-灌木-地被”垂直和水平分布。
[0007]所述的黑藻型为黑藻、金鱼藻;所述的冠层高大型为狐尾藻、篦齿眼子菜和微齿眼子菜其中的一种或任意组合。
[0008]5)按设计的沉水植物斑块镶嵌格局通过以成丛的方式沉栽或扦插种植所选沉水植物苦草、黑藻、金鱼藻、狐尾藻、篦齿眼子菜和微齿眼子菜其中的一种或任意组合，达到所需的沉水植物密度(12-15丛/m2，10株/m2)和生长状态。苦草型、黑藻型、冠层高大型三种类型沉水植物既有“高-中-低”垂直分层又有水平交叉分布，充分占据水下生态位，与水绵、刚毛藻等丝状藻类竞争光照、营养盐、溶氧及生长空间等生态资源，同时利用对着生丝状藻类的化感作用，最终达到有效控制丝状藻的目的。
[0009]6)定期(每3天或5天或一周或10天)监测沉水植物长势，植株最高株高不超过水面。监测丝状藻生长率下降和生物量减少情况。沉水植物盖度达到70%左右，着生丝状藻类生长率下降35%左右。
[0010]本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果:
采用沉水植物生态位时空异质及功能一致性调控原理，构建沉水植物斑块镶嵌格局利用沉水植物竞争生态资源和对藻类化感作用实现生态控藻。本发明的技术之处在于根据待恢复水域水环境特征和植株生活型、繁殖特性，选择、配置适当比例的沉水植物斑块镶嵌格局。本发明有效控制了富营养化湖泊低等着生丝状藻类异常增殖，着生丝状藻生长率平均下降35 %左右;解决了当前恢复沉水植物过程中成活率低，水下生态位单一的问题，恢复沉水植物盖度可高达70%左右。该方法设计合理，操作简单，生态环保，便于广泛推广且效果持续性好。
[0011]本发明的有益效果在于抑制富营养化湖泊着生丝状藻类过度增殖，高效迅速恢复退化湖泊沉水植被群落，盖度高达70%左右，TN、TP等营养盐含量分别下降30.8%和43.3%左右，水下生物多样性增加50%左右，实现水藻浊型水体向清水(透明度1.8 m以上)草型的转换。
【附图说明】
[0012]
图1为一种沉水植物斑块镶嵌格局结构模式图。
[0013]图中标记说明:1_水族缸或尼龙围网，2-苦草型沉水植物，3-黑藻型沉水植物，4-冠层高大型沉水植物。
【具体实施方式】
[0014]
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本
【发明内容】
不仅仅限于实施例。
[0015]实施例1:
一种沉水植物斑块镶嵌控制着生丝状藻过度增殖的生态方法，其步骤是:
I)本实施例选择实验室外设置若干规格相同的水族缸1(L X W X H = 70 cm X 50cm X 80 cm)，在水族缸中铺设15 cm左右厚的湖泥，添加水深60 cm左右，每个水族缸为一沉水植物斑块镶嵌格局恢复区。
[0016]2)根据沉水植物株高、叶面积及根系特点及是否具有化感抑藻效应，选择合适沉水植物苦草型2(苦草)、黑藻型3(黑藻、金鱼藻)、冠层高大型4(狐尾藻、篦齿眼子菜和微齿眼子菜其中的一种或任意组合)。
[0017]3)依据所选沉水植物水下所处的生态位、生长繁殖特点及适宜水位(0.6或0.8或I或1.2或1.4或1.6或1.8m左右)，科学合理设计沉水植物斑块镶嵌格局，分为12个小斑块，按苦草型、黑藻型和冠层高大型5:3:2斑块镶嵌格局交叉互补种植。在水族缸中分别种植相同密度(150株/m2)的单一沉水植物(苦草，金鱼藻，狐尾藻，黑藻，篦齿眼子菜，微齿眼子菜其中的一种)与沉水植物斑块镶嵌群落(苦草+黑藻+狐尾藻，苦草+金鱼藻+微齿眼子菜，苦草+黑藻+篦齿眼子菜其中的一种或任意组合)，以苦草为主搭配其他水草形成类似陆地“乔木-灌木-地被”垂直和水平分布。同时分别添加相同量的着生丝状藻类。
[0018]4)通过扦插种植所选沉水植物，达到既定沉水植物密度(150株/ m2)，苦草型、黑藻型、冠层高大型沉水植物“高-中-低”垂直分层又有水平交叉分布，充分占据水下生态位，与丝状藻类竞争光照、营养盐、溶氧及生长空间等生态资源，同时利用对着生丝状藻类的化感作用，最终有效控制丝状藻过度增长。
[0019]5)每3天或5天或一周监测沉水植物长势，植株最高株高不超过水面。监测丝状藻生长率下降和生物量减少情况。2月后沉水植物生长良好，盖度均基本达到90%以上。
[0020]6)本实施例结果表明与单一沉水植物比较，种植沉水植物斑块镶嵌群落更加抑制着生丝状藻的生长。沉水植物斑块镶嵌群落水体叶绿素a含量降低更多;苦草+黑藻+狐尾藻较单独种植三种水草时丝状藻生长率平均相对降低37%，苦草+金鱼藻+微齿眼子菜较单独种植三种水草时丝状藻生长率平均相对降低31.3%，苦草+黑藻+篦齿眼子菜较单独种植三种水草时丝状藻生长率平均相对降低34.2%。
[0021]实施例2:
一种沉水植物斑块镶嵌控制着生丝状藻过度增殖的生态方法，其步骤是:
I)调查杭州西湖西进水域茅家埠湖区的水深、水流、透明度、沉积物、营养盐、浮游生物及丝状藻等水环境特征，选择位于丁家山附近的水域作为沉水植物斑块镶嵌控制着生丝状藻过度增殖中试区域，设计沉水植物斑块镶嵌格局面积(36m X 25m=900 m2)及形状(矩形)，该区域水深在1.1-1.8 m范围内。
[0022]2)沿中试区周边每4或5或6m钉粧子，用结实细密尼龙网I围网，坠网接触底质。如果沉水植物斑块镶嵌格局恢复区内多食草性鱼类，可以人为网捕或驱赶出去。
[0023]3)根据步骤I)中调查到的恢复区水环境特征和沉水植物株高、叶面积、根系特点及是否具有化感抑藻效应，选择合适的沉水植物:苦草型2(苦草)、黑藻型3(黑藻、金鱼藻)、冠层高大型4(狐尾藻、篦齿眼子菜和微齿眼子菜其中的一种或任意组合)。
[0024]4)依据所选沉水植物水下所处的生态位、生长繁殖特点及适宜水位(0.6或0.9或1.3或1.5或1.Sm左右)，科学合理设计沉水植物斑块镶嵌格局，分为12个斑块，每两个斑块间隔2m。苦草型、黑藻型、冠层高大型三种类型植株斑块按5:3:2比例既交叉又互补，以苦草为主搭配其他水草形成类似陆地“乔木-灌木-地被”垂直分层和水平分布。
[0025]5)按设计的沉水植物斑块镶嵌格局以成丛的方式通过泥土包裹沉栽种植所选沉水植物，每种沉水植物种植50或70或95或130或150 m2，每平方米15丛左右，10株/丛，形成一个斑块。冠层高大型4(狐尾藻、篦齿眼子菜、微齿眼子菜)能长I或2 m高，占据水体上层，与藻类竞争上层营养盐及阳光；中层植株黑藻型3(黑藻、金鱼藻)可居于水下中间层;矮小植株苦草型2(苦草)扎根水底，占据水下低处生态位。如此它们充分占据水下生态位，与丝状藻类竞争光照、营养盐、溶氧及生长空间等生态资源，同时利用对着生丝状藻类的化感作用，最终达到有效控制丝状藻的目的。
[0026]6)每5天或一周或10天监测沉水植物长势，最高株高不超过水面。监测丝状藻生长率下降和生物量减少情况。2个月后沉水植被恢复盖度达到67.5 %，形成了以苦草为主的斑块镶嵌格局的沉水植物群落，着生丝状藻生长受到良好控制。
[0027]7)该发明已在“十二五”国家水专项西湖低等藻类异常增殖生态综合控制中试工程中得到应用并取得良好效果。监测结果证明中试区域内着生丝状藻生长受到明显控制，水质得到改善，水体透明度和生物多样性明显提高。中试研究区域内着生丝状藻类含量显著降低，由初始量93.2 0￥/1112减少到51.8 Dff/m2，生长率下降32.7%。浮游植物丰度明显减少，由5月份2.688 X 15 ind/L降到10月份的1.158 X 15 ind/L;种类数先增加后下降，最高达到48种，多数月份其Margalef多样性指数中试研究区较对照区大;水体叶绿素a含量最多降低 12.393 mg/Lo
【主权项】
1.一种沉水植物斑块镶嵌控制着生丝状藻过度增殖的生态方法，其步骤是: .1)调查待恢复区水深、水流、透明度、沉积物、营养盐、浮游生物及丝状藻水环境，设计沉水植物斑块镶嵌格局恢复区面积及形状； .2)沿恢复区周边每4一6m钉粧子，用尼龙绳围网，坠网接触底质，沉水植物斑块镶嵌格局恢复区内多食草性鱼类，人为网捕或驱赶出去； .3)根据步骤1)中调查得到的恢复区水环境，根据沉水植物株高、叶面积、根系及具有化感抑藻效应，选择沉水植物种类苦草、黑藻、金鱼藻、狐尾藻、篦齿眼子菜和微齿眼子菜其中的一种或任意组合； .4)依据所选沉水植物在水下所处的生态位、生长繁殖特点及水位，设计沉水植物斑块镶嵌格局，每种种植20 — 50 m2，形成一个个区块，两种植物区块之间间隔2-3m，苦草型、黑藻型、冠层高大型植株既交叉又互补，苦草型、黑藻型、冠层高大型植株种植面积比例5: 3:.2，以苦草搭配其他水草形成类似陆地乔木-灌木-地被垂直和水平分布； 所述的黑藻型为黑藻、金鱼藻;所述的冠层高大型为狐尾藻、篦齿眼子菜和微齿眼子菜其中的一种或任意组合； .5)按设计的沉水植物斑块镶嵌格局通过以成丛的方式沉栽或扦插种植所选沉水植物苦草、黑藻、金鱼藻、狐尾藻、篦齿眼子菜和微齿眼子菜其中的一种或任意组合，达到沉水植物密度:12-15丛/m2，10株/m2和生长状态:苦草型、黑藻型、冠层高大型沉水植物既有高-中-低垂直分层又有水平交叉分布，占据水下生态位，与水绵、刚毛藻丝状藻类竞争光照、营养盐、溶氧及生长空间等生态资源，同时利用对着生丝状藻类的化感作用控制丝状藻过度生长； .6)定期监测沉水植物长势，每3天或5天或一周或10天，植株最高株不超过水面，监测丝状藻生长率下降和生物量减少。
【文档编号】A01G1/00GK105830711SQ201610208770
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】吴振斌, 蔺庆伟, 刘碧云, 马剑敏, 张义, 周巧红, 代志刚, 曾磊, 谭谈, 贺锋, 徐栋
【申请人】中国科学院水生生物研究所