专利名称：一种利用原生态植物系统修复湖泊水生态的方法
技术领域：
本发明涉及湖泊水质净化领域，具体为一种利用原生态植物系统修复湖泊水生态 的方法。
背景技术：
众所周知，江苏省无锡市紧临太湖，因水而美，因水而富庶，太湖美，美就美在太湖 水。时过境迁，如今无锡面临水安全、水污染、水生态的问题。太湖的富营养化、河网水体质 量恶化、水质型缺水成了制约无锡社会经济可持续发展，群众反映强烈的问题。无锡市已投 入巨资，采取各种保护水资源和防治水污染的措施，取得了显著成效，局部水域的水环境得 到一定程度的改善。历史的经验值得注意，1990年6月19日，太湖蓝藻开始危害无锡县华庄镇自来水 厂，致使该厂自来水不能饮用。1990年7月6日至7月29日，无锡市梅园水厂因蓝藻爆 发，导致被迫减产50%，造成无锡市百万市民用水告急，市政府决定116家工厂停产、半停产 让水于民，直接经济损失1. 3亿元。2007年5飞月，太湖蓝藻再次大爆发和引起大规模“湖 泛”，影响无锡市区70%，200万市民饮用水。对此国务院、江苏省委高度重视。无锡市领导和 全市人民同心协力，立即采取应急措施，顺利地解决了水危机。但正如温家宝总理2007年 6月1日批示所指出的太湖水污染治理工作虽开展多年，但未从根本上解决问题。时至今 日，太湖水生态环境仍然处于脆弱状态，蓝藻爆发的隐患未除，水质没有明显提高，水的物 理观感仍不能令人满意。多年来，政府持续不断投资，但收效难以达到预期目标。因此，必 须重新审视水环境污染的形成，回顾无锡市歌《太湖美》中“水上有白帆，水下有红菱，水边 芦苇青，水底鱼虾肥”所描述优美的原生态水环境丢失的历史过程，从中受到启迪，创新水 污染防治，水生态修复的思路。曲仲湘(1948年)将无锡太湖水生植被分为芦苇带、浮叶根生植物带、沉水根生 植物带及浮生植物类。并分别描述为在水陆相接的潮湿处到Im的浅水湖滨是芦苇带，芦 苇带最宽处可达50m左右，在接近湖水一面，是单纯的芦苇带，苇秆挺直、密不通人，少有其 他植物混生其中；渐近陆地，则逐渐衰退，与其他湿生植物如苔属、蓼科、唇形科及其他禾本 科等成混生状态，芦苇带渐为陆生植物所代替。在湖面水深0. 67^1. 6m的区域为浮叶根生 植物带，种类主要是荇草(荇菜)，其次是菱，其最宽处可达百米左右。凡水深1. 3^2. 6m处(也 有伸展至3. 3m之处)是沉水根生植物带，主要为狐尾藻、丝藻(小眼子藻)等种类。浮生植 物无固定分布区域，在根生植物各带均能生长，种类主要有金鱼藻，生长极为旺盛。另外显 著可见的还有刚毛藻等丝状藻类。这是一幅随湖水深度分布的结构极为精巧的原生态水生 植物配置图。这是自然选择的结果。新中国成立后，特别是20世纪60-70年代，许多水面人工放养满江红(绿萍)、水浮 莲、凤眼莲(水葫芦)、空心苋(水花生)，它们大量繁殖，充作绿肥和饲料。这些植物现已普遍 分布，随处可见，有时河道为之阻塞。丰富的植物物种多样性是在无锡太湖这一特定的气候、水文、地质、地貌条件下逐
3步演变形成的，它是稳定平衡的生态系统。这种生态系统的平衡状态取决于太湖自然环境 (包括水环境)的稳定。一旦这种生态系统由于外界环境因素的突变而失衡时，水生植物链 发生断裂。在太湖已处于富营养状态的湖水中，这种生态失衡和植物链断裂，为个体更小， 抗污染能力更强的初级生产者，如蓝藻等低生态位的植物提供了生长和发展空间，在一定 的环境条件下，导致它们爆发性生长。水污染是水生植物链断裂和湿生植物灭绝和濒临灭绝的首要原因。无锡除太湖 外，河网密布，河叉众多。平均河网密度达1. lkm/km2。加上水稻田和库塘组成的人工湿地， 水生和湿生植物在野生植物资源中占有相当大的比例。高强度的开发和水环境治理的滞 后，使20世纪70年代后期水环境污染从流域性的带状分布向面状分布扩散，且日趋严重。 突出表现为河网水质污染严重和太湖水体富营养化。太湖水质基本上每十年下降一个等 级，野生的水生植物难以正常生长发育，甚至濒临灭绝。当然，这些濒危水生植物属非地带 性植被，随着水质治理净化而恢复，大部分暂时失落的水生植物种类可能重新出现。外来物种的入侵是一些植物绝灭的另一原因。随着全球经济一体化的发展，外来 物种的成功传播的概率大为提高。有个别种类适应性、繁殖力、生命力强，迅速向外扩张 成为入侵种，以致改变了局地的植物景观，例如，水花生在无锡地区的各种生长环境，如旱 生、沼生、水生等中能生长发育，甚至是在受污染的水环境中均能良好繁殖，抢占生态位，排 挤其他植物，导致群落物种单一化，使原来处于平衡状态的水生植物链断裂，造成初级生产 者，如蓝藻等大量繁殖，大量抢占低端生态位，加快了水环境的进一步恶化。近20年来，受水环境污染和外来物种侵入的影响，水生植物已大量减少。调查和 研究表明，至21世纪另有206种土著植物在本地区的野外绝灭或濒临绝灭。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种利用原生态植物系统修复 湖泊水生态的方法。按照本发明提供的技术方案，所述利用原生态植物系统修复湖泊水生态的方法包 括如下步骤
3月份日平均气温为纩12°C时在湖泊陆地相接的潮湿淤泥处到水深0. 5米的浅水 湖滨带种植芦苇，芦苇苗带根系种入土中，芦苇苗;Γ5枝分为一株，芦苇种植的株距为 0. 7 0. Sm、行距为0. 7 0. 8m，种植后进行除杂草、施肥、防治病虫管理；3月份日平均气温 为纩12°C时在水深0. 5米的浅水湖滨带种植荇菜，荇菜种植的株距为0. 4^0. 5m、行距为 0. 4^0. 5m，种植后进行除杂草、施肥、防治病虫管理；
3月份日平均气温为纩12°C时在0. Γ0. 3米水深的浅水湖滨带培育茭草苗，茭草育苗 株距0. 5^0. 6m，行距0. 5^0. 6m，培育后进行除杂草、施肥、防病虫管理；
4月份日平均气温为13 16°C时在水深为0. Γ0. 2m的背风向阳水域进行菱苗营养钵育 苗，每7、天将营养钵往水深处移动一次，每次移动保证水深增加0. 2^0. 3m，营养钵共移动 8 10次；
3、月日平均气温为纩15°C时在水深为广3米的种菱区域外围布置若干道软隔离和若 干道竹簖，软隔离和竹簖数目一致，软隔离紧挨着竹簖并布置在竹簖的内侧，两道竹簖之间 相距15 16m，每道竹簖均由若干个竹簖横向相联形成；在两道软隔离之间移栽已经育好的菱苗，移栽菱苗的叶子应当浮出水面，菱苗移栽的株距为H 5m、行距为5m，菱苗移栽 后进行除杂草、施肥、防治病虫和防治天敌管理；在最靠岸边的一道软隔离至水深为1米的 水体浅滩带内种植培育好的茭草苗作为植物消浪带，种植后进行施肥、防治病虫管理； 9 10月开始采收菱角；
10月份日平均气温为1纩20°C时在水深和透明度为0. 5^0. 8m的水域种植沉水植物苦 草，种植后进行除杂草、施肥、防治病虫管理；
12月份将芦苇、荇菜、茭草与菱的叶茎清出水体。修复后，当湖泊水体透明度达到0. 5^0. 8m，则在3月份日平均气温为纩12°C时在 水深0. 5^0. 8m的浅水湖滨带种狐尾藻，种植后进行除杂草、施肥、防治病虫管理。芦苇是土著野生挺水植物，现在野生的已经濒临灭绝。3月中旬至4月中旬正值枯 水期，在湖泊陆地相接的潮湿处到水深0. 5米的浅水湖滨种植芦苇。每三枝以上分为一株， 并带根系种入土中。在芦苇接近水面一边，单纯的芦苇带，苇杆挺拔，密不通人，少有其它植 物混生其中，即使像生命力很强的外来入侵物种水花生在芦苇丛中也显得弱不禁风，很难 生存。芦苇是多年生物种，种活以后不用再年年种植，并且越长越好。芦苇是抑制外来入侵 物种的生长，修复原生态系统的主力军。荇菜是土著野生的浮叶根生植物，它与菱属同一物种，都是浮叶根生植物。但是菱 有土中根、水中根，而荇菜只有土中根，没有水中根。3月中旬将它种在水深0. 5米左右的 浅水区。它的繁殖是无性繁殖，因此大面积种植难度大。4月上旬荇菜开始生长，比5月中 旬菱移栽定植要提早生长1个多月，这就填补了这段时间的生态空白，为抢占生态位与蓝 藻竞争赢得了宝贵的时间，因此荇菜是生态链的先锋物种。茭草也是土著野生挺水植物，它和芦苇一样原来生长在湖滨，能净化水质。在消浪 带多种生物材料试验中，茭草和水花生一样有浮生于水面的特性，它是最好的植物消浪带 材料。它的抗风浪和抗蓝藻能力比水花生强得多，所以，将茭草作为消浪带生物材料，替代 现在普遍采用的水花生消浪带，抢占水花生的生存空间。由于野生的茭草种源极少，在3月 中旬茭草开始发芽时将茭草种苗按每三枝分为一株，并且要求带根须，种植在0. 3米深的 浅水中，加强施肥除草，防治病虫加快春繁速度，为生物消浪带制作备好材料。菱是土著唯一人工栽培种植的濒临灭绝的浮叶根生植物。菱在我国已有2000多 年的栽培历史。长江流域及南方各地都有栽培。选用它作为主体物种原因有
1、菱是种子繁殖，与同类物种荇菜比，菱繁殖速度快，可以大面积种植。它特有的水中 根吸附吸收能力强。2、与浮叶类植物水葫芦比，菱是种子越冬，不需建温室；而水葫芦是种苗越冬，必 须建温室，因此越冬难度大、成本高。菱生长周期基本与蓝藻生长周期相吻合，对蓝藻的竞 争优势明显。水葫芦春繁对温度要求高，它的生长跟不上蓝藻生长步伐。菱由土中根固定， 而水葫芦是漂浮类植物，常常泛滥成灾，堵塞河道，成为公害。菱在气温15°C左右时(4月上 旬)开始催芽，营养钵育苗。育苗基地选择背风向阳，水深10-20cm溶介氧高，无鼠害等有害 生物地段。5月中旬至6月中旬菱苗移栽定植，水深1-3米左右，要求移植菱苗叶子浮出水 面，以确保菱苗成活率。定植至8月中旬是菱的营养生长盛期。管理得好，一株菱充分生长 其菱盘面积达250m2左右(鲍忠洲，1986)8月中旬至10月上旬开花结果，9月中旬开始采收 菱角至10月下旬霜降，菱开始消亡。在整个菱生长期间做好天敌防治，防治病虫，合理施肥
5等管理工作。苦草是常绿型的沉水植物，它在冬天照常能生长。由于上述菱、茭草、荇草等夏绿 型水生植物净化水质，提高水的透明度，在10月份开始在湖滨0. 5^0. 8m浅水区种植苦草等 沉水植物直至第二年3月中旬，和夏绿型水生植物相连接，形成一个周年生态链。坚持数 年，原生态链将得到全面的修复，使湖泊步入良性循环的可持续发展的轨道。通过本发明的方法修复水体一年后，水生植物覆盖率达到95%左右；可以使得水 体的蓝藻削减率达到84%以上；水体透明度提高至广1. 2m ；防治区内的水质已由原来V类 水标准达到III类水标准。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。实施例1
修复地点江苏省无锡市蠡湖大桥公园内约10亩水域，；修复前水体透明度为0.05 m 左右，水质为V类水标准。3月份日平均气温为纩12°C时在湖泊陆地相接的潮湿淤泥处到水深0. 5米的浅 水湖滨带种植芦苇，芦苇苗带根系种入土中，芦苇苗;Γ5枝分为一株，芦苇种植的株距为 0. 7 0. Sm、行距为0. 7 0. 8m，种植后进行除杂草、施肥、防治病虫管理；3月份日平均气温 为纩12°C时在水深0. 5米的浅水湖滨带种植荇菜，荇菜种植的株距为0. 4^0. 5m、行距为 0. 4^0. 5m，种植后进行除杂草、施肥、防治病虫管理；
3月份日平均气温为纩12°C时在0. Γ0. 3米水深的浅水湖滨带培育茭草苗，茭草育苗 株距0. 5^0. 6m，行距0. 5^0. 6m，培育后进行除杂草、施肥、防病虫管理；
4月份日平均气温为13 16°C时在水深为0. Γ0. 2m的背风向阳水域进行菱苗营养钵育 苗，每7、天将营养钵往水深处移动一次，每次移动保证水深增加0. 2^0. 3m，营养钵共移动 8 10次；
3、月日平均气温为纩15°C时在水深为广3米的种菱区域外围布置二道软隔离和两道 竹簖，软隔离紧挨着竹簖布置在竹簖内侧，两道竹簖之间相距15 16m，每道竹簖均由若干个 竹簖横向相联形成，在软隔离之后移栽已经育好的菱苗，移栽菱苗的叶子应当浮出水面，菱 苗移栽的株距为2 2. 5m、行距为2 2. 5m，菱苗移栽后进行除杂草、施肥、防治病虫和防治天 敌管理；在最靠岸边的一道软隔离至水深为1米的水体浅滩带内种植培育好的茭草苗作为 植物消浪带，种植后进行施肥、防治病虫管理； 9 10月开始采收菱角；
10月份日平均气温为1纩20°C时在水深和透明度为0. 5^0. 8m的水域种植沉水植物苦 草，种植后进行除杂草、施肥、防治病虫管理；
12月份将芦苇、荇菜、茭草与菱的叶茎清出水体；
通过本发明的方法修复水体一年后，蠡湖大桥公园水面水生植物覆盖率达到100% ；有 效阻挡外来蓝藻的入侵，蓝藻平均削减率达到88. 2% ；水的透明度提高到广1. 2m ；经过原生 态修复系统后水体氨氮已达I类水标准，高锰酸盐指数已达II类水标准，即防治区内的水 质已由原来V类水标准达到III类水标准。实施例2修复地点江苏省无锡市渤公岛生态公园荷花池欧鹭岛之间约50亩；修复前水体透明 度为0.05 m左右，水质为V类水标准。3月份日平均气温为纩12°C时在湖泊陆地相接的潮湿淤泥处到水深0. 5米的浅 水湖滨带种植芦苇，芦苇苗带根系种入土中，芦苇苗;Γ5枝分为一株，芦苇种植的株距为 0. 7 0. Sm、行距为0. 7 0. 8m，种植后进行除杂草、施肥、防治病虫管理；3月份日平均气温 为纩12°C时在水深0. 5米的浅水湖滨带种植荇菜，荇菜种植的株距为0. 4^0. 5m、行距为 0. 4^0. 5m，种植后进行除杂草、施肥、防治病虫管理；
3月份日平均气温为纩12°C时在0. Γ0. 3米水深的浅水湖滨带培育茭草苗，茭草育苗 株距0. 5^0. 6m，行距0. 5^0. 6m，培育后进行除杂草、施肥、防病虫管理；
4月份日平均气温为13 16°C时在水深为0. Γ0. 2m的背风向阳水域进行菱苗营养钵育 苗，每7、天将营养钵往水深处移动一次，每次移动保证水深增加0. 2^0. 3m，营养钵共移动 8 10次；
3、月日平均气温为纩15°C时在水深为广3米的种菱区域外围布置二道软隔离和两道 竹簖，软隔离紧挨着竹簖布置在竹簖内侧，两道竹簖之间相距15 16m，每道竹簖均由若干个 竹簖横向相联形成，在软隔离之后移栽已经育好的菱苗，移栽菱苗的叶子应当浮出水面，菱 苗移栽的株距为2 2. 5m、行距为2 2. 5m，菱苗移栽后进行除杂草、施肥、防治病虫和防治天 敌管理；在最靠岸边的一道软隔离至水深为1米的水体浅滩带内种植培育好的茭草苗作为 植物消浪带，种植后进行施肥、防治病虫管理； 9 10月开始采收菱角；
10月份日平均气温为1纩20°C时在水深和透明度为0. 5^0. 8m的水域种植沉水植物苦 草，种植后进行除杂草、施肥、防治病虫管理；
12月份将芦苇、荇菜、茭草与菱的叶茎清出水体。通过本发明的方法修复水体一年后，蠡湖大桥公园水面水生植物覆盖率达到 100% ；有效阻挡外来蓝藻的入侵，蓝藻平均削减率达到88. 2% ；水的透明度提高到广1. 2m ； 经过原生态修复系统后水体氨氮已达I类水标准，高锰酸盐指数已达II类水标准，即防治 区内的水质已由原来V类水标准达到III类水标准。实施例3
修复地点江苏省无锡市梅园水厂取水口，主体布设在太湖中犊山和小箕山之间，修复 前蓝藻爆发时取水口表层藻类数量高达13. 2亿个/升，梅园水厂滤池遭堵塞，导致被迫减 产50%，造成百万市民用水告急，市政府为保证市民用水决定116家工厂停产、半停产，让水 于民。3月份日平均气温为纩12°C时在湖泊陆地相接的潮湿淤泥处到水深0. 5米的浅 水湖滨带种植芦苇，芦苇苗带根系种入土中，芦苇苗;Γ5枝分为一株，芦苇种植的株距为 0. 7 0. Sm、行距为0. 7 0. 8m，种植后进行除杂草、施肥、防治病虫管理；3月份日平均气温 为纩12°C时在水深0. 5米的浅水湖滨带种植荇菜，荇菜种植的株距为0. 4^0. 5m、行距为 0. 4^0. 5m，种植后进行除杂草、施肥、防治病虫管理；
3月份日平均气温为纩12°C时在0. Γ0. 3米水深的浅水湖滨带培育茭草苗，茭草育苗 株距0. 5^0. 6m，行距0. 5^0. 6m，培育后进行除杂草、施肥、防病虫管理；
4月份日平均气温为13 16°C时在水深为0. Γ0. 2m的背风向阳水域进行菱苗营养钵育
7苗，每7、天将营养钵往水深处移动一次，每次移动保证水深增加0. 2^0. 3m，营养钵共移动 8 10次；
3、月日平均气温为纩15°C时在水深为广3米的种菱区域外围布置二道软隔离和两道 竹簖，软隔离紧挨着竹簖布置在竹簖内侧，两道竹簖之间相距15 16m，每道竹簖均由若干个 竹簖横向相联形成，在软隔离之后移栽已经育好的菱苗，移栽菱苗的叶子应当浮出水面，菱 苗移栽的株距为2 2. 5m、行距为2 2. 5m，菱苗移栽后进行除杂草、施肥、防治病虫和防治天 敌管理；在最靠岸边的一道软隔离至水深为1米的水体浅滩带内种植培育好的茭草苗作为 植物消浪带，种植后进行施肥、防治病虫管理； 9 10月开始采收菱角；
10月份日平均气温为1纩20°C时在水深和透明度为0. 5^0. 8m的水域种植沉水植物苦 草，种植后进行除杂草、施肥、防治病虫管理；
12月份将芦苇、荇菜、茭草与菱的叶茎清出水体。
由于水源保护区是一个开放系统，实施本工程的目的是防治蓝藻，确保水厂正 常供水，所以通过本发明的方法修复水体一年后，梅园水厂取水口蓝藻平均削减率达到 84. 63%，工厂和居民的供水都没有受到影响。
权利要求
一种利用原生态植物系统修复湖泊水生态的方法，其特征在于该方法包括如下步骤3月份日平均气温为8~12℃时在湖泊陆地相接的潮湿淤泥处到水深0.5米的浅水湖滨带种植芦苇，芦苇苗带根系种入土中，芦苇苗3~5枝分为一株，芦苇种植的株距为0.7~0.8m、行距为0.7~0.8m，种植后进行除杂草、施肥、防治病虫管理；3月份日平均气温为8~12℃时在水深0.5米的浅水湖滨带种植荇菜，荇菜种植的株距为0.4~0.5m、行距为0.4~0.5m，种植后进行除杂草、施肥、防治病虫管理；3月份日平均气温为8~12℃时在0.1~0.3米水深的浅水湖滨带培育茭草苗，茭草育苗株距0.5~0.6m，行距0.5~0.6m，培育后进行除杂草、施肥、防病虫管理；4月份日平均气温为13~16℃时在水深为0.1~0.2m的背风向阳水域进行菱苗营养钵育苗，每7~9天将营养钵往水深处移动一次，每次移动保证水深增加0.2~0.3m，营养钵共移动8~10次；3~4月日平均气温为8~15℃时在水深为1~3米的种菱区域外围布置若干道软隔离和若干道竹簖，软隔离和竹簖数目一致，软隔离紧挨着竹簖并布置在竹簖的内侧，两道竹簖之间相距15~16m，每道竹簖均由若干个竹簖横向相联形成；在两道软隔离之间移栽已经育好的菱苗，移栽菱苗的叶子应当浮出水面，菱苗移栽的株距为2~2.5m、行距为2~2.5m，菱苗移栽后进行除杂草、施肥、防治病虫和防治天敌管理；在最靠岸边的一道软隔离至水深为1米的水体浅滩带内种植培育好的茭草苗作为植物消浪带，种植后进行施肥、防治病虫管理；9~10月开始采收菱角；10月份日平均气温为18~20℃时在水深和透明度为0.5~0.8m的水域种植沉水植物苦草，种植后进行除杂草、施肥、防治病虫管理；12月份将芦苇、荇菜、茭草与菱的叶茎清出水体。
2.如权利要求1所述的利用原生态植物系统修复湖泊水生态的方法，其特征是修 复后，如果湖泊水体透明度达到0. 5^0. 8m,则在3月份日平均气温为纩12°C时在水深 0. 5^0. 8m的浅水湖滨带种狐尾藻，种植后进行除杂草、施肥、防治病虫管理。
全文摘要
本发明涉及一种利用原生态植物系统修复湖泊水生态的方法，该方法包括3月份种植芦苇、与荇菜；3月份培育茭草苗；4月份进行菱苗营养钵育苗；3~4月在种菱区域外围布置软隔离和竹簖，在两道竹簖和软隔离后移栽已经育好的菱苗，在最靠岸边的一道软隔离至水深为1米的水体浅滩带内种植培育好的茭草苗作为植物消浪带；9~10月采收菱角；10月种植苦草；12月份将芦苇、荇菜、茭草与菱的叶茎清出水体。通过本发明的方法修复水体一年后，水生植物覆盖率达到95%左右；可以使得水体的蓝藻削减率达到84%以上；水体透明度提高至1~1.2m；防治区内的水质已由原来V类水标准达到III类水标准。
文档编号C02F3/32GK101921020SQ20101029645
公开日2010年12月22日 申请日期2010年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者刘金春, 潘福良, 钱旭东, 钱永江 申请人:无锡市本源水生态修复科技有限公司