水体补水时获得提高沉水植物存活率的补水条件的方法及提高沉水植物存活率的方法与流程

本发明属于水草种植技术领域，涉及一种植物的栽植方法，特别涉及一种沉水植物苦草的栽植方法。

背景技术：

被誉为“华北之肾”的白洋淀，既是华北平原上最大的淡水湖，其水质优劣也直接关系到雄安新区整体环境质量。受此前自然因素和人为影响，白洋淀长期面临着水源不足、水体富营养化、生态环境脆弱等问题。而在雄安新区成立之后，如何治理白洋淀成为一个不容忽视的时代议题。根据河北省《河北雄安新区规划纲要》要求，未来将要建立多水源补水机制，通过统筹引黄入冀补淀、上游水库及本地非常规水资源，合理调控淀泊生态水文过程，使白洋淀正常水位保持在6.5－7.0米。清淤与补水将成为白洋淀污染治理与生态恢复中必不可少的手段。

水位变化是控制湖泊生态系统的重要因素，由于沉水植物的整个植物体完全浸没在水中，受到光照强度、水体透明度、温度等水环境因子的胁迫最为明显，当生活环境突然发生变化，如补水带来的湖泊水位快速提升，沉水植物往往因得不到充足的光照，光合作用逐渐减弱甚至不能进行，生理活性受到抑制，并最终导致沉水植被群落因不适应快速补水造成的生活环境骤变而逐渐死亡。目前，在对湖泊(水库)进行快速补水时通常不考虑水位上升对湖泊(水库)内沉水植物生长情况的影响和水位上升后部分区域内死亡衰退的沉水植被恢复重建问题，即使是考虑对水位上升后湖湖泊(水库)进行沉水植物恢复，也仅仅是把沉水植物成片捆绑于网帘上，然后沉在水中，由于沉水植物的捆绑基部表皮容易受损，容易导致捆绑的沉水植物腐烂，最终从网床上脱落，达不到改善或保持生态的作用。

因此，在白洋淀进行生态补水后，如何使沉水植物种群适应环境变化以及对部分沉水植物因不适应环境而死亡的区域进行快速的恢复重建，这是至关重要的问题。而苦草作为白洋淀的土著植物，使其健康生长更是重中之重。

本发明提出了进行生态补水时合适的放水速度范围，通过调节放水速度，可以使白洋淀的沉水植物有充足的时间适应水位变化，减少因水位快速变化导致大量植物群落衰退。同时，白洋淀生态补水水位上升后，部分区域水生植物因水位上升而不适应新的生存环境而被淘汰，本发明可以指导该类地区沉水植物快速恢复与重建。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有水体生态补水过程中存在的技术问题提供一种水体补水过程中获得提高沉水植物存活率的补水条件的方法和提高沉水植物存活率的方法，采用本发明方法不仅提高了水体内沉水植物适应环境的能力，提高了其生长状况，避免了沉水植物群落的衰败，而且还提高和改善了水体的生态环境。

为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种水体补水过程中获得提高沉水植物存活率的补水条件的方法，包括如下步骤：

1)采集待生态补水的水体中的沉水植物和底泥；

2)将采集的底泥装填在容器内，并在容器内种植采集的植沉水植物；

3)将种植了沉水植物的容器放置到水下，然后以容器下降速率模拟补水水位上升速率，以1-10cm/d的下降速率降低容器在水中的深度，直至待生态补水水体最终补水的水位深度；

4)生态补水过程中，从开始降低容器在水中的深度开始计时，每隔5d测定的沉水植物的生长状况，根据测定的参数植物的生长情况，获得生态补水过程中提高沉水植物存活率的条件。

其中，所述水体选择选择水库或湖泊。

特别是，所述水体选择河北省白洋淀。

其中，所述沉水植物选择菹草(potamogetoncrispusl.)或苦草(vallisnerianatans(lour.)hara)，优选为苦草。

特别是，所述沉水植物苦草选择白洋淀府河流域的苦草；所述底泥选择白洋淀府河流域表层泥。

尤其是，所述苦草的株高40-50cm。

其中，步骤3)中将种植了沉水植物的容器放置到水下80-100cm，然后再降低容器在水中的深度。

特别是，步骤3)中将种植了沉水植物的容器放置到水下100cm，然后再降低容器在水中的深度。

其中，步骤4)中所述测定沉水植物的生长情况，包括测定沉水植物的株高、根长、鲜重或叶片数中的一项或多项。

特别是，步骤4)中所述测定沉水植物的生长情况，包括测定沉水植物的鲜重或叶片数。

尤其是，每隔5d测定的沉水植物的株高、根长和叶片数；30d后测定沉水植物的鲜重。

其中，步骤4)中以种植了沉水植物的容器放置到水下80-100cm处，为容器降低的开始位置，然后每隔5d测定的沉水植物的生长状况。

特别是，还包括比较沉水植物在水下80-100cm处的生长情况和下降后的沉水植物生长情况，当下降后的沉水植物生长不呈现负增长(即水位上升后沉水植物的株高、根长、叶片数或鲜重不呈现负增长)时，确定为生态补水过程中提高沉水植物存活率的补水条件。

本发明另一方面提供一种水体补水过程中提高沉水植物存活率的方法，其特征是，控制待生态补水的水体的水位上升速率。

其中，所述沉水植物选择菹草(potamogetoncrispusl.)或苦草(vallisnerianatans(lour.)hara)，优选为苦草。

特别是，所述待生态补水的水体选择水库或湖泊。

尤其是，所述水体选择河北省白洋淀。

其中，所述水位上升速率为1-10cm/d，优选为2-6cm/d，进一步优选为2-4cm/d。

与现有技术相比，本发明方法具有如下优点和好处：

1、本发明的水体补水过程中提高沉水植物存活率的方法在湖泊、水库等水体的生态补水过程中，不仅保持水生植物的生长，还提高沉水植物种群适应环境变化，指导生态补水。

2、本发明方法通过对水位以不同速率抬升后苦草的生长状况为研究，构建以沉水植物为基础、以生态修复为核心的综合整治工程。该方法以沉水植物苦草为工具种，形成沉水植被，构建高生产力的初级生产者，为水生动物提供饵料和繁殖场所，发挥水生态系统服务功能。

3、本发明方法通过研究苦草在不同水位上升速率条件下的生长状况，明确了苦草适宜生长的水深范围，以及生态补水过程中控制适宜的水体水位上升速率为特定水深下水生植物恢复重建与生态清淤后植被的快速恢复提供依据。

附图说明

图1为本发明水体补水过程中确定沉水植物存活率提高的补水条件的方法的流程图；

图2为本发明实施例中水体中种植沉水植物的花盆、支架示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1沉水植物苦草、底泥的采集

本发明具体实施方法于白洋淀府河流域围隔内进行，府河发源于保定市区以外西部平原的三条支流—一亩泉河、侯河、百草沟，是白洋淀上游常年有水河道，南水北调和上游水库放水将通过府河向白洋淀进行补水。白洋淀流域内沉水植物苦草生长范围为水下80-200cm。

从富营养化水体中采集苦草及底泥：苦草和底泥均来自府河流域的南刘庄，苦草均大小一致、株高40-50cm；底泥为采集的表层泥。

实施例2沉水植物苦草种植

1、在花盆(直径35cm,深30cm)中填装采集的表层泥作为栽植苦草的底泥，并在底泥上种植采集到的苦草，每盆均种植6株；

2、将栽种苦草的花盆用尼龙绳固定，并留出足够长度的尼龙绳：在每个花盆的上沿用打钻孔开出四个对称的小孔，用两根长约60cm的尼龙绳分别从对称的两孔穿过，在上方打成死结，再用一根尼挂绳从两死结中穿过，三股绳固定；

3、以毛竹为材料搭建悬挂花盆的支架，通过尼龙绳将花盆悬挂在支架的下方，并可以通过悬挂的尼龙绳调节花盆在水中的深度，支架如图2所示；

支架以毛竹杆为材料，支架上端固定两个滑轮，各有两根长度约为2m的绳子通过滑轮，绳子末端固定一竹竿，竹竿上悬挂花盆，将栽植有苦草花盆悬垂在水体中一定位置；

本发明中搭建支架的材料除了毛竹之外，其他可以用于搭支架的材料均适用于本发明，例如铝合金、不锈钢等。

4、种植了苦草的花盆首先悬垂在水下100cm处，然后花盆以不同下降速度匀速下降，直至花盆降低至水面以下160cm、220cm、280cm处，其中花盆下降速率分别为2cm/d、4cm/d、6cm/d，分成3组，每组5个处理，每个处理10个重复；

通过调整花盆在水中的悬挂高度模拟水位变化，通过模拟花盆下降速率模拟水位上升速率，苦草在水中淹没下沉速率。

苦草对光强具有敏感的反应,较弱的光强就能使苦草的叶片光合作用达到饱和,过饱和的光强可能抑制苦草的生长。研究表明，在60-70cm水深范围内,苦草叶片会因为接受的光照强度过饱和导致其生长受到抑制，这也验证了在府河流入白洋淀沿线，苦草只存在河流中间位置，岸边区域很少见到苦草生长，同时在部分浅水区域也很少见到苦草。

本发明具体实施方式中采用的白洋淀生长苦草平均生长水深为100cm左右，因此选择以100cm水深为起始位置进行试验。

白洋淀的淀底平均高程在4-5m，常年的平均水深在1.0-1.5m左右，部分地区水深在雨季可达2.5-3m。根据《河北雄安新区规划纲要》，通过生态补水，白洋淀平均水位将达到6.5-7.0,m，平均水深将达到2-3m。故在设置实验深度时选取了160、220和280cm三组深度，模拟白洋淀生态补水过程中的水位。

5、在花盆下降的过程中观察和测定苦草的生长状况，每隔5天测定苦草的叶片数、株高、根长等指标，30天后测定鲜重，测定结果如表1所示。

表1不同下降速率下苦草的生长情况

表1的测定结果可知：

1、根据第30天不同下降速率的苦草生长状态，其中当水位处于1.6m-1.8m左右时，苦草可以的生长处在一个较快的范围，水位继续升高，苦草生长速度逐渐下降并最终出现负增长。

2、当下降速度为2cm/d和下降速度为4cm/d时，苦草对水深变化能够较好的适应，当下降速度达到6cm/d时，苦草各指标的增长率较2cm/d和4cm/d明显下降，一方面是因为随着水深增加，光照强度变弱，另一方面是因为下降速度过快导致苦草不能适应因水位的快速变化导致的环境变化。。

3当水位上升时，苦草在水深2.5m处仍能生长，短期内不会出现负增长，当水位继续上升水位达到2.8m时，苦草的生长出现负增长状态，因此在水底进行苦草恢复重建时，最高水深不宜超过2.5m。

实施例3沉水植物苦草种植

1、在花盆(直径35cm,深30cm)中填装采集的表层泥作为栽植苦草的底泥，并在底泥上种植采集到的苦草，每盆均种植6株；

2、将栽种苦草的花盆用尼龙绳固定，并留出足够长度的尼龙绳：在每个花盆的上沿用打钻孔开出四个对称的小孔，用两根长约60cm的尼龙绳分别从对称的两孔穿过，在上方打成死结，再用一根尼挂绳从两死结中穿过，三股绳固定；

3、以毛竹为材料搭建悬挂花盆的支架，通过尼龙绳将花盆悬挂在支架的下方，并可以通过悬挂的尼龙绳调节花盆在水中的深度，支架如图2所示；

支架以毛竹杆为材料，支架上端固定两个滑轮，各有两根长度约为2m的绳子通过滑轮，绳子末端固定一竹竿，竹竿上悬挂花盆，将栽植有苦草花盆悬垂在水体中一定位置；

本发明中搭建支架的材料除了毛竹之外，其他可以用于搭支架的材料均适用于本发明，例如铝合金、不锈钢等。

4、种植了苦草的花盆首先悬垂在水下100cm处，然后花盆以不同下降速度匀速下降，其中花盆下降速率分别为2cm/d、4cm/d、6cm/d，直至花盆降低至水面以下160cm、220cm、280cm处，然后观察和测定苦草的生长状况，测定苦草的叶片数、株高、根长、鲜重等指标，测定结果如表2-3所示。

实验分成3组，每组5个处理，每个处理10个重复；

通过调整花盆在水中的悬挂高度模拟水位变化，通过模拟花盆下降速率模拟水位上升速率，苦草在水中淹没下沉速率。白洋淀淀区水位上升后

表2以不同下降速率沉降至水位160cm处苦草的生长情况

表3以不同下降速率沉降至水位220cm处苦草的生长情况

当以不同下降速度模拟水位变化时，以2cm/d、4cm/d和6cm/d的速度下降至160cm处时，不同速度下苦草各生物量的日平均增长量以4cm/d的下降速度最高。当以4cm/d和6cm/d的速度下降至220cm处，苦草各生物量的日平均增长量以4cm/d的下降速度最高。由表1数据已知当水深大于220cm后，苦草各生长指标的增加速率减少甚至出现负增长，出现这种现象主要是因为光照强度成为影响苦草生长的主要影响因子。

对照例1沉水植物苦草种植

除了步骤4)中直接将花盆沉降到水面以下160cm、220cm、280cm处之外，其余与实施例2相同；

并且每隔5天测定苦草的叶片数、株高、根长等指标，30天后测定鲜重，测定结果如表4所示。

表4

由表4的测定结果可知：

1、花盆直接下降至深水位后苦草呈现负增长现象，表明若是白洋淀的水位通过生态补水快速，苦草将因为水位的快速变化而不能适应新的生存环境出现衰退，同样验证了，目盲的补水会破坏湖泊、水库中水生植物的生存环境，进而影响生态系统的稳定性。

2、实验用苦草采自府河入淀口南刘庄区域，平均生长的水深为100cm,而白洋淀流域范围内苦草的分布范围在80cm-200cm之间。当将花盆直接降到160cm、220cm和280cm时，苦草的各生物量下降比例不相同，主要是因为随着水深升高光照植物所能接受的光照强度降低。因此，在应对水位快速上升时，可以考虑将深水区生长的苦草适量的移植到浅水区来应对因水位上升导致植物群落衰退的问题。

本发明上述实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。