专利名称：一种适用于浅水湖泊水质改善的生物链构建方法
技术领域：
本发明属于生态 环境修复领域，涉及一种改善浅水湖泊水质的生物链构建方法，尤其是一种利用不同营养级的生物联合调控浅水湖泊水质的方法。
背景技术：
我国湖泊类型众多、分布广泛，全国共有I km2以上的湖泊2759个，总面积达91019 km2,占国土面积的0.95%，其中约三分之一为淡水湖泊，且主要分布在东部沿海与长江中下游地区。近年来随着经济的高速发展和不适当的湖泊资源开发利用，以及农业面源污染加剧，导致湖泊污染问题已十分严重这些湖泊中多数已经发生富营养化或正处在向富营养化状态发展过程中，湖泊生态系统结构和功能持续退化，蓝藻水华频繁暴发，水质性缺水日趋加剧，严重影响湖区人民的生产生活与饮用水安全，制约了区域社会经济的可持续发展，造成了巨大的经济损失与社会问题。因此，湖泊污染在中国已是一个突出的水环境问题。因此必须采取措施进行预防和综合治理，以降低危害，改善水质。目前，越来越多的湖泊污染治理方法得以不断开发与应用，但由于不同湖泊的水文条件、地形地貌以及区域社会经济发展水平等存在显著差异，在某些湖泊水质治理中取得成功的方法，在别的地区却不一定适用，这就需要在治理过程中针对湖泊自身特性选择不同的调控方法。首先对湖泊的外源污染进行控制，主要任务是控制排入湖泊中的污染物浓度，减少或截断外部输入的营养物质；其次是对湖泊内源污染负荷的治理，治理的方法和措施主要有物理方法、化学方法和生物方法等。物理方法包括机械除藻，底泥疏浚、人工曝气等方法。物理方法由于不会带来污染物也不会导致生物入侵，因而是相对较为安全的方法，但也普遍存在能耗较大、运行成本高等缺点。化学方法包括添加化学药剂杀藻和凝聚沉降等。使用化学药剂杀藻收效快，但持续时间短且易造成二次污染，可能会给生态环境带来负面影响，所以只作为一种应急措施使用。生物方法具有经济方便、能耗低的特点，且收效显著、环保效益好，因此越来越受到人们的重视。但目前的生物调控技术往往强调利用水生生物群落某一营养级的生态功能，而忽视整个生物链这一相对独立的单元对水体富营养化的调控功能。在浅水湖泊生态系统中，水体中浮游植物、水生维管束植物、浮游动物、底栖软体动物、鱼类等分别作为不同食物链中的一环，通过捕食、竞争等关系制约着各种生物的生物量，进而影响到水体中氮、磷等营养盐的吸收与转化，控制浮游植物过量生长，提高水体透明度，降低叶绿素a浓度及营养元素浓度，因此可以通过调控食物链环节来达到改善湖泊水质的目的。
发明内容
在此处键入发明内容描述段落。本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于浅水湖泊水质改善的生物链构建方法，该方法通过移栽、放养不同营养级的水生生物，削减营养盐，抑制藻类生长，控制水体富营养化进程，再通过打捞沉水植物及捕捞渔获物，最终移出营养物，逐步恢复生境。为了实现上述目的，本发明的技术方案是
一种适用于浅水湖泊水质改善的生物链构建方法，包括如下步骤
(1)选择相应的进行水质调控的水体，并根据水体的水文特征、富营养化水平以及相应水域的水生生物群落特征划分具体功能区域；
⑵检测水质指标，定期检测水体的理化指标包括营养盐浓度(总氮、总磷、氨氮)、化学需氧量、叶绿素a、水温、溶氧、透明度、pH、浮游植物细胞密度，并进行水质等级划分；
⑶选择适合相应水体的沉水植物，种植密度为5-30株/m2 ；
⑷选择适合相应水体的底栖软体动物，投放密度为175g/m2 ；
(5)选择适合相应水体的虾类，投放密度为10g/m2；
(6)选择适合相应水体的滤食性鱼类，放养密度为75g/m2；
(7)打捞部分快速繁殖的沉水植物，收获鲢、鳙、贝类、虾类等水产品；
(8)重复步骤OT)检测水质指标；
(9)重复步骤⑶-(S)。沉水植物以在浅水湖泊分布广泛、成活率高、耐污性强的种类为主，包括穗花狐尾藻、金鱼藻、轮藻、伊乐 藻等；
底栖软体动物以在浅水湖泊分布广泛的滤食性底栖贝类为主，包括圆顶珠蛘、背角无齿蛘、中华圆田螺、耳萝卜螺等；
虾类以在浅水湖泊中适应性强、分布广、生长快、繁殖力强的种类为主，包括日本沼虾、罗氏沼虾、南美白对虾等；
滤食性鱼类以在浅水湖泊中生长速度快、繁殖力强的种类为主，主要包括鲢、鳙；
而且，所述步骤⑴中水体主要包括浅水湖泊及养殖池塘，所述特征包括水深、溶解氧、pH、营养盐浓度(总氮、总磷、氨氮)、化学需氧量、叶绿素a、浮游植物的种类和数量、土著水生生物的种类及数量，移栽沉水植物2周后，加入合理密度的虾类、贝类、鱼类，构建复合生物链；
而且，所述步骤( 中根据水质分类标准投放沉水植物的方法是:水体处于IV类水质时，投放密度为5-10株/m2 ;水体处于V类水质时为10-20株/m2 ;水体处于劣V类水质时为20-30株/m2。所述步骤⑷-(6)中生物为单一密度。本发明的优点和积极效果是
I、本发明通过构建虾-鱼-贝-沉水植物生物链，在不同层次上充分发挥生物组分对水质调控的功能。通过对营养盐的吸收利用及自身代谢活动有效降低湖泊中氮、磷浓度，抑制浮游植物的过度生长，调控湖泊富营养化。2、本发明通过构建虾-鱼-贝-沉水植物生物链，使水体溶解氧增加，有机物分解加快，水体底泥营养盐含量降低，水体的透明度明显提高，从根本上改善水质，为整个生态系统的恢复和构建提供基本条件。3、本发明具有成本低、能耗小、适用性广、管理简单、处理效果好等特点，通过移植沉水植物，为日本沼虾、罗氏沼虾等虾类提供了栖息场所，提高了成活率，在收获水产品的同时，取得良好的治理效果，最终实现生态效益与环境效益的统一。
具体实施例方式下面结合实施例，对本发明进一步说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。一种适用于浅水湖泊水质改善的生物链构造方法，包括如下步骤
0)选择相应的进行水质调控的水体，该水体主要包括浅水湖泊及养殖池塘，并根据水体的水文特征、富营养化水平以及相应水域的水生生物群落特征划分具体功能区域；
检测水质指标，定期检测水体的理化指标，包括营养盐浓度(总氮、总磷、氨氮)、化学需氧量、叶绿素a、水温、溶解氧、透明度、pH、浮游植物细胞密度；
d选择适合相应水体的沉水植物，根据检测的水质理化和生物指标,进行水质等级划分，并确定沉水植物的移植密度；水体处于IV类水质时，移植密度为5-10株/m2 ;水体处于V类水质时，移植密度为10-20株/m2 ;水体处于劣V类水质时，移植密度为20-30株/m2。通过沉水植物对营养元素的吸收利用及自身代谢活动，有效降低湖泊中氮、磷水平，增加水生植物生长区透明度，提高底栖动物和大型浮游动物的生物量；
W选择适合相应水体的底栖软体动物，投放密度为175g/m2 ;选择适应相应水体的虾类，投放密度为10g/m2 ;选择适应相应水体的滤食性鱼类，放养密度为75g/m2 ;通过构建具有削减营养盐、控制藻类生长和促进沉积物中碎屑分解等特定生态功能的生物链，从而减少水体中的氮、磷等营养物，抑制浮游植物的过渡生长，提高水体透明度；
15J根据水质状况，结合底栖软体动物、滤食性鱼类和沉水植物种群的生长周期和生长状况，打捞、捕获部分水生生物，包括对一些繁殖快、蔓延迅速的沉水植物进行适时打捞，对一些具有生长速率快、经济价值高等特点的虾类、鱼类进行适时捕获；
3重复步骤d检测水质指标；
O重复步骤⑶-⑶。通过对不同营养级的生物组合进行优化配置，构建的复合生物链在不同层次上充分发挥生物组分对湖泊水质调控的功能。本方法可有效抑制浮游植物的生长，降低叶绿素a浓度，提高透明度，降低水体富营养化程度，水质指标可以达到国家地表水三类水质标准。对叶绿素a、总氮、总磷、氨氮和COD的去除率分别为40-60%，30-60%, 30-50%, 10-30%和I0-30%o该发明在白洋淀北田庄村小西淀的封闭水域进行中试，取得了良好的水质调控效果，水质达到国家地表水m类水标准。表现为水体透明度显著增加、叶绿素a浓度有效降低，水体富营养化程度有效降低，水体总氮、总磷及氨氮等营养物质含量有效降解。下面以白洋淀北田庄村小西淀的封闭水域为例进行本发明的具体描述
⑴地点白洋淀北田庄村小西淀；
⑵选择水体面积6670 m2，平均水深I. 30 m，透明度平均31 cm,总氮平均含量为I. 86mg/L,总磷平均含量为0. 11 mg/L，氨氮平均含量为0. 50 mg/L,叶绿素a平均含量为34. 53mg/m3, COD平均含量为43. 5 mg/L。水体属于V类水体；、⑶水体原来的土著底栖生物以圆顶珠蛘、中华圆田螺为主，沉水植物以金鱼藻、穗花狐尾藻为主，调控前分布有少量沉水植物和大型底栖生物； ⑷2011年7月8日，移植沉水植物金鱼藻、穗花狐尾藻，移植密度为10株/m2 ;移栽时的穗花狐尾藻平均长度为83 cm，平均湿质量为37. I g，采用扦插法移植；金鱼藻平均长度为68 cm，平均湿质量为31. 2 g，采用抛栽法移植；
(5)2011年7月23日，投放其他水生生物，其中，选择土著底栖软体动物圆顶珠蛘、中华圆田螺，投放密度为175g/m2 ;选择土著虾类日本沼虾、罗氏沼虾，投放密度为10g/m2 ;选择滤食性鱼类鲢、鳙，投放密度为75 g/m2 ；
(6)2011年10月8日，打捞部分处于生长期高峰的沉水植物，使沉水植物的密度降为10株/m2 ;捕捞日本沼虾、罗氏沼虾、鲢、鳙等水产品；
(7〗检测水质3个月后水质指标透明度63cm,总氮0. 64mg/L,总磷0. 04mg/L,叶绿素a含量15. 32mg/m3，COD :18. 66mg/L。水质达到国家IH类水标准。
权利要求
1.一种适用于浅水湖泊水质改善的生物链构造方法，其特征在于 (1)选择相应进行水质调控的水体，并根据水体的水文特征、富营养化水平以及相应水域的水生生物群落特征划分具体功能区域； ⑵检测水质指标，定期检测水体的理化指标，包括营养盐浓度(总氮、总磷、氨氮)、化学需氧量、叶绿素a、水温、溶解氧、透明度、pH、浮游植物细胞密度，并进行水质等级划分；⑶选择适合相应水体的沉水植物，种植密度为5-30株/m2 ； ⑷选择适合相应水体的底栖软体动物，投放密度为175g/m2 ； (5)选择适合相应水体的虾类，投放密度为10g/m2； (6)选择适合相应水体的滤食性鱼类，放养密度为75g/m2； (7)打捞部分快速繁殖的沉水植物，收获鲢、鳙、贝类、虾类等水产品；(8)重复步骤2 ;检测水质指标; (9)重复步骤⑶-(8)。
2.根据权利要求I所述的适用于浅水湖泊水质改善的生物链构建方法，其特征在于所述步骤⑴中水体主要包括浅水湖泊及养殖池塘，所述特征包括水深、溶解氧、pH、营养盐浓度(总氮、总磷、氨氮)、化学需氧量、叶绿素a、浮游植物的种类和数量、土著水生生物的种类及数量。
3.根据权利要求I所述的适用于浅水湖泊水质改善的生物链构建方法，其特征在于所述步骤⑶中沉水植物以在浅水湖泊分布广泛、成活率高、耐污性强的种类为主，包括穗花狐尾藻、金鱼藻、轮藻、伊乐藻等。
4.根据权利要求I所述的适用于浅水湖泊水质改善的生物链构建方法，其特征在于所述步骤⑷中底栖软体动物以在浅水湖泊分布广泛的滤食性底栖贝类为主，包括圆顶珠蛘、背角无齿蛘、中华圆田螺、耳萝卜螺等。
5.根据权利要求I所述的适用于浅水湖泊水质改善的生物链构建方法，其特征在于所述步骤(5)中虾类以在浅水湖泊中适应性强、分布广、生长快、繁殖力强的种类为主，包括日本沼虾、罗氏沼虾、南美白对虾等。
6.根据权利要求I所述的适用于浅水湖泊水质改善的生物链构建方法，其特征在于所述步骤(6)中滤食性鱼类以在浅水湖泊中生长速度快、繁殖力强的种类为主，主要包括鲢、鳙。
7.根据权利要求I所述的适用于浅水湖泊水质改善的生物链构建方法，其特征在于移栽沉水植物2周后，加入合理密度的虾类、贝类、鱼类，构建复合生物链。
8.根据权利要求I所述的适用于浅水湖泊水质改善的生物链构建方法，其特征在于所述步骤⑶中根据水质分类标准投放沉水植物的方法是水体处于IV类水质时，投放密度为5-10株/m2 ;水体处于V类水质时为10-20株/m2 ;水体处于劣V类水质时为20-30株/m2o
9.所述步骤⑷-(6)中生物为单ー密度。
全文摘要
本发明涉及一种改善浅水湖泊水质的生物链构建方法，该方法是在浅水湖泊中，通过对不同营养级的生物组合进行优化配置，构建具有削减营养盐、控制藻类生长生态功能的虾-鱼-贝-沉水植物生物链，在不同层次上充分发挥生物组分对水质调控的功能。通过对营养元素的吸收利用及自身代谢活动有效降低湖泊中氮、磷水平，增加水生植物生长区透明度，改善水质。本发明具有经济方便、能耗低、水质净化效果显著、环保效益好和治理周期短的特点，对长期维持浅水湖泊生态系统健康具有重要意义。
文档编号C02F3/32GK102627355SQ20121010431
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月11日 优先权日2012年4月11日
发明者不公告发明人 申请人:刘录三