水域生态修复中摄食胁迫下水草生长恢复的观察方法及其应用与流程

本发明涉及测试，尤其涉及一种水域生态修复中摄食胁迫下水草生长恢复的观察方法及其应用。

背景技术：

1、水域生态修复是长江大保护河湖(库)修复的重要措施。对于富营养化湖泊(水库库)而言，水域生态修复就是通过一系列工程措施将水质浑浊、藻型湖泊转化为以大型水生植物为优势的、水质优良的草型湖泊。人工湿地营造、水生植物恢复、水生态调控等生物技术措施是水生态修复的核心内容之一。尤其是沉水植物的重建技术，沉水植物可以同时从底泥和上覆水体中吸收营养物质，分泌的化感物质可以抑制藻类的生长，且沉水植物不同优势种群的生长季节往往交叉演替，可以对水体水质起到持续的净化作用。

2、修复物种的选择是水生态修复项目中沉水植物重建的核心之一，对于长江中下游湖泊而言，常见的沉水植物有金鱼藻、狐尾藻、苦草、黑藻、马来眼子菜、微齿眼子菜、菹草、大茨藻等。一般用围网将生态修复水域圈定，沉水植物栽种在围网内。栽种水草前，需清理围网内的草食性鱼类(草鱼、团头鲂)、底层鱼类(鲤、鲫)虾、蟹等，避免新栽种的水草被破坏。但是围网只能阻拦规格较大的个体，对于个体较小的鱼类、虾、蟹，不可避免地将摄食水草，造成水草恢复困难。另外，水域生态修复项目运营期依然存在技术难题，鱼类、虾、蟹等会对栽种的水草产生干扰(摄食、破坏等)，影响实施效果。并且，水域生态修复验收主要针对项目完成工程实物量开展考核，缺少水草维护定量的评估方法。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，在本发明的第一方面，提供了一种简捷精准、对水草维护指导性强的水域生态修复中摄食胁迫下水草生长恢复的观察方法，包括如下步骤：

2、(1)试验观察区域的结构：

3、将生态修复湖泊的水域划分为受试水草的生长区和受试鱼类的摄食区，两区域为半封闭式，可保持受试生物的正常生理活动并阻隔非受试生物的干扰；

4、生长区包括生长单元、受试水草及栽培载体；摄食区则包括摄食单元及受试鱼类；

5、(2)试验的建立：

6、准备试验需求数量的生长单元、摄食单元，清除其中的非受试生物；

7、将受试水草种于栽培载体形成栽培组，各栽培组容纳的水草株数及生长状态相近，记录栽培组的生物参数，将栽培组培植于生长单元，建立生长区；

8、将受试鱼类饲养于摄食单元并以其尾数为变量，建立受试鱼类密度各异的摄食区；

9、培养生长区中的受试水草使其生长，培养期间摄食区中的受试鱼类则正常进行饲养；

10、培养期结束后进入试验观察期，根据受试水草的类型将其随时间分为若干观察阶段；

11、(3)试验的进行与统计：

12、在不同观察阶段下进行摄食胁迫试验，将栽培组分为统计组、测试组及对照组，以上分组确立后即可开始试验；

13、摄食胁迫试验开始时，利用统计组获取受试水草的生物参数；试验过程中，将生长区的测试组置于目标摄食区进行摄食处理，统计受试鱼类的摄食强度，对照组则不作摄食处理；

14、摄食处理后，测试组回归生长区进行恢复培养；随着测试组中受试水草的恢复，恢复期结束后统计其恢复前后的以及对照组的生物参数，确定受试水草的恢复能力；

15、(4)试验结果分析及结论指导：

16、观察与确认受试水草的生长活跃部位，结合不同观察阶段下获取的受试鱼类摄食强度，以及统计组、测试组、对照组所得受试水草生物参数的变化，分析确定受试水草在摄食胁迫下仍可恢复并用于生态修复的指标，以该指标作为生态修复湖泊水草维护定量的参考。

17、优选的，所述步骤(1)中，所述生态修复湖泊的水质符合gb 11607-1989，其水域水深为1.2～1.8m，透明度为0.8～1.4m。

18、优选的，所述步骤(1)中，所述受试水草包括苦草、金鱼藻、狐尾藻、黑藻、马来眼子菜、微齿眼子菜、菹草、大茨藻中的一种。

19、优选的，所述步骤(1)中，所述受试鱼类包括草鱼、团头鲂、鲤鱼、鲫鱼中的一种。

20、进一步优选的，所述步骤(1)中，所述受试鱼类为自然野生种群，用于避免养殖种群和自然野生种群摄食习性差异引起的误差，保证试验结果的可靠性。

21、优选的，所述步骤(2)中，所述栽培组的生物参数包括各组栽培受试水草的株数、叶片均长、生物质量。

22、优选的，所述步骤(3)中，每次进行摄食处理前，可饲养取自生态修复湖泊中的水草，避免受试鱼类在试验期间摄食量过大导致的结果不准确。

23、优选的，所述步骤(3)中，所述统计组、测试组、对照组的生物参数的指标包括生物量及其计算过程中记录的过程参数；生物量的统计中，需将统计组、测试组、对照组的受试水草按叶片、根茎部分分开统计生物质量，随后计算各组相应的生物量。

24、生物量为生物质量与栽培载体面积的比值；由于摄食胁迫试验期间将受试水草连根拔起后称重统计会影响结果准确性，因此各组需按照叶片、根茎分开计算生物质量。

25、进一步优选的，所述生物量的统计方法如下：

26、记录栽培组的株数、每株受试水草的平均叶长；取部分株数的栽培组作为植株样本，记录样本在规定叶长下的平均叶片质量，根据其比值计算叶片生物质量系数，得到叶片的总质量；记录样本单株平均根茎质量，根据其与样本株数的比值计算根茎生物质量系数，得到根茎的总质量，栽培组受试水草的总生物质量为叶片和根茎的质量之和，生物量则由如下公式计算得到：

27、b＝(a×b×m1/l1+a×m2/n)/s

28、式中，b为栽培组生物量，单位为kg·m-2；a为栽培组的株数；b为栽培组单株受试水草的平均叶长，单位为cm；n为栽培组部分植株样本的株数；l1为样本所取的规定叶长，单位为cm；m1为样本规定叶长下的平均叶片质量，单位为g；m2为单株样本平均根茎质量，单位为g；s为栽培载体面积，单位为m2。

29、为了方便进行说明，上述公式的推导流程如下：栽培组统计的生物参数指标为生物量(b)，生物量(b)为生物质量(m)与栽培载体面积(s)的比值；首先记录栽培组的株数(a)，每株受试水草的平均叶长(b)，随后统计叶片生物质量系数(k叶)，取部分株数(n)的栽培组作为植株样本，记录样本在规定叶长(l1)下的平均叶片质量(m1)，根据k叶＝(m1/l1)计算得到叶片生物质量系数(k叶)，叶片的总质量(m叶)则由m叶＝(a×b×k叶)计算得到；记录样本单株平均根茎质量(m2)，根据k根＝(m2/n)计算得到得到根茎生物质量系数(k根)，因此根茎的总质量(m根)由m根＝(a×k根)计算得到；以上质量测定后，栽培组的生物质量(m)为m＝(m叶+m根)，即m＝(a×b×m1/l1)+(a×m2/n)；生物量(b)则由b＝(a×b×m1/l1+a×m2/n)/s计算得到。

30、进一步优选的，所述摄食强度的观察指标为日摄食率，其统计方法如下：

31、分别统计各摄食区中受试鱼类的体重；记录对应摄食区下，摄食处理前栽培组中测试组的受试水草的叶片生物质量，以及摄食处理后的叶片生物质量，前后生物质量的差值与摄食天数的比值即为受试鱼类在所处摄食区的日摄食量；日摄食率则由如下公式计算得到：

32、q＝[(m前-m后)/(t×w)]×100％

33、式中，q为日摄食率，单位为％；m前为摄食处理前栽培组中测试组的受试水草的叶片生物质量，单位为g；m后为摄食处理后的叶片生物质量，单位为g；t为摄食处理天数，单位为d；w为对应摄食区内受试鱼类的体重，单位为g。

34、同样的，为了方便进行说明，上述公式的推导流程如下：分别统计各摄食区中受试鱼类的体重(w)；记录对应摄食区下，摄食处理前栽培组中测试组的受试水草的叶片生物质量(m前)，以及摄食处理后的叶片生物质量(m后)，受试鱼类在所处摄食区的日摄食量(q)为生物质量差值与天数(t)的比值，即q＝(m前-m后)/d；相应的，日摄食率q＝q/w×100％，即q＝[(m前-m后)/(t×w)]×100％。

35、进一步优选的，所述恢复能力的观察指标包括日绝对增长率、日相对增长率，其统计方法如下：

36、恢复期开始时，记录起始天数与此时栽培组对应的受试水草生物量；恢复期结束后，记录结束天数与恢复后栽培组对应的受试水草生物量，根据如下公式计算日绝对增长率、日相对增长率：

37、agr＝(bt2-bt1)/(t2-t1)

38、rgr＝[(bt2-bt1)/bt2]×(t2-t1)

39、式中，agr为日绝对增长率，单位为kg·m-2·d-1；rgr为日相对增长率；bt1为恢复期始的受试水草生物量，单位为kg·m-2；bt2为恢复期末的受试水草生物量，单位为kg·m-2；t1为恢复期始的天数，单位为d；t1为恢复期末的天数，单位为d。

40、优选的，所述步骤(4)中，所述受试水草的生长活跃部位观察与确认方法如下：

41、随机取受试水草植株若干组，每组包含叶片长短不一的两株受试水草，以短叶片的为自然生长组，长叶片的为人工修剪组，记录自然生长组、人工修剪组的完整叶片长度，随后将人工修剪组的植株叶片修剪至与自然生长组的等长，并沿两组叶片顶端以等距离进行标记；标记后让两组生长一定时间，观察标记区间的增长量以确定植株的生长活跃部位，并观察对比自然生长组、人工修剪组的非生长活跃部位的叶片标记区间变化。

42、进一步优选的，所述受试水草为苦草，所述受试鱼类为草鱼；苦草的培养期为栽种后前2周，试验观察期则分为4个阶段，第一阶段为苦草栽种后第2～5周，第二阶段为苦草栽种后第6～9周，第三阶段为苦草栽种后第10～13周，第四阶段为苦草栽种后第14～17周；试验时间为7～10月，此时苦草处于生长旺盛期。

43、更进一步的，单个所述栽培组的苦草植株数为40～50株；单个所述摄食单元中的草鱼尾数为1～3尾。

44、更进一步的，所述草鱼为1+龄，体长为140～300mm，体重为48～950g，有利于试验的可操作性和数据结果的可靠性，并可以避免大龄或者个体较大的草鱼摄食量大，造成苦草恢复生长压力大。

45、在本发明的第二方面，提供了本发明第一方面的水域生态修复中摄食胁迫下水草生长恢复的观察方法的应用，具体是该观察方法在考核水草维护实施效果跟踪评价中的应用。

46、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

47、本发明提出了水域生态修复中摄食胁迫下水草生长恢复的观察方法，该方法可以确认水草在摄食胁迫下的关键生长部位，结合不同观察期的评估，实现了对水草维护实施效果的跟踪评价。

48、本发明提供了水域生态修复中摄食胁迫下水草生长恢复的观察方法的应用，通过为水草维护提供定量评估方法，在应用中精确直观的了解水域生态修复项目的实施效果并提供指导，实现了高效净化水体的目的。