一种用于恢复污染水体原生态的水生植物系统

摘要

本发明公开了一种用于恢复污染水体原生态的水生植物系统，该技术首先根据污染水体的水文状况与水生植物现状，选择适合污染水体生长的水生植物，通过不同生态位的水生植物的利用，构建拦截防浪带、立体拦截带、水生植物恢复带三个区域，立体去除水体及底泥氮磷，恢复水体原有水生植物，进一步增强水体消纳污染能力。本发明具有水体治理与生态恢复双重功能，而且操作简单、成本低廉。

说明书

技术领域

本发明涉及水体污染治理、水生植物系统构建，属于水环境生态修复技术领域。具体涉及到一种用于恢复污染水体原生态的水生植物系统。

背景技术

随着工业化、城市化进程的快速发展，大量的氮磷等污染物被排向湖泊、水库，水体的富营养化已成为世界普通存在的环境问题之一。在我国湖泊中，已有65%的湖泊呈现富营养化状况，29%的湖泊正在转向富营养化状态。水体污染的日益加剧已经严重影响到人们的生产生活，2007年由太湖水污染而引起的无锡供水紧缺事件就说明了这一点。水体污染治理迫在眉睫。目前关于水体污染治理的方法，主要有物理法、化学法和生物法三种。由于生物法不易产生二次污染、廉价和易操作，正在受到广泛关注，尤其是利用水生植物治理富营养化水体，现已取得一定的成效。

但是，已有的植物修复技术，大多数依靠单一的水生植物对养分吸收去除水体氮磷，很难有效地控制水体富营养化。而且，现有的植物修复工程，往往忽略了原生态水生植物在水体净化中的作用，未对原生态植物加以恢复，仅注重引入植物对水质的改善效果，造成工程耗资量大、成效不显著。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于恢复污染水体原生态的水生植物系统，其目的是为了解决现有大水域湿生植物稀少、去污能力弱、污染严重的问题，尤其适合在开阔的封闭大水面如湖泊等，通过栽种水生植物，削减水体污染负荷，净化水质，提高水体透明度，恢复水体生物多样性。本发明具有水体治理与生态恢复双重功能，而且操作简单、成本低廉。

为解决上述现有技术存在的问题，实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用于恢复污染水体原生态的水生植物系统，包括三个不同生态位的水生植物区域，从湖中心一侧至湖岸边依次分别为：拦截防浪带、立体拦截带和水生植物恢复带。通过种植不同生态位的水生植物，逐步实现污染水体水质改善，水体植物自然演替，恢复原有水体生态。

所述拦截防浪带种植速生型漂浮植物，优先选择吸收氮磷能力最强的水葫芦，高效快速去除水体氮磷；同时利用水葫芦消除风浪、防御蓝藻，保护内围水生植物的正常生长；所述立体拦截带种植浮叶植物，优选具有发达根系的红菱，通过红菱须根在水中的不停晃动，全方位地吸收整个水体的氮磷，而且由于红菱主根在底泥中的生长，同时去除底泥中氮磷。

所述速生型漂浮植物通过围栏控养，种养量每亩500-2000kg；所述速生型漂浮植物外围通过围栏设置成三角形，每个三角形面积为3-5亩；内围通过围栏设置成四方形，每个四方形面积不大于20亩。如此设计既能抵挡风浪，又能用打捞船进行机械化采收。

所述围栏采用钢管桩基浮筒围网，所述钢管桩基浮筒围网包括泡沫浮筒、钢管、网片、网绳和脚桩，所述泡沫浮筒规格为Φ(0.5-0.8m)×(0.8-1.2m)，相邻两个泡沫浮筒距离为1.5-2m，泡沫浮筒的上、下部分别连结钢管，所述钢管通过网绳固定于深入湖底的脚桩上，相邻脚桩距离为15-20m，可有效防止钢管桩基浮筒围网随水漂移；相邻两个泡沫浮筒及上、下连接的钢管之间置有网片，网片向下伸出下部的钢管，所述网片下部还坠有石笼，以防止水葫芦在水面风浪大时从围栏上下方逃逸造成泛滥成灾的风险；所述网片伸出水面0.4-0.5m，深入水下1-1.5m。

所述浮叶植物种植密度为每亩15-25kg。

所述浮叶植物通过钢管桩浮筒透水布围隔进行围拦种养，所述钢管桩浮筒透水布围隔包括泡沫浮筒、透水拦藻布、石笼、钢管桩、脚桩和钢绳，所述泡沫浮筒规格为Φ(0.2-0.3m)×(0.6-1.0m)，相邻两个泡沫浮筒距离为0.2-0.4m，所述泡沫浮筒通过透水拦藻布上部包裹在内，所述透水拦藻布通过钢管桩进行固定，同时还通过钢绳与深入湖底的脚桩相连，可有效防止漂移；所述透水拦藻布下部还坠有石笼，深入水下1-1.5m，以阻隔藻类从围栏外侧进入种植区水体危害浮叶植物生长。

所述钢管桩浮筒透水布围隔内部设有毛竹桩基浮筒，所述毛竹桩基浮筒设有毛竹、透水拦藻布和泡沫浮筒，所述泡沫浮筒规格亦为Φ(0.2-0.3m)×(0.6-1.0m)，相邻两个泡沫浮筒距离为0.2-0.4m，泡沫浮筒用透水拦藻布包裹，每隔10-20米设有毛竹桩进行固定，以减小风浪对浮叶植物生长可能造成的危害。

所述水生植物恢复带分为挺水植物带和沉水植物带，种植密度均为4-6株/m²；所述挺水植物带种植芦苇、茭草等，所述沉水植物带种植轮叶黑藻、菹草、金鱼藻等。通过挺水植物带和沉水植物带恢复水体原有水生植物，进一步去除底泥中高积累的氮磷。

所述挺水植物带的种植区域为水深0.5m以内浅水湖滨带，所述沉水植物带种植范围为水深0.5m以上的区域。

本发明所述的用于恢复污染水体原生态的水生植物系统，与现有技术相比具有如下的优点和效果：

（1）采用不同生态位的水生植物组合，能够更加有效地立体去除水体氮磷以及底泥中氮磷；

（2）结合水体现状，采用土著的轮叶黑藻、菹草、金鱼藻等沉水植物以及芦苇、茭草等挺水植物作为水生植物恢复带，能够有效恢复水体原有水生植物，增强水体消纳污染能力；

（3）此水生植物复合系统构建，能显著减少区域内水体蓝藻数量，提高水体透明度。

附图说明

图1是本发明所述的钢管桩基浮筒围网的结构示意图；

图2是本发明所述的钢管桩浮筒透水布围隔的结构示意图；

图3是本发明所述的毛竹桩基浮筒的结构示意图；

图4是实施例1所述的太湖十八湾水生植物系统结构示意图；

其中：1泡沫浮筒，2钢管，3网片，4网绳，5脚桩，6石笼，7泡沫浮筒，8透水拦藻布，9石笼，10钢管桩,11脚桩，12钢绳，13毛竹，14水葫芦，15红菱，16沉水植物带，17挺水植物带。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。

实施例1 

如图1-4所示的一种用于恢复污染水体原生态的水生植物系统，包括三个不同生态位的水生植物区域，从湖中心一侧至湖岸边依次分别为：拦截防浪带、立体拦截带和水生植物恢复带。通过种植不同生态位的水生植物，逐步实现污染水体水质改善，水体植物自然演替，恢复原有水体生态。

所述拦截防浪带种植速生型漂浮植物，优先选择吸收氮磷能力最强的水葫芦，高效快速去除水体氮磷；同时利用水葫芦消除风浪、防御蓝藻，保护内围水生植物的正常生长；所述立体拦截带种植浮叶植物，优选具有发达根系的红菱，通过红菱须根在水中的不停晃动，全方位地吸收整个水体的氮磷，而且由于红菱主根在底泥中的生长，同时去除底泥中氮磷。

所述速生型漂浮植物通过围栏控养，种养量每亩500-2000kg；所述速生型漂浮植物外围通过围栏设置成三角形，每个三角形面积为3-5亩；内围通过围栏设置成四方形，每个四方形面积不大于20亩。如此设计既能抵挡风浪，又能用打捞船进行机械化采收。

所述围栏采用钢管桩基浮筒围网，所述钢管桩基浮筒围网包括泡沫浮筒1、钢管2、网片3、网绳4和脚桩5，所述泡沫浮筒1规格为Φ(0.5-0.8m)×(0.8-1.2m)，相邻两个泡沫浮筒1距离为1.5-2m，泡沫浮筒1的上、下部分别连结钢管2，所述钢管2通过网绳4固定于深入湖底的脚桩5上，相邻脚桩5距离为15-20m，可有效防止钢管桩基浮筒围网随水漂移；相邻两个泡沫浮筒1及上、下连接的钢管2之间置有网片3，网片3向下伸出下部的钢管2，所述网片3下部还坠有石笼6，以防止水葫芦在水面风浪大时从围栏上下方逃逸造成泛滥成灾的风险；所述网片3伸出水面0.4-0.5m，深入水下1-1.5m。

所述浮叶植物种植密度为每亩15-25kg。以红菱为例，具体方式为：每年4月中旬开始营养钵育苗，定期将营养钵往水深处移动一次，每次移动保证水深增加0.2m到0.3m，当菱苗长到1米左右进行均匀放养。

所述浮叶植物通过钢管桩浮筒透水布围隔进行围拦种养，所述钢管桩浮筒透水布围隔包括泡沫浮筒7、透水拦藻布8、石笼9、钢管桩10、脚桩11和钢绳12，所述泡沫浮筒7规格为Φ(0.2-0.3m)×(0.6-1.0m)，相邻两个泡沫浮筒7距离为0.2-0.4m，所述泡沫浮筒7通过透水拦藻布8上部包裹在内，所述透水拦藻布8通过钢管桩10进行固定，同时还通过钢绳12与深入湖底的脚桩11相连，可有效防止漂移；所述透水拦藻布8下部还坠有石笼9，深入水下1-1.5m，以阻隔藻类从围栏外侧进入种植区水体危害浮叶植物生长。

所述钢管桩浮筒透水布围隔内部设有毛竹桩基浮筒，所述毛竹桩基浮筒设有毛竹13、透水拦藻布8和泡沫浮筒7，所述泡沫浮筒7规格亦为Φ(0.2-0.3m)×(0.6-1.0m)，相邻两个泡沫浮筒7距离为0.2-0.4m，泡沫浮筒7用透水拦藻布8包裹，每隔10-20米设有毛竹13桩进行固定，以减小风浪对浮叶植物生长可能造成的危害。

所述水生植物恢复带分为挺水植物带和沉水植物带，种植密度均为4-6株/m²；所述挺水植物带种植芦苇、茭草等，所述沉水植物带种植轮叶黑藻、菹草、金鱼藻等。通过挺水植物带和沉水植物带恢复水体原有水生植物，进一步去除底泥中高积累的氮磷。

所述挺水植物带的种植区域为水深0.5m以内浅水湖滨带，所述沉水植物带种植范围为水深0.5m以上的区域。挺水植物以芦苇和茭草为例，沉水植物以黑藻、菹草、金鱼藻为例，具体为：芦苇和茭草等挺水植物，种植时将芦苇和茭草苗根系栽入土中，时间为3月中下旬；轮叶黑藻、菹草、金鱼藻等沉水植物，种植时捞取植物芽苞撒播在种植水域，时间为3至4月。

实施例2  太湖十八湾水生植物系统构建

1．调查太湖的现有水生植物群落，结果显示，芦苇、马来眼子菜分别是太湖的主要挺水植物、沉水植物。

2．水生植物恢复带：结合当地水文状况，将距湖边0-25m区域作为挺水植物带17，种植挺水植物芦苇，3月15日将芦苇苗栽入土中，种植密度为5株/m²；距离湖边25-75m区域为沉水植物带16，种植沉水植物马来眼子菜，3月下旬用一头带叉的竹竿叉住植株的茎部，将其叉入水中，种植密度也为5丛/m²。

3．立体拦截带：在植物恢复带外侧，种植浮叶植物红菱15进行第二道水中立体拦截，种植区域为距离湖边75-150米区域。种植区域外围采用钢管桩浮筒透水布围隔方式，围隔泡沫浮筒规格40cm*80cm，高出水面20cm，透水布上部包裹在浮筒外，下部坠有石笼，深度1m，能够有效阻止蓝藻从两侧进入该区域；透水拦藻布通过钢管桩进行固定，同时还通过钢绳与深入湖底的脚桩相连，可有效防止漂移。种植内部采用毛竹浮筒围拦，泡沫浮筒用透水布包裹，每隔15米用毛竹打桩固定，能够有效减轻大风大浪可能对红菱生长造成的破坏性影响。红菱种植密度为每亩20kg。每年4月20日开始进行营养体育苗，为了适应深水生长环境，每7-9天将营养钵往水深处移动，每次移动保证水深增加0.2m，营养钵移动8-10次后菱苗长1m左右，进行均匀放养。

4．拦截防浪带：在立体拦截带外侧种植水葫芦14，种植区域为距离湖边150-300米区域。为防止水葫芦漂移，种植区域采用钢管桩基浮筒网片围拦。外围水葫芦控养围栏设置成三角形，每个格子的面积3亩。内围的水葫芦控养围栏面积15亩/个，浮筒规格为Φ0.8m×1.0m，相邻两个泡沫浮筒距离为1.5m，各个泡沫浮筒的上、下分别由两根钢管连结，相邻两个泡沫浮筒及上、下钢管之间的垂直平面置有网片，网片向下伸出下钢管，网片伸出水面0.4m。透水拦藻布通过钢管桩进行固定，同时还通过钢绳与深入湖底的脚桩相连，可有效防止漂移，脚桩间距为18m/个，网片1.0m宽，下部所坠石龙的长度为网片长度的80%，能够有效防止水葫芦在水面风浪较大时从围栏上下方逃逸的风险。水葫芦种植时间为5月初，种养量为每亩667kg。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。