一种利用濒危水生物重建生态系统的方法

摘要

本发明公开了一种利用濒危水生物重建生态系统的方法，该方法步骤如下：4月上旬培育壅菜苗，5月上旬移栽壅菜并进行管理；4月上旬种植野莲并进行管理；4月上旬种植野芡并进行管理；5月初养殖罗非鱼并进行管理；5~11月采收壅菜；7~9月采收莲子；9月中、下旬采收野芡果实；9月底捕捞罗非鱼；12月将野莲和野芡的茎叶清出水体。通过本发明的方法重建生态系统一年后，抢救了濒临灭亡的水生物，同时净化了水质，达到了重建生态系统的目的。利用罗非鱼吃藻类的特性，使得蓝藻爆发期工程内比工程外的藻类个数平均削减率达84.63%，工程内与工程外蓝藻差异显著，使用本发明的方法实施的工程效益显著。

说明书

技术领域

本发明涉及重建生态系统领域，具体是一种利用濒危水生物重建生态系统的方法。

背景技术

上善若水，水利万物。水是生命之本，发展之源。党中央提出要建设生态文明，美丽中国。世界卫生组织调查显示，全世界有80%的疾病与饮用不安全水有关。净化水质，保护水安全，是一项需要持续建设的重要工程。

无锡紧邻太湖，因水而美，因水而富庶。太湖美，美就美在太湖水。无锡在经济快速发展的过程中生态环境受到了相当程度的损坏。目前，无锡正面临着水污染、水安全、水生态问题的困扰。河网水质恶化、太湖富营养化、蓝藻爆发频繁以及水质型缺水正制约着无锡社会经济的发展和人们的身体健康。2007年无锡蓝藻的大爆发，造成水危机以后痛定思痛，无锡“铁腕治污，科学治水”，已经取得了新成效。

丰富的物种多样性是在太湖这一特定的气候、水文、地质、地貌条件下逐步演变形成的。它是稳定平衡的生态系统。这种生态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，就会导致水生植物链的断裂，从而为个体更小、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，最终导致水危机。

针对上述现象，经过2007年无锡蓝藻的大爆发之后，无锡政府已采取了一系列保护水资源的措施。其中，利用了一篇专利号为“201010296452.0”，专利名称为“一种利用原生态植物系统修复湖泊水生态的方法”来修复湖泊水生态，经过近几年合理正确地利用此方法，无锡太湖的水体质量已经得到显著的成效。该方法是：在每年的3~4月份适宜的温度下，并在不同的湖泊分布区域分别种植芦苇、荇菜、茭草和菱；种植后进行除杂草、施肥、防治病虫以及设置消浪带等管理；9~10月份采收菱角，并在10月份平均气温为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、茭草和菱的叶茎清出水体。通过该方法修复水体一年后，水生植物覆盖率达到95%左右；使得水体的蓝藻消减率达到84%以上；水体透明度提高至1-1.2m；防治区内的水质已有原来的V类水标准达到III类水标准。

无锡太湖上的水生植物根据分布区域的不同可分为以下几类：湖底处为沉水植物，主要物种为狐尾藻、菹草和苦草；湖滨处为挺水植物，主要物种为芦苇和茭草；水深0-1m处为浮叶根生植物，主要物种为野莲；水深1-2m处为浮叶根生植物，主要物种为野芡；水深2-3m处为浮叶根生植物，主要物种为菱；水深3m以上处为漂浮植物，主要物种为浮萍和水葫芦；湖面处为浮床陆生植物，主要物种为壅菜。由于蓝藻等低生态位植物的侵入，太湖上的水生植物种类逐年减少，水生植物面积也逐年下降。经过近几年修复湖泊水生态的实施，太湖上的水生植物现状是：湖底处的苦草有，湖滨上的芦苇和茭草有，水深2-3m处的菱有，水深3m处的浮萍和水葫芦也有，而水深0-1m处的野莲濒临灭绝，水深1-2m处的野芡濒临灭绝，湖面处的壅菜也濒临灭绝。

若采用类似上述专利的方法人工种植野莲、野芡和壅菜，虽然能够解决水生态的修复，但是并不能从根本上解决水污染的问题。因此，铁腕治污这根弦绝对不能松。大量种植濒临灭绝的水生植物可以阻挡蓝藻等低生态位植物的生长，但是对于已经生长的蓝藻等低生态位植物却不能够从根本上消灭。同时，由于水污染的严重，不仅太湖上的水生植物濒临灭绝，太湖上的水生动物也濒临灭绝，如鱼、虾、蚌等水生动物也在逐年减少。

水污染是水生物链断裂和湿生物灭绝和濒临灭绝的首要原因（所述的“水生物”包括水生植物和水生动物）。无锡除太湖外，河网密布，河汊众多，加上水稻田和库塘组成的人工湿地，水生物和湿生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。近20多年来，受水环境污染和外来物种入侵的影响，水生物已经大量减少。但是，野生的水生物属非地带性植物，随着生态环境改善、水质净化而恢复，大部分暂时失落的水生物种类可能重新出现，这就提供了重建生态系统的依据。

针对上述现状，需要一个能够实现抢救濒危物种、重建生态系统、净化水质、保护水安全的新思路。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用濒危水生物重建生态系统的方法，该方法能够解决上述背景技术中的问题，重建生态系统，抢救并保护濒危水生物，同时净化水质。

为了解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种利用濒危水生物重建生态系统的方法，其特征在于该方法具体包括如下步骤：

4月上旬，平均气温在15℃以上时在排灌方便、土松田肥的旱地培育泰国尖叶壅菜秧苗；5月上旬时在湖面较小的湖湾滩边浮床上移栽壅菜秧苗，移栽时每根壅菜秧苗根部带一团土，连根带土种植在浮床上；每两排浮床之间设有5m宽的操作管理通道；在浮床周围设消浪防护设施，稳固浮床；

4月上旬，平均气温在15℃以上时在湖边软土无杂质的浅滩、水深0-1m的区域种植野莲，野莲种植前用浓度1%的生石灰浸泡10分钟消毒；种植野莲时，每株野莲不少于3节，每亩栽种200-250株，野莲平栽入土层20-30cm，野莲浮不起来即可；栽种后进行杂草、杂物的清除，将浮起来的野莲栽下去，补齐缺苗处的野莲，并进行人工清除病叶和害虫管理；在野莲的周围栽种浮生植物作为消浪带；

4月上旬，平均气温在15℃以上时在野莲的外边水深1-2m的水域处播种野芡，采用直接播种的方式将其种子播种在软土无杂质的区域；每亩1.5kg-2kg的种子用量，用湿润泥土将3-4粒的种子包成一个泥团子，将泥团子按4-5m的间距投入湖底；待种子出苗后进行查苗补缺、清除杂草的管理，进行人工清除病叶和害虫的管理；在野芡种植区周围种植浮生植物作为消浪带；

5月初，平均水温在16℃以上时在有蓝藻经过的水域中间设置多个长3m、宽2m、高1.8m的网箱，网箱远离湖滨处；在每只网箱中放养90~100尾，每尾平均长10cm、平均重量为37g的罗非鱼鱼苗；在水中每只网箱四周上下全封闭，每10~15只网箱联成一排，每两排网箱之间间隔5~6m的操作管理通道；罗非鱼鱼苗放养后，每天进行网箱完好度的管理，及时修补损坏的网箱，如果网箱内蓝藻太多，将部分蓝藻引进蓝藻少的网箱；网箱周围设消浪防护设施，稳固网箱；

5~11月采收壅菜；

7~9月采收莲子；

9月中、下旬采收野芡果实；

9月底捕捞罗非鱼；

12月将野莲和野芡的叶茎清出水体。

壅菜别名竹叶菜或空心菜。壅菜为旋花科的一年或多年生蔓生植物，原产我国热带的多雨地区。壅菜具有耐高温高湿、抗台风暴雨、病虫害少、生长快、采收期长、产量高以及适应性强等特点。在太湖种植壅菜，生长期间不需要施化肥、不用农药、不污染水体，全部依靠吸收水体中的N、P、K等营养元素而生长，生产的壅菜是无公害蔬菜。采收期从5月开始延续到11月，是夏季高温时期极为重要的绿叶蔬菜。在太湖浮床栽培壅菜，是一项全新栽培技术，能够改善水质，为生态系统的重建提供保障，最终收获的壅菜有一定的经济效应。

野莲属睡莲科莲属。野莲用途很广，全身都是宝，可食用、可入药，是中医常用的药物。野莲为多年生浮叶根生植物，适宜在湖泊水深0.5-0.8m的水域生长，可弥补湖泊这一深度水域无浮叶根生植物的空缺。野莲根系扎入湖底泥土吸收养分，并且有固定浮泥防止湖泛的作用，野莲不会像漂浮植物那样被大水冲走，阻塞河道。野莲是太湖原生态物种，历史悠久。目前，太湖地区除了在藕池、荷花池里人工栽培藕莲、荷花之外，在无锡太湖水域野莲基本绝迹。因此，抢救野莲，利用野莲抗逆力强、耐深水、多年生和不污染水体的优点，重建生态系统、净化水质、防治湖泛是一个创新技术。野莲其叶柄最高达190厘米，如遇到水灾，叶片可以浮于水面，可免遭灭顶之灾。因野莲没有人工栽培的藕莲的藕粗壮，藕的食用价值不高，野莲主要采收莲子。冬天要清除茎叶，防止二次污染。

野芡属睡莲科芡类。野芡用途较广，芡米可食用，也可入药，嫩叶柄、花梗等可作蔬菜食用。野芡为一年生浮叶根生植物，野芡又称刺芡、北芡。野芡耐深水，成年植株可以耐2.5m深水，因此可弥补湖泊这一深度水域无浮叶根生水生植物生长的空白。野芡的根系扎入湖底泥土中吸收养分，并固定浮泥，可防治湖泛。野芡不会像漂浮植物那样被大水冲走，阻塞河道。野芡是太湖原生态物种，历史悠久。目前，在太湖无锡水域，野芡濒危灭绝，因此抢救野芡，利用野芡抗逆力强、耐深水、抗病虫害、耐瘠薄等特点，在太湖种植野芡不需施肥，不用农药，采用人工清除病叶和害虫，不污染水体。利用野芡重建生态系统、净化水质、防治湖泛是一个创新技术。

罗非鱼属鲈形目、丽鱼科，原产非洲，我国大陆1957年引进养殖。罗非鱼是经济鱼类，它具有生长快、养殖周期短，食性广、饵料要求低，病害少、环境适应性强，鱼种容易解决等优点。罗非鱼是以植物性饵料为主的杂食性鱼类。在天然水域中，主要摄食丝状藻类和植物碎屑等，其食量大，食性广。罗非鱼20日龄进入幼鱼期，其胃中常有完整的鱼苗、水生寡毛类、水生昆虫、水生植物碎屑，同时浮游植物比例显著上升，有时竟占绝对优势，其中蓝、绿藻类占70%。其摄食器官和食物组成已过渡到成鱼的食性。罗非鱼习性：罗非鱼是暖水性鱼类，在水温16-40℃的水中均能生存，其最适生长温度为24-32℃；繁殖的最低温度为19-20℃，最高为38℃，繁殖的最适温度为24-32℃；当水温升高到42℃以上时，呼吸加快，长时间浮于水面；当水温下降至14℃时，鱼群则躲藏在水底，很少游动也不摄食；当水温下降至12℃时，就会逐渐死亡。因此，罗非鱼在太湖自然气温下不能越冬，罗非鱼在太湖的旺盛生命周期为5月初到9月底和蓝藻的旺盛生命周期相吻合。本专利正是利用这个特点在太湖养殖罗非鱼。

罗非鱼在养殖期间不投任何饵料，不用农药防病，不污染水体，罗非鱼靠吃蓝藻等浮游生物和植物碎屑生长。到9月底将罗非鱼捕捞上市，按理论计算，一条半斤重的罗非鱼一天可以吃蓝藻30多克。罗非鱼能把蓝藻转化为动物蛋白质向人们提供无公害食品，这是生物除藻、保护水安全的创新技术。

通过该方法重建生态系统一年后，种植壅菜、野莲和野芡抢救了濒临灭亡的水生植物，养殖罗非鱼抢救了濒临灭亡的水生动物，同时净化了水质，达到了重建生态系统的目的。利用罗非鱼吃藻类的特性，使得蓝藻爆发期工程内比工程外的藻类个数平均削减率达84.63%，工程内与工程外蓝藻差异显著，蓝藻数量越多，工程效益越高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做更进一步的说明。

实施例一

重建生态地点：无锡太湖小箕山与中犊山之间的湖面水域。工程覆盖面积为16.6公顷，重建前该水域内的壅菜、野莲和野芡濒临灭绝，罗非鱼也濒临灭绝。

该工程实施前：首先在该水域内竖架结构用水泥柱、钢管柱、毛竹桩支撑组成，水平结构用15*15（m）的毛竹框组成；然后在该工程内设置4500m的竹簖和水花生消浪带，两道竹簖相距15m中间放养水花生，其高度参考常遇水位而定，在第一道竹簖内面复贴塑料编织布，底部包制成石笼，沉入水底，上部连接在消浪带的竹桩上，起到过滤水体的作用；最后在15m宽的消浪带后设置两块长500m、宽120m的水葫芦区，水葫芦区内种植水葫芦。

在水葫芦区后实施本发明的方法，具体的操作步骤如下：

4月上旬，平均气温在15℃以上时在排灌方便、土松田肥的旱地培育泰国尖叶壅菜秧苗；5月上旬时在湖面较小的湖湾滩边浮床上移栽壅菜秧苗，移栽时每根壅菜秧苗根部带一团土，连根带土种植在浮床上；每两排浮床之间设有5m宽的操作管理通道；在浮床周围设消浪防护设施，稳固浮床；

4月上旬，平均气温在15℃以上时在湖边软土无杂质的浅滩、水深0-1m的区域种植野莲，野莲种植前用浓度1%的生石灰浸泡10分钟消毒；种植野莲时，每株野莲不少于3节，每亩栽种200-250株，野莲平栽入土层20-30cm，野莲浮不起来即可；栽种后进行杂草、杂物的清除，将浮起来的野莲栽下去，补齐缺苗处的野莲，并进行人工清除病叶和害虫管理；在野莲的周围栽种浮生植物作为消浪带；

4月上旬，平均气温在15℃以上时在野莲的外边水深1-2m的水域处播种野芡，采用直接播种的方式将其种子播种在软土无杂质的区域；每亩1.5kg-2kg的种子用量，用湿润泥土将3-4粒的种子包成一个泥团子，将泥团子按4-5m的间距投入湖底；待种子出苗后进行查苗补缺、清除杂草的管理，进行人工清除病叶和害虫的管理；在野芡种植区周围种植浮生植物作为消浪带；

5月初，平均水温在16℃以上时在有蓝藻经过的水域中间设置多个长3m、宽2m、高1.8m的网箱，网箱远离湖滨处；在每只网箱中放养90~100尾，每尾平均长10cm、平均重量为37g的罗非鱼鱼苗；在水中每只网箱四周上下全封闭，每10~15只网箱联成一排，每两排网箱之间间隔5~6m的操作管理通道；罗非鱼鱼苗放养后，每天进行网箱完好度的管理，及时修补损坏的网箱，如果网箱内蓝藻太多，将部分蓝藻引进蓝藻少的网箱；网箱周围设消浪防护设施，稳固网箱；

5~11月采收壅菜；

7~9月采收莲子；

9月中、下旬采收野芡果实；

9月底捕捞罗非鱼；

12月将野莲和野芡的叶茎清出水体。

通过本发明利用濒危水生物重建生态系统的方法，从中科院南京地理与湖泊研究太湖站监测到的数据显示，蓝藻爆发期工程内比工程外的藻类个数平均削减率达84.63%，P=0.082，差异显著。工程区内种了9.3公顷水葫芦，总产3500吨，水葫芦的干湿比为1:13.2，折合干重265吨。据分析，水葫芦的干物质含氮磷分别为1.65%和0.31%，水葫芦从水体吸收4.37吨氮、0.82吨磷。通过试养食物链最短的滤食性水生物罗非鱼，为探索摄食藻类、净化湖水的综合治理路子提供了方向，在不投入饵料的情况下罗非鱼生长情况良好，根据D、J、W、Morrarty等公式，一条半斤重的罗非鱼一天可以吃掉鲜藻35.96克，合理的大面积放养后，摄食藻类的总量很高。

实施例二

重建生态地点：无锡太湖锦园与中犊山之间的湖面水域。重建前该水域内的壅菜、野莲和野芡濒临灭绝，罗非鱼也濒临灭绝。

该工程实施前：在该区域设置消浪带和水葫芦区约400亩水面，同时在水厂取水口周围建新的保护区。消浪带的设置和水葫芦区的种植要求和实施例一中相同，在此不再赘述。

在水葫芦区和新建的保护区之间实施本发明的方法，具体的操作步骤如下：

4月上旬，平均气温在15℃以上时在排灌方便、土松田肥的旱地培育泰国尖叶壅菜秧苗；5月上旬时在湖面较小的湖湾滩边浮床上移栽壅菜秧苗，移栽时每根壅菜秧苗根部带一团土，连根带土种植在浮床上；每两排浮床之间设有5m宽的操作管理通道；在浮床周围设消浪防护设施，稳固浮床；

4月上旬，平均气温在15℃以上时在湖边软土无杂质的浅滩、水深0-1m的区域种植野莲，野莲种植前用浓度1%的生石灰浸泡10分钟消毒；种植野莲时，每株野莲不少于3节，每亩栽种200-250株，野莲平栽入土层20-30cm，野莲浮不起来即可；栽种后及时进行杂草、杂物的清除，及时将浮起来的野莲栽下去，及时补齐缺苗处的野莲，并及时进行人工清除病叶和害虫管理；在野莲的周围栽种浮生植物作为消浪带；

4月上旬，平均气温在15℃以上时在野莲的外边水深1-2m的水域处播种野芡，采用直接播种的方式将其种子播种在软土无杂质的区域；每亩1.5kg-2kg的种子用量，用湿润泥土将3-4粒的种子包成一个泥团子，将泥团子按4-5m的间距投入湖底；待种子出苗后进行查苗补缺、清除杂草的管理，进行人工清除病叶和害虫的管理；在野芡种植区周围种植浮生植物作为消浪带；

5月初，平均水温在16℃以上时在有蓝藻经过的水域中间设置多个长3m、宽2m、高1.8m的网箱，网箱远离湖滨处；在每只网箱中放养90~100尾，每尾平均长10cm、平均重量为37g的罗非鱼鱼苗；在水中每只网箱四周上下全封闭，每10~15只网箱联成一排，每两排网箱之间间隔5~6m的操作管理通道；罗非鱼鱼苗放养后，每天进行网箱完好度的管理，及时修补损坏的网箱，如果网箱内蓝藻太多，将部分蓝藻引进蓝藻少的网箱；网箱周围设消浪防护设施，稳固网箱；

5~11月采收壅菜；

7~9月采收莲子；

9月中、下旬采收野芡果实；

9月底捕捞罗非鱼；

12月将野莲和野芡的叶茎清出水体。

通过本发明利用濒危水生物重建生态系统的方法，从中科院南京地理与湖泊研究太湖站以及该水厂监测到的数据显示如下：（1）4~5月份，工程外叶绿素a含量平均为50-70毫克/升，优势种是蓝藻、硅藻等；工程内叶绿素a含量平均为30-60毫克/升，优势种是硅藻、隐藻等，削减率在20-35%之间；（2）6月份蓝藻开始爆发，工程内藻类的削减率最高达87.5%，最低为20-30%，平衡削减率为41%。（3）7月份蓝藻大量生长时期，7月24-7月28日，大量蓝藻积聚在工程外监测到每升湖水中藻类细胞数最高时超过30亿个，接近90年7月大爆发时的数值；工程内拦阻藻类平均削减率高达90%以上，充分显示出工程的效益。（4）8月份少有南风、西南风，水厂蓝藻数量比较稳定，工程阻藻作用不是十分明显。工程内外比较明显的差别仅是优势种的不同，工程外为蓝藻、硅藻，工程区内为隐藻、绿藻，一般认为后二种藻类对水厂生产无显著影响。