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一种用漂浮植物浮床治理湖泊风浪区富营养化的方法

xiaoxiao2020-06-24  2

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专利名称:一种用漂浮植物浮床治理湖泊风浪区富营养化的方法
技术领域
本发明涉及湖泊风浪区富营养化治理,特别是一种用漂浮植物浮床治理湖泊风浪区富营养化的方法。
背景技术
湖泊等水体富营养化问题是目前世界面临十分严重的环境问题,在我国尤其严重,特别是在经济发达的区域存在水质型缺水难题。利用漂浮植物作为先锋植物,构建良好的水生态系统,广泛用于富营养化水体的净化与治理,例如美国专利5820759、5811007,中国专利CN1425616、CN1426966、CN1552641、CN1580415、CN1683258,所用漂浮植物多为凤眼莲,都是在无风浪的水体,例如河流、河滩、池塘、湖滩、小湖。在有相当的大风浪区(平均波高大于10cm),由于波浪的上下运动,导致漂浮植物个体之间的根茎叶相互摩擦而损伤,自然状态,受损量远大于生长量,因此几乎不能正常存活,本专利申请前,在大风浪区还没有成功种植的先例;另外在风浪作用下,飘浮植物会飘离设定的位置。

发明内容
本发明的目的是针对以上问题,经过数年多次比较试验,不断改进,提供的一种用漂浮植物浮床治理湖泊风浪区富营养化的方法,并首次在湖泊风浪区成功种植。技术方案如下一种用漂浮植物浮床治理湖泊风浪区富营养化的方法,其特征是选择苋科、莲子草属的喜旱莲子菜作为漂浮植物,将其种植在漂浮载体上共同构成一漂浮植物浮床,漂浮植物浮床用固定装置定位在水面上。
所说漂浮植物浮床串联设置成长条状,多个条状间隔设置在水面上;最好在喜旱莲子菜未发芽或刚发芽期种植;所说漂浮载体可以是网袋,网袋内包裹漂浮植物喜旱莲子菜,网袋孔2~3cm,用桩、绳或石笼固定于水底。
所说漂浮载体也可以是竹排,将将数根喜旱莲子菜的茎,用绳捆扎后平行地安置在竹排的两根毛竹之间的孔隙,并用绳与两侧的毛竹进行固定连接,用桩、绳固定于水底。
本发明的优点及效果喜旱莲子菜(Alternanthera philoxcroides),苋科,莲子草属的一种,俗名水花生,又叫水苋菜、空心苋、革命草,沼生多年生宿根性草本,原为两栖挺水植物,可驯化成在开阔湖面很好生长的漂浮植物,其根茎能多层相互交错盘缠,形成厚达数十厘米的浮体,从而形成良好抗风浪性与耐寒性(但不与本专利中的载体(网袋或竹排)联合,在风浪区也不能长期存活)。实验表明,其抗风浪性、耐寒性等远优于凤眼莲,在太湖地区的一年中,能有9至10个月的时间发挥净化水质作用。通过本技术,构建飘浮植物群落,发挥其“前锋作用”快速提高透明度、削减风浪强度尤其抑制再生浪的产生、加速底泥淤积、遏制藻类生长、为浮叶植物的恢复、尤其为沉水植物的重建创造必要的条件;利用飘浮植物生长吸收营养盐、为与其共生微生物的生长繁殖提供载体与养分,降低水体营养盐含量,促使水生植被的快速自然恢复,最终与浮叶植物、沉水植物等共同构建健康的水生态系统,提高水体的净化能力,同时还能抵抗一定的环境灾变,实现持续改善湖泊水质的目标,尤其在我国持续改善水源地水质方面,具有较高的应用前景。在有相当的大风浪区(平均波高大于10cm),根据波浪的特点,构建浮床,形成整体,实现固定漂浮植物,特别是降低漂浮植物个体之间的相对运动,大大地减少相互间的摩擦损耗,使受损量远小于生长量,从而获得正常存活,良好生长。
另外,为改造基础生态环境在湖泊风浪区施工的竹排(宽10m,单体长5m,总延长数千米),裸露在水面上,不美观;另外,在紫外线作用下,寿命也较低。通过该技术,利用喜旱莲子菜覆盖裸露的竹排,不仅美观;同时可延长使竹排的寿命一倍以上;进一步提高竹排的消浪效果,改善水体透明度;另外,竹排上所种喜旱莲子菜的高速生长,不但大量吸收水体营养盐,而且其根分泌信息素抑止蓝藻生长、促使水体悬浮物絮凝,改善水体透明度,同时为其它周丛生物提供载体,进一步净化水质,促使水生植被的快速自然恢复,为健康的水生态系统修复与重建创造了良好条件。在我国湖泊富营养化治理、尤其在持续改善湖泊水源地水质方面,具有较高的应用前景。


图1是网袋结构的漂浮植物浮床实施例示意图;图2是竹排结构的漂浮植物浮床实施例示意图。
具体实施例方式
参看图1,网袋结构的漂浮植物浮床单体,考虑到加工方便及降低成本,小于400cm宽的网片比较合适。网太宽,后续加工不便,网太窄,后续加工一定规模成本增大。试验表明网目太大,植物的根茎,在风浪的作用下,容易逃离;网目太小,不利于植物的茎叶穿出网孔,影响其生长,使用2-3cm网目聚乙烯抗老化有结网片比较适宜(例如7号渔网,3*4股);选择苋科、莲子草属的喜旱莲子菜作为漂浮植物,种植方法用网袋将其包裹,网袋孔2~3cm,用桩、绳或石笼固定于水底。种植时间宜选在喜旱莲子菜未发芽或刚发芽,此时加工方便,且加工所造成的损失较小,成活率较高(例如,在太湖地区,宜选在每年初春2月至3月)。
为了加强上述渔网的抗风浪强度以及便于固定,同时降低造价,经比较实验,选用以下材料与方法将该渔网的中线用粗干绳(Ф5mm的聚乙烯抗老化线绳)、两侧用细干绳(Ф3mm的聚乙烯抗老化线绳)固定,并且每隔25cm在粗细干绳上分别用聚乙烯线(15股聚乙烯抗老化线绳)固定,制作成“再加工渔网”。
为了提高抗风浪的能力,最好选择成片的喜旱莲子菜的群体(面密度5-10kg/m2),在水中将其裁剪成宽150cm左右的条带;用上述“再加工渔网”将其上下包裹;将渔网中线的粗干绳留在“喜旱莲子菜的群体条带”的一侧,渔网两侧细干绳放在“喜旱莲子菜的群体条带”的另一侧的上下;缝合细干绳(及原渔网两侧)即完成对喜旱莲子菜条带的包裹。或者将喜旱莲子菜捞取,运至工程区的湖边;将上述“再加工渔网”铺开,在其中半侧渔网平铺厚约为15cm喜旱莲子菜(面密度8-15kg/m2),形成条带,尔后将另外半侧渔网翻转180度,覆盖该喜旱莲子菜条带,再缝合细干绳,即可完成对喜旱莲子菜条带的包裹。为了减少在风浪作用下的相对运动造成喜旱莲子菜的损伤,将上述已经包裹好的喜旱莲子菜,在垂直于主、细干绳的方向,每隔100cm,加固1井绳(Ф1.5mm聚乙烯抗老化绳),穿连喜旱莲子菜上下的渔网,每隔30cm左右打一死结。即可完成宽140cm左右,厚15cm左右、面密度5-10kg/m2“漂浮植物浮床的单体”。将上述3~4个单体漂浮植物浮床的单体用聚乙烯抗老化绳(Ф3mm的)平行缝合,每隔30cm左右打一死结,即可完成构建宽400~600cm,厚15cm左右的漂浮植物浮床,再将它们延长度方向串联联结后,构成长条状植物浮床,多个长条状间隔设置在水面上。在水深较浅(小于200cm)处,在漂浮植物浮床的两侧用2排毛竹桩(Ф8~15cm)或钢桩固定(Ф4cm);每排中,桩的间距200~250cm,桩与浮床的间距约为500cm,用聚乙烯抗老化绳(Ф5mm)连接即可。由于湖泊风浪区,时常经遭暴风浪袭击,上述桩固定,一旦有桩被拔起,则工程的抗风浪强度随之下降,利用石笼固定可克服这一缺陷。经比较实验,选用以下材料与方法用7号渔网制作线密度15kg/m石笼,每隔1m,牢系牵绳(Ф6mm聚乙烯抗老化绳,其长度为工程区的水深再加2m的和),分别在需要种植漂浮植物浮床区域的两侧布置两条石笼,通过牵绳将两条石笼分别与漂浮植物浮床的两侧连接固定。在太湖风浪区-梅梁湾小湾里取水口,利用该技术,种植的飘浮植物群落(浮床),成功经历强风浪(2004年“蒲公英”台风过境)、藻华灾害(2004年7~9月)考验,良好生长,基本不需要维护,最好在6~8月在生长过密处进行刈割1~2次。实验表明,在覆盖度15%~25%的下条件下,在7~15天内,可使劣V类水质改善为III水质。
参看图2,竹排(大小头交错设置)结构的漂浮植物浮床单体,将数根喜旱莲子菜的茎,用绳捆扎后(每隔25cm左右扎一道,制成粗细为Ф6~8cm、长500cm(或等于竹排单体单根毛竹的长度)长圆柱体单体)平行地安置在竹排的两根毛竹之间的孔隙,并用绳与两侧的毛竹进行固定连接,用桩、绳固定。在太湖风浪区-梅梁湾小湾里取水口,为改造基础生态环境在湖泊风浪区施工的竹排(宽10m;单体长5m,用2t钢筋混凝土方柱固定于水底;若干竹排单体延长度方向串联联结后,构成长条状植物浮床,多个长条状间隔设置在水面上。利用该技术,种植喜旱莲子菜,良好生长,发挥良好作用。种植时间选在初春2月至3月,此时喜旱莲子菜未发芽或刚发芽,加工所造成的损失较小。越往后,效果越差,9月以后,不宜种植。
效果验证2004年4月5日在太湖梅梁湾小湾里水厂取水口外强化净化区水草A区布置喜旱莲子菜浮床后,一周内便有大量的喜旱莲子菜的芽穿出网孔,4月5日~6月26日生长量平均为4.51kg/m2;7月上旬经历13号台风以及龙卷风的袭击,工程区的围隔等工程遭到严重破坏,大量藻华进入工程区,沉水植物、浮叶植物等遭到灭顶之灾时,喜旱莲子菜却长得很好。经测定6月27日~7月19日生长量平均为4.40kg/m2,平均生长速度为前期的3.5倍;尤其7月下旬~8月上旬,由于藻华死亡腐烂,此时水草A区基本没有沉水植物(除岸边局部小范围有沉水植物外),大量浮叶植物菱也在腐烂,发出阵阵腥臭,显示水体的营养盐很高,而喜旱莲子菜却长得更好,叶子翠绿,株体高度超过1m,并出现喜人的侧向横长,其长度超过2.5m。
根据在太湖五里湖、贵州红枫湖、莫愁湖对喜旱莲子菜体内TN、TP测定,其鲜物质TN、TP的平均含量分别为2.31g/kg、0.262g/kg,由此估算前期(假定水深2.5m,4月5日~6月26日)单位面积喜旱莲子菜可使单位面积水柱降低TN 4.158mg/l、降低TP 0.472mg/l即平均每天降低TN 0.1268g/d/m2、TP 0.0144g/d/m2;后期(6月27日~7月19日)每平方米的喜旱莲子菜平均每天可使每平方米的水柱降低可降低TN、TP分别为0.176mg/l、0.020mg/l。
2005年3月15日-4月4日在强化净化区的45000m2竹排上种植了喜旱莲子菜种植1~2kg/m2,在10月29日,对20个内外竹排生物量抽样称量,竹排平均生物量为总平均为5.6kg/m2,最大值为10.1kg/m2,总生物量为252t,即每天生长量为约1t,喜旱莲子菜从水体吸收TN、TP的平均分别为2.31kg/d、0.262kg/d。由于喜旱莲子菜的吸收直接从水体带走的TN、TP分别为490Kg、55.5Kg。
风浪对漂浮植物的生长产生重大影响,如果不采取有效措施,在湖泊风浪区,很难生长。例如,2005年8月12日下午,在太湖梅梁湾距岸120m湖区的5m×6m的围隔(具体位于中国科学院太湖湖泊生态系统研究站保护区)中放养400kg喜旱莲子菜(即没有利用上述浮床或竹排),覆盖度100%,至当月29日累计损失量达5%,9月1日累计损失量达15%,9月14日的,累计损失量已超过60%(即约一个月的时间),大部分喜旱莲子菜的根叶被磨光、其茎被折断,大大影响后来的恢复与生长。10月6日,剩余量已不到10%,即累计损失量超过90%。因此,尽管喜旱莲子菜具有很强的生命力,在梅梁湾沿岸,不乏种源,然而很少见有存在,更不见成片分布。再次说明湖泊风浪区恢复漂浮植物不易,也反证了有效措施的必要性。
权利要求
1.一种用漂浮植物浮床治理湖泊风浪区富营养化的方法,其特征是选择苋科、莲子草属的喜旱莲子菜作为漂浮植物,将其种植在漂浮载体上共同构成一漂浮植物浮床,漂浮植物浮床用固定装置定位在水面上。
2.根据权利要求1所述方法,其特征是所说漂浮植物浮床串联设置成长条状,多个长条状间隔设置在水面上。
3.根据权利要求1或2所述方法,其特征是在喜旱莲子菜未发芽或刚发芽期种植。
4.根据权利要求1或2所述方法,其特征是所说漂浮载体是网袋,网袋内包裹漂浮植物喜旱莲子菜,网袋孔2~3cm,用桩、绳或石笼固定于水底。
5.根据权利要求3所述方法,其特征是所说漂浮载体是网袋,网袋内包裹漂浮植物喜旱莲子菜,网袋孔2~3cm,用桩、绳或石笼固定于水底。
6.根据权利要求1或2所述漂浮植物种植方法,其特征是所说漂浮载体是竹排,将数根喜旱莲子菜的茎,用绳捆扎后平行地安置在竹排的两根毛竹之间的孔隙,并用绳与两侧的毛竹进行固定连接,用桩、绳固定于水底。
7.根据权利要求3所述漂浮植物种植方法,其特征是所说漂浮载体是竹排,将数根喜旱莲子菜的茎,用绳捆扎后平行地安置在竹排的两根毛竹之间的孔隙,并用绳与两侧的毛竹进行固定连接,用桩、绳固定于水底。
全文摘要
一种用漂浮植物浮床治理湖泊风浪区富营养化的方法,其特征是选择苋科、莲子草属的喜旱莲子菜作为漂浮植物,将其种植在漂浮载体上共同构成一漂浮植物浮床,漂浮植物浮床用固定装置定位在水面上。所说漂浮植物浮床设置成长条状,多个条状间隔设置在水面上,最好在喜旱莲子菜未发芽或刚发芽期种植。所说漂浮载体可以是网袋,网袋内包裹漂浮植物喜旱莲子菜,网袋孔2~3cm,用桩、绳或石笼固定于水底;所说漂浮载体也可以是竹排,将将数根喜旱莲子菜的茎,用绳捆扎后平行地安置在竹排的两根毛竹之间的孔隙,并用绳与两侧的毛竹进行固定连接,用桩、绳固定于水底。
文档编号A01G31/00GK1836495SQ20061003990
公开日2006年9月27日 申请日期2006年4月26日 优先权日2006年4月26日
发明者胡春华, 朱泽聪 申请人:中国科学院南京地理与湖泊研究所

【专利交易】【专利代理】【商标和版权申请】【高新技术企业认定】Tel:18215660330

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