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沉水植物修复技术探讨

点击数:1036  时间:2016-10-11 15:27:07

       目前湖泊水库污染已经是不争的事实,成了全球关注的焦点,尤其是我国,湖泊的生态环境状况普遍存在几大问题:湖泊中的重金属污染,泥沙淤积、湖面退缩、盐化、富营养化等等,以及由此引起的生态环境恶化和资源退缩。特别是在东部人口稠密地区,湖泊所受的污染越来越严重。很多地区的湖泊是饮用水源地,湖泊丧失了自净能力,饮用水源水质更是受到威胁。

       湖泊水库的富营养化急剧导致水体浮游植物增加,沉水植物消亡。在外源污染物降低后,沉水植物的恢复仍然滞后相当长的时间,而沉水植物的恢复对浅水湖泊修复的长期效益至关重要。沉水植物的修复主要以自然修复为主,人工修复为辅的方法。发展以轮藻植物为优势种群,杂草类沉水植物共生的多样性植物群落。沉水植物的修复,对改善浅水湖泊生态环境,促进湖泊向健康化发展起到重要的作用。而针对湖波水库富营养化的修复技术国内外研究很多,并取得了大量的成果 ,其中沉水植物在水生生态系统中的修复技术倍受青睐,已经成为环境领域和水生态学研究的热点之一。

  沉水植物修复水体技术原理   

      沉水植物是指植物体全部位于水层下面营固着生活的大形水生植物。它们的根有时不发达或退化,植物体的各部分都可吸收水分和养料,通气组织特别发达,有利于在水中缺乏空气的情况下进行气体交换。因为沉水植物在光合作用下释放氧气在水体中, 这对富营养化水体自净作用至关重要, 决定了沉水植物在水生态系统中占据重要的地位,也对沉水植物的水质改善效应研究是基础的理论研究, 可为利用沉水植物修复受污染水体提供一定的理论依据,这类植物的叶子大多为带状或丝状,常见的水体修复的沉水植物有伊乐藻(Elodea nuttalli)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.)、苦草(Vallisneria spiralis)、菹草(Potamogeton crispus Linn)、来眼子菜(Potamogeton malaianus)等。和其它的水生植物相同是构成水体生物链的基础,吸收水体中引起富营养化的物质,为促进生态良好循环提供氧气,有很强的净水功能。

 

      沉水植物物种的选择应以当地土著物种为主,限制外来物种。否则可能造成难以估测的生态失衡问题和培养难度。物种的选择应保证多样性,单一的物种的沉水植物群落,是很难维持稳定的生态系统的。由于湖泊常用于娱乐目的,例如划船、游泳等,故高茎植物在沉水植物恢复过程往往与其矛盾,从而低茎的轮藻植物是沉水植物恢复的首选。因为轮藻植物可以强化水体杂质沉淀,降低水体浊度,并且对水体的富营养化物质有效去除 ,降低浮游植物的生长。 

  沉水植物修复水体的作用机理    

      沉水植物作为主要初级生产者, 在水生态系统中起着重要的作用。在湖泊生态系统重建 与恢复中,重建沉水植物是关键性的步骤。有研究表明: 沉水植被恢复后,水体透明度提高, 溶解氧增加, 各主要形式的N , P 及浮游植物叶绿素a 浓度均明显降低, 原生动 物多样性也显著增加。沉水植物在水体生态修复中具有重要的作用, 其对藻类化感抑制作用的研究已有较多的报道。围隔实验发现了菹草对栅藻有显著抑制效应,蓖齿眼子菜对栅藻和微囊藻也有一定的化感作用。

      沉水植物作为湖泊水主要的生物组分和重要的生物环境,对湖泊生态系统的结构和功能起关键作用。它们不仅会影响食物链结构、控制其它生物类群的结构和大小、维持水环境的稳定性,而且在恢复环境生态中也起举足轻重的作用,其群落的重建与恢复是水生态系统修复工程的基础和关键。而沉水植物群落重建和恢复首要环节是沉水植物的引种,因此了解沉水植物繁殖和定居能力对于沉水植物重建和恢复具有重要的意义。沉水植物以无性繁殖为主,无性繁殖体主要有匍匐茎、根状茎、鳞茎、块茎和断枝等。沉水植物的生长,对改善水体生态,促进湖泊向健康化发展有着重要的作用。  另外沉水植物完全浸没于水中, 一方面因呼吸作用消耗水中的氧气, 另一方面因光合作用释放氧气于水体,两种作用随时间不同互有强弱, 导致水中溶解氧(DO)浓度时高时低。当呼吸作用强于光合作用时, 消耗的氧气大于产生的氧气,水中DO 浓度逐渐下降; 当光合作用强于呼吸作用时, 产生的氧气大于消耗的氧气, 水中DO浓度逐渐上升。沉水植物的这种净化作用在水体修复中至关重要,其技术的研发均建立在在此基础。

    沉水植物修复技术的基本分类    

    一般沉水植物恢复可分为自然恢复和人工恢复。自然恢复是沉水植物恢复的基本方法。 湖泊底泥中的沉水植物的繁殖体,可以存在相当长的时间,研究表明,繁殖体在20年后仍具有活性。当水湖泊的透光性良好,条件合适的情况下,沉水植物的自然恢复 是很迅速的 。但在现有情况下,沉水植物自然恢复相当较缓慢,无法跟上水体污染,水体需要修复使用的步伐,故采取人工方法进行恢复,提高水体回复效率。但是人工恢复可能需要 大量的资金。采用人工恢复的情况有:湖泊中沉水植物彻底死亡,底泥中也缺乏沉水植物繁殖体;湖水的低浊度只能保持较短的时间,但是要求沉水植物迅速恢复;(3)沉水植物的恢复需要引入外来物种,或者因为娱乐等需要发展特定的沉水植物。采用人工方法进行沉水植物修复,应首先进行局部试验,选择适合的植物种群,然后进行推广,当生长达到一定的规模, 就可以迅速繁殖,自然生长。

 

  沉水植物断枝再生能力研究   

(轮叶黑藻)

    由于水体和外界复杂的环境干扰引起植物的断枝,因此穗花狐尾藻轮叶黑藻、伊乐藻和金鱼藻因其具有较强的环境适应、生存能力而常被选作退化水体生态修复、恢复和重建的先锋物种。可是上述几种沉水植物的种子萌发、幼苗生长都需要一定的环境条件,如溶解氧和光照等。而需要修复、恢复和重建的水体中,其水底的溶解氧常常很低,而且光照条件也难于达到它们的光照强度要求即使种子萌发形成幼苗,也难于存活并拓殖成一定规模的种群。能否找些植物能在恶劣环境下培育种子和 具有良好的修复效果有待进一步研究。断枝在穗花狐尾藻、黑藻、伊乐藻和金鱼藻物种的快速传播方面起着重要作用。因机械折断形成的断枝无论在抛掷条件下还是在扦插条件下都具有较强的繁殖生长能力,多数断枝都有不定根和芽发生。不同移植方式对不定根和芽发生没影响,但影响了不定根和芽的发生时间,这对上述几种沉水植物种群定居、拓殖有重要影响。尤其是在退化水体中,不定根和芽发生时间的长短,往往决定该物种是否能够成功定居、拓殖,恢复健康的生态系统。在可能的条件下,应以扦插为主,但金鱼藻抛掷和扦插对其生物量和芽形成无显著影响,可以抛掷,既降低采挖和运输种苗的成本、提高施工效率,又可以得到很好的效果。通过以上试验可以看出,在物种的选择上,可优先选择黑藻,其无论生物量、株高和节数的增加,还是须根和新芽的产生,都具有优势。自然状态下,许多沉水植物可以通过 内在机制自动形成断枝或在外力作用下形成断枝,并发育形成新个体。   

产自“国际慢城”的沉水植物,2009年3月13日注册牌商标,同年12月9日成立“高淳县桠溪镇田福水草种植专业合作社”。主营(轮叶黑藻,粉绿狐尾藻,狐尾藻,矮苦草,矮生苦草,刺苦草,常绿苦草

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