專利名稱：一種植物浮島及其建造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在自然湖泊水面上建造主要適于水生植物生長的植物浮島及其建造方法。
背景技術(shù)：
自然生長的挺水植物、浮葉植物、浮水植物及沉水植物具有凈化水體、美化環(huán)境等多種生態(tài)功能。由于湖泊、河道及景觀水體如水深、水質(zhì)、底質(zhì)、風(fēng)浪及水流等環(huán)境條件的限制，以及植物的管理及處置問題，上述植物難以正常生長，出于環(huán)境保護(hù)與生態(tài)條件改善的考慮，在湖泊、河口及景觀水體的生態(tài)修復(fù)成為必要。但是單純依靠自然條件恢復(fù)改善生態(tài)環(huán)境難度較大，甚至難以修復(fù)。近年來一種不受自然環(huán)境條件限制的，以植物浮島形式出現(xiàn)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，成為水體生態(tài)修復(fù)的一種重要手段和新的表現(xiàn)形式。植物浮島茂密的水生植物和水下發(fā)達(dá)的植物根系，是使其成為強(qiáng)大生態(tài)功能的復(fù)合生態(tài)體系。水生植物主要功能包括吸收氮磷，凈化水體，豐富生物多樣性，提升湖泊、河道水體景觀美學(xué)價值；浮島植物發(fā)達(dá)的根系具有巨大的比表面積，像天然生物填料一樣，成為水生昆蟲和微生物的棲息之所，植物根系附著大量生物膜和水生昆蟲群落是降解水中氮磷及有機(jī)物的生力軍，具有凈化水體的巨大潛能，可謂“漂浮的生態(tài)凈水器”?，F(xiàn)有的植物浮島建造工藝多采用浮床載體式浮島，有框式浮島、泡沫板式浮島等，由浮島框架、植物載體或浮體、植物及浮島固定件等部分組成。該類技術(shù)浮島構(gòu)件制造工藝及浮島結(jié)構(gòu)復(fù)雜，浮島框架主要采用回收廢料、木渣、塑料等二次加工制作。植物載體或浮體主要為泡沫板等，生產(chǎn)條件要求較高，生產(chǎn)成本高達(dá)1000～2000元/m2，不利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。泡沫板式浮床浮島抗風(fēng)浪能力弱，只能在靜水環(huán)境中使用。當(dāng)植物生長茂盛植株高度增加、冠幅增大時，該類浮島的因荷載加重，載體強(qiáng)度明顯下降，在風(fēng)浪和水流較急的情況下易造成浮島解體，降低了植物浮島對環(huán)境的適應(yīng)能力，增加了浮島管理維護(hù)的強(qiáng)度和費(fèi)用。一旦植物老化，浮島生態(tài)效益下降時，浮島植物的整體更新也較為困難。而且需要添加特殊的浮島基質(zhì)，增大了浮島管理成本。為此，本發(fā)明人經(jīng)過潛心研究，開發(fā)了一種自體培養(yǎng)基植物浮島及其建造方法，試驗證明，應(yīng)用效果良好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適合于湖泊、河道及景觀水體環(huán)境條件的植物浮島。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種建造植物浮島的方法。
本發(fā)明的第一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括浮島單元框架、基質(zhì)培養(yǎng)床和植物生長基質(zhì)，浮島單元框架系用剛性可漂浮的桿形材料端部相互固接成幾何形狀漂浮框架，用網(wǎng)狀材料與浮島單元框架桿相互固定圍成植物生長基質(zhì)培養(yǎng)床，構(gòu)成浮島單元；將水生植物的植株置于浮島單元的基質(zhì)培養(yǎng)床中進(jìn)行水中集中堆漚，腐熟后形成浮島植物生長基質(zhì)，厚度為10～30cm。
本發(fā)明的另一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括下列工序1、植物物種選擇。低矮植物浮島物種選擇主要為匍匐莖草本植物如李氏禾、粉綠狐尾藻及藤本植物，也可采用水芹菜、鳳眼蓮等；挺水植物浮島物種選擇主要為茭草、水蔥、狹葉香蒲、蘆葦及風(fēng)車草等濕生、挺水植物。
2、種苗培育。對于低矮植物浮島，將從天然水體采集的成簇狀生長的匍匐莖植物從根部將植株拆分成分散狀態(tài)，把連根帶土的植株根部朝下均勻排布在已制備好的低矮植物培養(yǎng)基上，植物層厚度可控制在5～20cm，任其自然生長，待培養(yǎng)基上植物發(fā)育成熟后，由盤根錯節(jié)發(fā)達(dá)的植物根系，自然形成植物浮島的載體和浮體，并最終制成低矮植物浮島。對于挺水植物浮島，宜在春夏之際植物種植期，于目標(biāo)水域?qū)Ц耐λ参锓N苗去稍后(植株高度約0.4～0.5m)直接種植在已制備好的挺水植物浮島基質(zhì)上，植物種植密度為0.3m×0.3m。
3、浮島定位設(shè)置。浮島單元組聯(lián)成符合設(shè)計要求的目標(biāo)浮島，將目標(biāo)浮島拖移至目標(biāo)水域后，再將縱向樁桿打入基底，上端與浮島單元框架相互固定后，即完成浮島建造。
對于挺水植物浮島在目標(biāo)水域布設(shè)時，縱向樁桿可以密一些。對于低矮植物浮島，縱向樁桿可以少一些，一般浮島單元四角固定就可以了。
對于低矮植物不需要專門培養(yǎng)的基質(zhì)，直接把拆分后的連根帶土的種苗植株根部朝下均勻排布在已制備好的植物培養(yǎng)床上，也可在淺灘地帶培養(yǎng)基上形成的低矮植物浮島經(jīng)與灘地剝離后移至目標(biāo)水域浮島基質(zhì)生長床上，均不影響發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)。水生植物選自鳳眼蓮、水華生漂浮植物混合體或李氏禾水生植物的植株。
挺水植物浮島，抗風(fēng)浪能力相對較弱，主要用于風(fēng)浪較小的水域。為防止風(fēng)浪對浮島的破壞，在植物浮島培育期間，應(yīng)在風(fēng)浪較小的背風(fēng)水域進(jìn)行浮島的養(yǎng)護(hù)，待浮島上植物生長茂盛、根系發(fā)達(dá)，系統(tǒng)牢固穩(wěn)定后，再將植物浮島拖至目標(biāo)水域布設(shè)。草本低矮植物浮島，抗風(fēng)浪能力強(qiáng)，相對適合的水域范圍較為廣泛。
本發(fā)明采用網(wǎng)狀材料構(gòu)建植物培養(yǎng)基質(zhì)床，利用植物自體根系交織形成的網(wǎng)狀絲團(tuán)柔性結(jié)構(gòu)，提高了植物與培養(yǎng)基質(zhì)床體的整體性及抗水流風(fēng)浪沖擊的能力。結(jié)構(gòu)簡單，不需要專用的漂浮床，建造簡便，成本低廉，而且適用廣泛，易于推廣普及。浮島上的水生植物及依附于植物浮島根系的周從生物及微生物群落等發(fā)揮生態(tài)功能，提升湖泊、河道水體景觀美學(xué)價值的功能。對于水位較深的湖泊、河口水域及城市景觀水體的生態(tài)修復(fù)工程具有現(xiàn)實(shí)意義。


下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明加以說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制。
圖1為本發(fā)明之挺水植物浮島之平面示意圖；圖2為圖1之側(cè)視圖；圖3為本發(fā)明之低矮植物浮島之平面示意圖；圖4為圖3之側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1-圖4所示，本發(fā)明所述的植物浮島包括浮島單元框架1、基質(zhì)培養(yǎng)床2、植物生長基質(zhì)3及固定樁桿4。浮島單元框架1系用剛性可漂浮的桿形材料端部相互固接成幾何形狀漂浮框架，用網(wǎng)狀材料與浮島單元框架桿相互固定圍成植物生長基質(zhì)培養(yǎng)床2，構(gòu)成浮島單元；將將采集的鳳眼蓮、水華生等漂浮植物混合體或李氏禾水生植物的植株置于浮島單元的基質(zhì)培養(yǎng)床中進(jìn)行集中堆漚，腐熟后形成浮島植物生長基質(zhì)3，厚度為10～30cm，固定樁桿4上端與浮島單元框架1固定，下端打入湖泊基底中以固定植物浮島。
所述的浮島單元不限于正方形，可以是矩形、三角形、五角形、六角形、八角形和梯形等。浮島單元之間可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行任意形狀或面積的連接組合。可以沿單維、二維、三維、四維方向組聯(lián)成不同幾何形狀的目標(biāo)浮島。
所述的剛性可漂浮的桿形材料可以是竹竿、木桿或空心塑料管等，均可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
所述的網(wǎng)狀材料為聚乙烯網(wǎng)、復(fù)合竹格柵、PVC塑料格柵等，不影響本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)。
所述的固定樁桿4可以是竹竿、木桿或鋼管等。
本發(fā)明之浮島建造方法包括下列工序1、植物物種選擇。適合于低矮植物5浮島物種主要為匍匐莖草本植物，如李氏禾、粉綠狐尾藻以及藤本植物，也可采用水芹菜、鳳眼蓮等；對于挺水植物6浮島物種主要為茭草、水蔥、狹葉香蒲、蘆葦及風(fēng)車草等濕生挺水植物。
2、種苗培育。對于低矮植物浮島，將從天然水體采集的成簇狀生長的匍匐莖植物從根部將植株拆分成分散狀態(tài)，把連根帶土的植株根部朝下均勻排布在已制備好的低矮植物培養(yǎng)床上；對于挺水植物浮島，宜在春夏之際植物種植期，于目標(biāo)水域?qū)Ц耐λ参锓N苗去稍后，直接種植在基質(zhì)培養(yǎng)床的挺水植物浮島基質(zhì)上。
3、浮島定位設(shè)置。浮島單元組聯(lián)成符合設(shè)計要求的目標(biāo)浮島，將目標(biāo)浮島拖移至目標(biāo)水域后，再將固定樁桿4打入基底7，上端與浮島單元框架1相互固定后，即完成浮島建造。
挺水植物種苗植株去稍后高度控制在0.4～0.5m，植物種植密度為0.3m×0.3m為宜。具體根據(jù)水深條件，植物生長特性而定，不影響本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)。
植物浮島培育成熟后，可用船拖至目標(biāo)水域包括湖泊入湖河口區(qū)及城市景觀水域等，根據(jù)需要進(jìn)行任意形狀的組合和布設(shè)，植物浮島的固定可采用竹樁或木扦插固定和打樁圍網(wǎng)固定，植物浮島水面覆蓋率一般控制在30～50％為宜。每年夏秋冬季節(jié)應(yīng)對浮島植物進(jìn)行2～4次收獲，一是可加快湖泊氮磷數(shù)量輸出速度，二是加快植株更新速度，防止植株老化，改善植物浮島景觀。
本發(fā)明的工作過程(舉例說明)；某湖泊入湖河口水域面積約3萬m2，擬考慮實(shí)施河口植物浮島生態(tài)修復(fù)工程，根據(jù)污染物削減率、水體景觀改善要求植物浮島在該河口水域的覆蓋率不應(yīng)低于30％，由此河口植物浮島總面積確定為9000m2。植物浮島范圍依據(jù)生態(tài)修復(fù)區(qū)污染物削減率、水體景觀改善要求的植物浮島覆蓋率確定。
1、低矮植物浮島建造直接在目標(biāo)水域用毛竹或水竹或木桿或空心塑料桿(尾徑約8～12cm)制成長×寬為6～8m×2～4m的框架或上述其他幾何形狀的框架，其底部用聚乙烯網(wǎng)兜住圍欄形成植物培養(yǎng)基床，也可在目標(biāo)水域附近的淺灘地帶其底部用聚乙烯網(wǎng)兜住固定形成植物的培養(yǎng)基床，即低矮植物浮島單元框架。以匍匐莖草本植物，如李氏禾、粉綠狐尾藻及藤本植物等為選擇種植植物，也可采用水芹菜、風(fēng)眼蓮等；將從天然水體采集的成簇狀生長的匍匐莖植物從根部將植株拆分成分散狀態(tài)，把連根帶土的植株根部朝下均勻排布在已制備好的低矮植物培養(yǎng)基上，植物層厚度可控制在5～20cm，任其自然生長，待培養(yǎng)基上植物發(fā)育成熟后，由盤根錯節(jié)的發(fā)達(dá)的植物根系，自然形成植物浮島的載體和浮體，并最終制成低矮植物浮島。
2、挺水植物培養(yǎng)基制備直接在目標(biāo)水域用毛竹或水竹或木桿或空心塑料桿(尾徑約8～12cm)制成長×寬為6～8m×2～4m的框架，或上述其他幾何形狀的框架，其底部用聚乙烯網(wǎng)或復(fù)合竹格柵或PVC塑料格柵兜住并固定形成植物培養(yǎng)基床，將采集的鳳眼蓮、水華生等漂浮植物混合體或李氏禾植物體置于上述圍欄中進(jìn)行水中集中堆漚，鮮植物體最初堆積厚度為0.3～0.5m，常溫條件下發(fā)酵30～60天，待堆漚體植物腐敗、溫度下降至常溫并處于穩(wěn)定狀態(tài)時，即制成厚度約10～20cm的浮島植物生長基質(zhì)。以茭草、水蔥、狹葉香蒲、蘆葦及風(fēng)車草等作為種植的挺水植物，按技術(shù)規(guī)范進(jìn)行育苗，在春夏之際植物種植期，于目標(biāo)水域?qū)Ц耐λ参锓N苗去稍后(植株高度約0.4～0.5m)直接種植在已制備好的挺水植物浮島基質(zhì)上，植物種植密度為0.3m×0.3m/叢。待植物發(fā)育成熟后，由盤根錯節(jié)的發(fā)達(dá)的植物根系，自然形成植物浮島的載體和浮體，并最終制成挺水植物浮島單元。將植物浮島單元拖至目標(biāo)水域按設(shè)計的整體形狀進(jìn)行拼接組合，并用木質(zhì)、竹質(zhì)或鋼質(zhì)的固定樁桿固定即完成目標(biāo)植物浮島建造。
本發(fā)明的特點(diǎn)1、本植物浮島具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、實(shí)施及維護(hù)管理方便，工程投資低，生態(tài)效益顯著，易推廣應(yīng)用等特點(diǎn)，因而該技術(shù)具有很好的重復(fù)再現(xiàn)性和廣泛性，可應(yīng)用于水位較深的湖泊、河口水域及城市景觀水體的生態(tài)修復(fù)工程。
2、強(qiáng)化入湖河口生態(tài)功能，包括削減河水污染物凈化水體、抑制水體蘭藻水華、提高河口及景觀河道生物多樣性及景觀美學(xué)價值，其發(fā)揮生態(tài)功能的主體包括浮島上的植物、依附于植物浮島的周從生物及植物根系的微生物群落等。
3、抗風(fēng)浪能力強(qiáng)，尤其是低矮植物浮島可在不同環(huán)境條件下使用。
4、浮島構(gòu)件制造工藝簡單，浮島框架主要采用竹框、聚乙烯絲網(wǎng)加工形成，植物載體或浮體主要為優(yōu)選培育的植物群體形成，生產(chǎn)成本低，僅為現(xiàn)有技術(shù)浮島成本的1/100，且制作簡便，無需專門的場地，可直接在目標(biāo)水域現(xiàn)場制作，顯然可減少浮島制備周折，節(jié)約場地及運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用，提高浮島生產(chǎn)效率，易于推廣普及。
5、本植物浮島主要利用水生維管束植物自身具有的浮力，由茂盛植物盤根錯節(jié)的發(fā)達(dá)根系自然形成植物浮島的載體和浮體，無須制造額外的植物載體或浮體，因此該類技術(shù)形成的浮島結(jié)構(gòu)簡單，主要由浮島框架、植物群體、浮島固定件等部分組成。
6、本植物浮島植物的生長基質(zhì)為直接在水中腐熟的水生植物形成，無需添加特殊的浮島基質(zhì)，不存在對浮島基質(zhì)的清洗和再生可減少浮島基質(zhì)管理的難度，降低浮島運(yùn)行費(fèi)用。
本技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)對比分析如下表

權(quán)利要求
1.一種植物浮島，包括浮島單元框架(1)、基質(zhì)培養(yǎng)床(2)、植物生長基質(zhì)(3)及固定樁桿(4)，其特征是浮島單元框架(1)系用剛性可漂浮的桿形材料端部相互固接成幾何形狀漂浮框架，用網(wǎng)狀材料與浮島單元框架桿相互固定圍成植物生長基質(zhì)培養(yǎng)床(2)，構(gòu)成浮島單元；將水生植物的植株置于浮島單元的基質(zhì)培養(yǎng)床中進(jìn)行集中堆漚，腐熟后形成浮島植物生長基質(zhì)(3)，固定樁桿(4)上端與浮島單元框架(1)固定，下端打入湖泊基底中以固定植物浮島。
2.如權(quán)利要求1所述的植物浮島，其特征是所述的水生植物為鳳眼蓮、水華生漂浮植物混合體或李氏禾水生植物的植株。
3.如權(quán)利要求1所述的植物浮島，其特征是所述的浮島單元為正方形、矩形、三角形、五角形、六角形、八角形和梯形等；浮島單元之間可以沿單維、二維、三維、四維方向組聯(lián)成前述幾何形狀的目標(biāo)浮島。
4.如權(quán)利要求1所述的植物浮島，其特征是所述的剛性可漂浮的桿形材料為竹竿、木桿或空心塑料管。
5.如權(quán)利要求1所述的植物浮島，其特征是所述的網(wǎng)狀材料為聚乙烯網(wǎng)、復(fù)合竹格柵、PVC塑料格柵。
6.如權(quán)利要求1所述的植物浮島，其特征是所述的固定樁桿(4)為竹竿、木桿或鋼管。
7.如權(quán)利要求1所述的植物浮島，其特征是所述浮島植物生長基質(zhì)(3)的厚度為10～30cm。
8.一種如權(quán)利要求1所述植物浮島的建造方法，其特征是包括下列工序A、植物物種選擇，適合于低矮植物(5)浮島物種主要為匍匐莖草本植物，如李氏禾、粉綠狐尾藻及藤本植物等，也可采用水芹菜、鳳眼蓮等；對于挺水植物(6)浮島物種主要為茭草、水蔥、狹葉香蒲、蘆葦及風(fēng)車草等濕生、挺水植物；B、種苗培育，對于低矮植物浮島，將從天然水體采集的成簇狀生長的匍匐莖植物從根部將植株拆分成分散狀態(tài)，把連根帶土的植株根部朝下均勻排布在已制備好的低矮植物培養(yǎng)床上(2)上；對于挺水植物浮島，宜在春夏之際植物種植期，于目標(biāo)水域?qū)Ц耐λ参锓N苗去稍后，直接種植在基質(zhì)培養(yǎng)床的挺水植物浮島基質(zhì)上；C、浮島定位設(shè)置，浮島單元組聯(lián)成符合設(shè)計要求的目標(biāo)浮島，將目標(biāo)浮島拖移至目標(biāo)水域后，再將固定樁桿(4)打入湖泊基底(7)，上端與浮島單元框架(1)相互固定后，即完成浮島建造。
9.如權(quán)利要求8所述的植物浮島建造方法，其特征是挺水植物的種苗去稍植株高度控制在0.4～0.5m，植物種植密度為0.3m×0.3m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種植物浮島及其建造方法。浮島單元框架(1)系用剛性可漂浮的桿形材料端部相互固接成幾何形狀漂浮框架，用網(wǎng)狀材料與浮島單元框架桿相互固定圍成植物生長基質(zhì)培養(yǎng)床(2)，構(gòu)成浮島單元；將水生植物的植株置于基質(zhì)培養(yǎng)床中進(jìn)行集中堆漚，腐熟后形成植物生長基質(zhì)(3)；然后在浮島培養(yǎng)床種植浮島植物，浮島單元在目標(biāo)水域拼接組合后，將固定樁桿(4)上端與浮島單元框架固定，即完成植物浮島建造。
文檔編號C02F3/32GK1765773SQ20051001100
公開日2006年5月3日 申請日期2005年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月7日
發(fā)明者陳靜, 趙祥華, 楊逢樂, 李躍青, 和麗萍 申請人:云南省環(huán)境科學(xué)研究院