專利名稱：一種利用牧食動物去除沉水植物表面上的附著生物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改善富營養(yǎng)化水體水質(zhì)的方法，特別是一種利用牧食動物去除沉水植物表 面上的附著生物的方法，包括牧食動物的選擇技術(shù)、牧食動物的放養(yǎng)技術(shù)、牧食動物 的管理技術(shù)。該方法能有效去除沉水植物表面上的附著生物，從而達(dá)到促進(jìn)沉水植物生 長、恢復(fù)并維持沉水植被穩(wěn)定，有利于改善富營養(yǎng)化水體的水質(zhì)。屬于環(huán)保新技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由營養(yǎng)鹽(主要是氮、磷).的過度輸入而引起的水體富營養(yǎng)化是世界上最廣泛關(guān)注的 水環(huán)境問題之一。營養(yǎng)鹽輸入的增加，導(dǎo)致了附生藻類的異常增加，沉水植被逐漸消失， 生物多樣性降低，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能嚴(yán)重退化，也大大降低了水體生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù) 價值。
穩(wěn)態(tài)理論表明，大型水生植物(特別是沉水植物)是富營養(yǎng)化湖泊保持清水態(tài)的關(guān)鍵， 因而，重建水生植被是湖泊富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵措施之一。在廣東惠州西湖， 由于采取了恢復(fù)沉水植物'等生態(tài)工程措施，昔日混濁的水體現(xiàn)在已經(jīng)清澈見底、水草茂 盛，從以浮游藻類為主的混水系統(tǒng)成功轉(zhuǎn)變?yōu)橐猿了脖粸橹鞯那逅到y(tǒng)，且系統(tǒng)穩(wěn)定 長達(dá)三年之久。同樣，在太湖、巢湖、滇池等富營養(yǎng)化湖泊也進(jìn)行了這方面的嘗試，一 些大型湖泊的局部水域已初步建立了以水生植物為主的清水系統(tǒng)，但系統(tǒng)常常不穩(wěn)定， 重建的沉水植物往往容易死亡。
富營養(yǎng)化水體中沉水植被逐漸消亡的原因主要與植物葉片上的附生藻類有關(guān)。研究表 明，附生藻類通過光照與二氧化碳的競爭來抑制沉水植物生長。有人對英國17個水生植 被占優(yōu)勢的淺水湖泊進(jìn)行了深入調(diào)查分析，表明湖泊中沉水植物的生物量與其表面的附 生生物密度顯著負(fù)相關(guān)。因此，有效去除沉水植物表面上的附著生物，從而促進(jìn)沉水植 物的生長、穩(wěn)定沉水植被，是富營養(yǎng)化湖泊生態(tài)修復(fù)工作成功的關(guān)鍵。
關(guān)于附著生物的去除技術(shù)有一些相關(guān)的報道。國外有利用仿生水草修復(fù)污染水體的技 術(shù)(Synthetic Aquatic Structure,美國專利6060153， 6171686， 6230654， 6244218， 6343567和6408791)。在他們的專利中，提出將仿生水草移出水體，用人工的方法去除 仿生水草上面的附著生物。公開號為CN2511720的中國發(fā)明專利提出了一種海洋附著生 物清除裝置。該專利是設(shè)計一種清除裝置來去除海上設(shè)施上(如船體)的附著生物。但 是，這些相關(guān)的專利技術(shù)都是用于去除人工基質(zhì)(如船體、人工水草)上的附著生物的， 對于水生植物表面上的炮著生物的去除顯然是不能使用、不切實際的。沉水植物表面的 附著生物的去除技術(shù)尚無相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利的目的是針對上述問題提供一種利用牧食動物去除沉水植物表面上的附著 生物的方法，通過生物操縱技術(shù)(加入牧食性動物)，利用牧食動物牧食植物表面的附著 生物，迅速地去除植物葉片上的附生藻類，有效維護(hù)與管理重建的沉水植物，利于沉水
植被的恢復(fù)與擴(kuò)張，.從而達(dá)到修復(fù)富營養(yǎng)化水體的目的。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的 一種利用牧食動物去除沉水植物表面的附著生物的方法，包 括牧食動物的選擇技術(shù)、牧食動物的放養(yǎng)技術(shù)及牧食動物的管理技術(shù)。牧食動物的選擇 技術(shù)的特征在于，選用的牧食動物的品種為環(huán)棱螺。選擇環(huán)棱螺的原因是該螺類在全 國各地均有分布，是淡水水體中明顯的優(yōu)勢屬種，資源十分充沛，使用成本低廉。其它 螺類資源量較少，而且其中一些螺類如蘿卜螺還能牧食沉水植物，故不加以選用；牧食 動物的放養(yǎng)技術(shù)的特征在于，放養(yǎng)環(huán)棱螺的規(guī)格范圍為O. 1-0.5克/個。規(guī)格太大時沉水 植物承受不了重壓，螺會從植物體表面脫落從而降低螺類對植物葉片上附著生物的去除 效果。規(guī)格太小時單個螺類對附著生物的牧食效率較低，且較大數(shù)量的幼螺收集極為困
難。環(huán)棱螺放養(yǎng)密度為1-600個/m2,最佳放養(yǎng)密度為50-300個/m2。這是因為，放養(yǎng)密 度為1-50個/1112時，環(huán)棱螺能去除沉水植物表面的附著生物但效果不顯著；密度為50-300 個/mH環(huán)棱螺則能顯著地去除附著生物并能促進(jìn)沉水植物生長；密度為300-600個/m2 時，去除附著生物及促進(jìn)沉水植物生長的效果與螺密度為50-300個/m2時接近，但需要 的螺量較大且大量螺類釋放的營養(yǎng)鹽對水質(zhì)有一定的負(fù)面影響；密度超過600個/n]2時， 除了需螺量大及對水質(zhì)的負(fù)面影響外，螺類大量耗氧可能會造成水體缺氧并導(dǎo)致螺類死 亡等問題。環(huán)棱螺放養(yǎng)方式是在水面均勻撒播，沉水植物覆蓋處撒播量所占比例為總水 面的50%以上。這是由于環(huán)棱螺移動速度較慢，故不能將螺類堆置在某一處，以免影響螺 類對植物表面附著生物的牧食效率，嚴(yán)重時可能會由于局部水體缺氧造成螺類死亡；牧 食動物的管理技術(shù)的特征在于，在螺密度超過600個/m2時，在水底設(shè)置一定數(shù)量一定網(wǎng) 目的地籠，定期撈出大型螺類，大型螺類的規(guī)格為0.5克/個以上。這是由于環(huán)棱螺能夠 自然繁殖，螺類種群擴(kuò)大后其耗氧量會迅速提高，可能會造成水體缺氧并導(dǎo)致螺類死亡 等問題。
本發(fā)明的優(yōu)點在于利用生物操縱的原理，加入牧食性動物一環(huán)棱螺，通過環(huán)棱螺對 沉水植物表面附生藻類的牧食、解除附著生物對植物的光照與二氧化碳等的競爭抑制， 促進(jìn)沉水植物生長，從而達(dá)到修復(fù)富營養(yǎng)化水體的目的。通過對環(huán)棱螺生長的監(jiān)測，了 解水體環(huán)棱螺的資源量，有針對性地打撈出部分大型螺類，還能產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)效益。本 發(fā)明是根據(jù)生態(tài)學(xué)原理采用的生態(tài)學(xué)方法，因此具有安全、成本低等優(yōu)點。


圖1是環(huán)棱螺對苦草生長的影響(平均值土標(biāo)準(zhǔn)誤)； 圖2是環(huán)棱螺對附生板上附著物千重的影響(平均值土標(biāo)準(zhǔn)誤)； 圖3是環(huán)棱螺對水體營養(yǎng)鹽濃度的影響(平均值士標(biāo)準(zhǔn)誤)。
具體實施例方式
一、環(huán)棱螺對沉水植物生長的影響試驗 1、實驗材料與方法
環(huán)棱螺是太湖常見的淡水螺類，屬前腮亞綱Prosobranchia，田螺科Viviparidae， 主要以附著生物、有機(jī)碎屑等為食。實驗所選用的沉水植物苦草(s^>sJis) 是東太湖的優(yōu)勢種之一，環(huán)棱螺自梅梁灣岸帶收集。實驗所用容器為12個高強(qiáng)度的聚乙
烯塑料桶(桶高70cm,.上下底直徑分別為50cm、 35cm)，桶內(nèi)沉積物厚度為15cm,水深50cm， 整個實驗在露天條件下進(jìn)行。實驗所用沉積物采自梅梁灣，經(jīng)過60目的篩絹網(wǎng)過篩混勻 后使用。實驗用水為經(jīng)500目的篩絹網(wǎng)濾過的太湖湖水。為了采集附著生物，在各桶中懸 掛硬塑料板(8cmX10cm)兩塊，塑料板在桶中的位置及水面中的深度一致，塑料板下方 懸掛一石塊以保持垂直狀態(tài)。
實驗設(shè)一組無螺對照及3組有螺處理(低密度；中密度；高密度)，每個實驗組均設(shè)3 個重復(fù)。實驗中螺類密度根據(jù)預(yù)實驗確定。挑選10株苦草移栽到各實驗桶中，并按實驗 設(shè)計放入不同密度的螺類，實驗中各桶苦草初始重量基本一致(苦草株高約50-55cm，葉 片8-10片，顏色黑綠，有大量附生生物)，螺類數(shù)量與總重量差異顯著。實驗結(jié)束前一 禮拜采集附生生物樣品與水樣，'測定單位面積附生生物的干重，分析水體總氮、總磷含 量。實驗結(jié)束后拔出苦草測定整株濕重，計算苦草的相對生長率，其計算公式如下RGR =In (Wr/ Wi) /天數(shù)，式中Wj和Wf分別為實驗前后植物的濕重。實驗期間每天觀察桶 內(nèi)螺類與水草的生長情況，將繁殖出的小螺移出水體，死螺以相同規(guī)格的活螺替代。每 日測定實驗桶內(nèi)水溫，水溫高于35^時用遮陽網(wǎng)遮蓋試驗桶降溫，遮蓋時間一般從上午 11- 00到下午16: 00。.
2、 實驗結(jié)果
環(huán)棱螺對苦草的生長有明顯的促進(jìn)作用(圖l)，有螺處理組的苦草相對生長率均遠(yuǎn)高 于無螺對照組(0.90±1. 10mg.g—'.d—') U-test， -0.001)。隨著環(huán)棱螺密度的升高，苦 草的生長率也穩(wěn)步提高，從6. 04±0. 56mg. g: cT到7. 86±0. 22mg. g—d—'，且螺密度與植 物的生長率間存在顯著的線性相關(guān)關(guān)系(7iM).755， ；X0.05)，但環(huán)棱螺的存在對受附著 生物脅迫的苦草生長的促進(jìn)作用隨螺密度的升高有所減緩。
環(huán)棱螺明顯降低了單位面積附著生物的生物量(圖2)。無螺對照組中附著生物的干重 為188. 5±17. Oti g. cnf2，遠(yuǎn)高于有螺處理組(t-test, p<0. 001)。環(huán)棱螺密度最低時(180 個.m—2)，附著生物的干重最低，為103.1 ±10.9ug.on—2，但隨著螺密度的升高附著生物 的干重也有不同程度提高。水體TN與TP濃度隨螺密度的升高有增加趨勢(圖3)，密度 最高為640個.m々時，TN與TP濃度達(dá)最大值，分別為1.45±0. 16mg.L—'及0. 14±0.01 mg. L—'，而且TN、TP與螺密度存在顯著的線性相關(guān)關(guān)系(TN，^0. 869，々〈0. 01;TP，^M). 825， p<0. 01)。
3、 結(jié)論
由于對植物葉片上的附生生物的去除，環(huán)棱螺明顯促進(jìn)了沉水植物一苦草的生長。實 驗中，不同密度的環(huán)棱螺處理組中苦草的生長率均明顯高于無螺處理組，但隨著螺密度 的增加，苦草生長率增加得較為緩慢?？紤]到螺類營養(yǎng)釋放可能產(chǎn)生的不利影響等因素， 根據(jù)本實驗及預(yù)實驗的結(jié)果，故認(rèn)為在修復(fù)富營養(yǎng)水體時環(huán)棱螺的密度不應(yīng)過高，控制 在600個/m2以內(nèi)，最佳密度為50-300個/m2。考慮到螺類在植物體上附著因素，根據(jù)本 實驗及預(yù)實驗的結(jié)果，故認(rèn)為在修復(fù)富營養(yǎng)水體時環(huán)棱螺的放養(yǎng)規(guī)格為0.卜O. 5克/個。 二、實施案例
在惠州西湖的生態(tài)修復(fù)示范工程中，由于放養(yǎng)了一定比例的環(huán)棱螺，沉水植物-苦草的生長受附生物質(zhì)的不利影響降低，示范區(qū)內(nèi)重植苦草的成活率及生長率明顯提高，有 效地修復(fù)了富營養(yǎng)水體。示范工程完成后，水體透明度從原來的30厘米改善到90厘米 以上，水體清澈，水質(zhì)良好。
權(quán)利要求
1、一種利用牧食動物去除沉水植物表面上的附著生物的方法，其特征是包括牧食動物的選擇、牧食動物的放養(yǎng)及牧食動物的管理三個方面，選用的牧食動物的品種為環(huán)棱螺，放養(yǎng)密度為1-600個/m2，在螺密度超過600個/m2時，在水底設(shè)置地籠，定期撈出大型螺類。
2、 根據(jù)權(quán)利1所述的利用牧食動物去除沉水植物表面上的附著生物的方法，其特征 是選用環(huán)棱螺的規(guī)格在0. 1-0. 5克/個，最佳放養(yǎng)密度為100-300個/m2，放養(yǎng)的方式是在 水面均勻撒播，沉水植物覆蓋處撒播比例為占總水面的50%以上，定期撈出大型螺類的規(guī) 格為大于0.5克/個。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用牧食動物去除沉水植物表面上的附著生物的方法，包括牧食動物的選擇、牧食動物的放養(yǎng)及牧食動物的管理三個方面，選用的牧食動物的品種為環(huán)棱螺，放養(yǎng)密度為1-600個/m²，在螺密度超過600個/m²時，在水底設(shè)置地籠，定期撈出大型螺類。選用環(huán)棱螺的規(guī)格在0.1-0.5克/個，最佳放養(yǎng)密度為100-300個/m²，放養(yǎng)的方式是在水面均勻撒播。本發(fā)明可以促進(jìn)富營養(yǎng)化水體中沉水植物的生長，優(yōu)點是技術(shù)可靠，操作簡單易行，成本低廉，能有效修復(fù)富營養(yǎng)化水體中的沉水植物，可以在生態(tài)修復(fù)富營養(yǎng)化水體(如湖泊、池塘)中加以使用。
文檔編號C02F3/32GK101172715SQ20071013392
公開日2008年5月7日 申請日期2007年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月25日
發(fā)明者劉正文, 文明章, 李寬意, 胡耀輝 申請人:中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所