一種利用濾食生物控制沉積物懸浮促進沉水植物生長的模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)保新技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用濾食生物控制沉積物懸浮促進沉水植物生長的模擬方法。
【背景技術(shù)】
[0002]清水系統(tǒng)的特征是沉水植被覆蓋度高、水體清澈、透明度極高、生物多樣性高、水質(zhì)良好，具有供水及景觀旅游等良好的服務(wù)價值，為社會大眾所廣泛接受。大型水生植物(特別是沉水植物)則是富營養(yǎng)化湖泊保持清水系統(tǒng)的關(guān)鍵，其主要作用機制包括:(I)消耗可溶性營養(yǎng)物質(zhì)，以競爭的方式減少藻類可利用營養(yǎng)，從而降低藻類生物量；(2)增加顆粒物沉降，抑制沉積物再懸?。?3)為浮游動物提供生長繁殖的場所，并為其躲避魚類捕食創(chuàng)造條件，而浮游動物又可以通過牧食浮游藻類等提高水體透明度。
[0003]為了修復富營養(yǎng)化湖泊水體，根據(jù)淺水湖泊的多穩(wěn)態(tài)理論，重建水生植被、優(yōu)化湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、改善水生生態(tài)系統(tǒng)功能是修復湖泊富營養(yǎng)水體的有效措施之一。在廣東惠州西湖，由于采取了恢復沉水植物等生態(tài)修復措施，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濁水系統(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)定長達三年之久。同樣，在太湖、巢湖、滇池等富營養(yǎng)化湖泊也進行了這方面的嘗試，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。
[0004]生態(tài)修復工程不成功的原因相當復雜，總體而言，主要是由于長食物鏈中的營養(yǎng)級聯(lián)效應(yīng)會隨著營養(yǎng)級增加而減弱以及復雜食物網(wǎng)中存在的營養(yǎng)級聯(lián)非線性關(guān)系，從而使得生態(tài)修復的效果不盡人意。生物操縱后底棲食性幼魚數(shù)量的迅速增加似乎不可避免，這是生態(tài)修復失敗的最主要原因，而且富營養(yǎng)程度高的水體底棲食性幼魚數(shù)量增加的速度相對較快。大量新增幼魚對生態(tài)修復產(chǎn)生極大的負面影響。其中最重要的原因是:底棲食性幼魚可使沉積物懸浮，極大降低水體透明度，抑制沉水植物生長與擴張，從而導致清水態(tài)向濁水態(tài)的轉(zhuǎn)變。
[0005]因此，如何控制生態(tài)修復后的底棲食性幼魚暴發(fā)所帶來的負面效應(yīng)尤其是沉積物懸浮、促進沉水植物的生長，是富營養(yǎng)化水體生態(tài)修復技術(shù)最終取得成功的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種利用濾食生物控制沉積物懸浮促進沉水植物生長的模擬方法，該模擬方法通過精確的模擬實驗，獲得了在富營養(yǎng)水體(如湖泊、池塘)中加以使用的能迅速地降低幼魚暴發(fā)所致的高懸浮物濃度、改善水體光照條件、促進沉水植物生長，達到修復富營養(yǎng)水體的目的方法。
[0007]本發(fā)明利用濾食生物控制沉積物懸浮促進沉水植物生長的模擬方法，技術(shù)方案為: 一種利用濾食生物控制沉積物懸浮促進沉水植物生長的模擬方法，所述的方法包括沉積物準備、湖水準備、加入河蜆和鯉魚開始實驗及采樣。
[0008]進一步的，所述模擬方法，具體技術(shù)方法為:
(1)水環(huán)境的準備:實驗所用容器為聚乙烯塑料桶(桶高95cm,下、上底直徑分別為
77,97cm)，實驗開始前向桶內(nèi)添加10 cm厚沉積物，并注入300 L過濾的太湖湖水，澄清3-5天，種植苦草后再加滿；沉積物來自太湖，過篩混勻后使用；同時在各桶放置2塊高于苦草15cm的硬塑料板以采集苦草葉片的附著生物；
(2)實驗開始前，采集水體本底值以及浮游動植物樣品；
(3)先放入河蜆再放入鯽魚，實驗開始；
(4)數(shù)據(jù)的采集:實驗期間，每天觀察鯽魚有無死亡，及時補魚；每周采樣測定水化指標，TSS以及其有機質(zhì)含量、葉綠素、TN、TP與TDN、TDP、磷酸鹽與氨氮、YSI指標，加本底共5次；采集附著生物(板)2次。實驗結(jié)束后采集浮游動植物群落備用；測定苦草生態(tài)指標；采集底棲動物，計數(shù)、稱重、鑒定種類；算鯽魚存活率、稱重，解剖鯽魚腸道觀察是否有苦草碎片。
[0009]進一步的，所述步驟(I)中湖水經(jīng)100目過濾，所述沉積物經(jīng)過60目的篩絹網(wǎng)過濾，所述的硬塑料板規(guī)格為8 cmX 10 cm ο
[0010]進一步的，所述的各桶的苦草株高為15-17 cm，幼苗培養(yǎng)一周后種入實驗桶，每桶按同一方向各種植14株、每株重2.25-2.5g的苦草。
[0011]進一步的，所述步驟(3)河蜆、鯽魚的密度分為5個處理組，即I尾鯽魚(5 g/m2)+0只河蜆(對照)、I尾鯽魚(5 g/m2)+40只河蜆(150 g/m2)、l尾鯽魚(5 g/m2)+160只河蜆(570 g/m2)、4 尾鯽魚(20 g/m2)+40 只河蜆(150 g/m2)和 4 尾鯽魚+160 只河蜆(570 g/m2),河蜆、鯽魚密度的設(shè)定參考太湖河蜆、鯽魚的自然豐度。
[0012]進一步的，所述的河蜆、鯽魚和苦草均來自太湖。
[0013]本發(fā)明根據(jù)生態(tài)學原理采用的實驗生態(tài)學方法，實現(xiàn)了精準的對濾食生物控制沉積物懸浮促進沉水植物生長的模擬方模擬，利用生物操縱原理，加入濾食生物一河蜆，通過河蜆控制鯽魚幼魚暴發(fā)所造成的沉積物懸浮、改善水體光照條件，促進沉水植物生長，從而達到修復富營養(yǎng)化水體的目的，本發(fā)明方法具有安全、成本低等特點。
【附圖說明】
[0014]圖1水體總懸浮物的濃度。
[0015]圖2水體無機懸浮物的濃度(平均值土標準誤)。
[0016]圖3水體葉綠素a的濃度(平均值土標準誤)。
[0017]圖4和圖5為水體TN、TP的濃度(平均值土標準誤)。
[0018]圖6和圖7為水體NH4-N、PO4-P的濃度(平均值土標準誤)。
[0019]圖8和圖9為不同處理中附著生物和底棲藻生物量(平均值土標準誤)。
[0020]圖10和圖11不同處理中苦草的相對生長率和葉片數(shù)(平均值土標準誤)。
[0021]圖12不同處理中苦草的塊莖數(shù)(平均值土標準誤)。
【具體實施方式】
[0022]室外受控模擬實驗于2014年9月21日至10月19日在中科院太湖站進行。
[0023]本模擬方法設(shè)計2個影響因子(河蜆密度與鯽魚密度)5個處理組，即I尾鯽魚(5g/m2)+0只河蜆(對照)、1尾鯽魚(5 g/m2)+40只河蜆(150 g/m2)、I尾鯽魚+160只河蜆(570g/m2)、4尾鯽魚(20 g/m2)+40只河蜆和4尾鯽魚+160只河蜆(570 g/m2)。河蜆、鯽魚密度的設(shè)定參考太湖河蜆、鯽魚的自然豐度(蔡煒對2006年12月-2007年11月對太湖河蜆調(diào)查時發(fā)現(xiàn)河蜆生物量為100-522.9g/m2;劉恩生研宄發(fā)現(xiàn)，太湖鯽魚漁獲量在2000年達到3708.7t，占魚類總量12.18%)。選用體態(tài)、株高一致的苦草(各桶的苦草株高為15-17 cm)幼苗培養(yǎng)一周后種入實驗桶，每桶按同一方向各種植14株(平均每株重2.25-2.5g的苦草)。河蜆(殼長為20-25 mm，殼高為10-20 mm)、鯽魚(體長約10-12 cm)和苦草均來自太湖梅梁灣。
[0024]實施例1河蜆抑制沉積物懸浮促進沉水植物生長的模擬方法本發(fā)明的模擬方法，包括如下過程:
(I)水環(huán)境的準備:實驗所用容器為聚乙烯塑料桶(桶高95 cm，下、上底直徑分別為
77,97cm),實驗開始前向桶內(nèi)添加10 cm厚沉積物，并注入300 L經(jīng)100目過濾的太湖湖水澄清3-5天，種植苦草后再加滿。沉積物來自太湖梅梁灣，經(jīng)過60目的篩絹網(wǎng)過篩混勻后使用。同時在各桶放置2塊高于苦草15 cm的硬塑料板(8 cmX 10 cm)，以采集苦草葉片的附著生物。
[0025](2)實驗開始前，采集水體本底值(TN、TP與TDN、TDP、磷酸鹽與氨氮、YSI指標、TSS以及其有機質(zhì)含量等水化指標)以及浮游動植物樣品。
[0026](3)先放入河蜆再放入鯽魚，實驗開始。
[0027](4)數(shù)據(jù)的采集:實驗期間，每天觀察鯽魚有無死亡，及時補魚；每周采樣測定水化指標(TSS以及其有機質(zhì)含量、葉綠素、TN、TP與TDN、TDP、磷酸鹽與氨氮、YSI指標)，加本底共5次；采集附著生物(板)2次。實驗結(jié)束后采集浮游動植物群落備用；測定苦草生態(tài)指標；采集底棲動物，計數(shù)、稱重、鑒定種類；算鯽魚存活率、稱重，解剖鯽魚腸道觀察是否有苦草碎片。
[0028]模擬方法顯示鯽魚擾動和與河蜆濾食對水體總懸浮物濃度和無機懸浮物濃度有顯著影響(P〈0.01)(圖1和圖2)，且二者具有交互作用(P〈0.05)。只放鯽魚的對照組其水體總懸浮物濃度和無機懸浮物濃度隨時間變化呈顯著上升趨勢，而不同密度的河蜆組均呈降低趨勢。實驗結(jié)束時，I尾+40只，I尾+160只，4尾+40只和4尾+160只處理組的水體總懸浮物濃度分別比對照降低了 76.35%,85.67%,72.39%,81.28% ;無機懸浮物濃度比對照降低了 76.61%,86.62%,76.19%,83.41%。說明鯽魚擾動會顯著增加水體懸浮物濃度，且密度越大水體懸浮物濃度越高，尤其是無機懸浮物濃度越高；而河蜆濾食會顯著降低水體懸浮物濃度，且密度越大懸浮物濃度降低越明顯。隨時間增加，各處理組之間的差異縮小，但是河蜆的濾食作用大于鯽魚的擾動作用。
[0029]模擬方法統(tǒng)計分析表明，河