專利名稱：一種定量調(diào)控沉水植物生物量的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定量調(diào)控湖泊沉水植物生長高度、定量控制沉水植物生物 量以及防止水草過度瘋長的方法及裝置。屬于湖泊生態(tài)工程及生態(tài)調(diào)控技術(shù)領(lǐng) 域。胃眾漢不湖泊富營養(yǎng)化已經(jīng)成為一個全球性重大水環(huán)境問題，藻華暴發(fā)導致水體透 明度、溶解氧降低，水生生物大量死亡，不僅嚴重惡化了水質(zhì)，破壞了生態(tài)系 統(tǒng)的平衡和自我調(diào)節(jié)能力，導致了各大湖泊水生植物面積不斷萎縮，水體自我 凈化和調(diào)節(jié)能力降低，而且許多有害藻類會產(chǎn)生并向水體釋放毒素，毒素不僅 毒害水生生物，影響漁業(yè)生產(chǎn)，而且能間接或直接威脅到人類的健康和安全。己有的湖泊水華和富營養(yǎng)化治理措施主要包括機械撈藻法、氣浮法、物理 殺藻法、化學殺藻法、絮凝沉降法、生物法和生態(tài)恢復(fù)法等。機械撈藻法是指 通過機械的手段藻細胞打撈收集的一種方法，這種方法的生態(tài)安全性高，但除 藻效率低、成本高，無法實現(xiàn)大面積；物理殺藻法一般通過紫外光、超聲波等 手段殺死藻細胞或者使其沉降的方法來達到控制藍藻的目的，但是該法見效慢， 操作性不強，殺藻效果不明顯，成本高；化學殺藻法通過投加能殺死藻細胞的 化學物質(zhì)來控制藍藻的大量繁殖，該法操作簡單，見效快，但是由于化學殺藻 劑的非專一性生物毒性，造成二次污染；絮凝沉降法是使用復(fù)合聚合鋁、鐵等 等化學絮凝劑和黏土等材料絮凝沉降藻細胞，該法可以在短時間內(nèi)去除大量的 藍藻，但由于化學絮凝劑的副作用被認為不宜用于天然水體系，而黏土在淡水 水華的治理中除藻效率很底，因此無法大面積應(yīng)用。生物法包括生物控制法和 生物修復(fù)法，生物控制法是通過飼養(yǎng)一定的魚類或培養(yǎng)微生物來控制藻類，該法因選擇性限制、制備周期長、成本高等原因，難以推廣。生態(tài)修復(fù)對于防止 水華發(fā)生有長效的重要作用，而傳統(tǒng)的水生植物修復(fù)技術(shù)大都采用水生植物直 接吸收水體中氮磷等污染物，降低氮磷含量并最終實現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)的目的，這種 方法不但費時費力和耗資巨大(一般需數(shù)月至數(shù)年，而且一般只能用人工操作)， 由于沒有同時大面積改善水質(zhì)配套技術(shù)，只利用水生植物本身吸收、清除污染 物，無法在重度水華的水體中恢復(fù)沉水植物。近年來，在淡水湖泊水華治理方面，本發(fā)明人(潘綱)提出了一系列新的方法。1999年潘綱提出了一項利用含鐵黏土礦物治理赤潮和水華的方法( 英國專利，GB2337749)。潘綱等又于2001年提出了以一種以含水鎂硅酸 鹽(如海泡石)為主的黏土絮凝除藻技術(shù)(CN1417136)。 2002年潘綱等又 進一步提出了一種以天然高分子聚合物對黏土進行改性的技術(shù) (CN1418825)，該技術(shù)不僅可將任何當?shù)赝寥阑虺练e物改性成為高效的藻 絮凝劑，而且可將黏土投量降低到10毫克/升的情況下仍然達到97%的除 藻率，在國際上首次使利用當?shù)赝寥乐卫懋數(shù)厮A成為可能(Pan，G.etal., Environmental Pollution, 2005，連續(xù)3篇系列論文)。雖然黏土除藻技術(shù)已 經(jīng)有了上述重大的改進，但是以往的黏土除藻技術(shù)都有一個共同的缺陷 即沉降到水底的藻類腐爛分解消耗大量的氧可造成水底厭氧，使一些污染 物逐漸從底泥中再次釋放到水體，造成水華的復(fù)發(fā)。為了解決這個問題， 2003年潘綱等又提出了改性黏土增氧固磷技術(shù)，可在黏土凝聚除藻的同時 改善水底厭氧環(huán)境(CN200310113305.5)。 2005年潘綱等還提出利用稀土 元素(例如，鑭、鋯等)處理黏土的改性技術(shù)，可以使底泥中的磷高效而 不可逆地"固化"(不溶解)在改性黏土中。這樣即使底泥泛起，經(jīng)過"固 磷"后的沉積物釋放溶解磷的能力可被大幅度地降低(CN200510063410J)。 2005年潘綱等將改性當?shù)赝寥莱寮夹g(shù)同生態(tài)方 法相結(jié)合，提出了可快速清除水華并將藻華在水底轉(zhuǎn)化為沉水植被的方法 (CN1769198A)，并申請了國際專利，這種方法不但解決了除藻后藻細胞 的泛起和底泥的二次污染，化學法底泥固磷成本高、生態(tài)安全性難以確定 和固磷效果不穩(wěn)定等問題，而且利用改性當?shù)赝寥莱逄岣叩纳硹l件， 達到了同步恢復(fù)沉水植被、恢復(fù)生態(tài)的目的。2006年潘綱等發(fā)明了一種完 成上述淡水湖泊水華治理方法的藻華清除和生態(tài)修復(fù)的車/船載多功能播 撒裝置(CN1821100A)，進而使這些方法能應(yīng)用于大面積的水華治理和生 態(tài)恢復(fù)中。上述一系列專利的申請逐步使黏土凝聚除藻成為一種天然、無 毒能夠標本兼治的富營養(yǎng)化綜合治理技術(shù)。在富營養(yǎng)化湖泊水生植物恢復(fù)成功后，水生植物可通過根莖等快速繁殖， 在水體中占據(jù)主體。水生植物生物量過大，會導致其他生物量減小、生物多樣 性降低，有的地方甚至出現(xiàn)草災(zāi)、影響景觀、堵塞河道、影響通航，如果不將 水草及時取出， 一部分水草會腐爛在水中、釋放營養(yǎng)鹽、造成水質(zhì)惡化、甚至 會導致水華的再次暴發(fā)。因此，將沉水植物高度控制在水面以下、光補償點以 上是實現(xiàn)已構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)的有效手段。目前已公開的控草技術(shù)有人 工收割法、機械收割法和魚控草法。對于小型河道、湖泊及景觀水域中水草的 收割或修剪大多數(shù)都靠人工來完成，這種收割方式不僅勞動強度大、速度慢， 成本很高，有時還會將水草連根拔掉，而且往往在水草瘋長時，人工收割跟不 上生長速度。機械收割法是利用水草清除機和水草清除船等設(shè)備將水草攔截、 打撈到船上，在經(jīng)過絞碎、脫水和卸料等工序?qū)⒋驌粕系乃蒉D(zhuǎn)移到岸邊或其 他船上(CN2541320， CN2458341)，整個過程實現(xiàn)了機械化操作，降低了勞動 強度，提高了作業(yè)效率。但船、撈草設(shè)備等投入大，運行成本高、產(chǎn)出低、操作復(fù)雜。魚控草技術(shù)也早有應(yīng)用，很多水草是魚類及其它動物的餌料，這在養(yǎng) 殖業(yè)中已被廣泛利用，所以可利用魚類等水生動物控草， 一方面水草為魚類提 供餌料，另一方面利用魚類食草解決了水草取出的問題，解決了人工和機械法 的不足，是一舉雙得的事情，操作成本低，產(chǎn)出效益高，而且可應(yīng)用于富營養(yǎng) 化湖泊沉水植被恢復(fù)后的生態(tài)調(diào)控技術(shù)，利用魚將水草生物量控制在一定水平 上，以達到生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。但這個方法存在的關(guān)鍵問題是魚草難以定 量控制，魚過多可導致沉水植被完全破壞，生物量可能消減為零，而且可能破 壞草根，影響水草繁殖，這是因為在有水草生長的地方，魚類捕獲很難，只能 部分取出，無法將魚全部取出，從而難以準確控制草-魚的平衡關(guān)系，而且魚如 果過量會將水生植物全部吃掉、破壞根部，影響水草繁殖，水草消失則完全失 去生態(tài)修復(fù)的效果，甚至導致水體再次富營養(yǎng)化，所以傳統(tǒng)魚類放養(yǎng)方法在控 草應(yīng)用中受到很多限制，目前已公開的技術(shù)中也沒有將大面積生態(tài)修復(fù)中沉水 植物準確控制在一定量的安全的、便于實施的、不破壞沉水植物根部的魚控草 技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明有效的克服了以往控草技術(shù)的不足，提供了一種安全、經(jīng)濟、可人 工調(diào)控的控制富營養(yǎng)化湖泊沉水植物生態(tài)恢復(fù)后水草過度瘋長的方法及裝置。 這一方法可定量調(diào)控湖泊沉水植物生長高度、距水面的距離、以及定量控制沉 水植物生物量，并可達到控制沉水植物過渡瘋長的目的。具體地說，就是在實 施水草播種時，在水體中所需高度上設(shè)置一層可以自動消耗水草的網(wǎng)箱陣列及輔助裝置，每個網(wǎng)箱內(nèi)都裝有可以水草為餌料的水生動物，從而達到不用人工 或機械修剪將水草自動控制在指定高度的目的。這一技術(shù)可應(yīng)用到水生植被恢復(fù)后的生態(tài)調(diào)控中。本發(fā)明提供的網(wǎng)箱列陣是由若干獨立的網(wǎng)箱構(gòu)成。每個網(wǎng)箱包括飄浮于水 面的浮球、支架、吊環(huán)和纜索等構(gòu)成。支架可采用鋼、鋁、PVC、楠竹等材料。 網(wǎng)箱的上下面由圓管組成，網(wǎng)箱的的橫界面可采用任何適合的幾何形狀，可采 用長方形、圓形、六邊形以及八邊形等，網(wǎng)箱四角按有支架，用于固定，并要求網(wǎng)箱的寬度遠大于其高度；也可采用浮球，浮球具有長度可調(diào)的纜索，浮球 與網(wǎng)箱四角相連，；在網(wǎng)箱的四角處按有上、下吊環(huán)，用于兜掛網(wǎng)袋。本發(fā)明提供的網(wǎng)袋具有尺寸適合的網(wǎng)孔，將網(wǎng)袋兜掛在網(wǎng)箱的吊環(huán)上，以 使水能夠自由流過、下面的水草莖葉可以通過網(wǎng)孔進入控草裝置中，而水生動 物又無法自動逃出。在網(wǎng)箱中食養(yǎng)以水草為館料的水生動物。水生動物可以為草魚、蟹類、蝦 類或貝類等食草型水生動物。網(wǎng)箱內(nèi)部的水生動物可以是任何一種或多種水生動物的組合。本發(fā)明提供的控草技術(shù)可通過調(diào)節(jié)組裝形式，使網(wǎng)箱可以從底部按一定高 度固定在湖底、也可以按一定深度懸掛于漂浮于水面的浮球上，從而達到控制 沉水植物生長高度、距水面的距離、以及定量控制沉水植物生物量的目的。首 先，網(wǎng)箱采用實心材料，在網(wǎng)箱的四角安裝四個支架，網(wǎng)箱的重量大于網(wǎng)箱的 浮力，這樣網(wǎng)箱就可以按一定高度固定在湖底，這一高度可通過支架的高度來 控制，從而達到控制沉水植物生長高度的目的，這一裝置可應(yīng)用于風浪較大的 水域，網(wǎng)箱固定在水底比較牢固，也不會因為風浪使網(wǎng)箱在水體中移動。其次， 可采用浮球與網(wǎng)箱四角相連，浮球和網(wǎng)箱的浮力大于網(wǎng)箱的重量，網(wǎng)箱可按一 定深度懸掛于漂浮于水面的浮球上，這一深度由浮球和網(wǎng)箱間的纜索長度控制， 從而將沉水植物控制在距水面一定距離的范圍內(nèi)，而且由于具有浮球，網(wǎng)箱的 位置比較容易辨認。以上可按一定高度固定在湖底、飄浮于水面、也可以按一定深度懸掛于漂 浮于水面的網(wǎng)箱可以相互連接形成覆蓋面積很大的陣列，陣列中的每個網(wǎng)箱又 便于分離并便于將其中的水生動物取出湖體。本發(fā)明提供的控草技術(shù)可控制苦草、狐尾藻、菹草、大茨藻，馬來眼子菜、 竹葉眼子菜、微齒眼子菜、伊樂藻、金魚藻、黒藻和水毛莨等適合各種富營養(yǎng) 化水質(zhì)、不同水深、不同生態(tài)位的水生植物的過渡瘋長。本發(fā)明提高的控草技術(shù)可應(yīng)用于湖泊、河道、景觀水體的水草過度瘋長的 控制中。


圖1可固定在水底的網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)圖1鋼管；2支架；3網(wǎng)袋；4吊環(huán)；5水生動物；6支架高度。圖2固定式網(wǎng)箱實施3懸掛網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)圖1鋼管；2支架；3網(wǎng)袋；4吊環(huán)；5水生動物；6 纜索高度；7浮球；8纜索。 圖4懸掛網(wǎng)箱實施圖具體實施方式
下面通過具體實施例對本發(fā)明方法及裝置加以詳細說明。 實施例1本實施例中的工程區(qū)的風浪較大，所以采用具有支架的網(wǎng)箱(如圖1)，可以從底部按一定高度固定在湖底(如圖2)，網(wǎng)箱采用實心的鋼管，水體高度為 2-5m，要求將水草控制在離水底lm以內(nèi)的范圍。選擇網(wǎng)箱高度為0.8m，支架 高度為1.2m，網(wǎng)箱放入水體后，支架固定在水底的沉積物中，固定長度為0.2111，這樣在水-沉積物界面上的支架高度為1m，所以可將水草控制在離沉積物界面 lm的范圍內(nèi)。支架固定在沉積物中比較穩(wěn)固，網(wǎng)箱不會隨風飄走，網(wǎng)箱離水面 0.7m，不影響通航和景觀。多個網(wǎng)箱連在一起，形成網(wǎng)箱陣列，可控制大面積水域水草的生物量。 實施例2為了便于網(wǎng)箱的收獲，可采用懸浮于浮球的網(wǎng)箱(如圖3)。網(wǎng)箱采用實心材 料鋼管，網(wǎng)箱四角通過纜索與浮球相連，浮球加網(wǎng)箱浮力大于網(wǎng)箱的重量，使 整個裝置漂浮于水面(如圖4)。水深為3m，要求將水草控制在水面下2m處， 為了不影響航運，采用纜索的高度為lm，支架高度為lm，多個網(wǎng)箱陣列排列， 就可將大面積水草控制在水面下2m處。
權(quán)利要求
1、本發(fā)明提供一種定量調(diào)控湖泊沉水植物生長高度、距水面的距離、以及定量控制沉水植物生物量的方法及裝置。具體地說，就是在實施水草播種時，在水體中所需高度上設(shè)置一層可以自動消耗水草的網(wǎng)箱陣列及輔助裝置，每個網(wǎng)箱內(nèi)都裝有可以水草為餌料的水生動物，從而達到不用人工或機械修剪將水草自動控制在指定高度的目的。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定量調(diào)控沉水植物生物量的方法及裝置，其特征在 于所述的網(wǎng)箱可為寬度遠大于高度的網(wǎng)箱，每個網(wǎng)箱可以從底部按一定高 度固定在湖底、也可以按一定深度懸掛于漂浮于水面的浮球上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定量調(diào)控沉水植物生物量的方法，其特征在于以水 草為餌料的水生動物可以為魚類、蟹類、蝦類、或貝類等。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定量調(diào)控沉水植物生物量的方法，其特征在于網(wǎng)箱 內(nèi)部的水生動物可以是任何一種或多種水生動物的組合。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定量調(diào)控沉水植物生物量的網(wǎng)箱，其特征在于每個 網(wǎng)箱可以相互連接形成覆蓋面積很大的陣列，陣列中的每個網(wǎng)箱又便于分 離并便于將其中的水生動物取出湖體。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定量調(diào)控沉水植物生物量的網(wǎng)箱，其特征在于網(wǎng)箱 具有尺寸適合的網(wǎng)孔使水草莖葉可以通過網(wǎng)孔進入控草裝置中，而水生動 物又無法自動逃出。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定量調(diào)控沉水植物生物量的方法及裝置，其特征在 于所述的網(wǎng)箱陣列及輔助裝置是由可浮于表層浮球、坐落于湖底的支架、 吊環(huán)和纜索等構(gòu)成。通過調(diào)節(jié)支架的高度、浮球下纜索的長度來控制網(wǎng)箱陣列的位置，可浮于水面、沉于水底或停留在水體中任何位置。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定量調(diào)控沉水植物生物量的方法及裝置，其特征在 于本發(fā)明提供的方法可控制苦草、狐尾藻、菹草、大茨藻，馬來眼子菜、 竹葉眼子菜、微齒眼子菜、伊樂藻、金魚藻、黒藻和水毛莨等適合各種富 營養(yǎng)化水質(zhì)、不同水深、不同生態(tài)位的水生植物的過渡瘋長。
全文摘要
本發(fā)明提供一種定量調(diào)控湖泊沉水植物生長高度、距水面的距離、以及定量控制沉水植物生物量的方法及裝置。具體地說，就是在實施水草播種時，在水體中所需高度上設(shè)置一層可以自動消耗水草的網(wǎng)箱陣列及輔助裝置，網(wǎng)箱上兜掛具有適合網(wǎng)孔的網(wǎng)袋，可使水草莖葉進入網(wǎng)箱而魚不能自動逃出，每個網(wǎng)箱內(nèi)都裝有可以水草為餌料的水生動物，水生動物可消耗掉超過這一高度的水草莖葉，通過定量的魚、蟹等捕獲與再投放達到“草-水生動物”之間的生態(tài)平衡，從而達到不用人工或機械修剪將水草自動控制在指定高度的目的，并且可通過網(wǎng)箱陣列擴大控制面積。這一技術(shù)可應(yīng)用于湖泊、河道、景觀水體水生植被恢復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定化的人工調(diào)控中。
文檔編號A01K61/00GK101269883SQ20081010125
公開日2008年9月24日 申請日期2008年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者張憲偉, 張木蘭, 綱 潘, 娟 陳 申請人:中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心