專利名稱：湖濱帶自然濕地的恢復及其多級抗污調控技術工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護和生物技術領域，涉及利用植物生態(tài)學、恢復生態(tài)學和景觀生態(tài)學理論和實踐經驗進行湖濱帶受損自然濕地的恢復，同時利用已恢復后的濕地進行富營養(yǎng)化入湖河水治理的方法。
背景技術：
湖濱帶濕地是湖泊的一道保護屏障，是健康的湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，具有截留過濾、凈化水質、保持生物多樣性、提供生物棲息地等功能，沒有湖濱帶的湖泊是十分脆弱的。河口區(qū)湖濱帶生態(tài)修復不僅要恢復湖濱帶自然濕地的景觀生態(tài)功能，還要求構建河口區(qū)生態(tài)系統(tǒng)和水污染強化凈化設施，使其具有凈化河道污染物的功能。開展河口區(qū)基底修復，盡可能恢復河口、湖濱帶自然環(huán)境條件，為河口湖濱帶生態(tài)恢復創(chuàng)造良好基礎；在查明原生態(tài)系統(tǒng)退化及原有植物物種消失原因的基礎上，確定鄉(xiāng)土物種中工具物種的生態(tài)閾值，篩選適宜的功能群物種，進行移植馴化、種群擴繁、維護和管理等技術過程；水生植物群落構建技術以功能群(挺水植物、浮葉植物、漂浮植物、沉水植物)為單位，按照植物功能群之間及其功能群內物種之間的相互關系，所建群落具有自我穩(wěn)定和調整能力；充分考慮水生系統(tǒng)的完整性、物種多樣性及其時變環(huán)境，綜合配置了植物、動物和微生物功能群，可恢復水生系統(tǒng)的自然屬性，使?jié)竦厮鷳B(tài)系統(tǒng)自我維持和運行。
湖濱帶濕地生態(tài)修復國外已經開展多年研究，由于我國人口眾多，湖濱地區(qū)人口密集，圍湖造田以及大規(guī)模的養(yǎng)殖活動，導致大面積的湖濱帶濕地受損，甚至喪失；另外，沿湖區(qū)域化工類鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的迅猛發(fā)展，大量的生活污水，有害、有毒工業(yè)廢水直排入湖，湖濱帶自然濕地生態(tài)系統(tǒng)嚴重破壞，入湖水質的日益惡化，直接影響到湖濱帶地區(qū)環(huán)境與經濟的可持續(xù)發(fā)展和用水安全。湖濱帶生態(tài)破壞嚴重，其恢復難度較國外大得多。雖然進行了一系列的水環(huán)境治理工程，即以點源污染治理為重點，但結果是耗資巨大，收效甚微。而面源污染，例如生活污水，隨著人口的大量增加而加??；大量使用化肥、農藥的農田用水，隨著地表徑流排入河道，水體富營養(yǎng)化日益加劇。因此，恢復湖濱帶自然濕地，發(fā)揮其截留過濾污染物、凈化水質的生態(tài)功能是解決水體富營養(yǎng)化，實現(xiàn)湖濱帶自然濕地資源可持續(xù)利用的根本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是通過引入植物生態(tài)學、恢復生態(tài)學和景觀生態(tài)學的科學理論，利用研究區(qū)湖濱帶自然地理地形，應用部分強化工藝(部分強化工藝是指對現(xiàn)存的湖濱帶基底進行局部修復，以滿足不同生活型植物正常生長對水位梯度的需要。)形成水位梯度，組成多級濕地生態(tài)系統(tǒng)單元，經過不同類型濕地植被與土壤的生物代謝過程和物理化學作用，河水中的各種有機的和無機的溶解物和懸浮物被截流在濕地生態(tài)系統(tǒng)中，其中的許多有毒有害復合物被分解轉化為無害物質，達到凈化河水水質，增加湖濱帶濕地生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性，恢復自然濕地生態(tài)系統(tǒng)的功能，同時實現(xiàn)自然濕地群落的自維持機制。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案1、對現(xiàn)有湖濱帶濕地中的植物群落類型、植物種類和群落內的物種數(shù)量進行調查。為濕地的恢復進行鄉(xiāng)土物種的篩選及種苗的大規(guī)模培育打下基礎。
2、在實驗室進行沉水植物的組培工作，為在恢復濕地過程中對大量種苗的需要做準備。
3、根據(jù)現(xiàn)存的受損濕地地形條件以及植物生長狀況，因地制宜將該區(qū)域劃分為多個濕地恢復單元。對濕地中現(xiàn)存的較好植物群落予以保留，作為恢復后的濕地植物群落的一個組成部分。
4、對單元內的部分地段進行必要的基底改造，以滿足不同生活型的濕地植物正常生長對不同水位梯度的需要。
5、各單元四周用竹排、竹樁等耐水浸的天然材料加固坡岸，坡上種植狗牙根、柳等植被。以加固堤岸，防止水土流失，同時起到亮化濕地景觀的作用。
6、濕地植物群落的構建應選取大型挺水植物為優(yōu)勢種，這也符合湖濱帶自然濕地自然演替的規(guī)律。
7、根據(jù)其生理特性，選取不同的沉水植物植于不同水質的濕地單元中。以保證沉水植物的正常生長和繁殖。
8、植物的種植密度視野外調查的結果及種植經驗而定，以保證植物群落的正常生長。一般大型挺水植物種植密度為2兜/平方米；小型挺水植物種植密度為6叢/平方米；浮葉植物種植密度為1叢/平方米；沉水植物種植密度為5叢/平方米。
具體實施例方式依據(jù)上述設計方案，對本發(fā)明作進一步的說明。
1、進行自然濕地的恢復之前，開展大范圍的湖濱帶自然濕地植被調查。即對湖濱帶濕地中的植物群落類型、植物種類和群落內的物種數(shù)量進行調查。為濕地的恢復進行鄉(xiāng)土物種的篩選及種苗的大規(guī)模培育打下基礎。
2、由于水體富營養(yǎng)化程度的加重，鄉(xiāng)土沉水植物物種逐漸消失，物種數(shù)量銳減。因此在野外調查和相關歷史資料的幫助下，在實驗室進行沉水植物的引種和組培工作，為在恢復濕地過程中對大量種苗的需要做準備。
3、根據(jù)現(xiàn)存的受損濕地地形條件以及植物生長狀況，因地制宜將該區(qū)域劃分為多個濕地恢復單元。以種植鄉(xiāng)土物種為原則，對濕地中現(xiàn)存的較好植物群落予以保留，作為恢復后的濕地植物群落的組成部分。同時對已存在的植物群落物種數(shù)量進行補植，對缺失的植物群落進行引種構建。
4、對單元內的部分地段進行必要的基底改造，以滿足不同生活型的濕地植物正常生長對不同水位梯度的需要。
5、各單元四周用竹排、竹樁等耐水浸的天然材料加固坡岸，每根竹樁長4米，竹樁間距為0.5米；每張竹排面積為1.5米×1米；坡上種植狗牙根、柳等植被。以加固堤岸，防止水土流失，同時起到亮化濕地景觀的作用。
6、蘆葦、香蒲和茭草等大型挺水植物不僅具有巨大的生物量，而且具有發(fā)達的根系。既能大量吸收水體中的氮、磷等營養(yǎng)物質，又能攔截水體中的懸浮物。濕地植物群落的構建應選取大型挺水植物為優(yōu)勢種，這也符合湖濱帶自然濕地自然演替的規(guī)律。
7、沉水植物對水土中營養(yǎng)物質的吸收起關鍵性的作用，同時不同種類的沉水植物對水體的抗污能力不同。根據(jù)其生理特性，選取不同的沉水植物植于不同水質的濕地單元中。以保證沉水植物的正常生長和繁殖。因此六個濕地單元中的沉水植物種植區(qū)按照不同沉水植物抗污能力由強到弱的順序依次種植馬來眼子菜、菹草、金魚藻、狐尾藻、輪葉黑藻和苦草六種群落。
8、植物的種植密度視野外調查的結果及種植經驗而定，以保證植物群落的正常生長和繁殖。一般大型挺水植物種植密度為2兜/平方米；小型挺水植物種植密度為6叢/平方米；浮葉植物種植密度為1叢/平方米；沉水植物種植密度為5叢/平方米。
本發(fā)明具有治污效率高、可操作性強、基建費用和維護費用低的特點，同時為湖濱帶自然濕地的恢復探索出了一條切實可行的路子。本發(fā)明在國家“863”太湖項目——“河網區(qū)面源污染控制成套技術”應用過程中，不僅成功地恢復了示范區(qū)的自然濕地，而且經課題項目監(jiān)測中心監(jiān)測達到了專題合同任務書所要達到的水體懸浮物(SS)去除50％和TP削減35％的目標和要求。
權利要求
1.一種恢復淺水湖泊湖濱帶自然濕地，并利用已恢復后的濕地對入湖水體中的懸浮物以及氮、磷等導致水體富營養(yǎng)化的營養(yǎng)物質進行沉降和逐級削減的生物處理方法，包括下列步驟(1)利用湖濱帶自然地理地形，應用部分強化工藝形成水位梯度，組成多級濕地生態(tài)系統(tǒng)單元。部分強化工藝是指對現(xiàn)存的湖濱帶基底進行局部修復，以滿足不同生活型植物正常生長對水位梯度的需要。每個單元根據(jù)不同生活型濕地植被正常生長對不同水位的要求，構建由沉水植物群落、浮葉植物群落、小型挺水植物群落和大型挺水植物群落組成的濕地功能區(qū)。(2)以種植鄉(xiāng)土物種為原則，在對湖濱帶濕地植被進行普查的基礎上，根據(jù)每個單元不同水深區(qū)域，分別選取不同的生活型植被，組成不同的濕地植物群落。其中大型挺水植物群落類型有蘆葦、香蒲和茭草等三種；小型挺水植物群落類型有慈姑、荸薺、鳶尾和水芹四種；浮葉植物群落類型有睡蓮、芡實和野菱三種；沉水植物群落有金魚藻、馬來眼子菜、苦草、輪葉黑藻、狐尾藻和菹草六種。(3)在受損濕地上進行植被恢復時，盡可能地保留已存在的鄉(xiāng)土濕地植物物種。根據(jù)構建植物群落和景觀的需要，對已存在的植物群落物種數(shù)量進行補植，對缺失的植物群落進行引種構建。(4)根據(jù)受損濕地地形現(xiàn)狀，確定每個恢復后的濕地單元占地面積。(5)每個單元以大型挺水植物群落為優(yōu)勢種。其中大型挺水植物群落的種植密度為2兜/平方米；小型挺水植物分布在單元的四周，種植密度為6叢/平方米；浮葉植物群落種植密度為1叢/平方米，不同物種間隔種植；沉水植物群落種植密度為5叢/平方米。(6)根據(jù)不同濕地植被正常生長對水位梯度的要求，大型挺水植物區(qū)域水深0.8-1米；小型挺水植物區(qū)域水深0.3-0.5米；浮葉植物水深1-1.5米；沉水植物區(qū)域水深1.5米左右。每個單元不同生活型植物群落的具體位置遵循現(xiàn)狀地形和現(xiàn)存的濕地植被而定。(7)為防止各單元之間護坡的水土流失和增強濕地的自然景觀效果，每個單元之間以竹樁和竹排環(huán)繞四周，每根竹樁長4米，竹樁間距為0.5米；每張竹排面積為1.5米×1米；護坡寬度1.5米，其上種植狗牙根和垂柳。(8)將入湖河水、農田用水以及養(yǎng)殖用水引入到第一個濕地單元，然后隨地勢的依次降低而逐級流過其他五個濕地單元，最后返回河道。(9)根據(jù)不同沉水植物對水體抗污能力的大小，按進水的先后順序，將抗污能力強的沉水植物種植于前面的處理單元。因此六個濕地單元中的沉水植物種植區(qū)依次種植馬來眼子菜、菹草、金魚藻、狐尾藻、輪葉黑藻和苦草六種群落。
全文摘要
本發(fā)明是在對湖濱帶濕地植被進行普查的基礎上，應用植被生態(tài)學、恢復生態(tài)學以及景觀生態(tài)學的相關理論，對受損的湖濱帶濕地進行恢復。以增加湖濱帶濕地生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性，恢復自然濕地生態(tài)系統(tǒng)的功能，同時實現(xiàn)自然濕地群落的自維持機制。在此基礎上，經過不同類型濕地植被與土壤的生物代謝過程和物理化學作用，河水中的各種有機的和無機的溶解物和懸浮物被截流在濕地生態(tài)系統(tǒng)中，其中的許多有毒有害復合物被分解轉化為無害物質，達到凈化河水水質的目的。該種技術工藝具有可操作性強，成本低，維護費用低，景觀效果明顯，凈化水質效率高等特點，適用于我國的河道及淺水湖泊等的河濱帶或湖濱帶自然濕地的恢復和水體治理的工作中。
文檔編號C02F3/32GK1880583SQ20051007718
公開日2006年12月20日 申請日期2005年6月17日 優(yōu)先權日2005年6月17日
發(fā)明者田自強, 鄭丙輝 申請人:中國環(huán)境科學研究院, 田自強, 鄭丙輝