沉水植物模塊化生長床及恢復水底沉水植物生長的方法
【專利摘要】本發明是沉水植物模塊化生長床及恢復水底沉水植物生長的方法。由懸浮體、種植層、植物層、生長基質層、承載層和配重設施構成生長模塊，生長模塊床與生長模塊床相互連接成整片，承載層上設置微孔，便于植物的根系穿過，生長基質層采用種植土壤，種植層的四周邊緣與承載層的四周邊緣固定相連接，種植層和承載層包裹住生長基質層，生長模塊床的四周固定安設懸浮體，懸浮體中空透明充氣，懸浮體的下端部固定安設配重體，保持生長模塊床懸浮水面的深度。本發明設計合理，結構緊湊，制作簡單，成本低廉，操作簡單，管理方便，生長模塊床隨著恢復水底沉水植物的生長實現降解，無污染，綠色環保，適用范圍廣的特點，便于廣泛推廣，利于不同水域恢復水底沉水植物。
【專利說明】沉水植物模塊化生長床及恢復水底沉水植物生長的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種沉水植物生長床，尤其涉及一種沉水植物模塊化生長床及恢復水底沉水植物生長的方法。
【背景技術】
[0002]沉水植物是水生態系統的初級生產者之一，對水體生產力及生物地球化學循環具有重要的影響，在水體生態修復中具有重要作用，沉水植被比喻為“水下森林”，能夠凈化水質、保持水體美觀及改善景觀生態環境。
[0003]但是，沉水植物的生長和分布受到多項環境因子的調控和脅迫，如光照和透明度、氧化還原環境以及營養鹽等。沉水植物光合作用的光補償點等光合特征，決定了沉水植物在水下可分布的最大深度和光合產量及競爭能力，水深是影響沉水植物生長、繁殖與分布的重要生態因子。另外，水下光照強度也是制約沉水植物成活及生長的主要因子之一，而水下光強主要與水體懸浮物對水下光照的吸收和散射密切相關，在水體透明度較低、水下光照不足的深區，沉水植物很難生存。
[0004]沉水植物生態凈化中受補償深度條件的限制，通常采用的方法是通過降低水位的辦法來改變水下光照條件，隨著植物的生長，逐漸恢復到原來的水位。通過降低水位的辦法克服補償深度對植被恢復的限制在實踐中也取得了一定的效果，但是受到技術條件和實施難度的限制。建立大型圍隔可以成功恢復若干種沉水植物，采用群落鑲嵌技術、利用網箱種草等沉水植物恢復方式也具有一定的可操作性，但是，小區域內實現沉水植物的恢復，達到凈化水質的效果相對容易，在大的水體中進行沉水植物的恢復將面臨一系列的問題，如水位波動、水生動物的攝食等。利用連接升降裝置的固定支架調節草坪在水中的深淺，提高沉水植物的成活率，但是這種方法結構復雜、手動操作繁瑣。利用水下插樁和調節器，可根據植物生長需要調節浮床沉水深度，但是在深水區域不易操作。利用浮體和繩索調節育苗盤在水體中的高度，并與錨`或岸用繩索固定，缺少可控性。懸浮式水中綠籬，利用浮子自行調節水深，可實現沉水植物生長環境由淺水區擴展到深水區，但綠籬垂直懸浮在水體會影響到水生生物的活動，還易形成綠色阻隔。多層次生態浮床，可實現垂直方位多層次水生植物體系，通過調節沉水部深度能滿足沉水植物的生長，特別是能見度差的水域，但同時也增加了滿足各層次水生植物生長條件的難度。沉水植物繁育恢復懸浮裝置，只需將承重架連接到相應的連接孔即可實現水位的調節，實現深水區沉水植物的恢復，但是水下工程操作難度大且成本較高。
[0005]現有的恢復沉水植物的實施還存在一些問題，如水下打樁不易實施、水位不易人工控制、浮體占用水體面積較多、影響水生態環境等。另外，所采用材料價格較貴，不易降解或移除水體，所以采用環保材料也是實現水域水生態環境改善考慮的因素之一。
【發明內容】
[0006]本發明的主要目的在于解決上述深水區沉水植物的恢復中存在的問題，提供一種沉水植物模塊化生長床及恢復水底沉水植物生長的方法。
[0007]為適應水中生長，沉水植物的根、莖和葉都具有吸收功能，而且表皮細胞還含葉綠素，能夠進行光合作用，因此，沉水植物可以有效地吸收與利用水體和底泥中的氮、磷以及難降解有機污染物，濃縮富集重金屬元素，降解人工合成物質和有害物質等，具有非常強的凈化水體能力。沉水植物通過分泌化感物質還可以有效抑制藻類的生長，改善富營養化水體水環境，提高水體水質。另外，沉水植物通過有效增加水生態系統的空間生態位，促進懸浮性物質沉積和保持底泥的穩定，減少微粒再懸浮，可改善水下光照和溶氧條件，提高水體透明度。隨著沉水植物逐步恢復，沉水植物及生長模塊床漸漸沉入水體底部，可降解生長模塊床逐漸降解，沉水植物在水體沉積物中扎根，達到沉水植物徹底恢復的目的。
[0008]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
由懸浮體、種植層、植物層、生長基質層、承載層和配重設施構成生長模塊床，生長模塊床與生長模塊床相互連接成整片，至少2片相連接。
[0009]本發明是利用懸浮體改變沉水植物的生長水位，實現深水水域恢復沉水植物的生長，利用沉水植物群落降低水體氮、磷等營養物質的含量，增加水體溶解氧，提高水體透明度，提高水體的自我凈化能力，改善水域水生態環境。在深水區沉水植物得不到充足的光照，光照強度弱會影響到沉水植物的光合作用，當低于沉水植物的光補償作用點時，會抑制植物的生長甚至死亡，恢復沉水植物根據沉水植物恢復區的面積設計單個或多個生長模塊床連接在一起，覆蓋沉水植物恢復區，利用生長模塊床的受力平衡，可定量調節沉水植物的生長水位，在深水區域或透明度較低的水體，恢復沉水植物建群。
[0010]承載層整體呈矩形，承載層上設置微孔，便于植物層的植物的根系穿過，承載層采用聚乳酸材質制作。
[0011]本發明的承載層上設置微孔，在植物生長過程中有利于植物的根系穿過承載層，與水底的河床接觸，扎入水底的河床，達到在水底河床扎根挺立，在恢復區恢復生長沉水植物，承載層采用可降解材料或塑膠泡棉等材料制作，隨著沉水植物在河床上的生長，承載層也隨之降解。沉水植物生長后期，植株長大根系發達能夠固定的時候，可降解承載層還可以為沉水植物生長提供養分。
[0012]承載層上設置生長基質層，生長基質層采用種植土壤。
[0013]本發明在承載層上鋪設一定厚度的培育基質即種植土壤，可直接選用當地泥土，也可采用特制的培育基質，然后在生長基質層上再鋪設種植層，以保證沉水植物的生長環境，防止生長基質層被水流沖散或解散。
[0014]生長基質層上設置種植層，種植層整體呈矩形，種植層的四周邊緣與承載層的四周邊緣固定相連接，種植層和承載層相吻合，種植層和承載層包裹住生長基質層，種植層采用聚乳酸材質制作，種植層上等距設置種植孔，種植孔內種植植物層的植物。
[0015]本發明種植層上等距設置種植孔，有利于在生長模塊床上種植沉水植物，生長基質層上下兩面的種植層和承載層可以減少生長基質層的流失和分散，生長模塊床漂移的情況下沉水植物也不易漂散和脫離，易于沉水植物的固定和生長，還可以提供水體微生物和水生生物良好的棲息空間，另外，沉水植物的根部扎根在兩層種植層和承載層之間，即使生長模塊床主體被魚蟹類吞食或破壞，沉水植物仍能繼續生長。沉水植物生長后期，植株長大根系發達，能夠固定住培養基質的時，可降解的種植層和承載層還可以為沉水植物生長提供養分。
[0016]種植層上設置植物層，植物層種植的沉水植物選用黃花鳶尾、千屈菜、澤芹、香蒲、水蔥、美人蕉，至少種植I種，植物層的植物種植在種植層的種植孔內構成植物層；
本發明在種植層上種植植物層，植物層的植物的根系起到過濾、吸附和吸收作用，去除污水中的污染物質。實現對水體的凈化。植物通過光合作用和輸氧過程將氧氣釋放到水體中，增加水體中溶解氧含量，提高水體的自凈能力，抑制藻類生長，防止水體富營養化。
[0017]生長模塊床的四周固定安設懸浮體，懸浮體整體呈棒狀，懸浮體采用聚乳酸材質制作，懸浮體中空透明，懸浮體內充氣，至少安設4個，保持生長模塊床懸浮平衡，懸浮體的下端部固定安設配重體，配重體整體呈塊狀，采用石材制作，配重體與懸浮體相吻合，保持生長模塊懸浮水面的深度。
[0018]本發明生長模塊床與懸浮體的連接可以定量控制沉水植物的生長水位，由于懸浮體是中空，充氣，生長模塊床四周向上提拉作用和懸浮體受到的浮力，還可以降低風浪、魚蝦等對裝置的影響，降低生長模塊床被翻轉的可能性。根據沉水植物的生長情況增加配重體定量調節生長模塊床的水深，實現可控式調節。植物層的沉水植物在開始時期通過懸浮體提高水中所處的水位，這樣可以提高沉水植物的光照，隨著沉水植物的生長逐步沉入水底，始終保持在水中的光照，實現深水水域沉水植物的恢復。
[0019]生長基質層和植物層制作成沉水植物草皮，在生長基質層的種植土壤內栽種沉水植物，培育沉水植物構成沉水植物草皮，把沉水植物草皮放入種植層和承載層之間構成生長模塊床。
[0020]本發明把沉水植物種植在生長基質層，培育成沉水植物草皮，培育好的沉水植物草皮直接放入生長模塊床的種植層和承`載層內，構成生長模塊床的生長基質層，沉水植物經過生長，沉水植物的莖和葉穿過種植層構成植物層，沉水植物的根系穿過承載層扎入水底的河床，隨著沉水植物的生長逐步沉入水底，始終保持在水中的充分光照，實現深水水域沉水植物的恢復。
[0021]把裁剪成矩形種植層的四周邊緣和承載層的四周邊緣縫制固定，在種植層和承載層之間填充種植土壤構成生長基質層，在生長模塊床的四周安設懸浮體，懸浮體采用聚乳酸材質制作，懸浮體的下端部固定安設配重體，配重體整體呈圓錐狀，配重體與懸浮體相吻合，保持生長模塊床懸浮水面的深度；
本發明沉水植物生長的種植層和承載層兩部分組成，其中種植層包括生長基質層、種植層兩部分。種植層和承載層主要采用尼龍網，但不限于尼龍材質，承載層采用可降解材料或塑膠泡棉按照一定的孔距制成疏松多孔，具有一定硬度和柔韌性的塊狀種植網格，承載層的基網上面鋪設一定厚度的生長基質層，生長基質層采用種植土壤，可選用當地泥土，也可采用特制的培育基質，生長基質層上面再鋪設一層種植層以保證沉水植物的生長環境，防止生長基質層被水流沖散或解散。生長模塊底層的承載層用一定空隙的承載層網住底部，即尼龍網，承載層的四角用繩索與四個規格相同的懸浮體相連接，即氣囊。沉水植物剛移栽或種植時，根據水體透明度和折光情況選擇合適的生長水深，通過在承載層下部附上相同質量的配重體或者在懸浮體底端附上相同質量的配重體。隨著植株的生長，沉水植物株高增大，生長茂盛，此時根據水體的情況在不影響植株正常生長的情況下增加配重體的重量，使生長模塊下降一定深度，逐步恢復沉水植物建群。配重體的重量可以根據裝置的受力平衡準確計算出來，如假設沉水植株可以下降的高度為h，即整個生長模塊需下沉h，則在h高度上懸浮體增加的浮力需要通過配重體的質量進行平衡，
【權利要求】
1.一種沉水植物模塊化生長床，其特征是由懸浮體(1)、種植層(2)、植物層(3)、生長基質層(4)、承載層(5)和配重設施(6)構成生長模塊(8)，生長模塊床(8)與生長模塊床(8)相互連接成整片，至少2片相連接； 承載層(5)整體呈矩形，承載層(5)上設置微孔，便于植物層(3)的植物的根系穿過，承載層(5)采用聚乳酸材質制作； 承載層(5)上設置生長基質層(4)，生長基質層(4)采用種植土壤； 生長基質層(4)上設置種植層(2)，種植層(2)整體呈矩形，種植層(2)的四周邊緣與承載層(5)的四周邊緣固定相連接，種植層(2)和承載層(5)相吻合，種植層(2)和承載層(5 )包裹住生長基質層(4 )，種植層(2 )采用聚乳酸材質制作，種植層(2 )上等距設置種植孔(7)，種植孔(7)內種植植物層(3)的植物； 種植層(2)上設置植物層(3)，植物層(3)種植的沉水植物選用黃花鳶尾、千屈菜、澤芹、香蒲、水蔥、美人蕉，至少種植I種，植物層(3 )的植物種植在種植層(2 )的種植孔(7 )內構成植物層(3)； 生長模塊床(8)的四周固定安設懸浮體(1)，懸浮體(1)整體呈棒狀，懸浮體(1)采用聚乳酸材質制作，懸浮體(1)中空透明，懸浮體(1)內充氣，至少安設4個，保持生長模塊床(8)懸浮平衡，懸浮體(1)的下端部固定安設配重體(6)，配重體(6)整體呈塊狀，采用石材制作，配重體(6)與懸浮體(1)相吻合，保持生長模塊床(8)懸浮水面的深度。
2.根據權利要求1所述的沉水植物模塊化生長床，其特征在于所述的生長基質層(4)和植物層(3)制作成沉水植物草皮，在生長基質層(4)的種植土壤內栽種沉水植物，培育沉水植物構成沉水植物草皮，把沉水植物草皮放入種植層(2)和承載層(5)之間構成生長模塊床(8)。
3.一種利用權利要求1所述的沉水植物模塊化生長床的恢復水底沉水植物生長的方法，其特征是把裁剪成矩形種植層(2)的四周邊緣和承載層(5)的四周邊緣縫制固定，在種植層(2)和承載層(5)之間填充種植土壤構成生長基質層(4)，在生長模塊床(8)的四周安設懸浮體(1)，懸浮體(1)采用聚乳酸材質制作，懸浮體(1)的下端部固定安設配重體(6)，配重體(6)整體呈圓錐狀，配重體(6)與懸浮體(1)相吻合，保持生長模塊床(8)懸浮水面的深度； 在種植層(2)的種植孔(7)內栽種沉水植物構成植物層(3)，植物層(3)的植物選用黃花鳶尾、千屈菜、澤芹、香蒲、水蔥、美人蕉，至少種植I種； 根據恢復沉水植物恢復區的面積將生長模塊床(8)與生長模塊床(8)相互連接成整片，至少2片相連接，把生長模塊床(8)放入需要恢復沉水植物生長的水域，生長模塊床(8)懸浮在需要恢復沉水植物生長的水域上； 植物層(3)的植物懸浮在水面上得到充分的陽光的光照，獲得良好的生長條件，隨著植物層(3)的植物生長，植物層(3)的植物的根系在生長基質層(4)扎根挺立，并穿過承載層(5)微孔； 植物層(3)的植物不斷生長，生長模塊床(8)懸浮水面的深度也向水底河床接近，直至植物層(3)的植物的根系扎入河床，植物層(3)的植物的根系在水底河床上扎根挺立； 生長模塊床(8)隨著植物層(3)的植物的生長，沉入水底的河床上，生長模塊床(8)的種植層(2)和承載層(5)也隨著 植物生長時間的推移在水中逐漸降解，植物層(3)的植物在水底河床上扎根， 達到深水水域河床上恢復生長沉水植物。
【文檔編號】A01G1/00GK103749145SQ201410045995
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月10日 優先權日:2014年2月10日
【發明者】常素云, 劉學功, 劉波, 張凱, 李金鐘, 江浩, 任必窮, 張洪貴 申請人:天津市水利科學研究院