中国水生植物群落构建与优化配置研究进展

水生植物可有效去除水体污染物,提升水质和水域景观功能,修复受损生态系统,被广泛应用于水污染治理和水生态修复工程中。由于人工构建和配置的水生植物群落抗干扰能力和稳定性远不如自然状态下的水生态系统,因此如何合理构建水生植物群落,优化配置其群落结构,成为了利用水生植物进行水生态修复的关键。在全面综述水生植物群落构建和优化配置基础理论和研究现状的基础上,对水生植物构建的目标区域进行了分析,强调了水域空间单元细分对水生植物配置的重要性。通过解析物种选择与搭配、水域立体空间配置、不同季节植物组合3个制约水生植物群落构建的关键环节,为构建健康稳定的水生态系统提供了优化路径。在建设水生态文明和"河湖长制"的宏观背景下,提出了加强水生植物群落配置模式选择与优化研究的建议,强化了运行期的跟踪监测,配置模式和效用评价等相应的管理模式研究。     

水体富营养化植物控制工程技术方法

基于不同生活型类别的水生植物,深入探讨了各种生活型水生植物对水体富营养化的作用机理和净化效果。据此,科学系统地综述了以高等水生植物为主的人工湿地技术、水生植物群落重建与修复技术以及人工生态浮床技术控制水体富营养化的工程应用状况,明确了基于水生植物的水体富营养化控制技术研究的发展方向。     

含植物河道水动力特性研究进展

水生植物群落是河流生态系统的重要组成部分,利用天然植被护坡固土、净化水质、改善河流生态环境已成为河流生态修复的重要措施。本文从水生植物影响下的河道水流阻力特性及水流结构两方面,总结了国内外对含植物河道水动力特性的研究进展,并对该领域的未来研究方向提出了展望。     

太湖水域氮、磷环境容量研究

通过对水生植物在太湖流域氮、磷净化功能中地位的研究,认为水生植物的生产量可以作为衡量湖泊自净能力大小的集总参数.对1986、1993、1998年太湖水生植物的净化效率的研究,发现每千克植物生物量可截流固定4.1 g的氮和0.33 g的磷,与高等植物体内氮、磷含量十分接近.基于太湖水体对氮、磷的自净能力主要与水生植物生物量有关的结论,以2007年以及后续若干年东太湖水质保持在Ⅲ类水标准为约束,计算出2007年太湖外源全氮负荷的总量控制应保持在1.83万t,外源全磷负荷的控制量为1143～2479 t.为保证东太湖水质全面达到Ⅲ类,必须严加保护东太湖现有的高等植物密集区.     

太湖五里湖水生植物群落演替及其驱动因素

根据2003~2005年的调查和前人研究资料,分析了五里湖水生植物群落的演替过程和驱动因素。得出以下结论:①五里湖水生植物群落的演替过程可划分为3个阶段:20世纪70年代以前是漫长的群落演替阶段,50年代以前,大型水生植物生长茂盛,盖度高、生活型丰富;20世纪70年代至2002年,是水生植物群落的退化消失阶段,浮游植物剧增,大型水生植物迅速消失,小河道和湖边池塘等浅水环境成为水生植物的最后避难所。2002年至目前,水生植物群落恢复阶段,示范工程区内水生植物生长茂盛,工程区外岸边浅水区水生植物有了自然恢复的迹象。②随着围垦活动、水质、底质和鱼类的变化,水生植物群落发生了相应的变化,水生植物是在与其它生态因子的相互耦合作用过程中逐渐退化消失的,是在人类干扰下多种因素综合作用的结果,多种正反馈过程加速了这一过程。     

东太湖典型湖区水环境特征时空变化分析

本文研究了2002年4月至2003年4月东太湖的东茭嘴、油车港、太浦河口、湖心C、大缺口和张家港等6个典型湖区水环境特征。监测数据表明,东太湖6个典型湖区水质参数变化四季分明、空间差异显著;受水生高等植物的净化作用、湖区周边居民面源污染和上游苕溪来水水质等3方面因素的综合影响,枯水期水质明显不如丰水期。冬春季节水生植被净化能力的减弱和城镇居民生活面源污染的加强形成东太湖水质西南差东北好的格局、夏秋季节水生植被净化能力的加强和上游苕溪来水水质的改善形成西南水质好东北差的格局。利用太湖站同期水环境监测资料,比较了草型湖湾东太湖与藻型湖湾梅梁湾水环境因子的差异。提出东太湖春季期间水体中NH4 -N、NO3--N浓度的消长变化可能是维持东太湖水体能够保持清水状态的触发因子。     

衡水湖水生植物水质净化效应研究

衡水湖是位于河北省东部平原的一个人工湖泊,水源供给主要靠外流域调水.水体相对静止,水量交替缓慢,来水量水质复杂多变,对湖水水质影响较大.为净化水质,衡水湖采用以水生植物进行水质净化的措施,取得了良好的效果.通过对来水量水质、湖水水质监测,分析水生植物对氮、磷物质的净化作用;在不同水生植物区进行取样分析,采用综合污染指数对比的方法,分析不同水生植物的净化作用和效果;分析结果表明:水质净化效果最好的是沉水植物区,依次分别为荷花区、蒲草区、芦苇区.水生植物在净化水质的同时,也美化了环境.     

北京妫水河水生植物群落调查与水质响应关系研究

作为典型的北方缺水河流,妫水河生境脆弱,特别是城区段受人为干扰强烈,水生植物群落退化严重。通过开展妫水河水生植物群落实地调查和水质监测,摸清不同河段水生植物群落分布与水质之间的响应关系,有利于区域水生植物群落的重新构建。妫水河现有水生植物12科12属14种,其中,挺水植物6种(42.9%),沉水植物6种(42.9%),浮叶植物1种(7.1%),漂浮植物1种(7.1%)。不同河段水生植物群落结构存在显著差异,在水质较好的山区型河段(古城河和妫水河干流龙顺路附近)主要分布有以沉水植物为主的菹草+水毛茛+金鱼藻群落和浮萍﹣金鱼藻群落;在水质较差的城区型河段(三里河)主要分布有耐污性较强的香蒲+菖蒲群落、菰+芦苇+水芹﹣菹草群落;在缓坡型河段(蔡家河和妫水河干环湖南路附近)分布有以挺水植物为主的芦苇+香蒲﹣狸藻﹣荇菜群落和菰+香蒲﹣眼子菜群落。以群落分布规律为依据,可为妫水河生态修复提供思路和设计参考。     

菹草对污染河道水质的改善作用

通过实验室模拟试验研究了菹草对污染河道氮、磷及高锰酸盐指数的净化作用,表明菹草可以很好地吸收污染水体中总氮和总磷,对高锰酸盐指数也有较强的净化吸收效果,因而,菹草是秋冬季节污染河道水质净化的优良水生植物.     

宁夏艾依河水体富营养化生物防治技术研究与实践

近年来宁夏艾依河出现了水质富营养化。为了评价艾依河富营养化程度并进行防治,建立水质监测断面,开展了艾依河水质监测、调查评价研究。引进水生植物群落的物种配置技术和空间配置技术,水生植物的布局和造景技术,围隔技术,生物浮岛技术,水生生物的管理技术,集成水体富营养化生物防治技术模式3种,结合景观营造,建设示范区3个。经过三年的示范应用,示范区水体浊度从34.5NTU降低到9.4 NTU,透明度从30 cm提高到80 cm,总磷降低51.8%、总氮降低39.8%、氨态氮降低60.2%,取得了良好的水质净化与景观效果。更多还原     

太湖梅梁湾水源地通过生态修复净化水质的试验

通过在太湖实施的试验研究,发现富营养化水体营养盐浓度的增加会导致附着在水生植物上的附着生物增加,对水生植物(主要是沉水植物)的光合作用造成胁迫,从而说明草型湖泊生态系统的恢复,首先必须降低营养盐浓度,因此,通过恢复水生植物来净化水质是不现实的。与营养盐浓度相比,风浪、光照、鱼的牧食等都不是根本的影响因素。根据调查,示范区夏季盛行偏南风,吹程长,风浪较大,导致沉积物悬浮,影响水环境质量,而蓝藻水华易于在此堆积,这些都是影响该水域水质的主要因素。为此,在生态净化方面,以恢复漂浮植物和浮叶植物为主来净化水质,在工程净化措施方面,提出了消浪和控藻等工程措施,以及布设人工介质(渔网)富集附着生物来净化水质等措施。经过3年的实施,示范区的水质改善已经取得初步成效。     

含淹没植物的水流阻力试验研究

河道中存在水生植物会改变水流阻力,在大多数情况下会导致水位抬高,降低河道的泄洪能力。然而,水生植物的存在对河道治理、边滩保护、水质净化等起积极作用。为了探索河道中水生植物对水流阻力的影响,在实验室水槽中进行了不同密度的流淹没刚性植物水流试验,观测了沿程的水位变化,计算了水面坡降,基于试验资料分析了雷诺数、植物密度对糙率系数的影响,并建立拖曳力同植物水流特征粗糙度对数关系表达式,丰富了植物条件下明渠流动的试验观测资料数据库。     

人工浮床不同植物对水质净化效果试验研究

对芦苇、香蒲、美人蕉等水生植物的水质净化效果进行了试验研究,结果表明：三种生物浮床栽培植物对水体中氮去除效率相近,美人蕉的COD去除效率略高于其他两种植物,美人蕉及香蒲的磷去除率高于芦苇。水体停留时间对污染物净化能力有一定的影响,停留时间越长净化效果越好。     

卵砾石生态河床对河流水质净化和生态修复的效果

为研究卵砾石生态河床在河流原位水质净化和生态修复中的效果,选择位于宜兴市大浦镇的林庄港作为试验河道进行原位观测,对比分析了卵砾石生态河床河段和自然河床河段中的生源要素变化规律和水生生物生长状况。试验结果表明:卵砾石生态河床河段对污染物质的截留效果明显好于自然河床河段,对氨氮和总磷的截留率可分别达到37%和25%,卵砾石生态河床的构建可显著提高河道的自净能力;卵砾石生态河床河段水生植被的生长密度和覆盖率均达到良好的水平,大型底栖无脊椎动物在敏感物种数、分类单元数和生物数量密度等方面均优于自然河段的;卵砾石生态河床为水生植物、底栖动物和附着生物等水生生物提供了适宜的栖息环境,对河流生态系统的健康起到了较好的改善作用。     

某河人工湿地生态修复工程措施

某河人工湿地生态修复工程是通过修建蓄水建筑物,抬高河道水位,利用现状滩地建设人工湿地,采用爆气复氧、构建水生动植物群落等措施,改善水环境质量、恢复水生态。生态治理划分为以恢复河流生态健康稳定的生态功能和以达到人水和谐、环境友好的环境两大功能主体。根据进水水质和去除率目标要求等因素进行综合考虑,通过种植高密度的水生植物,利用水生植物对N、P的吸收作用,以及植物和在根际系统内的协同净化作用来净化水。大量研究表明,选用适宜的水生植物品种,并进行恰当的搭配,可实现对营养元素的高效去除。     

东太湖不同人为干扰程度区域植物多样性研究

水产养殖等人为活动会影响水生植被群落结构、群落动态和生物多样性。为具体分析人为活动对水生植被群落的影响,2013~2014年,在东太湖人工干扰严重的网围养殖区和人工干扰较轻的非养殖区选取11个样点进行了8次实地采样分析。分析结果表明,东太湖现有双子叶植物16科21属23种,主要有3种植物群落类;在人为干扰严重的围栏养殖区域,植物多样性较轻度人为干扰的湖区有明显下降;但植物多样性在2010年退渔还湖后较2002~2008年有较为明显的提高。     

水生植物-生物膜体系的生态功能与互作机制研究进展

水生植物是水生态系统的重要组成部分,是生物膜的天然载体,水生植被的恢复有利于提高水体生物膜面积。与非生物介质相比,水生植物与微生物间存在附着互作机制,一方面水生植物能为微生物提供附着场所和营养物质,其产生的化感物质对附着微生物的种类和数量有影响;另一方面,附着微生物也会对水生植物生长产生促进或遏制作用。另外,指出水流和水质对水生植物及生物膜的形成、结构以及群落组成产生重要影响;水生植物和生物膜作为一个复杂互作体系,是水体生态系统的基本单位,相关植物表面-表面生物膜体系特征及其对水体中碳、氮等要素的转化及污染物的去除机制相关研究,将是今后水生态研究过程中的重点方向之一。     

EM菌对地面水域水质的净化试验分析

试验研究了EM菌对地面水域水质的净化作用，探讨了EM菌投放方式对水质的净化效果以及对地面水域水质指标的净化选择性及其净化的经济可行性。     

城市湖泊生态修复及水生植物群落构建研究进展

介绍了经典的湖泊生态修复理论在国内外的应用及发展现状,并总结了在该理论指导下实施城市湖泊生态修复过程中,内源及外源性营养盐、光照、浮游植物、底泥、生物扰动等因子对水生植物群落恢复的影响,及其应对策略。针对外源性点源、面源污染多的问题,通过修建污水管网以及人工湿地等水利设施进行控制;内源性污染如底泥,则可采用原位以及异位等处理技术进行控制;对水质产生较大影响的浮游植物可采用物理、化学、生物-生态学方法进行调控;人类干扰、鱼类牧食及其他水生动物、浮游植物等综合作用共同影响水生植物生长、分布。因此,在利用水生植物修复湖泊水体时,必须综合考虑多方面生态因子对其所造成的影响。     

基于溶解氧平衡法的南四湖生态需水量研究

提出一种基于水体溶解氧平衡法的湖泊生态需水量计算方法。首先计算大气复氧量和水生植物光合作用产氧量,然后计算水生生物呼吸耗氧量和底泥中有机污染物降解耗氧量,根据湖泊产氧量与耗氧量的平衡方程,确定不同水质条件下逐月水生生物需水量。以南四湖为例,计算了大气复氧量和水生植物光合作用的产氧量以及水生生物呼吸耗氧量和底泥中有机污染物降解耗氧量,在综合考虑逐月蒸发、渗漏需水量的基础上,依据溶解氧平衡方程,确定了湖泊逐月基本生态需水量。