控制菹草生长的设计

2O15年10月绦色科技JournaIofGreenScienceandTechnology第1O期控制菹草生长的设计陈静，张正文，万I1,琼(华中农业大学资源与环境学院，湖北武汉430070)摘要：指出了菹草是沉水性多年生草本植物，常用于湖泊与河流水质的改善。近年来，由于水体富营养化程度日趋严重，菹草生长得不到有效的控制，菹草开始过量增殖，对环境和水生生态系统产生了不可忽视的影响。在寰阳西安等地，菹草春末夏初泛滥已经严重影响城市形象，对其进行控制是非常必要的。讨论了采用固定床和生态位理论控制菹草的生长方案。固定床通过限制菹草的生长位置和定期的收割装置的运行控制其生长和蔓延；生态位模型主要是通过研究环境因子对菹草生长的影响，构建群落以增加物种的多样性对菹草的生长环境进行限制，从而稳定其生长空间。关键词：菹草；水体富营养化；固定床；生态位；环境因子中图分类号：X52文献标识码：A文章编号：1674—9944(2015)10—0001—031引言沉水植物整个植株生长于水面以下，可以吸收水体中的氮磷等营养物质，从而净化水质和调节水体的酸碱度，还能通过光合作用产生氧气，并直接释放于水体中，增加水体溶氧量，提高水质]。菹草是沉水性多年生草本植物，花期3～7月份，果期4～9月份，为种子、根状茎及芽苞繁殖。根茎在正常情况下，繁殖迅速；芽苞系由侧枝形成的短枝，叶片密集，通常叶片基部肥厚宽大，边缘常有锐齿，芽苞脱落后沉于水底c2]。沈佳等的研究表明，在1O℃较低温度条件下，菹草对Cu和Zn。的生物吸附在20rain内达到平衡，并且解吸程度微弱，在离子的浓度很低的情况下，菹草对它们的吸附效果依然很好。菹草对砷的净化能力也很强，它的自然含砷量在6mg／kg左右，但在含砷酸氢二钾、硫酸锌、氯化汞、重铬酸钾各2mg／L混合废水栽培下，菹草体内的含砷量可超过原来含砷量的16倍_4]。张饮江[5等的研究表明，菹草对重金属离子的去除效果可以达到92．5～g6．5。因此，菹草对水体富营养化的调节和重金属的去除有一定的作用。近年来，由于水体富营养化程度日趋严重，菹草开始过量增殖，对环境和水生生态系统产生了不可忽视的影响。在襄阳、西安等地的护城河中，菹草春末夏初泛滥已经严重影响城市形象，对其进行控制是非常必要的。因此，本文提出了采用固定床培养菹草以及通过生态位模型构建生态群落对菹草生长加以控制的设想。2菹草的固定床培养模式固定床是指固定在某处的框架结构。菹草的固定床培养模式即是采用不锈钢作为框架，中间为小孑L径的多孔的PVC材料，在框架上有小的轨道，供可移动的收割链条在四周移动以收割菹草。收割后的菹草用于猪和牛的饲料，或用于生物质能源的再生]。在菹草的种植时采用掺有草木灰的粘土包裹菹草石芽和沙粒一起用高压水枪播撒到不锈钢框架的范围内。这种方法能使菹草石芽在期望的水体区域固定，萌发和繁殖，并且成本低廉。草木灰能提供菹草生长初期的营养盐等物质，有利于其生长。图1至图4是固定床的结构示意图。图1固定床平面图广1L1图2收割链条正视图收稿日期：201508—05基金项目：国家自然科学基金(编号：41201510)资助作者简介：陈静(1994一)，女，湖北咸宁人，华中农业大学环境工程专业学生。通讯作者：万小琼(1975一)，女，湖北松滋人，副教授，主要从事环境生态工程方面的研究。图3收割链条俯视图口图4收割链条剖视图1陈静，等：控制菹草生长的设计自然与生态在收割菹草时，在不锈钢框架对应的水面上设漂浮的网片，防止割断的菹草在水面上的扩散和漂浮，最后捕网．1i。1生长阶段3收割阶段(2)3生态位理论及群落构建通过收拉绳索将网片的距离缩小，将收割的菹草清收上岸。图5是固定床捕捞菹草的流程示意图。浮球o，妄～，i』[．2收割阶段【】、图5固定床捕捞菹草的流程示意图朱耿平等指出，生态位主要指自然生态系统中一个种群在时间上和空间上的位置及其相关种群之间的功能关系，其被广泛应用于指导物种多样性和群落构建。该理论指出维持物种共存的充分条件便是生态位分化，胡荣桂在环境生态学教材中指出，根据竞争排斥原理，位于同一生态位的物种必然会由于竞争而导致一种物种灭绝。基于生态位的群落构建原理，可以构建如图6所示群落，包括浮水植物和沉水植物，根据竞争排斥原理，同一生态位的植物只选取一个物种。同时在水体中投放草鱼苗，以增加群落的物种多样性和对水生植物加以适量取食。阳光在经过水体表面时，会经过表面浮水植物的遮挡，到达水下的光量会减少，同时由于生物的多样性，会减少单一物种对水体中的营养盐过量吸收而引起物种泛滥。由于光量和营养盐的减少以及草鱼的取食，水体中的菹草的量会保持在一个适宜的范围。2专击专专专浮水植物，／，，／／f}I}tt菹草图6构建群落图物种的选择对构建群落非常重要。关于群落构建机理的研究，牛克昌等提