一种水域多营养层级健康生态系统

1.本发明属于水生态修复范畴，特别涉及一种水域(湖泊或河道)草螺蚌鱼多营养层级健康生态系统构建方法。


背景技术：

2.现阶段，构建水下生态系统是河湖生态修复技术的重要标识。理论上，水生动物与水生植物共同组合、且采用不同配置模式构建而成稳定的水生态系统符合生态演替式水体修复理念，这一理念为水环境提供强有力的技术支撑，基于生态修复的基础上构建稳定性、有针对性的水下生态系统。多营养层级系统构建是一个系统工程，需要根据食物链的原理进行引导构建，但很多淡水生态修复过程中把水生态系统构建当成简单的沉水植物种植工程，导致沉水植物生长泛滥，造成二次污染，最终导致沉水植物消亡。为提高水下生态系统稳定性，参考国内外现有研究，在水生动植物的选择时，应利用水生动物和水生植物进行组合，通过他们之间的互补作用，以食草性水生动物控制水草的过度生长，防止二次污染，有针对性的构建微型生物群落，以此提升系统对目标污染物的去除率。沉水植物可以直接通过根系和茎叶的吸收作用以及植物体的吸附、沉淀作用等途径去除大量的氮、磷等营养元素，另外还存在氨的挥发以及通过微生物进行的硝化、反硝化作用来降低水体中n的含量。底栖动物对污染水体中的低等藻类、有机碎屑和无机颗粒物具有良好的净化效果，如河蚌、螺蛳等。同时沉水植物可为水生动物提供栖息场所，其存在可以减轻由水生动物引起的底泥扰动，从而避免底泥沉积物中营养物质的释放致使水环境质量进一步恶化。
3.因此选取水体生态修复工程中的常用物种苦草、铜锈环棱螺、三角帆蚌以及景观红鲫鱼。根据生态学原理和主要水生生物生态特性，设计出水生动植物组合的放养密度，最终构建一个健康稳定的多级生物-生态系统。


技术实现要素：

4.本发明的一种水域多营养层级健康生态系统，设计出水生动植物组合的放养密度，最终构建一个健康稳定的多级生物-生态系统。
5.为了实现以上技术效果，本发明通过如下技术方案来实现：
6.该系统由以下混养系统中的任一一个构成：水下初级生产力单草构成的系统；底栖生物螺和水草构成的双物种混养系统；底栖生物蚌、螺还水草构成的三物种混养系统以及水生动物、蚌、螺和水草构成的四物种混养系统。
7.优选的，所述单草生态系统，扦插种植密度为3g/l的苦草。
8.优选的，所述双物种混养系统，包括苦草的生物量固定为3g/l，铜锈环棱螺的投放密度为0.4g/l。
9.优选的，所述三物种混养系统，包括苦草、铜锈环棱螺的生物量分别固定为3，0.4g/l，三角帆蚌的投放密度为2g/l。
10.优选的，所述四物种混养系统，包括苦草、铜锈环棱螺和三角帆蚌的生物量分别固
定为3，0.4，2g/l，红鲫鱼的投放密度为0.6g/l。
11.本发明的有益效果是：
12.1、提高生物多样性水平，形成稳定、良性循环的水生态系统，对不同营养条件河湖可维持水质稳定，不易反复。
13.2、构建水生植物和水生动物组合能发挥协同作用，铜锈环棱螺和苦草共存时，前者可以刮食叶片上的附着藻，促进了苦草的光合作用，提高了苦草对水体中营养盐的吸收能力；三角帆蚌可以滤食水体中的藻类和浮游植物，降低水体中的叶绿素含量；红鲫鱼不仅可以起到一定的景观效果，还可以控制沉水植物生物量“疯长”。
14.3、有效提升水体中微生物的丰富度，改变微生物群落结构，加强与沉水植物的吸收营养协同作用，螺、鱼的生物扰动作用极大地减少了水体中蓝细菌门的数量，能够有效控制蓝细菌过度繁殖，使之向更加健康、稳定的方向发展。
附图说明
15.图1、表示四种物种混养在低营养盐条件下水体总氮和总磷浓度变化情况
16.图2、表示四种物种混养在中营养盐条件下水体总氮和总磷浓度变化情况
17.图3、表示四种物种混养在高营养盐条件下水体总氮和总磷浓度变化情况
18.图4、为景观效果图
具体实施方式
19.下面结合实施例，对本发明作进一步说明：
20.实施例1试验在水族箱中进行，试验所用的苦草(vallisneria natans)、铜锈环棱螺(bellamya aeruginosa)、三角帆蚌(hyriopsis cumingii)均采自太和水环境科技发展有限公司金山区枫泾基地，红鲫鱼(carassius auratus)购自上海市岚灵花鸟市场。取回后将铜锈环棱螺、三角帆蚌的壳及苦草根系小心清洗干净，避免对试验造成干扰。随后将苦草浸泡在1
‰
高锰酸钾溶液中8～10min，以清除植物表面的有害微生物；水生动物曝气养殖至少一周备用，期间每2d换水一次，使其尽量排除原来污染物。苦草、铜锈环棱螺、三角帆蚌和红鲫鱼的生物量投放为180，24，120，36g/组，投放在6个水族箱中，将其分为三组，分别注入低(tn：4mg/l，tp：0.4mg/l)、中(tn：6mg/l，tp：0.6mg/l)、高浓度(tn：6mg/l，tp：0.6mg/l)营养盐的试验水体进行试验，每组两个平行，试验周期为28天，每两天采集一次水样，并完成各项理化指标的分析。
21.图1、2、3分别表示四种物种混养在低、中、高浓度营养盐条件下水体总氮和总磷浓度变化情况，监测生态系统在28d后水体总氮去除率分别为8.4％、6.2％、2.5％，总磷去除率分别为9.6％、7.0％、10.1％。图4为景观效果图。


技术特征：
1.一种水域多营养层级健康生态系统，其特征在于，该系统由以下混养系统中的任一一个构成：水下初级生产力单草构成的系统；底栖生物螺和水草构成的双物种混养系统；底栖生物蚌、螺还水草构成的三物种混养系统以及水生动物、蚌、螺和水草构成的四物种混养系统。2.根据权利要求1所述的生态系统，其特征在于，所述水下初级生产力构建选择种植沉水植物苦草，密度为3g/l。3.根据权利要求1所述的生态系统，其特征在于，所述底栖生物选择环棱螺、方形环棱螺及田螺中的一种或多种以及三角帆蚌、褶纹冠蚌、背瘤丽蚌、洞穴丽蚌、背角无齿蚌中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的生态系统，其特征在于，底栖生物选择铜锈环棱螺和三角帆蚌。5.根据权利要求4所述的生态系统，其特征在于：所述铜锈环棱螺和三角帆蚌投放比例为1:5。6.根据权利要求4所述的多营养层级健康生态系统构建方法，其特征在于：所述水生动物选择观赏性红鲫鱼。7.根据权利要求5所述的生态系统，其特征在于：苦草、铜锈环棱螺的生物量分别为3g/l，0.4g/l，三角帆蚌的投放密度为2g/l。8.根据权利要求6所述的生态系统，其特征在于：苦草、铜锈环棱螺和三角帆蚌的生物量分别固定为3g/l，0.4g/l，2g/l，红鲫鱼的投放密度为0.6g/l。

技术总结
一种水域多营养层级健康生态系统，本系统提供的水生生物组合为苦草-铜锈环棱螺、三角帆蚌-红鲫鱼。通过设置单草系统(苦草)、双物种混养系统(螺 草)、三物种混养系统(蚌 螺 草)、四物种混养系统(鱼 蚌 螺 草)放养密度梯度，得出在工程投放时沉水植物：底栖：鱼的生物量比不低于5：4：1(其中螺：蚌＝1：5)，即当沉水植物生物量为5时，底栖动物和鱼的生物量分别不高于4和1左右，淡水生态系统即可形成优美生态景观，并在低、中、高营养水体中维持长期健康稳定的发展。定的发展。定的发展。


技术研发人员：韩政 徐盼盼 何培民 陈嗣威 刘富财 栗斌 何文辉 王兰刚 高洋 徐兵兵 刘玉超 王蓉
受保护的技术使用者：上海海洋大学
技术研发日：2022.03.25
技术公布日：2022/6/7