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1、前沿 我国在淡水湖泊开发利用方面，对浅水湖泊的开发利用程我国在淡水湖泊开发利用方面，对浅水湖泊的开发利用程我国在淡水湖泊开发利用方面，对浅水湖泊的开发利用程我国在淡水湖泊开发利用方面，对浅水湖泊的开发利用程度最高，用于城市饮用水源地、工业用水取水、农业养殖、度最高，用于城市饮用水源地、工业用水取水、农业养殖、度最高，用于城市饮用水源地、工业用水取水、农业养殖、度最高，用于城市饮用水源地、工业用水取水、农业养殖、农业灌溉、景观娱乐等方面。人们在对浅水湖泊开发利用农业灌溉、景观娱乐等方面。人们在对浅水湖泊开发利用农业灌溉、景观娱乐等方面。人们在对浅水湖泊开发利用农业灌溉、景观娱乐等方面。人们在对浅
2、水湖泊开发利用的同时，也带来了严重的富营养化问题的同时，也带来了严重的富营养化问题的同时，也带来了严重的富营养化问题的同时，也带来了严重的富营养化问题,而流域内分布有而流域内分布有而流域内分布有而流域内分布有大、中城市的浅水湖泊污染更为严重。大、中城市的浅水湖泊污染更为严重。大、中城市的浅水湖泊污染更为严重。大、中城市的浅水湖泊污染更为严重。在修复浅水湖泊生态系统的过程中，沉水植物具有相当重在修复浅水湖泊生态系统的过程中，沉水植物具有相当重在修复浅水湖泊生态系统的过程中，沉水植物具有相当重在修复浅水湖泊生态系统的过程中，沉水植物具有相当重要的作用，可以有效的降低湖泊总能量，对湖泊中的要的作用，
3、可以有效的降低湖泊总能量，对湖泊中的要的作用，可以有效的降低湖泊总能量，对湖泊中的要的作用，可以有效的降低湖泊总能量，对湖泊中的N N N N、P P P P等富营养化物质也有较高的去除效率。在外源污染物负荷等富营养化物质也有较高的去除效率。在外源污染物负荷等富营养化物质也有较高的去除效率。在外源污染物负荷等富营养化物质也有较高的去除效率。在外源污染物负荷降低后，沉水植物的恢复具有一定的滞后性和困难性。降低后，沉水植物的恢复具有一定的滞后性和困难性。降低后，沉水植物的恢复具有一定的滞后性和困难性。降低后，沉水植物的恢复具有一定的滞后性和困难性。第第1 1页页/共共1919页页沉水植物简介沉水植
4、物简介 沉水植物，由根、根须或叶状体固着在水下基质上其叶片沉水植物，由根、根须或叶状体固着在水下基质上其叶片也在水面下生长的大型植物。繁殖器官有沉水也有挺出水也在水面下生长的大型植物。繁殖器官有沉水也有挺出水面的，植物体的各部分都可吸收水分和养料。生长于河川、面的，植物体的各部分都可吸收水分和养料。生长于河川、湖泊等底部且不露出水面的水生植物。湖泊等底部且不露出水面的水生植物。沉水植物沉水植物submergedplants submergedplants 植物体全部位于水层下面营固植物体全部位于水层下面营固着生活的大形水生植物。它们的根有时不发达或退化，植着生活的大形水生植物。它们的根有时不发
5、达或退化，植物体的各部分都可吸收水分和养料，通气组织特别发达，物体的各部分都可吸收水分和养料，通气组织特别发达，有利于在水中缺乏空气的情况下进行气体交换。这类植物有利于在水中缺乏空气的情况下进行气体交换。这类植物的叶子大多为带状或丝状，如苦草、金鱼藻、狐尾藻、黑的叶子大多为带状或丝状，如苦草、金鱼藻、狐尾藻、黑藻等。藻等。第第2 2页页/共共1919页页几种沉水植物几种沉水植物眼子菜眼子菜眼子菜眼子菜小茨藻小茨藻小茨藻小茨藻第第3 3页页/共共1919页页几种沉水植物几种沉水植物中国狐尾藻属植物常见有中国狐尾藻属植物常见有中国狐尾藻属植物常见有中国狐尾藻属植物常见有4 4 4 45 5 5 5
6、种种种种水生狸藻一般沉生于水流缓慢的淡水池沼中水生狸藻一般沉生于水流缓慢的淡水池沼中水生狸藻一般沉生于水流缓慢的淡水池沼中水生狸藻一般沉生于水流缓慢的淡水池沼中第第4 4页页/共共1919页页沉水植物在水生态系统中的功能沉水植物在水生态系统中的功能沉水植物在水生态系统中的功能沉水植物在水生态系统中的功能 在调控湖泊演化和湖泊生态平衡中极其重要，是水体生物在调控湖泊演化和湖泊生态平衡中极其重要，是水体生物在调控湖泊演化和湖泊生态平衡中极其重要，是水体生物在调控湖泊演化和湖泊生态平衡中极其重要，是水体生物多样性赖以维持的基础；多样性赖以维持的基础；多样性赖以维持的基础；多样性赖以维持的基础；通过有
7、效增加空间生态位，抑制生物性和非生物性悬浮物通过有效增加空间生态位，抑制生物性和非生物性悬浮物通过有效增加空间生态位，抑制生物性和非生物性悬浮物通过有效增加空间生态位，抑制生物性和非生物性悬浮物 改善水体透明度和溶氧量，为生态系统复杂食物链提供物改善水体透明度和溶氧量，为生态系统复杂食物链提供物改善水体透明度和溶氧量，为生态系统复杂食物链提供物改善水体透明度和溶氧量，为生态系统复杂食物链提供物质基础和其他必需条件；质基础和其他必需条件；质基础和其他必需条件；质基础和其他必需条件；提高水体中原生动物群落结构的生物多样性。提高水体中原生动物群落结构的生物多样性。提高水体中原生动物群落结构的生物多样
8、性。提高水体中原生动物群落结构的生物多样性。第第5 5页页/共共1919页页影响沉水植物修复的因子影响沉水植物修复的因子1.光照5.悬浮颗粒3.营养盐4.重金属6.固着生藻类等生物2.pH值影响影响影响影响因子因子因子因子第第6 6页页/共共1919页页影响沉水植物修复的因子影响沉水植物修复的因子光照光照 水下不同深度光照强度的分布是制约利用沉水植物进水下不同深度光照强度的分布是制约利用沉水植物进行水体修复的关键因素。沉水植物光合作用的光补偿点决行水体修复的关键因素。沉水植物光合作用的光补偿点决定了沉水植物在水下可分布的最大深度和光合产量及竞争定了沉水植物在水下可分布的最大深度和光合产量及竞争
9、能力。能力。在重建或组建沉水植物进行生态修复时在重建或组建沉水植物进行生态修复时,一定要考虑一定要考虑沉水植物群落的类型及其合适的生物量。根据环境条件和沉水植物群落的类型及其合适的生物量。根据环境条件和种群特性的差异种群特性的差异,在时间、空间分布上按一定比例进行合在时间、空间分布上按一定比例进行合理的安排理的安排,以达到恢复原有水体群落结构与功能的目标。以达到恢复原有水体群落结构与功能的目标。当沉水植物生长旺盛以致会产生自遮作用或衰败、消当沉水植物生长旺盛以致会产生自遮作用或衰败、消亡时亡时,要及时地进行打捞与清理要及时地进行打捞与清理,以免造成水体的二次污以免造成水体的二次污染染,并防止由
10、此而产生水体透光性的降低与水下光谱分布并防止由此而产生水体透光性的降低与水下光谱分布的改的改 变变,这将直接或间接地导致修复植物的退化。这将直接或间接地导致修复植物的退化。第第7 7页页/共共1919页页影响沉水植物修复的因子影响沉水植物修复的因子pH值值 随着水体随着水体pHpH值的下降值的下降,将会促进其中重将会促进其中重金属盐的解离金属盐的解离,包括底泥的释放包括底泥的释放,从而增加从而增加了重金属对水生植物的毒害作用。了重金属对水生植物的毒害作用。在富营养化水体中利用沉水植物进行修在富营养化水体中利用沉水植物进行修复时要注意沉水植物的种类及其所合适的复时要注意沉水植物的种类及其所合适的
11、pH pH 范围。范围。pHpH值大小不仅影响光合的最适状况值大小不仅影响光合的最适状况,还影响水中无机碳源、水体中有毒物质还影响水中无机碳源、水体中有毒物质,例例如非离子氨、重金属盐等的胁迫作用如非离子氨、重金属盐等的胁迫作用,这些这些都会直接导致沉水植物光合速率的下降。都会直接导致沉水植物光合速率的下降。第第8 8页页/共共1919页页影响沉水植物修复的因子影响沉水植物修复的因子营养盐营养盐不同的水体或同一水体在不同富营养化阶段不同的水体或同一水体在不同富营养化阶段营养盐控制因子是不同的。这要根据具体的营养盐控制因子是不同的。这要根据具体的水体类型重建或组建沉水植物群落。有的沉水体类型重建
12、或组建沉水植物群落。有的沉水植物喜肥水生活水植物喜肥水生活,有的沉水植物喜偏瘦水有的沉水植物喜偏瘦水体。体。第第9 9页页/共共1919页页影响沉水植物修复的因子影响沉水植物修复的因子重金属重金属 重金属分为必需元素和非必需元素重金属分为必需元素和非必需元素,某些某些重金属如重金属如CuCu、ZnZn是植物生长的必需元素是植物生长的必需元素,但是但是无论是必需元素还是非必需元素无论是必需元素还是非必需元素,当超过某一当超过某一数值时数值时,都会对植物产生毒害作用都会对植物产生毒害作用,轻则植物轻则植物体的代谢过程发生紊乱体的代谢过程发生紊乱,生长发育受阻生长发育受阻,重则导重则导致植物死亡。致
13、植物死亡。在水体实际修复过程中在水体实际修复过程中,要对其进行较为要对其进行较为详尽的污染物与污染过程分析详尽的污染物与污染过程分析,根据沉水植物根据沉水植物对重金属的耐受能力对重金属的耐受能力,选择那些耐污能力强的选择那些耐污能力强的作为先锋物种作为先锋物种,结合对水体结合对水体pHpH的调节的调节,待重金待重金属降低到合适的范围后属降低到合适的范围后,再逐步组建其他沉水再逐步组建其他沉水 植物形成稳定的水生植物群落。植物形成稳定的水生植物群落。第第1010页页/共共1919页页影响沉水植物修复的因子影响沉水植物修复的因子悬浮颗粒悬浮颗粒 悬浮颗粒物因产生源广泛悬浮颗粒物因产生源广泛,例如风
14、浪、船只、水流等水动力例如风浪、船只、水流等水动力条件及水体修复过程所造成的底泥再悬浮、藻类及其残体、陆源条件及水体修复过程所造成的底泥再悬浮、藻类及其残体、陆源水土流失等水土流失等,所以它是水环境中普遍存在、对修复生物影响深刻所以它是水环境中普遍存在、对修复生物影响深刻的限制性因素。的限制性因素。它不仅是一种污染物它不仅是一种污染物,也会向水中释放氮磷等多种污染物也会向水中释放氮磷等多种污染物;而且会影响水体透明度而且会影响水体透明度,严重降低水体内部太阳光辐射总量及有严重降低水体内部太阳光辐射总量及有效光能。因此效光能。因此,水中颗粒物既会对水体初级生产力产生影响水中颗粒物既会对水体初级生
15、产力产生影响,也也会改变水生生态系统的结构和功能。会改变水生生态系统的结构和功能。悬浮颗粒物覆盖在沉水生植物的叶片表面悬浮颗粒物覆盖在沉水生植物的叶片表面,一方面影响它们一方面影响它们的光合作用的光合作用,另一方面抑制了植物的生理代谢作用另一方面抑制了植物的生理代谢作用,影响沉水植影响沉水植物的正常健康生长。因此物的正常健康生长。因此,在富营养化水体进行生态修复时在富营养化水体进行生态修复时,往往往往会伴随水体高浊度的困扰会伴随水体高浊度的困扰,此时更应小心选择修复植物与组建方此时更应小心选择修复植物与组建方法法,否则会导致修复工程的效果很差否则会导致修复工程的效果很差,甚至修复技术的失败。甚
16、至修复技术的失败。第第1111页页/共共1919页页影响沉水植物修复的因子影响沉水植物修复的因子固着生藻类等生物固着生藻类等生物 固着生藻类常与周丛细菌及有机碎屑等一同组成固着生藻类常与周丛细菌及有机碎屑等一同组成沉水植物表面的覆盖层。通常情况下沉水植物表面的覆盖层。通常情况下,固着生藻类生固着生藻类生长量的增加一方面会降低水生植物的生长速率长量的增加一方面会降低水生植物的生长速率,这主这主要是固着生微生物层的遮光、阻碍宿主水生植物的营要是固着生微生物层的遮光、阻碍宿主水生植物的营养吸收造成的养吸收造成的;另一方面其代谢产物对水生植物的毒另一方面其代谢产物对水生植物的毒害作用等对宿主有不利的影
17、响。害作用等对宿主有不利的影响。由于固着生藻的生存能力比沉水植物强由于固着生藻的生存能力比沉水植物强,当着生当着生藻类大量存在时藻类大量存在时,不易直接利用沉水植物做修复植物。不易直接利用沉水植物做修复植物。应先根据固着生藻的种类选择合适的除藻剂应先根据固着生藻的种类选择合适的除藻剂,但避免但避免用有毒副作用的金属盐类或有机农药。利用化感物质用有毒副作用的金属盐类或有机农药。利用化感物质抑制有害藻类是一种廉价、安全、高效的方法。抑制有害藻类是一种廉价、安全、高效的方法。第第1212页页/共共1919页页沉水植物恢复措施沉水植物恢复措施沉水植物恢复措施包括：自然恢复和人工恢复第第1313页页/共
18、共1919页页沉水植物恢复措施沉水植物恢复措施 自然恢复自然恢复自然恢复自然恢复自然恢复自然恢复人工恢复人工恢复人工恢复人工恢复植物采用人工恢复条件有植物采用人工恢复条件有3 3 种：种：湖泊中沉水植物彻底死亡，底泥中也缺乏沉水植物繁殖体；湖泊中沉水植物彻底死亡，底泥中也缺乏沉水植物繁殖体；湖水的低浊度只能保持较短的时间，但是要求沉水植物迅速恢复；湖水的低浊度只能保持较短的时间，但是要求沉水植物迅速恢复；沉水植物的恢复需要引入外来物种，或者因为娱乐等需要发展特定的沉水植沉水植物的恢复需要引入外来物种，或者因为娱乐等需要发展特定的沉水植物。物。自然恢复是沉水植物对生长环境适应性的一种反应，当浅水
19、湖泊的透光性良自然恢复是沉水植物对生长环境适应性的一种反应，当浅水湖泊的透光性良好，条件合适的情况下，沉水植物可迅速恢复生长。好，条件合适的情况下，沉水植物可迅速恢复生长。扦插移栽扦插移栽网箱养草技术网箱养草技术半浮式载体移半浮式载体移栽栽第第1414页页/共共1919页页 水深较浅、透明度好和底质适宜的条件下可采用此方法。水深较浅、透明度好和底质适宜的条件下可采用此方法。其方法是将水生植物植株捆扎成小束，用宽其方法是将水生植物植株捆扎成小束，用宽5 cm 5 cm 的竹片头的竹片头部做一个缺口，然后将植物的根部卡入缺口，手持竹片将部做一个缺口，然后将植物的根部卡入缺口，手持竹片将沉水植物插进
20、水底的底泥中，然后轻轻地拔出竹片。沉水植物插进水底的底泥中，然后轻轻地拔出竹片。扦插移栽扦插移栽扦插移栽扦插移栽半浮式载体半浮式载体半浮式载体半浮式载体移栽移栽移栽移栽网箱养草技网箱养草技网箱养草技网箱养草技术术术术 将沉水植物首先通过扦插或芽苞繁殖移栽到吊盆、营养钵将沉水植物首先通过扦插或芽苞繁殖移栽到吊盆、营养钵等载体上，通过载体的逐步沉降来克服富营养化水体透明等载体上，通过载体的逐步沉降来克服富营养化水体透明度低的问题，等植物营养繁殖体发芽生长到一定阶段后，度低的问题，等植物营养繁殖体发芽生长到一定阶段后，再撒播到水体中。再撒播到水体中。借助网箱的沉子、浮子，沉水植物可在光补偿深度垂直空
21、间借助网箱的沉子、浮子，沉水植物可在光补偿深度垂直空间内上下移动，并可按需要及时调整箱内水草种类、数量达到内上下移动，并可按需要及时调整箱内水草种类、数量达到净化水质的目的。沉水植物的生长不会受到光补偿深度、透净化水质的目的。沉水植物的生长不会受到光补偿深度、透明度、水体污染程度和着生藻类等因素的限制，夜间将网箱明度、水体污染程度和着生藻类等因素的限制，夜间将网箱提起或移出，可以减少夜间沉水植物对水中溶解氧的消耗，提起或移出，可以减少夜间沉水植物对水中溶解氧的消耗，而且也方便收获水草。而且也方便收获水草。人工恢复人工恢复沉水植物恢复措施沉水植物恢复措施第第1515页页/共共1919页页沉水植物
22、对脱氮效用的影响沉水植物对脱氮效用的影响C C、当沉水植物的生物量较大时、当沉水植物的生物量较大时,水中水中pH pH 值的微小变化值的微小变化都会引起水中氮浓度较大的变化。在沉水植物净水技术都会引起水中氮浓度较大的变化。在沉水植物净水技术去除富营养化水体中的氮时去除富营养化水体中的氮时,由于植物光合作用引起的水由于植物光合作用引起的水中中pH pH 值的变化在氮去除中也发挥了一定的作用。值的变化在氮去除中也发挥了一定的作用。B B、植物的生物量对氮的去除有较大的影响、植物的生物量对氮的去除有较大的影响,生物量越大生物量越大,则对氮的去除速率越大。在采用沉水植物去除富营养则对氮的去除速率越大。
23、在采用沉水植物去除富营养化水体中的氮时化水体中的氮时,可以通过适当增加植物密度提高对氮可以通过适当增加植物密度提高对氮的去除效果。的去除效果。A A、沉水植物光合作用消耗水中的、沉水植物光合作用消耗水中的CO2,CO2,从而能够使水从而能够使水中的中的pH pH 值上升值上升,促进氮的去除效果。促进氮的去除效果。D D、沉水植物处理过程中，硝态氮占较大比例，氨氮含量、沉水植物处理过程中，硝态氮占较大比例，氨氮含量其次，亚硝态氮含量最低。随着处理时间的增加，氨氮其次，亚硝态氮含量最低。随着处理时间的增加，氨氮比例降低、硝态氮比例增高。比例降低、硝态氮比例增高。第第1616页页/共共1919页页关
24、于水质保护的几点建议关于水质保护的几点建议(1)(1)在严格控制外来性污染的基础上，加强内源性污染源的监控、分在严格控制外来性污染的基础上，加强内源性污染源的监控、分析、论证，加大力度，增加投入。将水体质量控制在一个较好的水平。析、论证，加大力度，增加投入。将水体质量控制在一个较好的水平。对水中有机质含量的增高进行适度控制，既要充分利用合理数量合理对水中有机质含量的增高进行适度控制，既要充分利用合理数量合理种类的沉水植物在生长期间净化水质，又要控制沉水植物过量生长及种类的沉水植物在生长期间净化水质，又要控制沉水植物过量生长及腐败沉落后造成的污染和生物填平作用，从而维护水生态系统的良性腐败沉落后
25、造成的污染和生物填平作用，从而维护水生态系统的良性循环。循环。(2)(2)沉水植物在生长期间将水中的氮和磷元素转化为有机体的组成物沉水植物在生长期间将水中的氮和磷元素转化为有机体的组成物质，大量收获这些水生植物就可以从湖水中去除过量的氮、磷等，从质，大量收获这些水生植物就可以从湖水中去除过量的氮、磷等，从而减少内源性营养物质负荷，这是针对以沉水植物过量生长为特征的而减少内源性营养物质负荷，这是针对以沉水植物过量生长为特征的富营养化湖泊进行湖内治理的一项积极措施。富营养化湖泊进行湖内治理的一项积极措施。(3)(3)在在6 6月份，沉水植物生物量接近最大，特别是在月份，沉水植物生物量接近最大，特别是在7 7、8 8月份，随着月份，随着温度的升高，腐败程度也会增大，因此应尽快地对其进行打捞，运出温度的升高，腐败程度也会增大，因此应尽快地对其进行打捞，运出湖外，减少水体内的有机物的含量，增加水体透明度，以增强好氧性湖外，减少水体内的有机物的含量，增加水体透明度，以增强好氧性微生物的活动，促使水体内有机物矿化。微生物的活动，促使水体内有机物矿化。第第1717页页/共共1919页页Thank You!第第1818页页/共共1919页页感谢您的观看。第第1919页页/共共1919页页