一种生态浮床植物的配置及管理方法与流程

本发明涉及水污染治理与水体生态修复领域，尤其涉及了一种生态浮床植物的配置及管理方法。

背景技术：

生态浮床是由现代农艺无土种植技术衍生而来的一种水生态修复技术，通常也被称为生态浮岛、生物浮床、人工浮床、人工浮岛或生物浮岛。近几年来，随着我国水污染防治工作的全面推进，这种被誉称为“水上花园”的生态修复技术在我国许多地区得到了十分广泛的应用。就工程措施而言，生态浮床与自然植物净化的主要区别在于：生态浮床采用了轻质材料使水生植物固定并高密度地浮于水面生长。这一技术手段赋予了浮床技术殊多优势，主要体现在：(1)植物种类、设置区等选择空间大，如设置在不利于植物生长的深水区；(2)受水位变化、水深、水流等影响很小；(3)易与水景观结合进行整体设计，观赏性拓展空间大。

植物是生态浮床系统最为重要的构建和功能要素之一，生态浮床植物的配置及管理方法是否合理，直接关系到生态浮床的污染净化能力及长效性、水体生态恢复潜力和生态景观效果。但目前我国所开发和应用的生态浮床普通存在植物配置比较随意，管理方法比较粗放，往往只侧重于植物对污染物的吸收净化能力和观赏性，忽略了对水体生态恢复产生重要影响的植物根际效应以及杂草入侵(特别是外来入侵植物空心莲子草)、生态浮床稳定性(如受力不均)、植物倒伏、病虫害防治、后期维护管理便利性等问题。

目前，专利申请号为cn201610008484.3发明专利，公开了一种基于生态浮床的水体生态修复方法，公开了生态浮床的植物配置措施：将生态浮床种植区分为两个种植区，第一水生植物区种植挺水植物，第二水生植物种植区中种植浮叶植物(黄花水龙)或沉水植物(狐尾藻)。正如该专利文献中所描述的作用，该植物配置措施增强了生态浮床的整体景观效果。但是，由于两个种植区均设置在水面上，第一种植区中的挺水植物茎秆高大，而第二种植区中的浮叶或沉水植物茎秆又十分矮小且会向外蔓延生长，必然会导致观景层次感不强(高低落差太大)、第一种植区植物易倒伏、后期维护管理不便(如因第二种植区植物外延生长而难以进入第一种植区进行维护)等问题；此外，第二浮叶或沉水植物种植区的设置也必然导致第一种植区挺水植物种植面积的缩小，浮床单位面积的净化效率极为可能因此不增反减。另一方面，大量工程实践发现，黄花水龙或沉水植物也极易受外来入侵植物尤其是空心莲子草的入侵，这也给后期维护管理带来困难。

与此同时，该专利文献也公开了在生态浮床底部悬挂绳状碳素纤维生态草，利用该生态草充当生物膜载体的作用进一步提高生态浮床的污染净化效果，但是碳素纤维生态草由人工合成材料制得，制作成本高，其污染净化主要依赖于附着于其上的微生物的氧化降解，对氮、磷物质的净化能力十分有限，此外，该材料需要悬挂在生态浮床的底部，安装作业十分不便。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的上述缺点，提供了一种生态浮床植物的配置及管理方法，本发明的植物配置及管理方法可以增强景观层次感，进一步提高生态浮床的污染净化效果，有效防止外来入侵植物空心莲子草的入侵，还可以有效防止植物倒伏，便于后期对植物的维护管理。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种生态浮床植物的配置及管理方法，包括：

将生态浮床划分为水上种植区和水下种植区，水上种植区由内至外依次设置第一水上种植区、第二水上种植区和第三水上种植区，第一水上种植区设置在生态浮床中心位置，第二水上种植区设置在第一水上种植区外周围，第三水上种植区设置在第二水上种植区外周围，第一水上种植区上种植高秆型挺水植物，第二水上种植区种植中高秆型挺水植物，第三水上种植区种植中低秆型挺水植物；

高秆型挺水植物和中高秆型挺水植物在7～8月份和12月份各进行一次收割，中低秆型挺水植物在6～8月份进行一次收割；

水下种植区设置在生态浮床外围边框水下0.5～1.5m处，水下种植区定植沉水植物，定植方法为：

将沉水植物定植在土工席垫上，得到土工席垫植生体，土工席垫植生体一端与生态浮床外围边框连接，土工席垫植生体另一端与加重体连接，土工席垫植生体沉入水下；

沉水植物在11～12月份进行一次收割。

作为优选，第一水上种植区中的高秆型挺水植物的初始种植密度为18～27株/m2，第二水上种植区的中高秆型挺水植物的初始种植密度为9～18株/m2，第三水上种植区的中低秆型挺水植物的初始种植密度为27～36株/m2，水下种植区中沉水植物的初始定植密度为30～100株/m2。

作为优选，高秆型挺水植物为水生美人蕉或箭叶梭鱼草，中高秆型挺水植物为旱伞草，中低秆型挺水植物为常绿水生鸢尾，沉水植物为苦草、伊乐藻、菹草、金鱼藻和黑藻中的一种或一种以上。

作为优选，第一水上种植区、第二水上种植区和第三水上种植区的面积比为1:2～3:1.5～2。

作为优选，土工席垫为由塑料加工而成的三维网面结构土工合成材料，土工席垫的宽度为5～15cm，长度为0.5～1.5m，厚度为5～20mm。

作为优选，加重体为石块或者砖块，加重体用于将土工席垫植生体沉入水下，石块和砖块的重量要确保土工席垫植生体能沉入水下。

本发明将生态浮床设为水上种植区和水下种植区，其中水上种植区由内而外设置成三个种植区，并依次种植高秆型挺水植物、中高秆型挺水植物和中低秆挺水植物。本发明的植物的配置及管理方法综合考虑了植物的生长习性(如生长期和花期)、形态特征(如株体高度)、污染净化能力、株体重量、根际微生物效应、景观效果、抗倒伏能力、后期维护管理等因素，并据此进行优化分区配置。采用该植物的配置及管理方法，不仅可以确保生态浮床具有常年持续的污染净化效果，如冬季时最外层的常绿水生鸢尾仍能发挥水质净化能力，形成高低分明的水上立体景观；还可以有效防止植物倒伏，如最外层的水生鸢尾株体相对较矮，叶形窄短，不仅本身抗风浪能力较强，同时可以缓冲风浪对处于第一水上种植区和第二水上种植区的植物的冲击。

本发明在生态浮床外围边框设置水下种植区，可以使生态浮床的物理构件得到进一步拓展利用，同时，水下种植区定植的沉水植物的生长不会受生态浮床物理构件及以水上植物遮光的影响，不仅可以显著提高单位面积生态浮床的生物量和水质净化能力，还能在生态浮床四周形成水下沉水植物拦截带，阻隔杂草特别是外来入侵植物空心莲子草的入侵。与此同时，沉水植物的光合作用所释放的氧气又可以为水上种植区植物根际微生物的生物降解转化提供充分的氧源，从而进一步提高生态浮床净化水质的效果。

本发明将沉水植物定植在土工席垫上，简单而又同步地实现了沉水植物的定植和生物膜填料的安装：一方面，土工席垫所特有的三维网状结构可以起到类似于生物填料、碳素纤维生态草这些水处理专用生物膜载体的作用；另一方面，其所拦截吸附水体中的颗粒物以及所形成的生物膜又可为沉水植物的生长提供类似于种植营养土的固定营养源，使沉水植物的存活率高、长势好。

此外，相对于生物填料、碳素纤维生态草这些水处理专用生物膜填料，土工席垫的成本较低，使用寿命更长，可长达20年以上，且制作安装更为方便，只需将沉水植物定植在土工席垫上得到土工席垫植生体，然后将土工席垫植生体一端固定在生态浮床外围边框上，土工席垫植生体另一端沉入水下即可。

水生美人蕉、箭叶梭鱼草和旱伞草的生长周期长，生长到7～8月份时株体最高，净化能力下降，又容易出现倒伏，在7～8月份收割后能快速生长，从而加速对水体中污染物的转移，但上述植物进入冬季后逐渐枯萎，在12月份收割可以防止营养物质重新释放到水体中。

常绿水生鸢尾为喜冷性植物，冬季长势良好并可以保持较好的水质净化和景观效果，是生态浮床常用的水生植物。但该植物抗高温能力弱，在夏季7～8月份植株将停止生长，植株出现枯黄，此时极易发生冠腐病而导致植株枯萎和倒伏。本发明在7～8月份植株枯黄时收割常绿水生鸢尾，收割作业相对方便，可有效控制冠腐病的发生，也有利于夏季高温后植株的快速分蘖。

沉水植物的生长周期长，在11～12月进行收割既不影响其对杂草，特别是外来入侵植物空心莲子草的阻隔，又可以加速其对水体中污染物的转移。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

本发明的植物的配置及管理方法，可以显著提高单位面积生态浮床的生物量和水质净化能力，确保生态浮床具有常年持续的污染净化效果，可以增强景观层次感，可以在生态浮床四周形成水下沉水植物拦截带，阻隔杂草特别是外来入侵植物空心莲子草的入侵，还可以有效防止植物倒伏；此外，本发明将沉水植物定植在土工席垫上，可以简单而又同步地实现了沉水植物的定植和生物膜填料的安装。

本发明的生态浮床植物的配置及管理方法是针对植物的生长特性、根区效应、污染净化、景观需求等因素分别进行确定，该配置及管理方法不仅有利于水体中污染物的转移，避免二次污染和病虫害发生，还可以确保生态浮床维持四季生态景观。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

一种生态浮床植物的配置及管理方法，包括：

将生态浮床划分为水上种植区和水下种植区，水上种植区由内至外依次设置第一水上种植区、第二水上种植区和第三水上种植区，第一水上种植区设置在生态浮床中心位置，第二水上种植区设置在第一水上种植区外周围，第三水上种植区设置在第二水上种植区外周围，第一水上种植区上种植高秆型挺水植物，第二水上种植区种植中高秆型挺水植物，第三水上种植区种植中低秆型挺水植物；

高秆型挺水植物和中高秆型挺水植物在7月份和12月份各进行一次收割，中低秆型挺水植物在8月份进行一次收割；

水下种植区设置在生态浮床外围边框水下0.5～1.5m处，水下种植区定植沉水植物，定植方法为：

将沉水植物定植在土工席垫上，得到土工席垫植生体，土工席垫植生体一端与生态浮床外围边框连接，土工席垫植生体另一端与加重体连接，土工席垫植生体沉入水下；

沉水植物在12月份进行一次收割。

第一水上种植区中的高秆型挺水植物的初始种植密度为20株/m2，第二水上种植区的中高秆型挺水植物的初始种植密度为15株/m2，第三水上种植区的中低秆型挺水植物的初始种植密度为30株/m2，水下种植区中沉水植物的初始定植密度为50株/m2。

高秆型挺水植物为水生美人蕉，中高秆型挺水植物为旱伞草，中低秆型挺水植物为常绿水生鸢尾，沉水植物为苦草、伊乐藻、菹草、金鱼藻和黑藻。

第一水上种植区、第二水上种植区和第三水上种植区的面积比为1:2:1.5。

土工席垫为由塑料加工而成的三维网面结构土工合成材料，土工席垫的宽度为5～15cm，长度为0.5～1.5m，厚度为5～20mm。

加重体为石块，加重体用于将土工席垫植生体沉入水下，石块的重量要确保土工席垫植生体能沉入水下。

对比例1

生态浮床同实施例1，所不同的是生态浮床不设水下种植区，生态浮床上只种植美人蕉，美人蕉的初始种植密度为20株/m2，美人蕉在7月份和12月份各进行一次收割。

对比例2

生态浮床植物的配置及管理方法同实施例1，所不同的是生态浮床不设水下种植区。

在生态浮床上分别实施实施例1和对比例1-2的生态浮床植物的配置及管理方法，然后将该生态浮床进行中试规模的对比研究，处理时间为20天，计算生态浮床对水体中主要污染物(氨氮、总氮和总磷)的去除率，其中，原污水氨氮、总氮和总磷浓度分别为9.2、10.5和1.2mg/l，结果如表1所示。

表1实施例1和对比例1-2对水体中主要污染物的去除率(％)

由表1可知，采用实施例1的生态浮床植物的配置及管理方法，对水体中的氮、磷物质去除效果明显好于对比例1-2。因此，本发明的植物的配置及管理方法可以显著提高生态浮床的水质净化能力，确保生态浮床具有常年持续的污染净化效果。

实施例2

一种生态浮床植物的配置及管理方法，包括：

将生态浮床划分为水上种植区和水下种植区，水上种植区由内至外依次设置第一水上种植区、第二水上种植区和第三水上种植区，第一水上种植区设置在生态浮床中心位置，第二水上种植区设置在第一水上种植区外周围，第三水上种植区设置在第二水上种植区外周围，第一水上种植区上种植高秆型挺水植物，第二水上种植区种植中高秆型挺水植物，第三水上种植区种植中低秆型挺水植物；

高秆型挺水植物和中高秆型挺水植物在8月份和12月份各进行一次收割，中低秆型挺水植物在7月份进行一次收割；

水下种植区设置在生态浮床外围边框水下0.5～1.5m处，水下种植区定植沉水植物，定植方法为：

将沉水植物定植在土工席垫上，得到土工席垫植生体，土工席垫植生体一端与生态浮床外围边框连接，土工席垫植生体另一端与加重体连接，土工席垫植生体沉入水下；

沉水植物在11月份进行一次收割。

第一水上种植区中的高秆型挺水植物的初始种植密度为18株/m2，第二水上种植区的中高秆型挺水植物的初始种植密度为9株/m2，第三水上种植区的中低秆型挺水植物的初始种植密度为27株/m2，水下种植区中沉水植物的初始定植密度为30株/m2。

高秆型挺水植物为水生美人蕉，中高秆型挺水植物为旱伞草，中低秆型挺水植物为常绿水生鸢尾，沉水植物为苦草和黑藻。

第一水上种植区、第二水上种植区和第三水上种植区的面积比为1:2:2。

土工席垫为由塑料加工而成的三维网面结构土工合成材料，土工席垫的宽度为5～15cm，长度为0.5～1.5m，厚度为5～20mm。

加重体为石块，加重体用于将土工席垫植生体沉入水下，石块的重量要确保土工席垫植生体能沉入水下。

将本实施例和对比例1的植物的配置及管理方法应用于治理湖州市长兴县某河道，一年后现场调查发现，本实施例的生态浮床上没有出现外来入侵植物和植物倒伏现象，而对比例1的生态浮床上出现空心莲子草大量入侵，其中部分水生美人蕉出现倒伏。

实施例3

一种生态浮床植物的配置及管理方法，包括：

将生态浮床划分为水上种植区和水下种植区，水上种植区由内至外依次设置第一水上种植区、第二水上种植区和第三水上种植区，第一水上种植区设置在生态浮床中心位置，第二水上种植区设置在第一水上种植区外周围，第三水上种植区设置在第二水上种植区外周围，第一水上种植区上种植高秆型挺水植物，第二水上种植区种植中高秆型挺水植物，第三水上种植区种植中低秆型挺水植物；

高秆型挺水植物和中高秆型挺水植物在8月份和12月份各进行一次收割，中低秆型挺水植物在6月份进行一次收割；

水下种植区设置在生态浮床外围边框水下0.5～1.5m处，水下种植区定植沉水植物，定植方法为：

将沉水植物定植在土工席垫上，得到土工席垫植生体，土工席垫植生体一端与生态浮床外围边框连接，土工席垫植生体另一端与加重体连接，土工席垫植生体沉入水下；

沉水植物在12月份进行一次收割。

第一水上种植区中的高秆型挺水植物的初始种植密度为27株/m2，第二水上种植区的中高秆型挺水植物的初始种植密度为18株/m2，第三水上种植区的中低秆型挺水植物的初始种植密度为36株/m2，水下种植区中沉水植物的初始定植密度为100株/m2。

高秆型挺水植物为水生美人蕉，中高秆型挺水植物为旱伞草，中低秆型挺水植物为常绿水生鸢尾，沉水植物为伊乐藻。

第一水上种植区、第二水上种植区和第三水上种植区的面积比为1:3:1.5。

土工席垫为由塑料加工而成的三维网面结构土工合成材料，土工席垫的宽度为5～15cm，长度为0.5～1.5m，厚度为5～20mm。

加重体为石块，加重体用于将土工席垫植生体沉入水下，石块的重量要确保土工席垫植生体能沉入水下。

将本实施例和对比例1的植物的配置及管理方法应用于嘉兴市南湖区某河道，一年后现场调查发现，本实施例的生态浮床上没有出现外来入侵植物和植物倒伏现象，而对比例1的生态浮床上出现空心莲子草大量入侵，其中部分水生美人蕉出现倒伏。

实施例4

一种生态浮床植物的配置及管理方法，包括：

将生态浮床划分为水上种植区和水下种植区，水上种植区由内至外依次设置第一水上种植区、第二水上种植区和第三水上种植区，第一水上种植区设置在生态浮床中心位置，第二水上种植区设置在第一水上种植区外周围，第三水上种植区设置在第二水上种植区外周围，第一水上种植区上种植高秆型挺水植物，第二水上种植区种植中高秆型挺水植物，第三水上种植区种植中低秆型挺水植物；

高秆型挺水植物和中高秆型挺水植物在7月份和12月份各进行一次收割，中低秆型挺水植物在7月份进行一次收割；

水下种植区设置在生态浮床外围边框水下0.5～1.5m处，水下种植区定植沉水植物，定植方法为：

将沉水植物定植在土工席垫上，得到土工席垫植生体，土工席垫植生体一端与生态浮床外围边框连接，土工席垫植生体另一端与加重体连接，土工席垫植生体沉入水下；

沉水植物在12月份进行一次收割。

第一水上种植区中的高秆型挺水植物的初始种植密度为24株/m2，第二水上种植区的中高秆型挺水植物的初始种植密度为12株/m2，第三水上种植区的中低秆型挺水植物的初始种植密度为33株/m2，水下种植区中沉水植物的初始定植密度为75株/m2。

高秆型挺水植物为水生美人蕉，中高秆型挺水植物为旱伞草，中低秆型挺水植物为常绿水生鸢尾，沉水植物为菹草、金鱼藻和黑藻。

第一水上种植区、第二水上种植区和第三水上种植区的面积比为1:2:2。

土工席垫为由塑料加工而成的三维网面结构土工合成材料，土工席垫的宽度为5～15cm，长度为0.5～1.5m，厚度为5～20mm。

加重体为砖块，加重体用于将土工席垫植生体沉入水下，砖块的重量要确保土工席垫植生体能沉入水下。

将本实施例和对比例1的植物的配置及管理方法应用于广州市天河区某河道，一年后现场调查发现，本实施例的生态浮床上没有出现外来入侵植物和植物倒伏现象，而对比例1的生态浮床上出现空心莲子草大量入侵，其中部分水生美人蕉出现倒伏。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

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