专利名称：一种利用含氧土壤对沉水植物种芽包衣的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用微氧土壤对沉水植物种芽包衣的方法。属于富营养化浅水湖 泊沉水植被修复技术领域。
背景技术：
富营养化是当今湖泊水环境面临的主要问题，长期以来，人们在不断的探索富营 养化水体治理的途径。生物-生态方法，也被称为绿色修复技术，即利用放养控藻型生物、 构建人工湿地或建立水生植被等进行修复的方法，并成为近年来研究的热点。大型水生植物是湖泊生态系统中重要的组成部分，具有吸收富集营养物质、根际 过滤、克藻和减少沉积物再悬浮等作用，因而重建水生植物、恢复水生植被是湖泊生态修复 工作中的重要环节。然而在水生植物尤其是沉水植物恢复过程中，受风浪、光照、底质及生 物等诸多因素的影响，重建与恢复工作往往不能一蹴而就。在现已公开的沉水植物种植方法，可分为移栽植株和种子繁育，其中有自培种苗 与粘土手工揉合成球体定植和建群的方法(CN 1860854A)，有将沉水植物连带根部底泥 竖直迁移栽种的方法(CN 101444167A)，有用沉箱铺土用于沉水植物定植和培育的方法 (CN101585604A)，有利用可升降可拆除苗床移栽沉水植物种苗的方法(CN 101015268A)； 然而移栽植株会造成种源地的群落结构破坏，也无法保证种苗的充足。以种子繁育方式进行植物重建，有直接抛洒种子或将块茎放于水底打穴并覆土的 方法(CN 1596601A)，有将菹草组织离体培养制成人工种子的方法(CN 101120655A)，也有 用植物生长素、农药、化肥和絮凝剂等混合制成包衣剂的方法(CN 1875673A)。然而以种子 为起点重建的沉水植物存在着种子无法定植生根或幼苗腐烂死亡现象，加之几十年大量污 染物造成了湖泊底泥的严重污染，既成为内源释放的重大威胁，又会影响沉水植物的生长 和生理性质，高温季节大量的藻类繁殖又会造成湖水底层溶解氧较低，这些都给沉水植物 的恢复带来很大困难。因此，开发植物种芽微氧土壤包衣技术，用此氧含量更丰富、氧化还 原环境更好和污染物更少的洁净富氧土壤包裹种芽投撒于厌氧底泥之上，提供更适于植物 萌发和生长的微环境，协助轻质种苗下沉定植，并对污染底泥中的污染物耗氧及氮磷释放 产生阻隔作用是本发明要解决的主要问题。
发明内容
本发明提供一种利用微氧土壤对沉水植物种芽包衣的方法。具体地说，就是将湖 泊流域土壤进行加氧处理，包裹沉水植物种芽后投撒于湖底，使洁净富氧土壤增加底层水 体及水-沉积物界面的氧含量、改善底质的氧化还原条件，为沉水植物的萌发生长提供独 立于厌氧底泥的微环境，使以种子及芽植体为起点的沉水植物能在生长初期有效抵抗厌氧 底质带来的环境胁迫，迅速地萌发、生长和建群，最终达到大型植物重建的目的。本发明所用的沉水植物种芽包衣剂，主体是湖泊流域土壤，即湖泊岸边或流域附 近的各种黏土、沉积物和土壤，收集翻晒和去掉石块后，进行除磷脱氮和去除有机物的处理，以保证包衣剂本身的低营养负荷，避免可能产生的二次污染，并对水体中的营养盐和有 机物有一定的吸附絮凝助沉降作用。本发明所用的湖泊流域土壤的加氧处理，将低温土壤勻浆充入氧气使之含氧，或 将翻晒过的土壤与含氧的水混合，利用固体颗粒的疏松孔隙对氧的容纳能力和水气固三相 界面的平衡进行氧的加载和调控，通过过程调控使其加氧量和氧释放速度符合相应植物生 长初期的需要。本发明所用的包裹沉水植物种芽的方式，用加氧后土壤糊状体与相应的植物种子 或无性繁殖芽体混合搅拌，包衣剂的厚度可以为1 30cm，包衣剂与种芽的比例以充分包 裹但投撒后包埋种芽包埋深度不超过1cm。土壤糊状体，土壤糊状体可与海泡石、硅藻土 等粘土矿物混合后加氧用于包衣，粘土矿物的疏松多孔结构可使包衣剂含氧更多并缓慢释 放，以增强根际的氧气流。本发明所用的将包衣种芽投撒于湖底的方式，既可以将包衣后的种芽直接投撒于 湖底，也可以先行投撒一定的包衣剂于湖底进行污染物隔绝，之后投撒包衣种芽。与现有技术相比，本发明采用了湖泊流域土壤这样价廉、易得的材料作为包衣剂， 加氧处理后的包衣剂能为湖泊水体带入更多的溶解氧和更强的负载和缓释氧的能力，能协 助种芽下沉并促进其定植生根能力，能为沉水植物种芽萌发提供良好的生境条件，且洁净、 安全、无二次污染。
图1为本发明实施后，对照组和修复组底泥的H1变化。图2为本发明实施后，对照组和修复组水体中溶解氧的变化。图3为本发明实施M天时对照组和修复组中沉水植物苦草的植株高度变化情况。图4为本发明实施M天时对照组和修复组苦草生长情况的的图片(左为对照组， 右为修复组)。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明的方法加以说明。实施例一微氧土壤包衣剂的制备和包衣过程取草坪周围天然土壤，拣去大石块，摊开在阳光下通风处晾晒，土壤与水以 1 2 (V/V)混合搅拌，除去浮沫，边搅边向其中充入微氧气泡，持续30min，向其中加入体积 为原土壤1/4的硅藻土，搅拌均勻。将野外采集的苦草果荚浸泡于水中2-3天，待荚皮松软将其中的种子挤出或搓 出，反复冲洗过筛，洗去胶状物，再浸于水中经过2-3天的预发芽处理。将如上所述的微氧土壤悬浊液与经过预发芽处理的种子混合，其比例以充分包裹 但投撒后包埋种芽包埋深度不超过Icm为宜，则制成了包衣种子。实施例二 模拟生态系统中的微氧种芽包衣技术实施效果在模拟生态系统中，底质为取自废弃水库的厌氧湖泥，底质为黑色有臭味，初始H1 约为-180mV ；上覆水为模拟湖水，其中TN = 6mg/L, TP = 0. 4mg/L ；体系采用全密闭、四周 避光，顶部光照强度166 μ W/cm2，光照周期L D = 14 10，水温25°C。设置对照组和修复组，分别进行投撒普通种子和投撒微氧土壤包衣种芽的处理。投撒微氧土壤包衣种芽前后，对照组和修复组底泥的H1变化如图1所示。由图可 见，将微氧土壤包衣种芽投于模拟体系，可使底泥H1有较大辐度提高，改善了原有厌氧底 泥的氧化还原环境。投撒微氧土壤包衣种芽前后，对照组和修复组水体中溶解氧的变化如图2所示。 由图可知，将微氧土壤包衣种芽投于模拟体系，可使底层水体的氧含量在短时间内有所提 高，为种子萌发和幼苗生长初期提供了较好的生境条件。图3是对照组和修复组中沉水植物苦草的植株高度变化。由图所示，12天时，对照 组的苦草高度变为0，而修复组得以不断增高。图4为生长M天时对照组和修复组苦草生长情况的的图片(左为对照组，右为修 复组)。在M天的时间内，修复组体系中的苦草先后经过了种子萌发长出白芽-分檗显绿 色-叶片变宽变厚-迅速伸长等阶段，较好地重建起来；而对照组的苦草种子萌发后，长出 了一段白色的芽并伸长，但没有经过后续的生长过程便变软、腐烂，进而死亡了。可见对照 组的环境不适于苦草萌发和幼苗的生长，而微氧土壤包衣后的种子能够使种子在独立于厌 氧底泥的微环境中，避开污染和不利的环境胁迫，较好地实现重建和恢复。
权利要求
1.一种利用含氧土壤对沉水植物种芽包衣的方法，其特征是将湖泊流域土壤进行加氧 处理，包裹沉水植物种芽后投撒于湖底，为沉水植物的萌发生长提供独立于厌氧底泥的微 环境，用于湖泊底质修复和浅水湖泊沉水植被重建。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是湖泊流域土壤是湖泊岸边或流域附近的各种 黏土、沉积物和土壤，进行除磷脱氮和去除有机物的处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于加氧处理可以将低温土壤勻浆充入氧气使 之含氧，或将翻晒过的土壤与含氧的水混合，且通过过程控制使其加氧量和氧释放速度符 合相应植物的生长需要并可调控；
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包裹沉水植物种芽是用加氧后土壤糊状体 与相应的植物种子或无性繁殖芽体混合搅拌，包衣剂的厚度可以为1 30cm，其比例以充 分包裹但投撒后包埋种芽包埋深度不超过1cm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于投撒方式既可以将包衣后的种芽直接投撒 于湖底，也可以先行投撒一定的包衣剂于湖底进行污染物隔绝，之后投撒包衣种芽。
6.根据权利要求书4所述的方法，其特征是土壤糊状体可与海泡石、硅藻土等粘土矿 物混合后加氧用于包衣，粘土矿物的疏松多孔结构可使包衣剂含氧更多并缓慢释放，利于 增强根际的氧气流。
全文摘要
本发明涉及一种大型水生植物重建的方法，特别是将含氧土壤用来对沉水植物种芽包衣用于污染底泥上的沉水植物修复。将湖泊流域土壤去除氮磷和有机物，通过加氧处理使固液界面负载氧用作包衣剂，能改善底泥的氧化还原环境、提高底层水体的氧含量，为沉水植物种芽提供独立于底泥的生长微环境；通过低温土壤匀浆曝气和土壤与含氧水混合等不同的加氧方式使此包衣剂在种子萌发初期缓慢释放氧，为种芽提供充足的氧分且对植物无损伤；包衣剂中添加海泡石、硅藻土等粘土矿物可增加根际孔隙率、提高根际周围氧气流动；而包衣后的沉水植物种芽能在包衣剂的作用下，抵抗外界不利条件的影响，迅速地萌发、生长和建群，最终达到大型植物重建的目的。与现有技术相比，该技术成本低、易操作，且无二次污染和生态风险。
文档编号A01C1/06GK102138393SQ201010104200
公开日2011年8月3日 申请日期2010年2月2日 优先权日2010年2月2日
发明者周莹, 杨波, 潘纲, 陈灏 申请人:中国科学院生态环境研究中心