本发明涉及一种用多种沉水植物和水生动物治理水体富营养化的方法。
背景技术：
浅水湖泊有两种稳定状态：①贫营养条件下表现为草型稳态，沉水植物覆盖度高，水质清澈；②富营养条件下表现为藻型稳态，沉水植物覆盖度低甚至消失，浮游藻类大量增殖，水质混浊并暴发藻华，对水生态系统造成严重危害。工业革命以来，人类活动将大量氮、磷等营养物质排放进入地表水体，导致湖泊富营养化进程加快，大量湖泊的沉水植物群落退化甚至消失、湖泊由草型稳态转变为藻型稳态，已经成为全球最重要的生态灾难之一。
目前，水体富营养化治理的方法主要包括营养削减、直接除藻、生物操纵、植物修复四类，其中生物操纵和植物修复因成本低廉、生态环境友好等优势而成为水体富营养化治理的主流技术方法。生物操纵通过投放鲢鳙鱼、螺类、蚌类、浮游动物等滤食性水生动物，直接取食浮游藻类而治理水体富营养化，缺点是不能从根本上恢复草型稳态，且形成藻华的浮游藻类大多适口性差、部分有毒；植物修复通过栽种沉水植物，利用沉水植物与浮游藻类的竞争而治理水体富营养化、防治藻华，缺点是目前多采用单种或少数几种沉水植物、富营养化条件下沉水植物直接与浮游藻类竞争往往失败。总之，目前的水体富营养化治理方法，只考虑了简单的直接利用滤食性动物取食浮游藻类，或者直接利用沉水植物与浮游藻类竞争，未考虑高内稳态沉水植物、低内稳态沉水植物、浮游藻类三者之间复杂的种间竞争关系，以及水生动物(尤其是草食性动物)对植物生长和种间竞争的调控效应，导致目前的水体富营养化治理工作成功率极低，尤其极少有将富营养化浅水湖泊由藻型修复到草型，并长期维持草型稳态的成功案例。
技术实现要素：
针对现有水体富营养化治理方法的诸多不足，本方法基于水生态系统复杂的牧食和植物种间竞争关系，提出一种用多种沉水植物和水生动物治理水体富营养化的方法。
为实现本发明的目的，在此提供的用多种沉水植物和水生动物治理水体富营养化的方法利用沉水植物、滤食性水生动物和草食性鱼类协同治理水体富营养化；所述沉水植物包括高内稳态沉水植物和低内稳态沉水植物。
该用多种沉水植物和水生动物治理水体富营养化的方法具体包括以下步骤：
步骤s1：根据富营养化藻型浅水湖泊的营养水平、水生动植物生物量及群落结构、以及区域气候特征选取适宜生存的沉水植物、滤食性水生动物和草食性鱼类；
步骤s2：在藻华大规模爆发之前，以顶枝或芽孢的形式混合栽种沉水植物；
步骤s3：沉水植物定植后缓苗1-2周，投放滤食性水生动物，待沉水植物长势稳定后投放草食性鱼类；
步骤s4：定期观察沉水植物、滤食性水生动物和草食性鱼类的生长情况，并监测水体氮、磷和/或其它营养元素含量，以及水体浮游植物生物量和群落结构；及时清除死亡的沉水植物枝叶及死亡的滤食性水生动物和草食性鱼类，并适当补充栽植沉水植物和/或补充投放滤食性水生动物和草食性鱼类。
本发明同时采用沉水植物、滤食性水生动物、草食性鱼类，发挥各种沉水植物和水生动物(指滤食性水生动物、草食性鱼类)的协同效果，有效地去除了浮游藻类，对水体富营养化进行高效、生态治理，使藻型富营养化浅水湖泊恢复草型稳态，并长效维持。
本发明提供的治理方法同时采用沉水植物、滤食性水生动物以及草食性鱼类，发挥各种沉水植物和水生动物的协同效果治理水体富营养化。尤其对于传统水体富营养化治理方法中重点去除的草食性鱼类，本技术方法充分发挥其加速营养转移、调控沉水植物种间竞争、刺激沉水植物补偿性生长的生态功能，将其作为水体富营养化治理的有效工具。
利用高内稳态沉水植物抗逆性强、比浮游藻类竞争力强的特点，扩大沉水植物扩散范围，尽快建立稳定的沉水植物群落，确保湖泊草型稳态长效维持。
利用低内稳态植物生长迅速、营养元素吸收和积累能力强的特点，大量从水体和底泥中吸收营养元素，营造局部低营养的环境条件，为高内稳态沉水植物的顺利定植和扩散创造条件。
利用草食性鱼类对低内稳态沉水植物的取食偏好，一方面刺激低内稳态植物的补偿性生长，进而将水体和底泥中的营养元素大量吸收进植物体，并通过食物网转移出水生态系统；另一方面调控高内稳态沉水植物与低内稳态沉水植物的种间竞争关系，限制低内稳态沉水植物的生物量积累，防止沉水植物无序的种间竞争导致高内稳态沉水植物大量死亡，将高内稳态沉水植物与低内稳态沉水植物的种间竞争关系调控为互利共生；同时，及时清除死亡的沉水植物枝叶，可以有效防止沉水植物死亡造成的内源污染。
利用滤食性水生动物对浮游藻类直接的滤食效应，减少浮游藻类在水体中的生物量，进一步降低浮游藻类对沉水植物的竞争力，确保富营养化浅水湖泊由藻型稳态转变为草型稳态。
本发明的有益效果是：有效地去除了浮游藻类，对水体富营养化进行高效、生态防治，使藻型富营养化浅水湖泊恢复草型稳态，并长效维持。
具体实施方式
在此结合实施方式对本申请所要求保护的技术方案做进一步详细的说明。
不同湖泊由于性质不同，其转变为藻型稳态的营养盐浓度不尽相同，其中沉水植物的种类是决定稳态转换的重要因素。随着水体富营养化程度的加剧，沉水植物体内营养元素含量逐渐升高，根据沉水植物体内营养元素含量随富营养化加剧而升高的程度(即植物保持体内营养元素含量相对稳定的能力)，可将沉水植物分为高内稳态沉水植物(体内营养元素含量随富营养化而缓慢升高)和低内稳态沉水植物(体内营养元素含量随富营养化而迅速升高)两种。现有研究表明高内稳态沉水植物抗逆性强，且比浮游藻类的竞争能力更强，更容易保持稳定而不使湖泊退化为藻型稳态；而低内稳态沉水植物生长迅速，但比浮游藻类的竞争能力要弱，更容易崩溃而使湖泊退化为藻型稳态；同时，高内稳态沉水植物在贫营养环境条件竞争能力高于低内稳态沉水植物、在富营养环境条件竞争能力低于低内稳态沉水植物。这种高内稳态沉水植物、低内稳态沉水植物、浮游藻类互相之间的竞争是浅水湖泊稳态转换的重要机理。沉水植物的种间竞争关系受到食草性动物的强烈影响，生态化学计量学的理论认为：草食性动物倾向于取食营养元素含量高的食物。据此，在富营养化条件下，草食性水生动物倾向于取食占据沉水植物群落优势的低内稳态沉水植物，进而避免高内稳态沉水植物因竞争能力低于低内稳态沉水植物而消失，进而保持高内稳态沉水植物对浮游藻类的竞争优势。此外，草食性动物可以刺激沉水植物的补偿生长，从而在控制沉水植物现存生物量的同时，提高沉水植物总的生产量，进而将更多营养元素从水体中转移到水生食物网中。
本发明考虑到高内稳态沉水植物、低内稳态沉水植物、浮游藻类三者之间复杂的种间竞争关系，以及水生动物(尤其是草食性动物)对植物生长和种间竞争的调控效应，提供了一种用多种沉水植物和水生动物治理水体富营养化的方法，该方法利用沉水植物、滤食性水生动物和草食性鱼类协同防治富营养化水体藻华；其中沉水植物包括高内稳态沉水植物和低内稳态沉水植物。具体包括以下步骤：
步骤s1：对富营养化藻型浅水湖泊的营养水平、水生动植物生物量及群落结构，以及区域气候特征进行本底调查；根据调查结果，选取适宜生存的高内稳态沉水植物(眼子菜属、苦草等)、低内稳态沉水植物(轮叶黑藻、狐尾藻、金鱼藻等)、滤食性水生动物(鲢鳙鱼、螺类、蚌类、浮游动物等)、草食性鱼类(草鱼、鳊鱼等)；
步骤s2：在藻华大规模爆发之前(最好是春季浮游藻类复苏初期)，以顶枝或芽孢的形式混合栽种高内稳态沉水植物、低内稳态沉水植物；高内稳态沉水植物、低内稳态沉水植物的种植密度根据选取的植物种类不同而不同，如高内稳态沉水植物种植密度可以为：苦草40-60株/㎡；竹叶眼子菜30-50株/㎡；低内稳态沉水植物种植密度可以为：轮叶黑藻10-15芽/丛，9-12丛/㎡；穗状狐尾藻5-6芽/丛，9丛/㎡；
步骤s3：沉水植物定植后缓苗1-2周，投放滤食性水生动物，待沉水植物长势稳定后投放草食性鱼类，根据沉水植物长势，以及所投放草食性鱼类品种的食草能力、同化率等，共同确定所投放草食性鱼类的规格和投放密度；滤食性水生动物的投放情况根据所选取的滤食性水生动物种类不同而不同，可通过试验确定，如选取投放鲢鳙鱼，投放参照标准为鲢鳙鱼规格100g/条、投放密度50g/m3水体；
步骤s4：藻华防治过程中，定期观察沉水植物和水生动物(指滤食性水生动物和草食性鱼类)的生长情况，并监测水体氮、磷等营养元素含量，以及水体浮游植物生物量和群落结构；及时清除死亡的沉水植物枝叶、死亡的水生动物，并适当补充栽植和/或补充投放水生植物，防止形成二次污染；根据观察和监测结果，及时对沉水植物栽植密度、水生动物投放规格和数量等参数进行微调。
本文提供的防治方法考虑不同类群沉水植物、水生动物的习性，同时采用高内稳态沉水植物、低内稳态沉水植物、滤食性水生动物、草食性鱼类进行对水体富营养化进行综合治理，发挥各水生物类群的协同效果，有效防治藻华；投放草食性鱼类作为水体富营养化治理的重要工具，发挥其加速营养转移、调控沉水植物种间竞争、刺激沉水植物补偿性生长的生态功能。
本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反，在不脱离本公开的精神和范围内所作的变动与润饰，均属本公开的专利保护范围。