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        工作動態

        水生所在基底改良和沉水植物恢復工程應用研究中取得進展

        發表日期:2022-07-29劉子森,張義來源:水生生物研究所放大 縮小

          杭州西湖是我國首個列入《世界遺產名錄》中的湖泊類文化遺產,是我國城市景觀湖泊的典型代表。杭州西湖面臨的環境問題在我國城市湖泊非常具有代表性。富營養化湖泊治理后期將面臨內源污染和生態恢復等問題。這是湖泊在完成控源截污后將面臨的主要環境問題。在水生態修復工作中,恢復沉水植物是水體治理的有效途徑。生境條件的改善是沉水植物恢復的必要條件。就西湖而言,即面臨著“香灰土”的問題。西湖湖底的浮泥層和軟泥層氮磷營養鹽和有機質含量高、腐殖化程度高、含水率高、極易懸浮,形似香灰,俗稱“香灰土”?!跋慊彝痢钡踪|非常不利于沉水植物的生長和恢復。種子萌芽和根系的發育是沉水植物恢復的關鍵,而底質條件對沉水植物的發芽、根系及營養獲取起到至關重要的作用。如何在重富營養化城市湖泊“香灰土”底質上進行底質改良和生態修復是個科學和技術難題,也是困擾西湖進一步提升水質的障礙之一。 

          以中科院水生所吳振斌研究員學科組為主的西湖科研團隊針對西湖“香灰土”底質等不利于沉水植物恢復的技術難題,將改性礦物基材料制備成環保型復合基底改良劑和沉水植物的種植載體,研發了針對不同底質生境的生態型基底改良技術和沉水植物恢復技術(圖1),并成功應用于杭州西湖(圖2、圖3)。開展了杭州西湖小南湖基底改良和沉水植物恢復示范區的六年長期效應評估。 

          研究發現基底改良技術突破了高有機質、高營養鹽脅迫等生境制約沉水植物恢復的瓶頸,在示范區成功恢復了苦草為主的復合沉水植物群落,示范區沉水植物蓋度長期維持在95%以上,顯著降低了沉積物總磷和有機質含量,2015年沉積物總磷和有機質含量分別為2.94 mg/g27.44%,2020年分別降到 1.33 mg/g 8.08%。增大了沉水植物生物量,提高了沉積物微生物多樣性,改善了示范區底棲無脊椎動物群落結構,水環境質量明顯改善,透明度達到2.5m以上,加快了湖泊生態系統的恢復與重建,促進了水生態系統向清水草型轉換(圖4、圖5)。    

        1 基底改良技術原理示意圖 

        2 基底改良和沉水植物恢復施工過程

        3 基底改良和沉水植物恢復技術工程應用示意圖 

        4 基底改良和沉水植物恢復工程對沉積物特性、沉水植物、微生物和底棲生物的影響效應

        5 西湖小南湖基底改良和沉水植物恢復示范區

          相關研究工作近期陸續發表。研究工作得到了國家“十二五”水專項(2012ZX07101007-005)、國家自然科學基金(31830013; 51709254)、中國科學院青年創新促進會(2020335)、中國科學院科技服務網絡計劃(STS計劃)(KFJ-STS-ZDTP-038)、湖北省自然科學基金(2020CFB555)、中國科學院特別研究助理資助項目等項目的支持。 

          Long-term study of ecological restoration in a typical shallow urban lake”,發表于Science of the Total Environmenthttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969722046034),第一作者:劉子森,通訊作者:張義; 

          Combined Remediation Mechanism of Bentonite and Submerged Plants on Lake Sediments by DGT Technique”發表于Chemospherehttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653522007299),第一作者:劉云利,通訊作者:張義; 

          Effects of bentonite on the growth process of submerged macrophytes and sediment microenvironment”發表于Journal of Environmental Managementhttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479721003704),第一作者:劉云利,通訊作者:張義; 

          Impact of submerged vegetation, water flow field and season changes on sediment phosphorus distribution in a typical subtropical shallow urban lake: water nutrients state determines its retention and release mechanism”發表于Journal of Environmental Chemical Engineering  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213343722008557),第一作者:白國梁,通訊作者:張義。上述研究工作主要參與人員還有:劉碧云研究員、周巧紅研究員、吳振斌研究員等。 

        附件:
        新搬来的女邻居欲求不满
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