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西湖“水下森林”的幕后英雄

  20169月,G20峰会在美丽的杭州西子湖畔召开。清澈的水质和沉水植物“水下森林”景观给参会的各国元首及代表留下了深刻印象。清波碧草,美轮美奂,如此怡人的生态景观,非一朝一夕能够实现。十余年来,中科院水生所的科研人员煞费苦心,针对西湖香灰土底质和硬质底质等不利于沉水植物恢复等技术难题,不惧艰苦和寂寞,长期坚守在西湖工作站和示范工程现场,筛选和制备了无数种基底改良材料,研发适合西湖特征的沉水植物恢复方法,在沉水植物恢复和群落优化等方面取得技术突破。 

  什么是沉水植物呢?沉水植物是指植物体全部位于水层下面营固着生存的大型水生植物。沉水植物可通过光合作用吸收利用光能,向周围的环境释放氧气,与环境进行着大量的物质和能量的交换,形成强有力的水体自净能力。沉水植物作为湖泊生态系统健康运转的关键生物类群,具有净化水质、为微生物提供栖息地和抑制藻类生长等生态功能。 

  但是,并非所有湖泊都适合种沉水植物,种植沉水植物也不是像稻田插秧一样容易。许多湖泊底质坚硬或是疏浚清淤后底泥严重缺乏,还有些湖泊表层底泥松软、有机物质含量高,这些特殊的底质环境缺乏沉水植物着根、生长所需要的生境条件,沉水植物难以定植生长,如不加以改造,直接种植沉水植物成活率很低,生态修复工程难以成功实施。 

  针对上述这些特殊湖泊底质环境沉水植物难以定植繁衍的问题,中科院水生所净化与恢复生态学学科组研究人员通过大量试验研究和工程实践,将多种改性材料制备成环保型复合基底改良剂和沉水植物的种植载体,研发了针对不同底质生境的生态基底改良技术。制备的基底改良材料具有黏结性、可塑性、生态友好、疏松多孔等特点,可增加底质的空隙,加速湖底有机质或腐殖物的转化,促进植物根系定植和生长,且具有强吸附性能,可吸附底泥和水体中氮、磷等营养盐,在原位修复底泥的同时为沉水植物生长初期提供营养源,基底改良材料表面形成的生物膜和沉水植物根际微生物可降解矿化有机物,改善底质生存环境,使其适合沉水植物生长,同时对底泥有机物等污染物进行原位吸附,加快健康生态系统的恢复和构建。 

  通过“十一五”、十二五两个五年计划的研发,水生所科研人员针对杭州西湖的湖西及小南湖部分湖区底质坚硬、表层底泥有机质含量高等问题,应用赤泥基多孔陶瓷滤球作为环境友好型覆盖材料,发现这种基底改良材料可改变底部生境氧化还原电位,提高溶氧、快速矿化高有机质底泥,促进腐化底泥中的厌氧菌的代谢作用,从而有利于改善湖泊底质生存环境。同时可缓慢释放植物所需多种微量元素,显著促进沉水植物生长,有效解决了沉水植物着根难、易漂浮等问题,此外通过生态基质和矿物改良剂对有机物等污染物进行原位去除,促进了水域生态环境的恢复。生态基底改良剂就是清波碧草景观的“幕后英雄”。应用改良剂之前,沉水植物种下去要么衰亡,要么漂浮起来;应用生态基基底改良剂后,种植区域快速由无草区发展为沉水植物复合群落生长区,湖泊中沉水植物成活率达90%,形成了壮观的“水下森林”。 

  当我们在节假日荡舟西湖,领略湖光山色,对今日西湖清波碧草的水体景观啧啧赞叹的时候,可曾知道这景观的幕后英雄——复合基底改良剂?而这些基底改良剂的研发和应用,又凝聚着那些默默无闻的科技工作者们辛勤的汗水和无私的奉献。 

西湖十大著名景点之一三潭印月 

 

西湖沉水植物复合群落 

杭州西湖示范区水清草盛的实景