專利名稱：一種控制空心蓮子草生長的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生態(tài)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以立體植物替代控制空心蓮子草生 長的方法。
背景技術(shù)：
空心蓮子草(Alternanthera philoxeroides)俗稱水花生，屬莧科蓮子草屬，原 產(chǎn)于南美洲，目前在各大洲均有分布，是世界公認(rèn)的惡性雜草之一，2003年我國公布的首批 16種重要入侵物種中，空心蓮子草名列前三甲。日本侵華期間由日本人引至上海郊區(qū)作馬 飼料，以后逸為野生；20世紀(jì)50年代，江、浙、滬等省市逐步推廣為豬羊飼料；60-70年代又 引入我國長江流域及南方各??；70年代引入長江以北的河北、北京、山東、遼寧等省；近期， 南四湖流域部分河流發(fā)現(xiàn)空心蓮子草塊狀或帶塊分布。空心蓮子草的生長，能夠吸收水體中的氮磷，短時間可以起到凈水效果，但空心蓮 子草的利用價值不高，而且其生長會抑制其它生物的生長。在河流中，其生長在河流兩岸并 向河道中央發(fā)展，嚴(yán)重的時候覆蓋整個河道，其匍匐交錯生長，形成厚厚的一層“綠氈”覆蓋 在水面，嚴(yán)重時堵塞航道，影響水上交通，甚至完全阻止了大氣復(fù)氧，導(dǎo)致水體迅速處于厭 氧狀態(tài)，好氧生物滅絕。同時由于其生長力旺盛，其它高等植物逐漸消失，造成植物群落單 一化、最終河道生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性急劇下降，河道生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重破壞甚至崩潰，河道景觀 生態(tài)功能喪失。據(jù)保守估計，每年空心蓮子草在我國造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)6億元。目前，控制空心蓮子草生長的方法有物理防治方法、化學(xué)防治方法和生物防治方 法。物理防治方法是通過人工或者機(jī)械挖除，這種控制方法耗費(fèi)大量人力、物力，同時去除 不夠徹底，需連年拔除。中國專利文獻(xiàn)CN1012^865公開了一種《基于能量成分利用的外 來入侵植物空心蓮子草滅活方法》，是將拔除后的空心蓮子草堆集后，經(jīng)預(yù)熱爐預(yù)熱干燥， 放入鍋爐內(nèi)作為生物燃料燃燒耗盡成灰，這種方法無法去除空心蓮子草生長的根系?；?學(xué)防治方法是使用除草劑滅除，但是存在二次污染的問題，如中國專利文獻(xiàn)CN1843115公 開的《2-乙酰基-3，4- 二羥基-5-甲氧苯基-乙酸在抑制空心蓮子草生長中的應(yīng)用》和 CN101785451A公開的《一種水域空心蓮子草的防治方法》。生物防治方法是通過昆蟲(例如 空心蓮子草葉甲)、病原菌(如CN1214726C公開的《一種防治惡性雜草水花生的菌株、菌劑 及應(yīng)用》)等天敵，但這種方法由于安全試驗(yàn)的嚴(yán)格性和建立種群的長期性尚不能大規(guī)模推 廣，且空心蓮子草葉甲在黃河以北地區(qū)無法越冬生存。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種無污染、控制效果好，同時能夠改善生 態(tài)環(huán)境的立體植物替代控制空心蓮子草生長的方法。本發(fā)明的創(chuàng)新在于通過物理方法挖 除空心蓮子草后，利用構(gòu)建濱水蘆葦群及河道內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)，防止了空心蓮子草重新扎根、蔓 延，以達(dá)到持續(xù)性地控制空心蓮子草生長的效果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種立體植物替代控制空心蓮子草生長的方法，其特征在于，通過物理方法去除河道岸邊的空心蓮子草，然后構(gòu)建河道濱水帶蘆葦群，并由河岸兩側(cè)向河道中 央方向依次構(gòu)建水生植物群落。其中，所述通過物理方法去除河道岸邊的空心蓮子草是指，在當(dāng)年12月份到次年 3月份，通過人工或機(jī)械方式挖除河道岸邊的空心蓮子草，并進(jìn)行深40-50cm的翻耕或碎根處理。其中，所述構(gòu)建河道濱水帶蘆葦群的方法為，自次年3月份開始，在河道岸邊的濱 水帶區(qū)域種植蘆葦幼苗，所述蘆葦群的種植密度為4-6叢/m2，每叢3-5株蘆葦，所述蘆葦群 的種植面積占河道面積的5%-8%。其中，所述河道內(nèi)水生植物群落由挺水植物帶、浮葉植物帶和沉水植物帶構(gòu)成。其中，所述挺水植物帶種植于常水位0-0. 5m的水深處，種植密度為25-30株/ m2，所述挺水植物帶的種植面積占河道面積的10%-15%。所述浮葉植物帶種植于常水位為 0. 5m-l. Om的水深處，種植密度為20-25株/m2，所述浮葉植物帶的種植面積占河道面積的 5%-10%。所述沉水植物帶種植水深為兩倍透明度以上的水域內(nèi)，種植密度為25-30株/m2， 所述沉水植物帶的種植面積占河道面積的4%-15%。其中，所述挺水植物是紅蓼、香蒲、旱傘草、菖蒲；所述浮葉植物是大漂、睡蓮；所 述沉水植物是黑藻、菹草、苦草、金魚藻。蘆葦是禾本科多年生高大草本植物，定植三年的群落，在世界廣泛分布，在我國屬 于本地物種，其群落中植株密集，生長發(fā)育良好，對環(huán)境的要求并不太嚴(yán)格，同時可凈化水 質(zhì)，兼?zhèn)渖鷳B(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，蘆葦對空心蓮子草的發(fā)芽和生長均存 在較強(qiáng)的抑制作用，生態(tài)位相對較高，且蘆葦種群的生長發(fā)育相對空心蓮子草要早，但蘆葦 擴(kuò)散范圍的速率比空心蓮子草要慢得多，可有效抑制空心蓮子草的生長蔓延。因此，本發(fā)明 利用蘆葦作為替代控制空心蓮子草的一種理想生物，首先通過物理方法去除空心蓮子草的 種源，然后引入蘆葦種植，并通過構(gòu)建水生植物群落提高河道生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，抑制空心 蓮子草的再生長。本發(fā)明提出立體植物替代控制空心蓮子草生長的方法，具體包括以下步驟
(1)在當(dāng)年的12月份到次年的3月份，通過物理方法(人工或者機(jī)械方式)挖除河道岸 邊的空心蓮子草，去除種源，并對河道岸邊的空心蓮子草進(jìn)行深度40-50cm的翻耕或碎根處理。(2)構(gòu)建河道岸邊的濱水帶蘆葦群和河道內(nèi)的水生植物群落
在河道岸邊的濱水帶區(qū)域種植蘆葦群自3月份開始種植，選取發(fā)育較好的蘆葦幼苗， 蘆葦群的種植密度為4-6叢/m2，每叢3-5株蘆葦，蘆葦群的種植面積占河道面積的5%-8%。在河道內(nèi)構(gòu)建水生植物群落從3月份到4月份開始種植水生植物，水生植物群落 的構(gòu)建是由河岸兩側(cè)向河道中央方向依次構(gòu)建挺水植物帶、浮葉植物帶和沉水植物帶。其中，挺水植物帶的種植區(qū)域?yàn)槌Ｋ坏陀?.5m的水深處，種植密度為25-30株/ m2，挺水植物帶的種植面積占河道面積的10%-15% ；挺水植物可采用根系發(fā)達(dá)、分蘗能力強(qiáng)、 生物量大的紅蓼、香蒲、旱傘草、菖蒲等。其中，浮葉植物帶的種植區(qū)域?yàn)槌Ｋ粸?.5m — 1.0m的水深處，種植密度為 20-25株/m2，浮葉植物帶的種植面積占河道面積的5%-10%;浮葉植物帶的植物主要為大 漂、類別不同的各類睡蓮等。
其中，沉水植物帶的種植區(qū)域?yàn)樗顬閮杀锻该鞫纫陨系乃?。沉水植物主要?br>
黑藻、菹草、苦草、金魚藻等。本發(fā)明控制空心蓮子草生長的方法就是在去除空心蓮子草種源的前提下，通過蘆 葦帶的構(gòu)建和水生植物系統(tǒng)的重構(gòu)，形成立體植物替代，利用生物多樣性的豐富和植物間 的競爭，從而實(shí)現(xiàn)對空心蓮子草生長的有效控制。本發(fā)明同控制空心蓮子草生長的其他現(xiàn) 有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)包括
(1)根據(jù)植物群落的演替規(guī)律利用植物間的相互競爭、化感現(xiàn)象(化感作用是指植物通 常會通過莖，葉，根向空氣或土壤中揮發(fā)化學(xué)物質(zhì)，一些腐爛的枝葉也不斷向環(huán)境釋放化學(xué) 物質(zhì)，這些物質(zhì)會對周圍植物起到促進(jìn)或是抑制的作用)，用有生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價值的鄉(xiāng)土植物 為主的植物群落取代空心蓮子草群落，恢復(fù)和重建合理的河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，增 強(qiáng)河道生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，并使之具有自我維持能力和活力，建立起良性演替的生態(tài)群落。 目前，國內(nèi)外尚無通過立體植物生態(tài)系統(tǒng)替代控制空心蓮子草的研究。(2)蘆葦植物群和水生植物群一旦定植便能長期抑制空心蓮子草，實(shí)現(xiàn)對空心蓮 子草的持續(xù)有效調(diào)控，不必連年防治；同時蘆葦?shù)戎参锬軌蚋纳扑|(zhì)且具有直接的經(jīng)濟(jì)價 值。對空心蓮子草進(jìn)行持續(xù)調(diào)控，既可抑制空心蓮子草的生長蔓延，又可促進(jìn)生物多樣性、 實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的持續(xù)改善。本發(fā)明人在進(jìn)行“水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目”(課題編號 2009ZX07210-009)研究中，創(chuàng)新地提出了本發(fā)明控制空心蓮子草生長的方法。本發(fā)明通 過濱水區(qū)構(gòu)建的蘆葦帶的化感作用及競爭作用抑制水生空心蓮子草的發(fā)芽和生長；同時在 水體中重構(gòu)水生植物系統(tǒng)以恢復(fù)河道植物群落的多樣性，加強(qiáng)了抵御空心蓮子草入侵的能 力，恢復(fù)地帶性的植物群落，構(gòu)建接近自然、良性循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)；既可控制空心蓮子草的 蔓延又充分考慮與周邊景觀的協(xié)調(diào)性，創(chuàng)造人與自然融合的水環(huán)境綠化景觀，兼顧了生態(tài)、 環(huán)境、景觀效益的實(shí)現(xiàn)，并且投入低且環(huán)境友好，具有很大的實(shí)用價值和廣闊的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式結(jié)合以下具體實(shí)施方式
來闡述本發(fā)明。但本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以下實(shí)施案 例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點(diǎn)都被包括 在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書為保護(hù)范圍。本發(fā)明控制空心蓮子草生長的方法，具體實(shí)現(xiàn)方式如下
去除空心蓮子草在每年/當(dāng)年的12月份到次年的3月份，通過人工或機(jī)械方式挖除 河道岸邊的空心蓮子草。用人工或機(jī)械的物理方法去除空心蓮子草后，由于空心蓮子草的 根系發(fā)達(dá)，其殘根也易存活，因此，需對河道岸邊的空心蓮子草進(jìn)行深度40-50cm的翻耕或 碎根處理。拔除下來的空心蓮子草可進(jìn)行焚燒處理。構(gòu)建濱水帶蘆葦群蘆葦生長發(fā)育較早，宜于在3月份開始種植；選取發(fā)育較好的 蘆葦幼苗進(jìn)行種植，種植密度為4-6叢/m2、每叢約3 — 5株。構(gòu)建挺水植物帶挺水植物帶的植物種類包括香蒲、旱傘草、菖蒲等。這些挺水植 物的株高為0. 5 — 1. 5m，具有生存能力強(qiáng)、容易存活、生長繁殖速度快的特點(diǎn)且根系發(fā)達(dá)、 分蘗能力強(qiáng)，生物量大。挺水植物帶的種植區(qū)域?yàn)槌Ｋ? — 0.5m水深處，種植密度為 25-30株/m2。挺水植物帶的構(gòu)建利于河道水體中污染物的減少，對河道生物多樣性的恢復(fù)起到先鋒作用。構(gòu)建浮葉植物帶浮葉植物帶的植物為大漂或者不同種類的各類睡蓮，株高
0.lm-0. 15m。浮葉植物帶采用拋種的方式進(jìn)行種植，種植區(qū)域?yàn)槌Ｋ粸?. 5m_l. Om水深 處，種植密度為20-25株/m2。浮葉植物對于水體的透明度有一定的要求，在種植時可先 在透明度高的區(qū)域?qū)ζ溥M(jìn)行培養(yǎng)，在其生根后拋種至其他常水位為0. 5m-l. Om水深處的區(qū) 域。浮葉植物能有效地避免陽光直射，特別在高溫季節(jié)能減少光合作用，對降低水溫有非常 明顯的作用，同時它也是土著微生物的有效載體，利于河道水生系統(tǒng)的重構(gòu)。構(gòu)建沉水植物帶沉水植物帶的植物種類以黑藻為主、搭配菹草、苦草、金魚藻等。 沉水植物帶的種植區(qū)域?yàn)樗畲笥趦杀锻该鞫鹊乃?。沉水植物帶以黑藻為主要種類，主 要原因是該種植物生長快，易繁殖，而且可以不需要扎根泥土，在水中漂浮即可生長。沉水 植物帶的種植采取種苗拋撒的方法。實(shí)施例1
以一實(shí)驗(yàn)河段來實(shí)施本發(fā)明空心蓮子草生長的控制方法，該河段位于上海市南匯區(qū)， 實(shí)驗(yàn)河段長約200m，河道斷面為雙倒梯形，河道斷面積約為100平方米，常水位河道寬約 40m,常水位下，最大水深3. 6米，水體透明度約為50cm。在本發(fā)明立體植物替代控制空心蓮 子草生長的方法實(shí)施之前，該河道空心蓮子草長勢兇猛，覆蓋率高達(dá)40%。在當(dāng)年的12月份 到次年的3月份，通過人工刈割去除河道岸邊的空心蓮子草，去除種源并將河道岸邊50cm 深的帶有空心蓮子草根莖的沉積物翻出地面，使用鐵鍬等工具將沉積物中的空心蓮子草的 根莖切碎。在次年3月份開始，選取發(fā)育較好的蘆葦幼苗進(jìn)行蘆葦群的種植，蘆葦群的種植 密度為4叢/m2，每叢3-5株蘆葦，種植面積約400m2。蘆葦群的種植密度還可以為6叢/m2。在次年3月中旬開始，由河岸兩側(cè)向河道中央方向依次構(gòu)建挺水植物帶、浮葉植 物帶和沉水植物帶。挺水植物帶采用的植物是香蒲。挺水植物帶還可以是香蒲、旱傘草、菖 蒲。種植區(qū)域?yàn)槌Ｋ坏陀?.5m的水深處，種植密度為25株/m2，種植面積為1000m2。挺 水植物帶的種植密度還可以為30株/m2。浮葉植物帶采用的植物是大漂。浮葉植物帶還可以采用其他類別不同的睡蓮。種 植區(qū)域?yàn)槌Ｋ粸?. 5m - 1. Om的水深處，種植密度為22株/m2，種植面積為800m2。浮葉 植物帶的種植密度還可以為20或25株/m2。沉水植物帶采用的植物是菹草。沉水植物帶采用的植物可以是黑藻、菹草、苦草、 金魚藻。沉水植物種植密度是30株/m2，種植面積的大小是1200m2，種植區(qū)域?yàn)槌Ｋ?br>
1.Om - 1. 5m的水深處和兩倍透明度以上的水域。沉水植物帶的種植密度還可以是25株/
2
m ο本實(shí)施例中，河道兩側(cè)濱水區(qū)種植蘆葦群的面積為共400m2，蘆葦植株共計1600叢 6400株。構(gòu)建的挺水植物帶面積共1000m2、浮葉植物帶面積800m2、沉水植物帶面積1200m2。治理前后，在每年9月份對實(shí)驗(yàn)河段河岸空心蓮子草的生長情況進(jìn)行監(jiān)測，所得 數(shù)據(jù)如下表所示
覆蓋度株長(m)生物量(g/m2)治理前一年38%2. 1-3. 8683. 2-751. 3治理當(dāng)年40%2. 1-3. 9693. 2-755. 8治理一年后4. 8%1. 5-2. 4481. 1-534. 6麗里二年后 |4. 5% |l. 4-2. 3 |472. 8-533. 2 從上表數(shù)據(jù)可以看出，通過上述立體植物替代控制空心蓮子草系統(tǒng)的構(gòu)建，使河道岸 邊的空心蓮子草的覆蓋率顯著降低，大約治理一年后，空心蓮子草的河面覆蓋率由系統(tǒng)實(shí) 施前的40%降低到4. 8%，生物量也顯著降低；次年對空心蓮子草的生長情況繼續(xù)監(jiān)測，其覆 蓋率仍維持在4. 5%以下。同時，河道水體的透明度得到明顯提高，由50cm提高到90-100cm ； 河道內(nèi)水生植物群落的構(gòu)建改善了河道生態(tài)系統(tǒng)的生境條件，為河道生物多樣性的自然恢 復(fù)打下基礎(chǔ)。通過本方法，實(shí)現(xiàn)了對實(shí)驗(yàn)河段區(qū)域內(nèi)空心蓮子草生長的持續(xù)有效調(diào)控。實(shí)施例2
本實(shí)施例的實(shí)施對象為山東省濟(jì)寧市某南四湖的入湖河流，實(shí)驗(yàn)河段長約150m，寬約 50m,水體透明度約為35cm。在當(dāng)年的12月份，通過人工刈割去除河道岸邊的空心蓮子草，去除種源并將河 道岸邊約45cm深的帶有空心蓮子草根莖的沉積物翻出地面，使用鐵鍬等工具將沉積物中 的空心蓮子草的根莖切碎。次年3月起，選擇發(fā)育良好的蘆葦根狀莖9000株，約5株為一叢，以4叢/m2的密 度在河道兩岸種植，蘆葦群的種植寬度為每側(cè)約1. 5m,沿實(shí)驗(yàn)河段長度共計150m。次年3月中旬起，由河岸兩側(cè)向河道中央方向依次構(gòu)建挺水植物帶、浮葉植物帶 和沉水植物帶。挺水植物帶采用紅蓼、菖蒲、香蒲各7500株，種植區(qū)域?yàn)槌Ｋ坏陀?. 5m的 水深處即河流每側(cè)寬約3m，種植密度為25株/m2，種植面積共計900m2 ；浮葉植物帶采用的 植物是睡蓮共計9900株，種植區(qū)域?yàn)槌Ｋ?. 5m 一 0. 8m,距離河岸1. 5-3. Om處，種植密度 為22株/m2，種植面積為450m2 ；沉水植物帶采用的植物是黑藻，種植區(qū)域?yàn)槌Ｋ?. 8m 一 1. 2m的水深處，種植密度為25株/m2，種植面積1000m2。6-9月氣溫高，雨量多，為該地區(qū)空心蓮子草生長的旺盛期，治理前后兩年跟蹤監(jiān) 測空心蓮子草的生長特性，株長和覆蓋度在實(shí)驗(yàn)河段現(xiàn)場測量，生物量是在現(xiàn)場隨機(jī)選擇 lm*lm的樣方，采集地下和地上部分后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測定。治理前后，在每年9月份對實(shí)驗(yàn)河段河岸空心蓮子草的生長情況進(jìn)行監(jiān)測，所得 數(shù)據(jù)如下表所示
權(quán)利要求
1.一種控制空心蓮子草生長的方法，其特征在于，通過物理方法去除河道岸邊的空心 蓮子草，然后構(gòu)建河道濱水帶蘆葦群，并由河岸兩側(cè)向河道中央方向依次構(gòu)建水生植物群落。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過物理方法去除河道岸邊的空心 蓮子草是指在當(dāng)年12月份到次年3月份，通過人工或機(jī)械方式挖除河道岸邊的空心蓮子 草，并進(jìn)行深度40-50cm的翻耕或碎根處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)建河道濱水帶蘆葦群是指自次年 3月份開始，在河道岸邊的濱水帶區(qū)域種植蘆葦幼苗，所述蘆葦群的種植密度為4-6叢/m2， 每叢3-5株蘆葦，所述蘆葦群的種植面積占河道面積的5%-8%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述河道內(nèi)水生植物群落包括挺水植物 帶、浮葉植物帶和沉水植物帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述挺水植物帶種植于常水位0-0.5m的 水深處，種植密度為25-30株/m2，所述挺水植物帶的種植面積占河道面積的10%-15%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述浮葉植物帶種植于常水位為 0. 5m-l. Om的水深處，種植密度為20-25株/m2，所述浮葉植物帶的種植面積占河道面積的 5%-10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述沉水植物帶種植水深為兩倍透明 度以上的水域內(nèi)，種植密度為25 - 30株/m2，所述沉水植物帶的種植面積占河道面積的 4%-15%。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述挺水植物是紅蓼、香蒲、旱傘草、菖 蒲；所述浮葉植物是大漂、睡蓮；所述沉水植物是黑藻、菹草、苦草、金魚藻。
全文摘要
本發(fā)明提供一種控制空心蓮子草生長的方法，其特征在于，通過物理方法去除河道岸邊的空心蓮子草，然后構(gòu)建河道濱水帶蘆葦群，并由河岸兩側(cè)向河道中央方向依次構(gòu)建水生植物群落。本發(fā)明立體植物替代控制空心蓮子草生長的方法，投入低且環(huán)境友好，具有很大的實(shí)用價值和廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號A01G1/00GK102067782SQ20101054700
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者何國富, 劉偉, 李娟 申請人:華東師范大學(xué)