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海洋生态系统中海草床的修复方法

2021-03-24 12:48:51

海洋生态系统中海草床的修复方法

  技术领域

  本发明涉及环境治理技术领域,更具体地说,它涉及海洋生态系统中海草床的修复方法。

  背景技术

  海洋生态环境是海洋生物生存和发展的基本条件,生态环境的任何改变都有可能导致生态系统和生物资源的变化,海水的有机统一性及其流动交换等物理、化学、生物、地质的有机联系,使海洋的整体性和组成要素之间密切相关,任何海域某一要素的变化,都不可能仅仅局限在产生的具体地点上,都有可能对邻近海域或者其他要素产生直接或者间接的影响和作用。

  海洋生态平衡的打破,一般来自两方面的原因:一是自然本身的变化,如自然灾害。二是来自人类的活动,一类是不合理的、超强度的开发利用海洋生物资源,例如近海区域的酷渔滥捕,使海洋渔业资源严重衰退;另一类是海洋环境空间不适当地利用,致使海域污染的发生和生态环境的恶化,例如对沿海湿地的围垦养殖、航道扩建、填海造地等必然改变海岸形态,降低海岸线的曲折度,危及海草床,而导致减少海洋生物的栖息地,破坏海洋生态环境,降低海洋生物多样性等。而“海草床”(seagrass%20bed)是地球生物圈中最富有生产力、服务功能价值最高的生态系统之一,有着不可替代的生态功能与巨大的经济价值。但由于海草床属于陆海交界处,随着人类干扰加剧和自然灾害的频发,自1990年后全球海草床以每年7%的速率在减少,截止目前已有高达29%的海草场消失,约有14%(10种)的海草种类正面临灭绝的风险。这种退化趋势还未得到很好的遏制,其影响固然直接危及当代人的利益,关系人民福祉,更是关乎到子孙后代和民族未来。

  因此,海草研究正成为海洋生态与保护工作中关注的热点,如何研究设计一种海洋生态系统中海草床的修复方法是我急需解决的问题。

  发明内容

  本发明的目的是提供海洋生态系统中海草床的修复方法,能够对海洋生态系统中受到破坏、污染的海草床进行生态修复,其海草种植存活率高、稳定性强,利于生物多样性快速恢复。

  本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:海洋生态系统中海草床的修复方法,包括以下步骤:

  S1:种苗选取

  根据修复区域和/或附近区域的海草历史分布种类进行选种,选择海草盖度在60%以上的斑块区域进行海草疏林处理,获取海草种源,疏林过程中选择健康、处于生长周期中的海草;大植株海草1-2株为种苗单元,并保证根茎叶完整;小植株海草以25cm×25cm草块为种苗单元,基底厚度决定于保证根茎的完整性。

  S2:移栽准备

  移栽时间:在海草生长低谷后的扩繁高潮期,选择无高温、暴雨和台风季节合理气候进行移栽;

  移栽区域:选择历史有海草分布,海草群落相似,且海草床分布的水深、水温、盐度、溶氧、pH值、透明度、底质、光照等环境条件与疏林地相近的区域作为移栽区域;

  移栽地貌:首选有珊瑚礁坪的港湾或红树分布的泻湖海域,以自然条件为浅水、地势有缓坡、庇护条件好,且非污染严重的潮间带作为移栽地段,有典型的珊瑚礁和红树林生态系统分布的海域更优;

  S3:移栽管理

  制作海底铁围格样框,大小为1m×1m;利用铁片格栅将样框分隔成16个25cm×25cm的种植方格;

  将铁围格样框布设固定在移栽地,移植海草种源至种植方格中心,并利用土壤埋置根茎;覆盖渔网,并用轧带或绳子系紧于样框上,然后通过珊瑚碎屑、泥沙压实渔网;

  相邻海草样框之间间隔分布,间距为50cm;

  S4:施肥管理

  移植后在移栽海草的海床底下掩埋长效造粒复合肥底肥,底肥施加时避免幼苗植株直接与肥料高浓度接触,施肥密度为40-60g/m2。

  S5:监护管理

  定期检查固定样框,清理侵占海草空间和遮盖海草光合作用垃圾、大型海藻等干扰海草生长因素。

  优选的,若海草资源在预定时间内不能进行移植,创建养殖池对海草进行暂养,适宜暂养条件为:暂养海草盖度不大于50%,且水体高度高于海草20-30cm,光照强度为5000-10000Lux,每天补充光照时间为12h;pH值为7.9-8.1,盐度为28-34%,温度为27±3℃,透明度大于3m,溶解氧大于6mg/L,水循环8-24h为一周期或流速为10-20cm/s;底质根据不同海草选择不一样的底质类型和厚度,原则是保证根系完整,底质取样于海草生长海域,并捡除垃圾。

  优选的,所述海草种源移植前根据移植海域的环境,逐步调节海草暂养的环境条件与移植地相近,控制暂养温度小于2℃,盐度小于2,pH值为小于0.2。

  优选的,所述海草盖度以1m×1m样方为测量单元,并以目测法或一种基于grb+网格模式的海洋植被覆盖度测定方法计算样方内海草盖度。

  优选的,所述海草种源为大植株海草或小植株海草;

  若为大植株海草移植,则在25cm×25cm的种植方格内种植1-2株,并用网目为0.5-1cm的渔网目进行覆盖;

  若为小植株海草移植,则在25cm×25cm的种植方格内以间隔1个种植方格移植小植株草块,并用网目为3-5cm的渔网进行覆盖。

  优选的,所述大植株海草为海菖蒲、泰来草、圆叶丝粉草、针叶草中的至少一种,小植株海草为单脉二药草、卵叶喜盐草、贝克盐草、羽叶二药草中的至少一种。

  优选的,大植株海草采用水运,水源来自疏林海域,避免海草长时间裸露阳光暴晒和雨淋;小植株海草采用将底质和水质作为一个载体进行运输,载体来源于疏林海域,避免海草长时间裸露阳光暴晒和雨淋。海草运输可采用泡沫箱和整理箱等容器。

  优选的,所述小植株海草保持海草根茎叶的完整性,大植株海草需要修剪海草三分之一至三分之二的叶子,保证叶长度在20cm以下。

  与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

  1、本发明通过匹配选择海草历史分布种类,并在合适、稳定、有历史参考依据的区域进行海草床修复,其存活率、生长质量好。

  2、通过科学的疏林技术,不仅不影响原有群落的生长,反而促进其健康生长,显著提高海草的异地扩繁成效;

  3、海草种植过程中渔网覆盖不仅能够网住移植海草、草块及其底质,铁围格样框也能够阻挡泥沙直接掩埋,并减缓微环境水流,沉降悬浮物,捕抓营养盐,从而达到稳定底质和固定海草植株的作用,同时提高海里植物生长限制因子铁离子浓度,促进海草生长。且修复出来的海草长起来后能够形成比较工整的斑块状,如此由点及面,能形成连片的海草床。

  4、对海草进行根茎管理和修叶管理,减少水动力的对海草稳定破坏,保证海草植株的根茎和嫩叶充分吸收营养,提高海草成活率。

  具体实施方式

  为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合及实施例,对本发明进行进一步详细说明。

  海草生态修复选择清澜港附近海域的高隆湾海域。投放点位为19°29′24.905″N,110°48′53.658″E。

  实施例:海洋生态系统中海草床的修复方法,包括以下步骤:

  步骤一,种苗选取

  根据修复区域和/或附近区域的海草历史分布种类进行选种,优先选择其中的优势种或环境适应性更强的种类。海草盖度不仅反映海草的闭锁程度和利用生活空间的程度,还可以反映海草直接利用光合作用的程度。因此,科学的疏林技术,不仅不影响原有群落的生长,反而促进其健康生长,显著提高海草的异地扩繁成效。通过海草资源环境调查,获取海草自然分布情况。选择海草盖度在60%以上的斑块区域进行海草疏林处理,获取海草种源,疏林过程中选择健康、处于生长周期中较嫩植株或草块。

  大植株海草一般采用单植株移植法,优点是减少原群落的破坏,成活率高。小植株海草一般用草块法,增加海草稳定性,维持微环境,提高成活率。海草盖度以1m×1m样方为测量单元,并以目测法或一种基于grb+网格模式的海洋植被覆盖度测定方法计算样方内海草盖度。确保被“疏林”处理后的斑块盖度保持在60%以上。

  步骤二,海草种源运输

  海草种源运输大植株海草采用水运,水源来自疏林海域,避免海草长时间裸露阳光暴晒和雨淋。小植株海草采用将底质和水质作为一个载体进行运输,载体来源于疏林海域,避免海草长时间裸露阳光暴晒和雨淋。海草运输可采用泡沫箱和整理箱等容器。

  若海草资源在预定时间内不能进行移植,创建养殖池对海草进行暂养,适宜暂养条件为:暂养海草盖度不大于50%,且水体高度高于海草20-30cm,光照强度为5000-10000Lux,每天补充光照时间为12h;pH值为7.9-8.1,盐度为28-34%,温度为27±3℃,透明度大于3m,溶解氧大于6mg/L,水循环8-24h为一周期或流速为10-20cm/s;底质根据不同海草选择不一样的底质类型和厚度,原则是保证根系完整,底质取样于海草生长海域,并捡除垃圾。

  步骤三,移栽准备

  由于海草的生长状态呈现一定的季节性,移植时间对海草的存活和生长影响较大,移植的最佳时间一般是在海草生长低谷之后,这样迎来最佳的扩繁高潮,同时避免持续高温、暴雨和台风季节开展海草移植工作,就南方而已一般建议在冬春季相对适宜。

  海草种植地尽量首选有珊瑚礁坪的港湾或红树分布的泻湖海域,以自然条件为浅水、地势有缓坡、庇护条件好,且非污染严重的潮间带作为移栽地段,有典型的珊瑚礁和红树林生态系统分布的海域更优。且选择历史上有海草分布,海草群落相似,海草分布的水深、水温、盐度、溶氧、pH值、透明度、底质、光照等环境条件与疏林地相近。

  步骤四,移栽管理

  制作海底铁围格样框,大小为1m×1m;利用铁片格栅将样框分隔成16个25cm×25cm的种植方格。将铁围格样框布设固定在移栽地,移植海草种源至种植方格中心,并利用土壤埋置根茎;覆盖渔网,并用轧带或绳子系紧于样框上,然后通过珊瑚碎屑、泥沙压实渔网。相邻海草样框之间间隔分布,间距为50cm。

  以上海草种植过程中渔网覆盖不仅能够网住移植海草、草块及其底质,铁围格样框也能够阻挡泥沙直接掩埋,并减缓微环境水流,沉降悬浮物,捕抓营养盐,从而达到稳定底质和固定海草植株的作用,同时提高海里植物生长限制因子铁离子浓度,促进海草生长。待海草底质被修复稳固后,海草扩繁到样方边缘,再拆除铁架及渔网,下回可重复利用。用这种方式修复出来的海草长起来后能够形成比较工整的斑块状,如此由点及面,能形成连片的海草床。

  海草种源为大植株海草或小植株海草。大植株海草为海菖蒲、泰来草、圆叶丝粉草及针叶草中的至少一种,小植株海草为单脉二药草、卵叶喜盐草、贝克盐草、羽叶二药草中的至少一种。若为大植株海草移植,则在25cm×25cm的种植方格内种植1-2株,并用网目为0.5-1cm的渔网目进行覆盖。其中,海昌蒲以每种植方格内一株进行种植,泰莱草以每种植方格内1-2株进行种植。若为小植株海草移植,则在25cm×25cm的种植方格内以间隔1个种植方格移植小植株草块,并用网目为3-5cm的渔网进行覆盖。

  为了海草的稳定性和充分吸收营养,根茎植埋保证在底质里,而保证底质的稳定,日常需要检测根系是否裸露,如果根系裸露则采取相应措施进行掩埋。此外,小植株海草保持海草根茎叶的完整性,大植株海草需要修剪海草三分之一至三分之二的叶子,保证叶长度在20-30cm,减少水动力的对海草稳定破坏,保证海草植株的根茎和嫩叶充分吸收营养,提高海草成活率。

  海草种源移植前根据移植海域的环境,逐步调节海草暂养的环境条件与移植地相近,控制暂养温度小于2℃,盐度小于2,pH值为小于0.2。

  步骤五,施肥管理

  营养盐尤其氮、磷被认为是影响海草生长的重要环境因素之一,由于海草主要靠地下根茎吸收营养盐,在低营养盐环境下,海草可以通过根或根状茎从沉积物间隙水中吸收营养盐,缓解低营养盐的不利影响,因此宜施长效造粒复合肥底肥,移植后可在海草的海床底下掩埋复合肥,但避免幼苗植株直接和肥料高浓度接触,一般施肥范围为40-60g/m2。

  步骤七,监护管理

  定期检查固定样方,清除敌害生物,清理侵占海草空间和遮盖海草光合作用垃圾、大型海藻等干扰海草生长因素,定期开展人工监测,记录海草植株规格、盖度、密度、分蘖率以及环境状况等生态特征。

  监测管理与数据统计分析

  设置断面3条,贯穿海草修复区,断面布设涵盖海草分布上限、下限及海草分布中心。每条断面设置3个站位,每个站位放置2个50×50cm采样框,记录海草数量、种类并进行拍照记录。同时根据断面布设,选择一条长50m带刻度(1cm)的皮尺在断面较为平坦的地段上布设,用水下数码摄像机从断面上尺的一端沿着皮尺拍摄,水下摄影、拍照完后,用GPS测定断面两端的经纬坐标,为下次监测提供准确位置。回到实验室后在电脑上进行判读,观察皮尺下海草的分布现状。

  回归实验室进行影像资料生物指标数据提取挖掘与统计分析,掌握海草床资源分布范围及分布面积,海草盖度的判读:凭样方法计算出的海草密度、拍摄的录像和现场调查,根据“参考标准”,采用目测法判读海草盖度。监测项目及分析方法如表1所示:

  表1监测项目及分析方法

  

  海草种植后于2019年5和8月共组织了2次监测活动,2019年5月13日~15日,海草资源修复组对4月份移植的海草进行了第一次监测工作。通过野外统计及室内判读,监测结果为,泰来草覆盖度范围2.5%~6.00%,平均覆盖度4.93%;海菖蒲覆盖度范围20.00%~21.00%,平均覆盖度21.10%。2019年8月22日~23日,进行第二次监测工作,监测结果为,泰来草覆盖度范围1.0%~6.00%,平均覆盖度4.71%;海菖蒲覆盖度范围20.00%~21.00%,平均覆盖度19.71%。

  沉积物指标如表2所示:

  表2沉积物指标

  

  水质指标如表3所示:

  表3水质指标

  

  结果表明:该修复区水质和沉积物状态优良。水质无机氮(氨、亚硝酸盐、硝酸盐)、活性磷酸盐均符合第一类海水水质标准;沉积物硫化物、有机碳、铜、铅、锌、镉含量符合第一类沉积物标准。

  本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

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