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科研進展

水生所在杭州西湖生態基底改良和沉水植物修復研究中取得系列重要進展

發表日期:2020-09-11張義來源:水生生物研究所放大 縮小

  杭州西湖是目前中國列入《世界遺產名錄》中的唯一一處湖泊類文化遺產,是我國城市景觀湖泊的典型代表,位于太湖流域杭嘉湖片區東部,為封閉式城中淺水湖泊。“水光瀲滟晴方好,山色空蒙雨亦奇,欲把西湖比西子,淡妝濃抹總相宜。”這首詩是詩人蘇東坡對西湖的描述,也是國人對西湖的印象,但隨著氣候環境變化,城市的擴張,西湖的生態危機愈來愈顯著。近年來杭州市政府通過綜合保護等工程開展引水、疏浚、截污等一系列措施,西湖水體質量有了一定的提高,同時很多新的科學問題和實際需求也不斷提出,進一步改善西湖水環境質量,修復水生態系統,提高湖泊生態服務功能十分重要和迫切。 

  沉水植被的恢復是西湖生態修復的關鍵,但是西湖“香灰土”底質生境使得沉水植物難以定植擴繁。十余年來,以中國科學院水生生物研究所吳振斌研究員課題組為主的西湖科研團隊在國家“十一五”、“十二五”水專項、中科院、杭州市等項目支持下,針對西湖特殊底質不利于沉水植物恢復的技術難題,原創性地將多種改性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基基底改良技術和沉水植物恢復技術。基底改良材料含有多種對生物生長發育有益的常量、微量元素以及被稱作生長調節劑的稀土元素和微量氨基酸,可增加底質的空隙,加速湖底有機質或腐殖物的轉化,促進植物根系定植和生長,且具有強吸附性能,在原位修復底泥的同時為沉水植物生長初期提供營養源。基底改良材料表面形成的生物膜和沉水植物根際微生物可降解礦化有機物,改善底質生存環境,使其適合沉水植物生長,同時對底泥有機物等污染物進行原位吸附,加快健康生態系統的恢復和構建。 

  在杭州市主管部門杭州市西湖水域管理處等單位支持下,水生所西湖科研團隊針對杭州西湖湖西及小南湖部分湖區高有機質、高營養鹽等不利于沉水植物生長的技術難題,將生態基底改良材料和沉水植物種植技術進行了成功應用,在超過一平方公里湖區重建了穩定的沉水植物復合群落,形成了壯觀的“水下森林”。水體透明度、浮游植物和浮游動物多樣性明顯提高,生態效應顯著。 

  以上系列研究論文近期發表于Water Research (https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.116379),第一作者:白國梁,通訊作者:張義副研究員、吳振斌研究員;Environmental Pollution (https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115380) 第一作者:劉云利、韓帆,通訊作者:張義副研究員;Science of The Total Environment (https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138697) ,第一作者:劉子森,通訊作者:張義副研究員。此外,相關系列研究論文50余篇發表于Chemical Engineering JournalJournal of Hazardous MaterialsEcotoxicology and Environmental Safety、湖泊科學、中國環境科學等國內外核心期刊。研究工作得到了國家“十一五”水專項(2009ZX07106-002)、國家“十二五”水專項(2012ZX07101007-005)、國家自然科學重點基金和青年基金(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)等項目的支持。 

 

1. 杭州西湖的流域土地利用與采樣點布置圖

 

  2. 生態基底改良材料促進沉水植物生長示意圖 

 

  3. 杭州西湖水質和底泥對沉水植物的影響分析 

 

 

  4. 杭州西湖沉水植物復合群落 

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