草型湖泊沉水植物收割工程试验研究-农业工程学报

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1、草型湖泊沉水植物收割工程试验研究尚士友，杜健民，李旭英，申庆泰，厚福祥，吴利斌(内蒙古农业大学机电工程学院，呼和浩特010018)摘要：在典型草型湖泊—内蒙古乌梁素海设立研究基地，进行较大规模沉水植物收割工程试验，试验表明：以机械化方式收割沉水植物转移氮、磷营养盐，可以有效地减缓湖泊内源性营养物负荷的储备速度，使输入与输出的营养盐趋于平衡，并可显著抑制生物填平作用,是草型湖泊富营养化适度控制的一项关键性的实用技术；有计划、合理地收割沉水植物可以保证沉水植物净化水质的功能，不会造成藻类泛滥，也不会影响沉水植物的繁殖，收割沉

2、水植物转移氮、磷营养盐的生物治理工程技术可以长期正常运行；在实施沉水植物收割工程对草型湖泊进行生态恢复的同时，即可收获大量高蛋白优质水草饲料，使湖泊治理与水生资源开发取得和谐统一，促进环境与区域经济的持续发展。关键词：草型湖泊；乌梁素海；沉水植物；收割工程；富营养化中图分类号：X171.4；S963.22文献标识码：A文章编号：81引言目前，湖泊富营养化已经成为世界范围内一个突出的环境问题，我国三分之二的湖泊面临着日益严重的富营养化危害。2002年11月国家林业局报告，我国平均每年有30个湖泊在消亡，在这些消亡的湖泊中绝

3、大多数是草型湖泊，富营养化为这些湖泊的沼泽化进程提供了巨大的动力，给这些地区环境与经济的持续发展造成了不可挽回的损失。防治湖泊富营养化通常比较重视外源性营养物的输入，但是对许多草型湖泊来说，当内源性营养物负荷的储备量已经很高的情况下，控制外源性营养物输入的恢复效应要在很长时间以后才能体现出来，而且耗资巨大，在这种情况下有效地抑制内源性营养物负荷的积累和释放可能更为重要。我们于1999～2003年在我国典型的草型湖泊—内蒙古乌梁素海投入8个9GSCC—1.4H型水草收割机船队，实施较大规模沉水植物收割工程试验，收割面积约3

4、3km2,收获高蛋白优质水草饲料3850t（干重），向湖外转移出氮63.525t、磷6.545t,在适度控制富营养化与延缓沼泽化进程方面进行了一次综合性的较高生态系统层次上的科学探讨。————————————收稿日期：2003-修订日期：2003-8-13基金项目：国家自然科学基金资助项目（30160022）；国家科技成果重点推广计划项目（2002EC000128）作者简介：尚士友，教授，呼和浩特市，内蒙古农业大学机电工程学院，010018近年来，关于沉水植物收割机械与沉水植物收割工程的研究随着水体富营养化的加剧越来越受

5、到世界各国的重视。加拿大1989年推出一种小型沉水植物收割机械采用前置式切割架、侧置式驱动明轮与全液压传动系统，用于在河道和小型湖泊内清除沉水植物。日本、俄罗斯、德国等都有一些沉水植物收割机械在使用，其中最大割幅4～5m[1]，但未曾见有实施大规模沉水植物收割工程的相关报道。国内沉水植物收割机械主要是内蒙古农业大学研制的9GSCC—1.4型水草收割机，已在内蒙古哈素海、天津市水上公园、天津市尔王庄水库、北京市京密引水河道等水域试验应用，我国较大规模收割沉水植物进行生态治理的工程正在内蒙古乌梁素海实施。由于人类生产及生活的

6、影响，从农田退水、工业废水、生活污水及地表有机物的流失中输入到湖泊、水库及河道中的氮、磷营养盐越来越多，许多水域面临着日益严重的富营养化危害。在以大型水生植物响应型的草型湖泊内，各种挺水植物和沉水植物过量生长，形成了极大的初级生产力，其群落盖度可达100%，最大生物量（鲜重）为22.5kg/m2以上[2]8，它们充塞水体空间，破坏自然景观，危害渔业生产，沉落腐败后对水体造成二次污染，同时还形成强烈的生物促淤作用，导致草型湖泊迅速沼泽化。据调查，乌梁素海、哈素海、红山水库、伊胡塔湖、于桥水库、异龙湖、南四湖、东太湖、固城湖

7、、滇池、洱海、赤湖、保安湖、隔湖等都在不同程度上存在着这方面的影响。沉水植物在生长期间具有从水中和底质中吸收与富集营养盐的能力，收获沉水植物即可使湖泊内氮、磷营养盐的积累效应得到抑制，并将生物填平作用减少到最小程度。目前，国际上对“通过控制营养盐而控制湖泊营养状态的途径”已达成共识[3]，因此通过机械化方式收割沉水植物，在地球化学物质循环中转移氮、磷营养盐已成为草型湖泊富营养化治理的核心问题与关键技术。2乌梁素海富营养化及沉水植物概况乌梁素海位于内蒙古乌拉特前旗境内，湖区界于40°47¢～41°03¢N，108°43¢～

8、108°57¢E，湖面高程1018.5m，库容量2.5～3×108m3，80%水域水深0.8～1.2m，现有水域面积293km2。乌梁素海是河套灌区农田退水唯一的承泄通道，河套灌区农田化肥用量已由1978年的7×104t迅速上升到1997年的43.8×104t,至2002年化肥用量已经超过52×104t，化肥利用率仅