【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水生植物种子的保护与种植技术，尤其涉及一种含生物炭的苦草(vallisneria natans)种子包埋基质的制备方法，同时还涉及一种含生物炭的苦草种子包埋基质在重污染底质中的应用。
技术介绍
1、苦草作为一种常见的沉水植物，广泛分布于淡水湖泊、河流和水库中，具有净化水质、改善水生生态环境等多重生态功能。然而，由于环境污染和生态系统退化，包括苦草在内沉水植物消失，水体由清水态转化为浊水态。开展沉水植物恢复是降低富营养化、提升水体生态功能的重要途经。利用沉水植物种子繁殖体近自然的恢复受到了越来越多关注。苦草是一种常见的沉水植物恢复先锋种，在富营养化的重污染底质中苦草种子存活率和自然发芽率极低，萌发后幼苗在生长初期易受环境应激的影响，特别是底泥有机质含量高，氧化还原电位低，形成厌氧环境，积累了有毒有害物质，导致苦草生长慢、烂根漂浮等问题，严重制约了退化湖泊等生态系统以沉水植物种子繁殖体恢复沉水植物。
2、近年来，琼脂糖水凝胶因其优异的保水能力以及良好生物相容性受到广泛关注。琼脂糖包埋苦草种子抛种于富营养化湖泊或其他重污染水体中，可以为苦草种子提供稳定的微环境，有效保护苦草种子，减少环境应激和生物干扰对苦草种子的影响，以提高其萌发率及幼苗生长速率。
3、生物炭作为一种多功能的改良材料在农业和环境修复领域得到了广泛关注，生物炭因其良好结构稳定性、较高比表面积、发达空隙结构以及良好热稳定性而成为一种良好的刚性填料，生物炭的加入能够提高复合材料的机械强度和稳定性。此外，生物炭还具有良好吸附性，可吸附污染
4、沉水植物恢复除受底质物理化学条件影响外，还受水位、透明度、温度等条件限制，在沉水植物恢复过程中利用有利的水位、透明度和温度等是保证沉水植物恢复的关键，但是这些有利条件是有一定的窗口期，如果在该时期通过人工措施提高种子萌发速率、萌发率和幼苗生长率，能够最大限度地利用自然条件，降低成本，提高以种子繁殖体为沉水植物恢复模式的近自然恢复成功率。
5、结合以上技术背景，本专利技术提出了一种在琼脂糖凝胶中添加生物炭的技术方案，以有效提高凝胶的力学强度，提高其在实际应用中的稳定性，并能在短时间内实现苦草种子的快速萌发和生长以充分利用有利于沉水植物恢复的窗口期，实现苦草高效、稳定的近自然恢复。本专利技术既能保持琼脂糖凝胶的优良特性，还通过生物炭的良好机械强度增强作用，克服了现有技术中存在的凝胶力学强度不足，如在苦草种子恢复过程中由于人工抛种和风力扰动导致包埋种子的凝胶破裂等问题，提供了一种更为有效和稳定的含生物炭的苦草种子包埋基质制备方法及其在重污染底质中应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是在于提供了一种含生物炭的苦草种子包埋基质制备方法，方法易行，操作简便，通过在琼脂糖凝胶中添加生物炭，不仅有效提高了凝胶的力学的强度，提高其在实际应用中的韧性和稳定性，还能促进苦草种子的萌发及生长。
2、本专利技术的另一个目的是在于提供了一种含生物炭的苦草种子包埋基质在重污染底质中的应用，在富营养化和污染严重的水体环境中，使用生物炭-琼脂糖凝胶包埋苦草种子，为苦草种子提供稳定适宜的微环境，提高苦草种子在污染水体中的萌发率，达到了通过补充沉水植物种子来自然恢复沉水植物效果。
3、为了达到上述的目的，本专利技术采用以下技术措施：
4、一种含生物炭的苦草种子包埋基质制备方法，其步骤是：
5、(1)将琼脂糖粉末溶于水中，再加入0-50％的生物炭粉末，搅拌均匀，使生物炭均匀分散在溶液中，将混合液加热至95℃左右；
6、(2)选择模具，将加热(95℃)后的生物炭-琼脂糖溶液倒入其中；
7、(3)待生物炭-琼脂糖溶液温度下降至25-30℃时，将苦草种子种入凝胶表面，待其温度继续下降至25℃以下形成胶体时，苦草种子被稳定地包埋在生物炭-琼脂糖凝胶中，获得一种含生物炭的苦草种子包埋基质。
8、优选地，步骤(1)中所述溶液是由每100ml水加入1g琼脂糖粉末和0-0.5g生物炭粉末搅拌而制成。
9、优选地，步骤(1)中所述添加0-50％的生物炭粉末中含有纯琼脂糖凝胶(生物炭添加量为0)作为苦草种子包埋基质制备的空白对照组，对比添加不同含量生物炭的凝胶中苦草种子萌发及生长效果，以筛选琼脂糖中最优的生物炭添加量。
10、优选地，步骤(1)中最优生物炭添加量为30％左右。
11、优选地，步骤(2)中所述模具为底部3-12cm，高4-6cm的纸质容器，容易脱模且不易损坏凝胶。
12、优选地，步骤(3)中苦草种子在生物炭-琼脂糖凝胶中的包埋密度为0.1-0.8粒/cm2。
13、一种含生物炭的苦草种子包埋基质在重污染底质中的应用，其步骤是：
14、(1)将包埋苦草种子(包埋基质)的生物碳-琼脂糖凝胶投入富营养化重污染河湖等浅水水体中；
15、(2)培养48－52天后，监测苦草种子萌发及幼苗生长状况，包括萌发率，幼苗根长、生物量、地下部分生物量，及生理活性指标。
16、优选地，步骤(1)中所述生物炭-琼脂糖凝胶投放面积为单位恢复面积的15-30％。
17、优选地，步骤(1)中所述富营养化重污染河湖等浅水水体，其底质总氮含量为2.0-15.0g/kg、总磷含量为0.5-5.0g/kg、有机质含量为10.0-40.0％，达到重污染程度。
18、优选地，步骤(2)中所述时间为50天。
19、本专利技术中，最关键的是一种含生物炭的苦草种子包埋基质制备中步骤(1)中在琼脂糖凝胶中添加0-50％的生物炭，可有效的提高了凝胶的力学强度，提高其在实际应用中的稳定性，还可有效的提高了苦草种子的萌发率和萌发速率，并促进萌发后苦草幼苗的快速生长。该方法操作简单，经济成本低，进一步提高了近自然恢复的效率，可在实际苦草恢复工程中的推广应用。
20、通过上述步骤的技术措施，播种后第二天时，苦草种子的萌发率提高了270％以上。还促进了萌发后苦草幼苗的生长，幼苗的根长、株高最高可提高130.95％、539.74％，幼苗生物量最高可提高627.70％，地下部分生物量最高可提高926.32％，幼苗叶片的可溶性糖、可溶性蛋白最高可提高44.38％、14.26％，根系活力最高可提高166.10％。
21、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：
22、1.苦草种子在30℃以下种入生物炭-琼脂糖凝胶中，此时，生物炭-琼脂糖凝胶尚未完全定型，待温度继续下降至25℃以下时，苦草种子与生物炭-琼脂糖凝胶基本已形成一体，易于在目标水域抛种包含种子的凝胶且不会碎裂。
23、2.苦草种子的自然萌发率较低，这主要是因为种子在自然环境中密度低，容易受到各种不利因素的影响，如底质污染、风浪、微生物侵袭等。水凝胶具有良好的机械保护性，采用生物炭-琼脂糖凝胶包埋苦草种子，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含生物炭的苦草种子包埋基质制备方法，其步骤是：
2.根据权利要求1所述的一种含生物炭的苦草种子包埋基质制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中溶液是由每100mL水加入1g琼脂糖粉末和0-0.5g生物炭粉末搅拌而制成。
3.根据权利要求1所述的一种含生物炭的苦草种子包埋基质制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中生物炭添加量为30％。
4.根据权利要求1所述的一种含生物炭的苦草种子包埋基质制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中模具为底部直径3-12cm，高4-6cm的纸质容器，容易脱模不易损坏凝胶。
5.根据权利要求1所述的一种含生物炭的苦草种子包埋基质制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中苦草种子在生物炭-琼脂糖凝胶中的包埋密度为0.1-0.8粒/cm2。
6.权利要求1所述的一种含生物炭的苦草种子包埋基质在重污染底质中的应用，其步骤是：
【技术特征摘要】
1.一种含生物炭的苦草种子包埋基质制备方法，其步骤是：
2.根据权利要求1所述的一种含生物炭的苦草种子包埋基质制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中溶液是由每100ml水加入1g琼脂糖粉末和0-0.5g生物炭粉末搅拌而制成。
3.根据权利要求1所述的一种含生物炭的苦草种子包埋基质制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中生物炭添加量为30％。
4.根据权利要求1所述的一种含...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘碧云，方梦婕，彭雪，李霞，熊玙璠，张璐，张潇文，张浩坤，张熠，周巧红，吴振斌，
申请(专利权)人：中国科学院水生生物研究所，
类型：发明
国别省市：
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