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第一部分 水葫芦生物学特征和水葫芦净化水质的效果与机制3

第一章 水葫芦快速繁殖、吸收养分的生物学基础3

第一节 概述3

第二节 形态适应性3

一、水葫芦形态学特征3

二、茎叶-根比例5

三、海绵状组织6

第三节 水葫芦的繁殖特性6

一、水葫芦的无性繁殖7

二、水葫芦的有性繁殖10

第四节 水葫芦组织的化学成分、含水量及对养分需求特性19

一、水葫芦组织的化学成分、含水量19

二、水葫芦对养分（氮和磷）的需求特性20

第五节 生态位、光照和温度环境因子对水葫芦生长的影响20

参考文献27

第二章 水葫芦净化水体氮的规律及机制31

第一节 概述31

一、氮与水体富营养化31

二、水葫芦修复富营养化水体32

三、多维集成技术34

第二节 水葫芦与氮动力学34

一、氮是水葫芦生长的必需大量元素34

二、氮在水葫芦植株内分布34

第三节 水葫芦与水体氮素的相关性35

一、氮素形态与水葫芦的生长35

二、氮浓度与水葫芦吸收36

三、水葫芦对氮的吸收同化与存储37

第四节 水葫芦修复富营养化水体氮素消减效果38

一、水葫芦净化氮的效率38

二、水葫芦吸收同化的贡献率42

第五节 水体非水葫芦吸收脱氮研究42

一、水葫芦对水体中氮素平衡的影响42

二、N-15示踪研究氮素归趋43

三、水葫芦对反硝化微生物群落的影响44

参考文献46

第三章 水葫芦净化水体磷的规律及机制50

第一节 水生生态系统中的磷50

一、磷是水体富营养化的关键因素50

二、水生生态系统中磷的赋存形态51

三、水生生态系统中磷的迁移转化52

第二节 磷对水葫芦生长的影响53

一、水葫芦器官的磷含量53

二、水环境中可获取磷浓度对水葫芦生长的影响55

三、水环境中氮浓度对水葫芦吸收同化磷的影响57

第三节 水葫芦对磷的去除58

一、水葫芦对溶解态磷的吸收作用58

二、水葫芦对颗粒磷的利用59

三、在污水处理厂尾水净化中水葫芦对磷去除的影响61

第四节 水葫芦除磷策略62

一、静态水体的磷去除62

二、流动水体的磷去除63

第五节 小结66

参考文献66

第四章 水葫芦对水体微量污染物的去除效果和作用机制71

第一节 概述71

第二节 水葫芦去除重金属和类金属的规律及其机制71

一、水体环境中重金属和类金属的来源与污染现状71

二、水葫芦对去除水环境中重金属的影响73

三、影响水葫芦修复重金属效果的主要因素77

四、水葫芦去除水环境中重金属的机制77

五、水葫芦修复水体重金属和类金属后的资源化利用80

第三节 水葫芦对去除有机污染的影响及其机制82

一、水环境中有机污染物种类、来源和污染现状82

二、水葫芦对去除水环境中有机污染的影响85

三、水葫芦对有机污染物的净化（修复）机理86

参考文献89

第五章 水葫芦拦截蓝藻及藻体养分的分解与转化97

第一节 概述97

第二节 水葫芦拦截蓝藻的效率与效果98

第三节 富营养化湖泊中水葫芦拦截蓝藻的效果100

一、水葫芦对蓝藻的拦截作用101

二、水葫芦对蓝藻的拦截量102

三、水葫芦根系对蓝藻的吸附情况104

四、项目实施期间滇池外海北部水域蓝藻变化状况104

第四节 水葫芦-蓝藻-微生物交互作用对水体氮归趋的影响105

一、蓝藻被水葫芦拦截后生物量以及细胞形态变化105

二、蓝藻被水葫芦拦截降解后细胞氮素归趋途径106

第五节 小结108

参考文献108

第六章 水葫芦对水域生物群落的影响概述111

第一节 概述111

第二节 水葫芦对浮游植物（藻类）的影响111

第三节 水葫芦对水生维管束植物的影响114

第四节 水葫芦对浮游动物的影响115

第五节 水葫芦对大型无脊椎动物的影响116

第六节 水葫芦对鱼类的影响118

第七节 水葫芦对细菌和真菌的影响120

第八节 小结121

参考文献121

第二部分 水葫芦治污工程及水葫芦的处置利用129

第七章 水葫芦治污工程示范实例129

第一节 概述129

第二节 水葫芦对水体的净化功能研究129

一、净化生活污水和工业废水129

二、处理畜禽养殖废水130

三、净化地表径流水131

四、修复富营养化河流、湖泊、水库131

第三节 水葫芦规模化应用在污水治理面临的挑战132

一、潜在的生态安全性问题132

二、水葫芦收获难度大、成本高133

三、水葫芦处置、利用困难，商业化生产可行性小133

第四节 规模化控养水葫芦修复富营养化水体的技术方案134

一、种养安全控制工程134

二、水葫芦收获136

第五节 水葫芦生态修复富营养化水体示范工程141

一、规模化控养水葫芦修复太湖水体示范工程141

二、滇池水葫芦治理污染试验性工程145

三、水葫芦深度净化生活污水处理厂尾水生态工程151

参考文献155

第八章 水葫芦修复富营养化湖泊试验工程的水体环境效应160

第一节 概述160

第二节 水葫芦种植对滇池水体理化性质的影响161

一、滇池北山湾161

二、滇池外海165

三、滇池草海167

第三节 水葫芦控养对滇池水生生物群落与多样性的影响176

一、滇池北山湾-底栖动物群落176

二、滇池北山湾-浮游动物群落179

第四节 水葫芦控养对太湖水生生物群落与多样性的影响183

一、太湖竺山湖-底栖动物群落183

二、太湖竺山湖-浮游动物群落186

第五节 讨论189

一、滇池北山湾水质变化190

二、滇池北山湾底栖动物特征191

三、滇池北山湾浮游动物特征191

四、太湖竺山湾底栖动物特征192

五、太湖竺山湾浮游动物特征193

第六节 小结193

参考文献194

第九章 水葫芦的能源化利用197

第一节 概述197

第二节 水葫芦生物质能源开发利用技术形态适应性198

一、碳化198

二、焚烧198

三、压块198

四、水解发酵产乙醇199

五、厌氧发酵产氢199

第三节 水葫芦厌氧发酵产甲烷200

一、水葫芦产甲烷潜力201

二、水葫芦发酵产甲烷生产工艺203

第四节 水葫芦生产有机肥技术和应用205

一、水葫芦直接用作绿肥205

二、水葫芦堆肥206

三、脱水水葫芦生产基质207

第五节 （武进）水葫芦沼气、有机肥生产工程简介208

一、水葫芦固液分离和沼气生产208

二、有机肥生产208

参考文献210

第十章 水葫芦生物质的饲料化利用214

第一节 概述214

第二节 水葫芦饲料质量安全评价215

一、水葫芦常规饲料营养成分及特点215

二、水葫芦富集水体中有害重金属对饲料资源化利用的影响216

三、不同水域来源水葫芦重金属含量及对畜产品安全影响216

第三节 水葫芦青贮饲料的加工调制217

第四节 水葫芦青贮饲料制作及饲喂试验218

一、水葫芦饲喂量与山羊日粮养分利用率间关系220

二、水葫芦养分及瘤胃降解率与常规粗饲料间的比较差异220

三、水葫芦饲喂山羊的育肥效果222

第五节 青贮水葫芦饲喂肉鹅223

一、水葫芦饲喂量与鹅日粮养分利用率间关系223

二、水葫芦育肥鹅方法及日粮适宜饲喂水平224

第六节 水葫芦叶蛋白饲料的生产技术224

一、水葫芦叶蛋白的提取224

二、水葫芦叶蛋白中的营养组分及重金属含量226

参考文献227

第十一章 国家科技支撑计划项目研究成果简介230

第一节 概述230

第二节 主要科技创新230

一、水葫芦净化水体效果230

二、水葫芦种养采收技术232

三、水葫芦加工利用技术233

第三节 水葫芦治污运营模式235

一、根据在太湖和滇池实施的水葫芦治理工程，测算了水葫芦去除氮磷成本和资源化利用收益，提出了生态补偿办法235

二、实现了水葫芦消减富营养化水体氮磷的产业化生产、企业化运行235

第四节 相关项目与成果235

一、承担的项目来源、名称及编号235

二、授权专利236

三、编制的地方标准238

四、发表的研究论文238

五、出版专著246

参考文献247

第三部分 水葫芦治污生态工程的技术经济评价和对应用的展望及进一步研究工作的建议255

第十二章 水葫芦修复富营养化水体技术经济分析255

第一节 概述255

第二节 关键技术环节的成本收益分析255

一、关键技术环节的成本分析256

二、关键技术环节经济效益分析261

第三节 水葫芦生态修复技术综合评价262

一、经济效益262

二、生态效益263

三、社会效益264

第四节 富营养化水体治理生态补偿政策探讨264

一、富营养化水体治理生态补偿属于修复性补偿范畴264

二、生态补偿的主客体265

三、生态补偿标准的确定265

四、生态补偿资金的来源266

参考文献266

第十三章 水葫芦治污技术工程化的挑战与研究展望267

第一节 概述267

第二节 水葫芦控制种养生态安全风险防范和净化工程技术参数268

一、深入研究水葫芦治污工程的生态安全问题268

二、解决大水面种植水葫芦对覆盖水域内生物多样性影响问题268

三、最佳收获期和收获量研究268

四、深入研究水葫芦净化水质的效率与效果的工程技术参数269

第三节 水葫芦的收获、处置和利用技术研发269

一、水葫芦的收获269

二、水葫芦的处置270

三、水葫芦的利用270

第四节 关于水葫芦净化水质技术工程化可行性论证和政策支持体系研究272

一、加强用水葫芦治污生态工程可行性论证272

二、研究制定湿地建设运行的生态补偿机制272

参考文献273