[发明专利]一种沉水植物群落快速监测系统及调控方法

说明书

本发明公开了一种沉水植物群落快速监测系统及调控方法，涉及水生态治理技术领域，为解决高品质的沉水植物水生态系统难以维持的问题；本发明包括船体、补水设施和排水设施，其中船体安装有水体检测装置、成像装置、数据处理模块和控制装置，水体检测装置和成像装置均与数据处理模块通信连接以传递数据或图像，数据处理模块与控制装置通信连接以将处理后的数据传递给控制装置，控制装置与补水设施和排水设施分别通信连接以控制二者的启停用于调节水深和/或水体营养盐浓度；本发明有利于提高沉水植物管理的专业化和自动化水平，实现沉水植物群落快速监测并及时自动调控，保证沉水植物群落在不同季节、不同水位变化、不同水环境变化的稳定演替。

技术领域

本发明涉及水生态治理技术领域，具体为一种沉水植物群落快速监测系统及调控方法。

背景技术

沉水植物作为初级生产者，可以通过构建“水下森林”来增加水下空间生态位，提供浮游动物和底栖动物的生长场所，其根系扎根在基底中可以抑制底泥污染释放，对浮游藻类有明显的生化抑制效应，还对突发性外部输入冲击负荷有一定的缓冲作用，对维持水生态环境稳定性发挥了十分重要的作用。合理的沉水植物群落配置和稳定保持是水生态环境改善与稳定的重要措施。

沉水植物恢复不仅是“栽种水草”，更重要的是对沉水植物群落的动态调控，以适应不同季节、不同水位变化、不同水环境变化(透明度、悬浮物等)等，保证植物群落的动态平衡，这样才是高品质的沉水植物水生态系统。受限于水下植物调查不方便、沉水植物运维管理人员专业知识参差不齐、缺乏沉水植物科学调查方法、沉水植物生长全生命周期缺乏本底数据等，对沉水植物的运维管理比较粗放，缺乏科学的管理，导致种植的沉水植物系统从种植初期的多样化群落演变为单一化群落，再到无法抵御外界冲击能力最后出现整体群落的完全退化，沉水植物系统陷入了“种了退化，退化再种”的恶性循环，大大增加了水生态系统维护成本，无法可持续维持高品质的沉水植物水生态系统。

目前已公开的沉水植物监测主要集中于在生物量测定方面的创新，例如授权公告号为CN110243936B，名称为一种原位无损伤测定沉水植物生物量的方法的发明专利，其中公开了通过传统人工采样测定沉水植物鲜重生物量以及回声探测仪测定水深、沉水植物高度、沉水植物盖度，再计算沉水植物的体积百分比、建立回归模型、利用AcrGIS软件插值计算调查水域参数，最后通过回归模型求得整个水域面积沉水植物总的生物量，并类比到同类型水域；虽然该方法能够实现沉水植物的调查，但其在使用上有一定局限性，因为实际情形是不同沉水植物的生物量差别较大，没有对沉水植物群落组成的监测，是无法判断某一水域是否为“同类型水域”，即不存在专利中所表述的回归模型在“原位无损”(即不通过传统人工采样)适用至“同类型水域”，不同水域沉水植物群落实际上差别应很大，每次仍需通过传统方法人工布点方法采集获得各采样点沉水植物生物量鲜重，重新建立回归模型，另外其说明书也提到仅适用于低冠层沉水植物。再例公开号为CN107728150A，名称为调查湖泊沉水植物的方法的发明专利申请，其中具体公开了沉水植物的覆盖度采用双频识别声呐采集图像，通过植被像素占影像总像素之比得出沉水植物覆盖度，沉水植物的种类、不同种类沉水植物的占比以及鲜重密度需人工采样测定，上述两种方法在测量上仍离不开传统人工测量，最终也仅是实现了对生物量的测定，并没有为如何持续维持高品质的沉水植物水生态系统提供有效的思路。因此，亟需一种沉水植物群落快速监测系统及调控方法来解决这个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沉水植物群落快速监测系统及调控方法，以解决高品质的沉水植物水生态系统难以维持的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种沉水植物群落快速监测系统，包括船体、补水设施和排水设施，其中船体安装有水体检测装置、至少一个方向上的成像装置、数据处理模块和控制装置，水体检测装置和成像装置均与数据处理模块通信连接以传递数据或图像，数据处理模块与控制装置通信连接以将处理后的数据传递给控制装置，控制装置与补水设施和排水设施分别通信连接以控制二者的启停用于调节水深和/或水体营养盐浓度。