生态修复工程中水生植物的选择吴海翔(武汉沃田生态科技有限公司，武汉)摘要：河道的综合治理中，人工湿地中水生植物的吸附、降解、同化是其中不可或缺的 组成部分，应当针对不同水体环境合理选择和搭配水生植物群落。本文主要介绍了在河道生 态治理中水生植物种类的选择，并着重论述了几种典型沉水植物的以及漂浮植物凤眼莲的工 程应用特性。关键词：水生植被；生态修复；人工湿地；凤眼莲The choice of aquatic plants in ecological restoration projectWu Hai-xiang(Wuhan Woteam Ecology and Technology Co., Ltd wuhan)Abatract：The adsorption, degradation, assimilation of the aquatic plants in constructed wetlands is an integral part of the comprehensive improvements of the river. We should select and collocate the aquatic plant communities rationally specific to different aquatic environment. This paper mainly describes the selection of aquatic plant species in the ecological improvements of the river, and focuses on the engineering characteristics of several typical submerged plants and the floating plant Eichhornia crassi.Key words：aquatic vegetation; ecological restoration; constructed wetland; Eichhornia crassi0 引言在河道综合治理中，除了常见的河道清淤、截污工程、生态滤池、接触氧化法等环境工 程处理措施外，人工湿地是目前河道综合治理中的广泛采用的旁路生态处理措施，对水体污 染物的削减、水生态环境的长期稳定具有重要意义，人工湿地中水生植物的吸附、降解、同 化是其中不可或缺的组成部分。根据perfler等人的研究，种植植物和不种植物的系统对污水处理有明显的差异，但是 对于种植不同植物的系统的差异并不明显1。吴振斌等通过建立小试系统对有植物湿地系 统和无植物湿地系统进行了比较研究结果表明有植物湿地系统春夏季平均磷的去除率在 60% 以上即使在冬季也能达到 40%以上，而无植物湿地系统磷的去除率仅为28%2。水生植被一般为隐性植被，其地理分布与气候的关系没有陆生植被显著，多为广布种。 随着对水生植物认识和研究的加深以及大范围野外考察的开展，发现水生植物也存在广泛的 地理差异，气候、土壤、水文、水质等因素均对水生植物有直接的影响。水生植物群落对不同的生境适应力存在差异，净化水质与其它的生态功能也存在差异， 在人工湿地的构建中，应当针对不同水体环境合理选择和搭配水生植物群落。1 挺水水生植物在工程中的应用Wetzel (1983)将水生植物划分为以下4种生活型：挺水、浮叶、沉水、漂浮。在人工 湿地的应用中，它们可以发挥各自功能，共同构成一个功能结构稳定的生态系统。作者简介：吴海翔(1987-)，男，湖北武汉人，硕士研究生，研究方向为水生植物生态学。colddown126.com1.1 挺水水生植物的概念挺水型水生植物一般生长在水陆交错区的浅水以及岸边湿地上，扎根于土壤中，上半植 株挺出水面，植株具有发达的通气组织将气体传输到水下供根茎进行呼吸作用。常见的挺水 植物有芦苇、荷花、香蒲等。1.2 工程中常用的挺水水生植物应用于河道综合治理工程中的挺水植物主要有禾本科Gramineae (Poaceae)，莎草科 Cyperaceae，灯心草科Juncaceae，香蒲科Typhaceae，所选水生植物通常以单优群落的方式 种植，防止不同物种种间竞争，也防止植物通过分泌次生化合物干扰和抑制其它物种的生长， 比如宽叶香蒲T. latifolia，水葱S. validus Vahl.等植物的残体如果不及时清理，则会腐烂产 生次生化合物抑制周围芦苇的生长3。一方面挺水植物通过吸收同化作用，能直接从湿地土壤中吸收可利用的营养物质，如水 体中的 N、P 等。水中的铵盐、硝酸盐以及磷酸盐都能通过这种作用被植物体吸收，最后 通过被收割而离开湿地。另一方面挺水植物植物的根系是微生物重要的栖息、附着和繁殖的 场所。相关文献表明，植物根际的微生物数量比非根际微生物数量多得多，而微生物能起到 重要的降解水中污染物的作用。而且，挺水植物的根系的输氧作用创造了有利于好氧反应的 微环境，有利于固氮菌进行固氮作用4。芦苇、香蒲、菰、荷花是工程中最为常见的挺水植物，均为世界广布种，在我国南北各 地均有分布，其繁殖能力，环境适应能力都非常突出。主要繁殖方式是产生发达的地下匍匐 茎进行克隆生长，因此可以在短时间内形成较大的单优群落。根据其繁殖特点，在工程上种 植人工湿地的时，可以采用其地下茎而不是成体进行运输和栽培，节约成本。在人工湿地的 管理中，每年都可以收割挺水植物的地上部分，其地下部分来年均可萌发，有如下优点：1、 防止其地上部分腐烂后将固定的 N、P 等污染元素再次释放；2、产生一定的经济附加值。1.3 挺水植物去污能力的对比比较不同挺水植物的去污能力，由于受到温度，土壤，水文条件等各因素的综合影响， 因此不能够简单的认为某一种水生植物的去污力强于另一种，要具体情况具体分析。黄时达 等比较了芦苇,灯心草和菖蒲三种植物的污染物净化能力，结果发现灯心草去除能力最强 COD的去除率达到42%46%，高吉喜等选择了 7种湿地植物，研究发现，慈菇和茭白的 综合净化率最高，这些研究为选择合适的人工湿地植物提供了一定的参考，构建人工湿地时 就可以考虑选择净化能力强的植物。1.4 气候因素对挺水植物选择的影响 施工地气候也是选择挺水植物的一个重要依据，在美国北卡罗来纳州地区, 通过实验证明挺水植物类中的灯芯草(Juncus effuses)和庶草(Scirpus validus)适合当地环境条件，并 被成功地运用于小型污水处理设施5。灯芯草作为湿地中一种普通的淡水挺水植物,在英国 的牧场、沼泽地和其他潮湿地区作为一种优势物种随处可见。成水平6等发现香蒲、灯芯 草是武汉及北纬 30附近地区人工湿地较为适宜的水生植物，特别是灯芯草冬季生长良好，是 该地区更为理想的净水植物。1.5 水生植物的本地适应另外，同一个种的不同居群也存在适应性的差异，通过移栽实验的初步结论，例如将黑 龙江红莲移栽到武汉，以及将武汉东湖红莲移栽到哈尔滨，两者的生长及开花均没有在本地 种植生长得好。因为存在本地适应的问题，在河道的生态修复过程中，不仅要考虑美观性，而且要切合 实际，尽量的使用适合该地区气候和水文水质条件的植物物种，以及尽可能的使用当地及附 近的植物群落，这样，有利于植物的良好生长，建立一个自然稳定的生态系统。1.6 观赏型挺水植物在湿地中的运用 观赏型挺水植物在工程中也有广泛应用，如再力花，梭鱼草，水生美人蕉等，这些挺水 植物高大，挺拔，花色鲜艳，景观效果突出，在人工湿地中还可以起到美化环境的作用。值 得一提的是，园艺水生挺水植物的培育已经非常广泛，目前仅荷花便有超过700 个园艺品种， 梭鱼草、水生美人蕉、水生鸢尾均有不同的花色的品种，芦竹、菖蒲、水葱等均有花叶品种。 这些丰富的品种为人工湿地的构建提供了更多的选择，将会让人工湿地变得更加丰富多彩。2 浮叶植物在工程中的应用2.1 浮叶植物的概念 浮叶型水生植物将进行光合作用的叶片漂浮于水上，无明显的地上茎或茎细弱不能直 立，而它们的体内通常贮藏有大量的气体。2.2 浮叶植物在人工湿地中的应用 工程中最常用的浮叶植物是睡莲、荇菜、金银莲花、水罂粟等。目前在人工湿地中，对 浮叶植物的应用主要是看中其观赏价值，使用较为局限。1、浮叶植物受水文条件影响较大；2、其净化水质的作用可以部分被人工浮岛所取代。但是浮叶植物在水生生态系统中的 作用仍然不可忽视。浮叶植物的生长能显著的降低上覆水体中NH4+-N、TN以及PO43-P、TP的水平，同时 由于水生植物的生长对藻类的克制作用，使水体中藻类的数量降低，提高水体透明度，改善 水质7。在河流生态系统中，由于水流的影响，浮叶植物的生长受到一定的限制,浮叶植物多集 中在河湾以及其它水流较缓的区域。在工程中，值得注意的是，某些浮叶植物的引入需要慎重，这里以菱和芡实为例。菱具 有一定的经济价值以及观赏作用，在南北各地均有广泛种植，但是它产生的果实（菱角）带 有坚硬的刺并且难以去除干净，在人工湿地中会影响到施工的方便。芡实由于其叶面积大而 具有一定的观赏价值和经济价值而大量使用，但是它的叶片和茎上生有锋利尖刺会影响工程 施工。3 沉水植物在工程中的应用3.1 沉水植物的概念 沉水植物根茎扎根于泥中，整个植株浸没于水下（部分沉水植物具备两型叶），具有发达的通气组织，能够在水中进行气体交换。在水生植物中，沉水植物净化水质的能力是最强的， 同时，沉水植物的生长对水质也是有一定的要求的，特别是水体的透明度。此外沉水植物可 以为鱼等水生动物提供栖息和遮蔽场所以及作为生产者提供食物来源。典型的代表有眼子 菜，金鱼藻，狐尾藻等。3.2 沉水植物与水体富营养化 沉水植物是水体中重要的初级生产者，对水体的功能具有非常重要的影响，它能阻留大量的营养物质并对水体的污染作出敏感的反应.水生植物特别是沉水植物的恢复是解决富营 养化的重要举措，但是选择的种类不同将直接影响生态修复的效果。不同水生植物吸收水中 N、 P 的能力是不同的7，较高的氮浓度，沉水植物衰退或消失是重营养河流湖泊的普遍现 象（Ozimek and Kowalczewski,1984；于丹等，1998）。大型水生植物的多样性群落结构与 氮负荷显著相关（Tracy et al.,2003）。沉水植物对水中富营养的耐受能力低于其它生活型的 水生植物。3.3 工程中对沉水植物的选择在进行生态修复项目的时候，需要对水环境进行充分的评估，才能够选择到合适的沉水 植物。净化水体效果好的沉水植物并不一定适合所有的水体。这里以 3 个常见沉水植物的 对比为例。金鱼藻适合在较高营养盐浓度的水体中生长，狐尾藻适宜在中度营养盐水体中生 长。竹叶眼子菜适宜在低营养盐浓度的水体中。因此要根据水体的营养水平来选择最适合的 水生植物，切不可贪大求全，忽视客观自然规律。以下是在工程中应用较广泛的水生植物，按耐污能力先后排序，以供参考9：1、金鱼藻(Ceratophyllum Linn)，净化效果一般(相比其它沉水植物，下同)，繁殖快， 播种效率高。缺点是种子萌发率较低，植株基质较脆弱，易折断，移栽不易。中国南北均有 分布。2、狐尾藻(Myriophyllum Linn.)，净化效果一般，依靠断肢即可生根繁殖，繁殖速度 快，生长期长。能够耐受弱碱性水。缺点是植株过长且易漂浮，景观效果略差。中国南北均 有分布。3、菹草(P. crispus Linn.)，净化效果较好，无性繁殖能力强，易播种。与大部分水生 植物不同，菹草反季节生长，最适生长温度1020度，超过25度生长受抑制，超过30度 腐烂。其冬春季生长的特点易于其它春夏季生长的植物匹配从而实现四季植物的