人工濕地水生植物的管理和維護

高 雷 陳 卓 楊麗敏

（河北省遵化市天津引灤工程黎河管理處，天津市 064200）

人工濕地是對非點源污染進行凈化處理，是一種投資低、處理能力穩定、易于維護的生態處理方式。通過人工濕地的人工基質和水生植物，形成基質－植物－微生物生態系統，將污染物質和營養物質吸收、轉化、分解，以達到凈化水質的作用。同時，對引水力脈沖或污染造成的沖積具有顯著的緩沖作用，還可為野生動物提供棲息場所，可有效恢復河流的生物多樣性，改善河流水質。

天津市引灤工程黎河管理處根據黎河輸水河段支流污染情況分布及支流來水特征，選擇龍灣橋支流口和西山橋支流口建設了人工濕地生態治理示范工程，通過兩年運行監測成果來看，有效減輕了支流污染物匯入對引灤黎河干流水質的影響，有效改善了周邊水環境，起到了良好的生態景觀效果。同時，黎河管理處在人工濕地實際運行中總結出濕地水生植物管理經驗，為后續支流污染治理工程實施及同類濕地水生植物后期管理提供了參考。

1 水生植物生長期管理

水生植物在處理系統中對微生物生長和污染物凈化方面起著重要作用，因此，維護其健康生長對系統的運行是非常重要的。首先一點是必須選擇適合于處理系統環境條件變化的水生植物種類，確保其健康生長和覆蓋。如果設計中選擇的水生植物不能耐受實際的運行條件，需要考慮補充其它更合適的植物種類，以保證所需的覆蓋率。但如果沒有更合適的植物可供選擇，則需改變系統的運行條件，以便促進系統中水生植物的健康生長。

只要水深和污染物負荷控制在設計標準以內，一般水生植物不需要進行過多的日常維護，其自身可按生長—枯萎—再生長進行健康循環。濕地植物可以蔓延生長到條件適宜的環境中，也會因環境條件的惡化而死亡，如此構建起生長和分布的自身平衡。但由于運行和設計問題，可能導致植物覆蓋率的減少，需要進行必要的管理和維護。一般通過調整水位、長期或短期降低負荷、合理的植物收割、種植適宜性植物、移除雜生植物等措施進行維護和管理。

其它一些形式的植物管理如除草劑、殺蟲劑的使用應盡量避免，因為這些活動會改變天然水體的生態功能和系統平衡，甚至對出水水質產生不利影響。

2 冬季運行管理

北方冬季氣溫較低，河道表面通常會結冰，此時如果運行管理不當，甚至會造成濕地進水管道的凍結，影響濕地系統的正常運行。而對于植物而言，受冬季低氣溫條件的影響，水生植物的地上組織全部枯萎，植物的水質凈化功能也會大大降低，但由于本示范工程中水生植物均為多年生植物，根系在冬季雖然其活性降低，但并不會死亡。因此，冬季運行管理的關鍵是防止對濕地布水管網的凍結和水面結冰對植物根系的影響。

潛流濕地系統的冬季防凍，在冬季結冰前一個星期（可根據天氣預報掌握氣濕變化）將水位升至濕地表面30cm，保持濕地高水位運行。隨著氣溫的下降，濕地表面開始形成冰層，待冰面厚度達到20～25cm后，再降低水位，將運行水位保持在布水管道的高度（即填料表面以下 15cm左右），濕地表面保留挺立的植物枯莖，將有助于形成絕熱冰蓋層，保證下面水的流通，這樣就形成了濕地表面的冰蓋層，而且冰蓋層以下保留有15～20cm空氣保溫層，不僅可以防止冬季布水管道的凍結，保證濕地系統的冬季正常運行，而且由于冰蓋層以下空氣層的存在，可以有效保存植物根系在冬季的活性。

3 水生植物收割管理

目前，學術界對于水生植物對污染物的去除機理存在兩種觀點。

一種觀點認為，濕地系統對營養物質的去除主要基于植物機理。植物根系吸收污水中的營養物質并轉化為植物的細胞組織，隨著水中營養物質濃度的增加，植物對營養物質的吸收能力也不斷增加，達到最大值后便開始減少，但只要組織中的營養物質能夠滿足植物的生長需求，植物生長就不會減弱，當生長率保持恒定而吸收率下降，這個營養物質濃度就是臨界值，介于臨界值和最大值之間的營養物質的量為植物吸收的剩余消耗量。因此植物在單位體積內去除的營養物質較之自身成長所需更多。基于植物機理而吸收（去除）的污染物（如氮、磷）不同于土壤吸附，它不能被解吸，吸附位也不飽和，只要將存儲有氮、磷的植物周期性收割就能達到很好的去除效果。另外植物對銅、鉛、鋅等重金屬也有很好的去除作用，并亦可通過收割的方式予以去除。

另種觀點認為，植物組織對氮、磷的吸收，從量上講是微弱的。因為植物生長季節獲得的營養物質只占系統去除污染物總量的百分之幾，而且在非生長季節又有重新釋放的可能，亦即植物直接去除污染物的作用不大，因此單純依靠植物收割來去除污染物并不會對污染物的去除效果產生明顯的作用。但研究表明，雖然植物吸收的營養物質較小，但植物可以影響其它去除過程。如植物根系提供了放氧表面，利于生物和化學轉化，根系放氧和為微生物棲息提供空間是水生植物主要功能，特別是在潛流濕地系統中，植物通過根系的生長、死亡和代謝來維護床體較好的水力傳導性，腐爛的根葉為反硝化細菌提供了必要的碳源。而對植物進行合理收割，不僅可以增大植物的生長量，而且也在一定程度上延長了植物的生長期，盡管收割植物直接帶走的污染物的量較小，但對植物去污功能的影響是明顯的。

不論以上哪種觀點，都不能否認植物收割對污染物總體凈化效果的影響。因此，水生植物的收割管理，也是系統運行管理的重要內容，而對于植物收割管理最為關鍵的因素是掌握好植物的收割周期（或收割次數）、最佳收割季節和收割后的植物存留量等幾個方面總結出如下經驗。

3.1 植物收割周期（或收割次數）

植物收割周期必須根據植物的生長規律、區域氣候特征和水質變化情況綜合考慮來確定。不同生長型植物有著不同的生長規律，而且同一植物在不同地區或同一地區的不同生長環境中，其表現形式也并非完全相同。

對于人工濕地處理系統來說其植物類型均以多年生挺水植物為主，而且植物在水中的深度并不大，植物生長條件較好，植物表現出來的特征為發芽早、生長速度較快。因此，植物收割可采用一年收割兩次較為理想。

收割次數過多（或收割周期太短），不僅投入的人力物力較大，而且容易使濕地系統內植物郁閉度減少，夏季造成填料表面在光照影響下溫度升高，影響植物的正常生長，甚至造成植物的枯萎和死亡。而收割次數過少（或收割周期過長），植物生長高峰過后（秋季）自然進入休眠期。而每年二次的植物收割，不僅不會影響植物的正常生長，而且秋季可刺激植物的第二次萌芽，延長植物的生長周期。

3.2 收割季節

收割季節的選擇應根據植物自身的生長規律，以不影響其正常生長和安全越冬為原則。人工濕地處理系統植物基本上都是在3至4月份開始萌芽，5月至7月份為第一次生長高峰，進入8月后，植物生長開始減弱，9月份基本進入生長晚期。

對于每年收割二次的植物，第一次收割適宜安排在8月下旬至9月上旬以前。此時收割可以有效刺激植物的二次萌芽，而且收割后的植物仍有二個月左右的生長時間，使植物在9月和10月進入第二次生長高峰，延長植物的生長期，而且可以保證植物的安全越冬。

植物收割后到重新郁閉一般需要半個月到 1個月的時間，因此，如果第一次收割時間過早（如安排在6月或7月），在進入夏季后植物很難再次郁閉，隨著光照強度的增加和氣溫上升，潛流濕地表面裸露造成填料（礫石）層的溫度升高，容易影響植物的生存。而第一次收割時間如果安排過晚（如10月或11月），植物在9月份已基本上停止生長（進入結籽期），部份植物結籽后（如黃花鳶尾和香蒲）即開始枯黃，不僅景觀效果差，而且未充分利用植物的第二次生長高峰。同時，植物收割后即使重新萌芽，也很快進入冬季，影響系統的冬季運行效果。

大部分植物（如蘆葦、香蒲、黃花鳶尾、水蔥、黑三棱等）的第二次收割時間適宜安排在春季冰層融化以后（即2月底至3月中旬），而冬季結冰期間可以不收割。其原因如下。

一是上述植物經過第一次收割后，冬季枯黃的枝葉基本仍能保持挺立，盡管地上部分已經枯黃，但仍有向根系傳輸氧的功能，冰層以上保留部分植物枝體不僅可以起到保溫效果，而且有利于增加冰層以下的溶解氧。

二是枯黃枝葉在保持挺立的情況下，淹沒于水中的枝葉比例并不大，而且冬季氣溫較低，冰層內微生物活動和化學反應均較慢，枯黃枝葉的腐爛分解速度是比較緩慢的，不會對水體造成二次污染。枯黃枝葉的腐爛期一般是在冰層融化后，氣溫開始回升的3月份。

對于枯萎較早而且枯萎后地上部分容易倒伏的植物，第一次收割時間可以適當提前，安排在 7月底至8月上旬；第二次收割時間應安排在植物倒伏之前，即10月底至11月上旬。以上植物由于地上部分冬季死亡較早，而且死亡后的枝葉容易倒伏于水中，在水中腐爛降解，如果不及時收割，不僅容易造成二次污染，而且根系的生存性會降低。

3.3 收割后的植物存留量

收割后植物存留高度（植物存留量）是根據不同收割時間和不同的處理單元而不同的。對于一年收割兩次的潛流濕地植物，8月下旬至 9月上旬收割時存留高度以地上部分保留 30～40cm左右為宜，防止填料表面過于裸露，造成填料表面溫度升高影響植物的后續生長。而第二次收割時應將地上枯死的枝葉進行全部收割，僅需保留地下根莖和新芽即可。

4 結 語

人工濕地土建過程較為簡單，但建成后對水生植物管理、維護則相對要求較高，黎河管理處在人工濕地運行管理中歸納總結出較為完善的水生植物管理經驗，為同類人工濕地水生植物的管理提供了有益參考。