水生植物的凈化作用及其在水體景觀生態(tài)設(shè)計中的應(yīng)用

王安琪， 陳佳艷， 李修嶺

(臨沂大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院， 山東 臨沂 276005)

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水生植物的凈化作用及其在水體景觀生態(tài)設(shè)計中的應(yīng)用

王安琪， 陳佳艷， 李修嶺

(臨沂大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院， 山東 臨沂 276005)

指出了在現(xiàn)代城市景觀建設(shè)中，環(huán)保和生態(tài)是兩個重要的部分。水生植物不僅是營造水體景觀的重要元素，同時也是凈化和維持景觀水體水質(zhì)的有效方法。因此，對水生植物對水質(zhì)的保護(hù)作用進(jìn)行深入研究具有重要的生態(tài)和環(huán)保意義。在分析深入水生植物對水體凈化作用機(jī)理的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)實驗案例，就水生植物在水體景觀生態(tài)設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行了簡要探討。

水生植物； 水體景觀；生態(tài)設(shè)計； 凈化作用

1　引言

當(dāng)前，我國城市化建設(shè)正如火如荼地發(fā)展，在城市建設(shè)過程中，人們除了追求基本的居住需求外，對城市環(huán)境和生態(tài)的要求越來越高。城市建設(shè)中諸如：人工湖泊、河道治理、以及濕地公園建設(shè)等涉水景觀層出不窮，成為改善城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，提高城市居住環(huán)境的重要途徑。在城市涉水景觀工程建設(shè)過程中，改善水質(zhì)和營造相應(yīng)的生態(tài)景觀是兩個基本的功能取向。為實現(xiàn)這兩項目標(biāo)，人們在相關(guān)水體區(qū)域種植水生植物，以期在改善水質(zhì)的同時營造具有較高觀賞性的水體景觀。

2　水生植物的范疇界定

關(guān)于水生植物的定義是一個不斷變化的課題，其定義隨著濕地研究和濕地生態(tài)學(xué)的發(fā)展而不斷變化。當(dāng)前對于水生植物的定義國內(nèi)外有多種不同的觀點。例如，美國《FWs濕地和深水生境分類》中將其定義為：生長在水中及周期性缺氧的機(jī)質(zhì)上的植物。在國內(nèi)關(guān)于水生植物的定義仍然是處于一個見仁見智的狀態(tài)。余樹勛等認(rèn)為：水生植物就是自然漂浮在水中或生長在淡水深處突然中的植物，有時也包括了沼澤中所生長的植物。

在綜合分析上述學(xué)者對水生植物的概念定義的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際經(jīng)營，筆者在研究中對水生植物作如下定義：凡生長在水中或濕土壤中的植物，以大型的草本植物為主，包括水生、濕生和沼生植物。實際上，研究所涉及的水生植物主要指的是草本的挺水植物、漂浮植物、以及沉水植物和浮葉植物。早在漢代我國就開始將水生植物應(yīng)用在園林建設(shè)中，為人們營造可供觀賞的水體景觀。而最近幾年以來，隨著我國城市化建設(shè)步伐的不斷加快以及人們生活品質(zhì)的不斷提高，在城市建設(shè)中，涉水景觀建設(shè)取得了長足的發(fā)展，水生植物在水體景觀設(shè)計中得到了前所未有的應(yīng)用，為凈化水質(zhì)、營造景觀提供了有效的手段。

3　水生植物在水體景觀生態(tài)設(shè)計中的應(yīng)用分析

3.1對水質(zhì)的凈化

水生植物對水質(zhì)的凈化，是利用水生植物尤其是水生維管束植物其能夠大量吸收水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，或者是將水體中的有毒有害物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的生物特性。在生產(chǎn)生活產(chǎn)生的廢水或受到人為污染的天然水體中種植耐污能力和凈化能力強(qiáng)的水生高等植物，通過植物正常的生命活動將水體中的污染物分解轉(zhuǎn)化或吸收到自身體內(nèi)，然后再除去，改善水體中的營養(yǎng)物質(zhì)的平衡；同時由于水生植物生命活動中光合作用釋放出的氧氣增加了水中溶解氧的含量，可以明顯改善水質(zhì)，減輕或消除水污染。

3.2在水體景觀生態(tài)設(shè)計中的應(yīng)用

古今中外，園林景觀的構(gòu)造中，水景的營造一直是一個必不可少的景觀要素，而水景的營造往往都需要花木的襯托，以彰顯意境。根據(jù)相關(guān)研究顯示，水體景觀中有山石、植物的點綴往往能提高景觀的觀賞性。對水體邊的植物群落加以改造使其外貌更加豐富，可以大幅度提高水體景觀的美學(xué)質(zhì)量。當(dāng)前水體景觀污染主要來自兩個方面。一方面，人工投餌、枯枝落葉、以及雨水沖淋等自然因素導(dǎo)致了水體污染。另一方面，生產(chǎn)生活污水排放、人工瀑布、噴泉等水體景觀設(shè)計的過多應(yīng)用也造成了水體的污染。正是這種水體污染的存在才客觀上要求在水體景觀營造過程中要特別注意同時做好水體的凈化。因此，在水體景觀的生態(tài)設(shè)計中，水生植物的應(yīng)用要注意兩個方面，既要滿足觀賞要求，又要滿足生態(tài)需求，也就是說水生植物既要有景觀植物(觀賞植物)，同時又要有生態(tài)植物(抗污染、水土保持)。在設(shè)計過程中水生植物的選擇還要注意與周邊景觀合理結(jié)合，在突出強(qiáng)大水質(zhì)凈化能力的同時構(gòu)建和諧的景觀效果。

4　水生植物配置對水體的凈化作用的實驗分析

4.1實驗材料

水生植物黃菖蒲、千屈菜、水蔥、香蒲、荷花、睡蓮若干株，定植于實驗池內(nèi)，植物均處于生長期內(nèi)。水泥實驗池5個，長均為3 m、寬均為1.2 m、深均為0.7 m。

4.2試驗方法

不同實驗池采取不同的植物配置形式如表1所示，經(jīng)過一定的周期后就每個實驗池中的水體污染情況進(jìn)行抽查，就水中的COD、TP等水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測定。將測定結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行計算機(jī)統(tǒng)計處理，對處理結(jié)果進(jìn)行分析。

表1　不同實驗池的植物配置

4.3實驗結(jié)果

根據(jù)實驗結(jié)果顯示：多種水生植物組合可以發(fā)揮不同植物的優(yōu)勢，不但可以改善水體景觀還可以提高凈化水體的能力。實驗的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，由不同水生植物組合的實驗池2、3比由菹草單一組成的池1在維持水體磷、氮含量方面更加有效，表現(xiàn)出較高的水體凈化能力，同時也營造出更加豐富的植物景觀。在北京動物園水環(huán)境改善過程中，采用多樣性的水生植物不僅有利于環(huán)境的穩(wěn)定、水體的凈化，還有利于減少病蟲害，這與上述實驗的結(jié)果一致。此外，實驗結(jié)果還表明：沉水植物能夠有效改善水質(zhì)。沉水植物的部分組織死亡落入水中腐爛分解后使得水中的可溶解性碳大量增加，進(jìn)而對COD產(chǎn)生明顯影響。菹草是一種對環(huán)境變化耐受性較強(qiáng)的沉水植物，適合在污染較重的水中生長，對COD有較強(qiáng)的清除作用，比較適合用來清潔水質(zhì)，改善水環(huán)境。

5　案例分析

在生態(tài)學(xué)中，“多樣性導(dǎo)致穩(wěn)定性”是一個基本原理。植物群落的相對穩(wěn)定必須建立在生物多樣性的基礎(chǔ)上，植物景觀就意味著生物多樣性。生態(tài)水景構(gòu)造中水生植物是主體和基礎(chǔ)。由浮水植物、沉水植物、以及漂浮、浮葉等組成的水生植物群具有極高的穩(wěn)定性，不但可以對富營養(yǎng)化的水體進(jìn)行有效凈化，同時還能促進(jìn)水體生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)，提高水體的自凈能力。但是，在水體景觀的生態(tài)設(shè)計中，水生植物的設(shè)計不能完全停留于物種的多樣性，而是要盡可能地滿足水體的整體美。做到生態(tài)、科學(xué)、文化、藝術(shù)美的統(tǒng)一。

上海中凱之光人工湖是該市中凱城市之光居住區(qū)的一項配套工程。湖區(qū)面積800 m2，深80 cm，最深處為2.3 m。在該工程的水體景觀生態(tài)設(shè)計過程中，根據(jù)生態(tài)設(shè)計的要求，按照生態(tài)、科學(xué)、文化、藝術(shù)美統(tǒng)一的理念，設(shè)計了1個植物群落(圖1)。

種植的水生植物主要包括荷花、蘆葦、千屈菜、水蔥等(表2)。

圖1　人工湖植物種植區(qū)分布

在該工程的水體景觀生態(tài)設(shè)計過程中，著重設(shè)計了其中的人工濕地。人工濕地通常按照水流方式的差異又可以分為表面流和潛流濕地兩種，在該工程設(shè)計中針對這一問題的處理通過地形的變化，將兩種類型都應(yīng)用在了設(shè)計中，使得水流在地表漫流的同時又在地下滲流。此外，由于水生植物對水體的凈化效果受到凈化時間長短的影響，所以，在該工程中特意在人工湖的濕地區(qū)設(shè)計建造了三重水泥隔欄，增加了水流的時間，再輔之以水生植物種植不僅美化了植物景觀，同時還提高了水體凈化效率。

6　水生植物的應(yīng)用分析

水體污染的實質(zhì)就是水體生態(tài)失衡，因此，要消除水體污染就必須要維持水體生態(tài)的平衡。水體生態(tài)系統(tǒng)是一個由植物、動物、微生物組成的生物群落與周圍環(huán)境構(gòu)成的一個有機(jī)整體。在水體凈化中，濕地介質(zhì)、微生物、水生植物三者在凈化被污染水體時都有明顯的效果，三者的有機(jī)結(jié)合構(gòu)成了水體凈化強(qiáng)有力的功能。當(dāng)前，在污染水體的凈化中，人們已經(jīng)認(rèn)識到水草—動物—微生物共生體這一模式是凈化水體的有效方法。然而，在目前水體景觀越來越受到重視的背景下，選擇水生植物作為凈化水體的方法不僅可以有效凈化水體，還能帶來良好的景觀和生態(tài)效果，其產(chǎn)生的效果明顯要更加顯著，符合當(dāng)前水體景觀生態(tài)設(shè)計的主流理念。

7　結(jié)語

在水體生態(tài)景觀的設(shè)計過程中，水生植物不僅可以滿足凈化水體的要求，同時還能起到營造綠色景觀和與水體周圍環(huán)境有機(jī)融合，形成和諧統(tǒng)一的整體景觀。在水體凈化中，不同種類的水生植物具有其獨特的優(yōu)勢，對不同污染性質(zhì)的水體具有不同程度的凈化作用，因此，在利用水生植物對水體進(jìn)行凈化時，要在實驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)污染物的化學(xué)和物理性質(zhì)采取針對性的水生植物種植，以確保植物對水體的凈化效果最大化。

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2016-07-18

國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃(編號：201410452053)

王安琪(1995—)，女，臨沂大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院學(xué)生。

P342+4

A

1674-9944(2016)16-0013-03