福州市西湖公園水生植物群落景觀優化及水質凈化效益評價

廖昌福

(福州市西湖公園管理處，福建 福州 350003)

水生植物在園林景觀中有著重要應用，尤其是在中國傳統園林之中[1]。近幾年，隨著園林景觀水體富營養化的日益嚴重，導致水體的透明度降低、溶氧量下降及水質條件惡化等問題，水生植物的生態功能也備受關注。但目前關于水生植物生態功能的相關研究還存在一定空白，缺少前瞻性的理論研究及相關實踐[2-3]。對此，閩江學院、福建省科技廳農牧業科研中試中心、福州市西湖公園管理處自2014年起，歷時4年共同完成了福州市科技局計劃項目(2014-S-123)的研究，為后續的研究及實踐提供參考。

1 研究方法

1.1 水質凈化效果測定

根據調查以及對相關文獻[4]、資料的收集，目前福州西湖公園已有的挺水植物數量相對較多，共計有33個品類的水生植物。由于不同植物本身的特性不同，通過綜合分析，遵循以下原則選擇試驗的品類：①所選水生植物對季節、水體水質變化有較好適應能力；②氮磷凈化能力較好；易栽培，方便管理，可控能力強，抗逆性能力較好；③綜合利用價值和資源化程度高。綜合以上考慮，本實驗選取了6個具有代表性的水生品類(每種4盆)：翠蘆莉、梭魚草、美人蕉、鳶尾、慈菇以及再力花，共選取26盆樣品(其中兩個空白對照組)，樣本水生植物需保證樣品的同生長階段，濕重能夠達到基本一致。

本實驗在實驗前先按文獻[5]中的方法測定樣品株高以及水中的總氮以及總磷含量，之后在夏季、秋季、冬季分別測定各樣品的總磷、總氮及高錳酸鉀鹽[5]含量的變化。通過對比實驗組與對照組、實驗組之間的相對去除率，反映6種水生植物的水質凈化效果。

1.2 景觀優化評價

本文選用層次分析法[6]，構建福州西湖公園水生植物配置評價模型。通過查閱相關的文獻資料、咨詢專家等，確定評價指標體系的評價因子，并通過實驗分析數據[4]、專家打分、問卷調查等形式計算每個指標的數值，最后根據相應的數據進行分析，完成本次的景觀優化評價。

釆用層次分析法對指標權重進行分析，按文獻[7]～[9]中方法進行重要性比較、構建判斷矩陣、建立權重集、進行一致性檢驗。

本研究選取福州西湖公園7塊具有明顯代表性的特色地塊進行評價，分別為開化嶼本島以及南大門，夢山景區、窯角嶼的古碟斜陽、環湖棧道以及臨水的北湖島和沿湖。邀請專家打分，對指標賦權，計算綜合指標權重[7]。

圖1 水生植物景觀評價指標體系

圖2 水生植物觀賞及凈化評價指標體系

2 結果分析

根據各個季節以及植物不同時期去除效果得出，在夏季，鳶尾對TN的去除效果最好(為84.3%)，其次是再力花；冬季鳶尾對TN的去除效果最好。根據不同季節和不同時期對TN的去除效果可以看出，鳶尾是最好的選擇，其次可以考慮再力花、翠蘆莉、美人蕉。

表1 不同季節水生植物總磷(TP)去除率

表2 不同季節六種水生植物總氮(TN)去除率

表3 不同水生植物配置綜合景觀評價

表4 西湖公園水生植物凈化效果和觀賞效果綜合得分比較

從表3、表4可見，水生植物的觀賞效果權重得分大于凈化效果的權重得分，且在植物觀賞效果中，得分最高的是水生植物的花相，這也從側面驗證了水生植物本身的觀賞效果在景觀效益評價中的重要性層級最為優先。

從結果上看，水生植物凈化效果各項指標的得分僅次于觀賞效果，景觀效果好的水生植物在水質凈化效果上也相較于其他植物更為優秀。

研究結果顯示，鳶尾的綜合得分最高，得分最低的是慈菇。從鳶尾的花相、花期上看，其整體景觀效果極佳，建議在園林水體中大規模推廣應用，以達到景觀效果和水質凈化效益最大化。

3 結論

水生植物凈化是一種可以高效去除氮磷，同時取得一定的景觀效益與生態效益的生態修復措施[10-12]，本研究主要結論如下。

夏季，平均氣溫在26～36 ℃情況下，六種水生植物均有一定的凈化氮和磷能力，其中鳶尾在夏季對TN、TP的去除率分別為84.3%、80.7%；沉積物中總磷降低了55 mg/kg，凈化水質效果最為突出。

冬季，平均氣溫在9～16 ℃情況下，處于穩定期的六種水生植物的凈化氮磷能力相對于夏季有所降低，但鳶尾、再力花是較好的植物選擇，其中鳶尾對TN、TP、NH3-N的去除率分別為63.6%、78.2%、41.4%；沉積物中總磷降低了19 mg/kg。整體數據上看，幾種元素的去除率依次是鳶尾>翠蘆莉>美人蕉>再力花>梭魚草>慈菇，其中鳶尾、翠蘆莉較適合在低溫下種植，有較好的適應能力和凈化效果，其中鳶尾對TN、TP、NH3-N的去除率分別為43.7%、43.7%、35.5%，但其幼苗期的凈化效果要低于穩定期。

綜合夏、冬試驗結果，鳶尾在夏、冬都有較好的氮磷凈化效果，是亞熱帶地區植物修復比較優選擇；再力花、翠蘆莉在夏、冬季去除氮磷效果較好，但效果不如鳶尾理想，幼苗在冬季仍有很好的適應能力。梭魚草、慈菇在夏、冬凈化氮磷效果都相對較差。綜合冬季六種植物(幼苗期)對營養鹽的吸收以及對冬季低溫適應性，鳶尾是低溫栽種最好的選擇，其次是翠蘆莉、美人蕉。

4 討論

4.1 水生植物在湖心島的應用

湖心島靠近省博物館，清淤的沉淀池所在地，也是梅峰河流向西湖的出水口，是福州內河水系水質的風向標。原生植被已經形成群落，沿湖心島駁岸大量運用水生植物(以鳶尾為主，兼顧景觀效果)，不但可以起到柔化原本生硬的石砌駁岸的作用，還能夠利用水生植物凈化水質。經過清淤處理的湖水在水生植物的二次凈化作用下，可以吸附水中的懸浮物質和有害無機物。

4.2 水生植物在音樂噴泉的應用

音樂噴泉是銅盤河注入西湖必經之處，此處種植大量鳶尾能夠在凈化水質方面取得明顯效果。同時由于音樂噴泉的面積大，所處的位置靠近福建會堂以及西湖賓館，利用水生植物配置可以起到美化環境、提升景觀效果的作用。

4.3 水生植物在木棧道的應用

環西湖木棧道是西湖公園主要景觀之一，通過在木棧道周邊種植水生植物凈化帶，以浮板的形式將原本屬于挺水的水生植物直接種植在深水區域。通過大量種植鳶尾、再力花等凈化水質效果明顯的植物，形成植物群落，而后利用木棧道天然的位置，不但豐富了游客休閑游憩的空間，還最大程度發揮了水生植物的凈化作用。

4.4 水生植物在北湖島的作用

西湖公園北湖島接近白馬河，生活污水經過西湖公園沉淀池后直接排入西湖公園水體，導致西湖水體污染。在北湖島以及北湖島周邊的棧道通過大量種植翠蘆莉、鳶尾、再力花等具有水質凈化作用的植物，能夠對直接排入西湖公園的污水予以一定程度的凈化，再通過沉淀池的沉淀，結合生物和化學方法減輕污染。

4.5 水生植物在平章溪的應用

西湖公園平章溪水系具有溪、池、塘等多種類型，且周邊原生植物群落豐富，能夠形成較為完整的水生態結構系統。選擇平章溪水系作為實驗區域，采用研究成果的水生植物以及配置方式，結合其他生物、化學手段輔助形成完整生態鏈，從而對水體進行凈化，取得的實驗結果具有代表性，有利于在福州市內推廣。通過造景的手法，對平章池的池水進行初步凈化，而后在平章溪、墨池等淺水部分，種植鳶尾、慈菇、翠蘆莉、美人蕉等水生植物，在滿足景觀配置要求的同時，結合跌水等方式，對池水進行二次凈化，最后經過墨池，由睡蓮及荷花等浮水植物以及周邊的美人蕉、鳶尾等對經過的水進行沉淀及凈化，過雄兵橋之后進入西湖。經過多次凈化、沉淀后，流入西湖的水樣，經福州市環境監測中心站多點檢測，水質得到了明顯提升，氨氮含量下降60%，總磷含量下降39%，COD含量下降56%。總體來看，下降幅度明顯，水質整體提升，對于利用水生植物改善福州內河水質具有顯著的示范作用。