城市景觀水體生態系統恢復及構建要點淺析

謝鑫苗

(江蘇省南京環境監測中心，江蘇 南京 210013)

0 引言

隨著城鄉一體化進程的推進，人們的生活水平不斷提升，對居住環境的要求也越來越高，大量的人工水景工程應用到城市景觀中。然而因城市景觀水體存在易受人類活動影響，自凈能力有限，易污染等問題，城市景觀水體的水質控制成為一大難題。水生態系統恢復與構建作為生態修復技術的一種，已廣泛應用于城市生活污水處理、農村生活污水處理、公園住宅區景觀水體處理和城市生態河道建設等方面。該技術不僅有利于改善水環境，增強城市水生態系統活力，同時還有助于保護城市水環境和生物多樣性。本文從景觀水體特點出發，基于水生態修復的目標，圍繞水生態系統構建要點，淺析城市景觀水體中生態系統恢復要點及難點。

1 城市景觀水體的特點分析

城市景觀水體主要包括人工湖、池塘、流經城區的河流以及護城河等[1]。城市景觀水體對城市整體景觀的營造及局部小氣候的形成均有良好的改善效果。但是由于城市景觀水體本身的局限性和設計上的欠缺，城市景觀水體往往會由于水質的不斷惡化形成適得其反的景觀效果。縱觀全國各地大小不一的城市景觀水體，大部分具有以下特點：

(1)水體封閉或半封閉。城市景觀水體大部分為人工開挖或是在原有水池的基礎上改造完成的，水體建成后與周邊水系往往很難形成自然連接，部分城市景觀水體需要人工抽水才能完成補水。

(2)水域面積較小。城市景觀水體一般建設在城市建成區的中心地帶，受用地規模的限制，城市景觀水體很難有大的水域面積。

(3)污染物“易進難出”[2]。城市景觀水體一般建設地勢較低，且周邊多為居民區，人口密度大，受降雨等其他因素的影響，周邊地表的面源污染物很容易匯集到城市景觀水體中。而由于城市景觀水體與周邊水系的連接較少，致其產生的污染物難以排出。

(4)生態系統脆弱，水質凈化能力差[3]。因為城市景觀水體在設計過程中的主要功能是營造景觀效果，從而導致城市水景內部有很多人為改造痕跡，嚴重威脅到水體內水生態系統的形成和完善，從根本上降低了水體的自凈能力。

城市景觀水體的污染來源多樣且種類復雜,既有水體內部內源污染的釋放，又有來自水體外部的天然污染和人為污染，污染物質涵蓋有機物污染、無機鹽污染及重金屬污染[4, 5]。城市景觀水體的水環境治理已初步成為環境治理領域一項刻不容緩的難題，而水體的生態修復作為控制城市景觀水體水質的一種重要措施已逐步得到大家的廣泛認知和使用[6, 7]。

2 生態修復的目標分析

生態修復是恢復受損害的生態系統到接近于它受干擾前的自然狀況的管理和操作的過程，包括系統的結構與功能和協調的關系[8]。一個完整的水體生態系統應包含種類和數量恰當的生產者、消費者和分解者，包括水生植物、魚、蝦、貝類等水生動物以及種類和數量眾多的微生物[9]。

城市景觀水體的生態修復應側重于資源結構和功能的恢復，構建一個健全的生態系統，從而使生態系統具有一定的穩定性和持續性。而通過現代生態技術手段修復形成一個穩定、健康、完滿的水生態系統須具有以下特征：

(1)水質凈化特征：城市景觀水體的生態系統修復后應實現水體的自凈能力總體提升的效果，不僅能有效控制水體自身內源污染的釋放，還能大幅減少外部污染的沖擊，維持整個水體的水環境質量[6]。

(2)生物多樣性特征：城市景觀水生態的植物群落應該是由喬、灌、草配置而成，植物搭配應符合當地特色并接近自然群落；動物群落應包括鳥類、魚類、兩棲類、底棲動物和浮游動物,動物種類應能支撐整個食物鏈的良性循環,整個生態系統應具有較高的生物多樣性特征。

(3)穩定性特征: 城市景觀水體構建的生態系統各組成要素之間有高效協調的關系，遵循生態系統的能量流動和物質循環規律，能維持動態平衡，生態系統健康、穩定。有較強的自我恢復和自我維持能力。

(4)養護管理特征：城市景觀水體生態系統依賴于生態系統內部的能量流動、物質循環規律以及自然演替，發揮自然過程的潛力，充分利用生態系統自身的更新能力，實現外源資源投入的減量化、再利用和再生性，不必人工投入大量的水、能量、殺蟲劑和化肥等維護。

3 生態系統構建的要點分析

3.1 水底地形塑造

城市景觀水體的地形塑造是水體生態修復的基礎,水底地形的塑造應充分考慮項目所在地主要動植物對其生境的要求，韓璐[6]在曲陽公園中心湖水質改善工程中重新整理水下地形,營造適合水生生物的自然生態模擬環境,促進生態系統良好循環。表1列舉了常見水生動植物對其生境的具體要求，由表1可知各種水生動植物對其適宜水深的范圍要求比較狹窄，且水深在整個類群的適宜跨度較大。城市景觀水體往往面積有限且水位固定，在實際施工中，為減少施工難度和工作量，池體的底部地形一般都比較平坦或者近似為圓弧形，其建設后的最終水體深度很難保證各類生物對其生境的要求。因此設計構造不同深度的生境是生態系統構建的第一步。

表1 常見水生動植物生境需求表

3.2 水生植物生態系統構建

城市景觀水體生態系統的構建中水生植物生態系統的構建是核心，水生植物生態系統的初步形成是水體生態系統構建的一個重要過程。

水生植物系統的構建一般包括沉水植物、挺水植物以及浮葉植物。各種植物在整個系統中的作用不盡相同，研究表明沉水植物可以大量吸收水體中的氮、磷等營養物質，同時通過光合作用可以快速提高水體中的溶解氧濃度[10, 11]。此外，由于沉水植物的枝葉具有較大的比表面積，能有效地吸附和促沉水體的懸浮物，從而提高水體的透明度。挺水植物可以通過其龐大的根系從湖底底泥中吸收營養元素改善沉積物的氧化還原條件，同時為涉禽等鳥類提供更好的生境。浮葉植物的葉子一般浮在水面進行光合作用，生長過程中對于水體的透明度較低，常作為水生植物系統構建的先鋒物種[12]。三種水生植物在水體水質凈化、控制藻類過量繁殖以及防止水體富營養化的過程中都起到了舉足輕重的作用。因此不同水生植物品種之間的搭配比例以及播種順序，會直接影響城市景觀水體生態系統能否成功創建并穩定運行。在實際項目的生態系統構建的規劃與設計中應根據環境條件和水生植物自身條件進行品種的選擇和比例搭配，在時間和空間上進行科學布置，充分發揮水生植物品種間的互補搭配，對光照、營養和空間分別形成競爭優勢，最終使整個生態系統高效運轉。陳小峰等[13]在惠州西湖水質的改善及構建水生生態系統示范工程中，采用分步引入種植沉水、挺水、浮葉植物等技術,恢復水草群落,進而恢復湖泊生物多樣性，通過修復湖泊水生生態系統，優化生態環境。

3.3 水生動物生態系統構建

水生動物生態系統的構建是維持水體生態系統穩定的關鍵。在景觀水體中放養一定種類和數量的浮游動物(食藻蟲)、濾食性魚類、肉食性魚類和底棲動物可以構建一條或多條食物鏈。而食物鏈相互交聯形成一種網狀形態的食物網，食物網越復雜，生態系統就會越穩定。

水生動物的放養應充分考慮水生動物物種的配置結構，科學合理地設計水生動物的放養模式(包括：種類、數量、雌雄比、個體大小、食性、生活習性、放養季節以及放養順序)。魚類應優選濾食性和雜食性類，適當放養少量肉食性魚類，其最適宜的放養時間為當年的11月至次年的5月底。放養的底棲動物能攝食底棲藻類,通過放養一定數量的蝦類以攝食由岸邊落葉、水中水草、水中動物糞便和實體等形成的有機碎屑,從而有效地凈化水質,提高水體透明度。熊文等[14]采用非經典生物操縱理論,分批投放慮食性魚類、雜食性魚類及肉食性魚類，通過延展食物鏈并控制植食性水生動物，增加生態系統的穩定性。

3.4 水體微生物生態系統構建

水中微生物具有體積小、比表面積大、繁殖能力強的特點，可以通過自身的新陳代謝對水體中污染物進行轉化和消解，是水生態平衡的重要環節。在水生植物和水生動物的生長活動過程中，水體中會自然產生穩定的微生物種群。Huang 等[15]從學校景觀水體中分離到一株紅假單胞菌，該株紅假單胞菌能有效去除合成氨廢水中的氨，去除率達到 99.67%。利用水體自身的土著微生物或培養的微生物修復水體,使水體自凈能力得到強化。在景觀水體初期，污染物濃度相對較少，可不用額外的添加微生物菌劑。后期可根據需要投放微生物制劑凈化水質[7]，以保證水體生態系統穩定性。

4 結語

城市景觀水體生態系統恢復的核心是對水體中水生植物生態系統的構建，其優勢在于適應性強，具有可持續性、穩定性、零能耗的特點。水生態系統構建的過程中還需重點考慮水底地形的改造及重塑，同時有根據地恢復水體中的動物和微生物生態系統。在水生態系統穩定修復后，不僅可以確保水體的自凈能力，降低水體內源及外源污染，地區的生物多樣性也將有所改善。

在實際景觀水體生態系統的構建中需要根據地區自然環境特點，分析其具體地形特征、水系特點以及生物資源特點。在施工過程中遵循尊重自然、順應自然、保護自然的原則。分階段和分系統地對景觀水體的生態系統進行修復。