水生植物对校园人工湖水质改善应用浅析_刘彦汐.pdf

四 川 水 利水生植物对校园人工湖水质改善应用浅析刘彦汐，王 怡，昝 鹏（四川水利职业技术学院，四川 崇州，）【摘 要】随着水环境生态治理技术的发展，水生植物在人工湿地、人工浮岛、生态塘等生态治理系统中得到越来越广泛的应用，不同水生植物由于其第一生产力，根系的发达程度不同，水处理能力也有所差异。第一生产力大，植物根系发达的水生植物，其水质净化功能也是最好的，但水生植物功能的发挥不是孤立的，它只有立足于生态系统中物种共生理论、物质循环再生原理，结构与功能协调的基本原则，才能获得水处理与资源化的最佳效益。文章对校园人工湖水质改善中应用水生植物的相关问题进行了探讨。【关键词】生态治理 水生植物 水质净化 校园人工湖 中图分类号：；文献标志码：文章编号：（）随着校园人工湖景观建设的不断发展，在运行过程中产生的问题也逐渐增加。近年来城市工业发展带来的大气与水源污染，间接加剧了人工湖水质恶化，加之校园人工湖建设初期往往是以景观为目的进行设计的，且水体容量小，循环功能与流动性差，水生态系统无法平衡等因素，使得校园人工湖景观产生的水质问题日渐严重。在 年四川省水利厅提出的“”总体工作思路的大背景下，保护生态和人居环境用水的重要性越发明显。校园人工湖作为重要的人工水系统，承担着改善生态、美化校园环境等任务，如何保证校园人工湖水生态环境的健康性，已成为一项紧要的工作。控制人工湖水体富营养化的方法一般可分为物理机械方法、化学方法和生物修复技术。物理机械方法包括物理除藻、引水置换、循环曝气、底泥疏浚等；化学方法主要是指化学药品法；生物修复包括水生植物、水生动物修复和微生物修复等。国内外众多学者研究发现部分水生植物对富营养化水体中的氮、磷可起到吸附、沉淀、吸收代谢和富集浓缩等作用。它们在对人工湖水质修复与改善水体中的生态功能方面发挥着重大作用。水生植物修复具有操作简单、成本低等特点，但是在校园人工湖水质改善工程中运用水生植物进行修复时，也存在许多问题。校园人工湖现状成都某高职院校内一人工湖占地约 亩，自 年正式投入使用至今，对校园周边生态环境的改善取得了有目共睹的效果。由于此人工湖地处校园中轴位置，人员密度大，活动影响也大，且面积有限，加之未建设有水循环系统，只是不定期进行引水补给，可近似认为是“死水湖”，经常出现周期性污染。这使得人工湖水体循环能力和生态调节能力日渐低下。学校曾多次利用大面积的引水换水等物理方法方式来对人工湖水质进行改善，虽然在污染水体治理上具有一定效果，但该方法弊端明显，存在维护管理费用高，短期净化作基金项目：成都水生态文明建设研究重点基地 年科研项目（项目编号：）刘彦汐，王 怡，昝 鹏：水生植物对校园人工湖水质改善应用浅析 用明显但长效运行困难，总氮去除难，易带来二次污染等缺点。水生植物分类及对人工湖水质净化作用机理水生植物作为人工湖水生态环境中维持长效稳定健康的关键物种之一，在对人工湖水质净化时主要是利用植物及其根系的微生物系统来促进悬浮物沉降，增加水体中溶解氧量，降低水体中磷、氮等营养盐物质的负荷，抑制或减少藻类的生长等，来达到改善人工湖水质的目的，同时部分水生植物还吸收水体中的重金属，且可以增加景观水体的美学价值。据统计，对水体环境带来环保效用的常见水生植物大致有 多种，大体可分为四大类：（）浮叶类：如睡莲、芡实、荇菜等。浮叶类植物的主要特征就是根茎生于水中，浮于水面，这类植物不易在深水中生长，故适合引进于人工湖内种植。浮叶类水生植物在水底有牢固的根系，它的茎比较长，无明显的地上茎或茎细弱不能直立，一般是根据水深程度生长的。叶片浮于水面，且表面大多存有气孔，蒸腾量大。浮叶植物花大，色艳，观赏性极强。通过种植浮叶植物可以补足水生态系统竖向生态位，增加整个系统的生物多样性，增强水生态系统稳定性。浮叶植物在生长过程中也需要吸收水体中营养盐物质，对水质起到一定的净化作用，同时还为沉水植物群落和水生动物的恢复创造一定的环境条件。（）挺水类：这类水生植物的根茎扎入水岸边或水位较浅的泥土中，而上部茎秆、叶片却挺出水面上部。挺水性水生植物主要分为草本与木本两类，但由于其起源于单子叶植物，故而大部分挺水性水生植物都属于草本植物，且这类植物多数会将花开在水面之上。典型的如观赏荷花、美人蕉、旱伞草、黑三棱、喜旱莲子草等水生植物，便都属于草本类。而挺水性木本植物最著名的就是红树林，在内陆地区少见，以生活于热带、亚热带海湾、河口泥滩或河流的出海口及半淡咸水的湖沼旁。草本类挺水植物如水葱，可去除水体中部分有机物、氨氮及重金属；芦苇对水体中磷的吸收，可抑制蓝藻的生长；香蒲由于具有发达的根系，可拦截陆域污染物进入到水体中，且若与水葱搭配种植，不仅可以改善水质，还可以使土壤中有机质含量提高。综上可见，挺水性水生植物可以提高水生态系统的稳态性，通过合理地搭配种植，景观美学价值也随之增加。（）沉水类：水车前、狐尾藻、金鱼藻等。沉水植物的根往往深扎于沉积物之中，有些茎甚至会没入水中泥土内，叶片多为丝状或狭长，整株均没于水面下，根茎叶均可吸收水中的营养盐，这种特殊的生长形态使得沉水类植物可作为人工湖水体保持清水态的关键物种，使水体长期保持富氧状态。（）漂浮类：水葫芦、铜钱草。这类植物种类不多，且多数以观叶为主。漂浮性水生植物根茎不扎于泥土之中，整株漂浮在水面之上，会随水流或者风浪四处漂泊。它们可吸收水里的矿物质，所以也可对水体中藻类的生长产生抑制作用。目前，国内外学者通过开展对水生植物改善景观水水质的实验研究及工程实践应用，发现水生植物对富营养化水体中总氮、总磷及 等污染物质可产生较好的去除效果。本文列举部分水生植物对污染物质去除效果的案例，见表。表 水生植物对景观水体净化效果统计种类植物名称污染物去除效果（）文献来源挺水植物美人蕉 黄花鸢尾 ，浮叶植物睡莲 荇菜 沉水植物狐尾藻 金鱼藻 ，漂浮植物凤眼莲 ，大薸 水生植物在净化水质时产生的问题与建议 水水生生植植物物在在净净化化水水质质时时产产生生的的问问题题 四 川 水 利选用水生植物来对校园人工湖水生态平衡系统进行调节时，在实际应用中若采用单一种植布种技术往往达不到预期效果，且水生植物修复水质污染技术经常会受制于植物本身的生理特点，如温度，光照，水质以及其他微生物及动物对水生植物产生的影响等。（）选种。在引用水生植物时需要注意的是，植物泛滥成灾与外地物种入侵问题。漂浮植物的生长繁衍速度很快，如水葫芦，在引进种植后如不定期清理，则会在水面上生成致密层，降低沉水植物的有利光源，从而影响其他植物的生长。再如喜旱莲子草，属于外来入侵物种，根系发达，繁殖速度快，易造成过剩生长，从而破坏造景效果和生物多样性。（）养护。水生植物运行期内的繁杂的养护问题也成为弊端之一。其在死亡后则需要人工作业及时进行收割，否则植株腐烂可能会进一步致使水质恶化。因此，如何选出合适的不同种类的水生植物，通过它们的优化组合，提高人为工程效率和水体治理效果，以满足不同环境的修复需要，有待深入研究。建建议议在采用水生植物对校园人工湖水质进行改善时，应结合水生植物在种植、生长、养护等阶段都需具备的条件。以成都某高职院校内人工湖为例，对水生植物在小型景观水体中的应用作部分建议。（）对于校园人工湖，在选种时应尽量利用经本地改良、驯化物种，如校园人工湖岸边长势较好的水花生、美人蕉、黄花鸢尾等挺水类植物，以及浮叶类植物如睡莲等。选择对已种植水生植物进行改造，既可减少对外来入侵物种引用后带来的泛滥弊端，也可其提高成活率，降低工程造价。需要注意的是，校园人工湖中，若选取水葫芦等生长旺盛的水生植物时，可以盆栽沉水或砌筑种植池的方式，避免造成植物疯长而限制了水体的流动，降低水体中的溶解氧，进而引起人工湖水质二次污染。（）由于校园内人工湖中饲养着的天鹅与各类鱼群，在种植水生植物时需注意植物根系以及叶片被鱼鸟啃食和破坏的现象。比如避免养殖体型较大的观赏锦鲤等，也可定期对易翻泥起根的鱼类进行捕捞。也可联合学校生物工程学院进行科研项目结合，养殖一些对水生植物相对友好的微生物及水产动物，例如可引进“原位系统平衡”水生态修复技术，通过水下植被系统将水体中有机物吸收，而藻类和浮游生物等易造成富营养化的动植物则得到有效抑制；并联合饲养鱼类及底栖群落，可将掉落水体中或腐烂的植物残渣作为食物，产生的排泄物又可被微生物群落分解，转化为单体营养盐物质回归水体。定期对植物维护，以及对鱼类进行捕捞，可使人工湖水生态系统长期处于平衡、稳定状态。（）本校地处西南，气候条件尚可，适合多数水生植物的生长。在水生植物配置时应充分考虑水生植物不同季节生长的变化，可采用套种种植方式，不同生长类型的水生植物互相搭配，使其呈“临水挺水浮水沉水”阶梯式排列。但需注意的是，由于校园人工湖一般水容量较小，若栽种过多数量的水生植物，可能会造成因缺乏营养物质而无法成活等现象。考虑到成都市冬季气温在 之间，水生植物多停止生长，生物量小，在挺水植物选用上可考虑选用香蒲、芦苇等耐寒植物；浮水和漂浮类植物即可选取现有睡莲，水葫芦等，可适应成都大部分气候变化，如加定期收割，可保持适当的生物量，对于维护水生态平衡也可起稳定作用；对于沉水类植物的选择，可选择狐尾藻、伊乐藻等，伊乐藻只要水上无冰即能存活，非常适宜在成都本地人工湖种植。结语水生植物凭借着其优质的生态调节功能以及独特的造景能力，对于提升校园人居水环境，营造特有的亲水文化，有着难以替代的作用。但面对刘彦汐，王 怡，昝 鹏：水生植物对校园人工湖水质改善应用浅析 不同环境因素的干扰，通过种植水生植物来改善人工湖水质环境，产生的问题层出不穷，例如养护困难，植物净化能力随季节波动较大，植物根叶腐败产生二次污染等。如何在基于低碳、节约、循环的理念下，进行水生植物水景构建与养护管理还需要进一步应用和推广。参 考 文 献冷晓晨，张 影，陈歆馨，等校园人工湖泊水质调查与分析中国环境科学学会 年科学技术年会论文集（二）：新时期四川水利高质量发展“”总体工作思路四川水利，（）：汤举红，傅显捷小型人工湖泊富营养化治理研究城镇供水，（）：，（）：伏桂仙，曹伟张，陶 俊 种水生植物对富营养化水体的净化效果环境科学与技术，（）：刘寿涛，杨蕊嘉，何钟响，等灌溉水湿地净化系统中植物对镉的去除效果研究灌溉排水学报，（）：王拓华水生植物对水体中、净化效果研究辽宁：沈阳农业大学，：宋厚燃，黄劲松，顾宽海基于生态系统构建技术的城市水环境治理机制与工程实践研究广东化工，（）：，褚淑祎，赖政钢，李 锷，等 种块茎类挺水植物的净水效能及资源化利用浙江农林大学学报，（）：赵文婧，贾晓楠，王 繁浮床模式下沉水植物净化富营养化水体效果江苏农业科学，（）：曾明颖，顾凡强，王仁睿不同水生植物种植模式对富营养化水体的净化效果研究四川农业大学学报，（）：王鹤霏，贾艾晨，张晓东，等人工浮岛对城市景观用水水质净化效果的研究环境保护科学，（）：，刘建伟，周 晓，吕 臣，等三种挺水植物对富营养化景观水体的净化效果湿地科学，（）：曹开银，丁海涛，邓 超，等湿地水生植物对富营养化水体的净化效果研究生物学杂志，（）：马牧源，王 兰，孙红文黄花鸢尾对富营养化水体净化的试验研究农业环境科学学报，（）：赵海江，王 怡，张永春，等睡莲栽植对以再生水为水源的模拟人工湖影响研究环境工程，（）：丁海涛，黄文涛，邓呈逊，等水生植物对富营养化水体的净化效果研究佳木斯大学学报（自然科学版），（）：李 妙水生植物的净化作用及其在长沙市居住区水景中的应用研究长沙：湖南农业大学，周晓燕，贾 涛，杨 涓几种水生植物去污能力比较研究安徽农学通报，（）：，童 蕾 种宁波乡土沉水植物对富营养化水体净化效果的研究杭州：浙江农林大学，于忠臣，孙伟楠，李晨曦，等污染水体原位生物修复技术研究及发展工业用水与废水，（）：杨亚涵水生植物在高校环境营造中的应用安徽农业科学，（）：作者简介：刘彦汐（），女，甘肃兰州人，硕士研究生，讲师，主要研究方向：市政工程、水处理工程、环保工程等；王 怡（），女，四川成都人，本科，讲师，主要研究方向：室内设计；昝 鹏（），男，四川广元人，硕士研究