寒地城市雨水花園植物品種的選擇與配置

閆曉含 董澤強(qiáng) 于丁一 曲鵬慧 景元蕾 石平

摘要結(jié)合國(guó)內(nèi)外雨水花園研究中的針對(duì)植物的功能及生態(tài)環(huán)境方面的相關(guān)內(nèi)容和寒地城市自身特性，總結(jié)出寒地城市雨水花園中植物品種的選擇與配置原則，并以沈陽(yáng)為例，篩選出適合沈陽(yáng)雨水花園種植的鄉(xiāng)土植物和外來(lái)物種，并提出以控制徑流污染為目的和以控制雨洪為目的的雨水花園植物配置種類(lèi)。

關(guān)鍵詞寒地城市；雨水花園；沈陽(yáng)；植物；選擇

中圖分類(lèi)號(hào)TU986文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）11-0138-04

AbstractBased on the combination of domestic and foreign research which focus on the function of plants in the rain garden as well as some other enviromental factors to the winter citys own features， the selection principle and the design method of plants in the rain garden was summarized. Taking Shenyang as an example， native plants and exotic species suitable for planting in Shenyang rain gardens were screened out， the configuration of rain garden plants is proposed to meet the purpose of controlling runoff pollution and rain flood.

Key wordsWinter city；Rain garden；Shenyang；Plants；Selection

在快速城市化過(guò)程中，城市迅速擴(kuò)張，人口和汽車(chē)數(shù)量急劇增加，城市水系、綠地質(zhì)量急劇下降。尤其是城市化對(duì)水環(huán)境的影響越來(lái)越大，大量的建筑物導(dǎo)致綠地面積銳減，增加了雨水徑流的總量和速度以及城市洪水發(fā)生的頻率，縮短了雨洪峰值到來(lái)的時(shí)間。

雨水花園（Rain Garden）是低影響開(kāi)發(fā)體系中一項(xiàng)重要的技術(shù)措施，它以生態(tài)可持續(xù)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)小范圍的雨水凈化、滯留、滲透及排放[1]，同時(shí)由于具有良好的生態(tài)和景觀(guān)功能，在商業(yè)區(qū)、道路、居住區(qū)等不同類(lèi)型的園林景觀(guān)中被廣泛應(yīng)用。其中，植物是雨水花園中最為重要的組成部分，也是景觀(guān)設(shè)計(jì)中較為重要的要素之一。國(guó)外對(duì)雨水花園的植物選擇與配置進(jìn)行了比較深入的研究，如加拿大、美國(guó)的研究者針對(duì)雨水花園中植物對(duì)雨水中污染物的去除能力的差異、存在這種差異的原因以及植物的特殊功能、不同環(huán)境要素對(duì)雨水花園中植物的影響進(jìn)行了大量試驗(yàn)與研究[2]。

現(xiàn)階段，我國(guó)針對(duì)雨水花園的研究主要集中在雨水花園的結(jié)構(gòu)、構(gòu)成和規(guī)模上[3-4]，或者是針對(duì)雨水花園需要的植物選擇原則，定性地提出一部分植物的特性，其中有根據(jù)種植區(qū)分布和生長(zhǎng)特性將相關(guān)植物進(jìn)行分類(lèi)[5-6]。總體來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)關(guān)于雨水花園對(duì)植物的選擇僅停留在對(duì)理論和經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)上，而針對(duì)寒地城市雨水花園植物的選擇配置的研究還未見(jiàn)成果。

寒地城市的雨水花園建設(shè)相對(duì)南方城市而言更加困難，比如惡劣的氣候條件、水資源時(shí)空分布嚴(yán)重不均、關(guān)鍵技術(shù)的嚴(yán)重缺乏等。可以借鑒的雨水花園建成案例與沈陽(yáng)氣候地理?xiàng)l件差異較大，缺乏充足的相關(guān)實(shí)證案例和數(shù)據(jù)支持，尤其是關(guān)于雨水花園建設(shè)各方面的定量分析和關(guān)鍵技術(shù)研究嚴(yán)重不足，諸多問(wèn)題亟待解決。

1研究區(qū)概況

1.1自然條件概況沈陽(yáng)市地處遼寧省中部（122°25′09″～123°48′24E，41°11′51″～43°02′13″N），是東北地區(qū)最大的中心城市，屬溫帶半濕潤(rùn)大陸性氣候，年平均氣溫6.2～9.7 ℃，1月份氣溫最低，月平均氣溫約-25～-10 ℃，自1951年有完整記錄以來(lái)，沈陽(yáng)市中心城區(qū)最低氣溫為-32.9 ℃，近郊近年來(lái)最低氣溫為-35.4 ℃。冬季長(zhǎng)6個(gè)月，夏季時(shí)間較短且高溫多雨。春秋季節(jié)氣溫變化迅速，持續(xù)時(shí)間較短。

沈陽(yáng)市年降水量600～800 mm，1951—2010年市區(qū)年平均降水量716.2 mm。受季風(fēng)影響，降水集中在6—8月，極易造成短時(shí)雨水量激增，增加了市政管網(wǎng)壓力，帶來(lái)內(nèi)澇隱患。當(dāng)短時(shí)間降水量比較大時(shí)，市內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)不同程度的積水情況，并且一般市內(nèi)路面1 h內(nèi)降雨超過(guò)20 mm就可能積水。近年來(lái)，沈陽(yáng)市干旱災(zāi)害發(fā)生頻繁，地下水來(lái)源嚴(yán)重受阻，其人均水資源占有量448 m3，只有全國(guó)人均水平的20%左右，屬于水資源短缺地區(qū)，干旱缺水與城市內(nèi)澇問(wèn)題同時(shí)困擾著城市發(fā)展[7]。

1.2雨水污染概況目前，市區(qū)內(nèi)雨污合流，暴雨徑流裹挾大量污染物（如SS、TN、TP、COD、BOD、微生物以及重金屬等）通過(guò)排水系統(tǒng)直接排入城市河道，嚴(yán)重危害水生生物的生存和自然、城市生態(tài)系統(tǒng)的安全。與國(guó)內(nèi)外的其他城市相比，沈陽(yáng)市屋面徑流中TP、TSS、TN和COD含量較少，但卻有一定的重金屬污染；路面徑流中TSS和TP的濃度較高，但TN和COD的濃度較低，重金屬中Pb、Cr、Cu和Zn的污染較為嚴(yán)重[8]。

2沈陽(yáng)市雨水花園植物品種的篩選

植物對(duì)雨水徑流的削減、滲透、凈化等有多重作用，與雨水花園的聯(lián)系密切。雨水花園植物的選擇是以治理污染、凈化水體、完善生態(tài)系統(tǒng)建立為主要目標(biāo)[9]。雨水花園既可進(jìn)行雨水收集及處理，又可為區(qū)域環(huán)境增添色彩，因此雨水花園中植物的選擇應(yīng)既具有去污性，又具有較好的景觀(guān)性（圖1）。

2.1沈陽(yáng)市雨水花園植物品種選擇的影響因素雨水花園一般由植物覆蓋層、蓄水層、種植土層、填料層、礫石排水層組成[4]。雨水花園由于特殊的功能和結(jié)構(gòu)，形成了與一般花園綠地不同的生態(tài)環(huán)境。由于沈陽(yáng)市特殊的氣候特征，在對(duì)雨水花園的植物品種進(jìn)行選擇、配置和維護(hù)時(shí)，除了考慮植物觀(guān)賞性功能、雨水滯留與滲透功能等，還需要考慮沈陽(yáng)市特殊環(huán)境條件和雨水徑流攜帶的污染物的種類(lèi)特征等因素。

2.2雨水花園植物選擇原則

2.2.1選用既耐澇又具有一定耐旱能力的植物。降水量影響雨水花園中的水量。沈陽(yáng)市存在枯水期和滿(mǎn)水期交替出現(xiàn)的現(xiàn)象，因此種植的植物要具有抗旱能力，且耐水淹時(shí)間應(yīng)不小于48 h。

2.2.2選用耐寒的植物。由于沈陽(yáng)市為寒地城市，冬季寒冷而漫長(zhǎng)，所以應(yīng)選擇耐寒性較好的多年生植物，以節(jié)約成本，并保證冬季擁有良好的植物景觀(guān)。

2.2.3多選擇鄉(xiāng)土植物，適當(dāng)搭配外來(lái)植物。本地多年生植物在氣候、土壤等方面有較強(qiáng)的適應(yīng)性，且具備繁殖較快、生長(zhǎng)迅速、安全、經(jīng)濟(jì)和養(yǎng)護(hù)成本低等特點(diǎn)，因此在雨水花園中的沈陽(yáng)市本地植物應(yīng)不少于總量的2/3。在選擇外來(lái)植物時(shí)，應(yīng)謹(jǐn)慎對(duì)待，在實(shí)驗(yàn)馴化或?qū)嵉卦谏蜿?yáng)生長(zhǎng)一段時(shí)間的前提下適當(dāng)選用，既可提高花園中物種的多樣性，豐富可供選擇的植物種類(lèi)，又可避免物種入侵。

2.2.4選用根系發(fā)達(dá)、枝繁葉茂和去污能力強(qiáng)的植物。植物對(duì)雨水污染物質(zhì)的去除機(jī)制主要是植物根系對(duì)污染物，特別是重金屬的攔截和吸附作用[9]。所以根系發(fā)達(dá)的植物不僅能夠穿透種植土層和人工填料層，起到松動(dòng)土壤、提高滲透能力的作用，且具有較大的根系表面積，能吸收降解更多的污染物。

2.2.5選擇持續(xù)觀(guān)賞價(jià)值較高的植物或芳香型植物。這樣能降低養(yǎng)護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期觀(guān)賞價(jià)值，且能吸引蜜蜂、蝴蝶等昆蟲(chóng)，可形成生物多樣性的生態(tài)小環(huán)境。

不同物種合理搭配（一般3種及以上）不同植物可提高對(duì)水體的凈化能力，以此提高雨水花園的生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、景觀(guān)良好性以及去污能力。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2017年2.3耐淹植物品種篩選選取沈陽(yáng)市20種鄉(xiāng)土植物和23種外來(lái)物種進(jìn)行耐淹試驗(yàn)，綜合分析不同植物在水淹條件下的形態(tài)特征和生理指標(biāo)，總結(jié)出每種植物的生活習(xí)性，由此可以得出適合沈陽(yáng)地區(qū)雨水花園種植的植物（表1）。

3沈陽(yáng)市雨水花園植物配置原則

雨水花園的植物配置不僅需要滿(mǎn)足雨水花園的生態(tài)功能，還要根據(jù)不同的地理?xiàng)l件、地域文化、綠地性質(zhì)來(lái)營(yíng)造優(yōu)美自然的景觀(guān)效果，所以其植物配置應(yīng)遵循一定的原則。

3.1因地制宜原則結(jié)合沈陽(yáng)市當(dāng)?shù)刈匀粭l件，充分利用沈陽(yáng)現(xiàn)有的植物配置形式和鄉(xiāng)土植物，在滿(mǎn)足雨水花園特殊功能要求的前提下，體現(xiàn)植物的地域文化和季節(jié)要求，避免單一物種的配置組成。

3.2適應(yīng)寒地原則在已有的鄉(xiāng)土植物基礎(chǔ)上，應(yīng)加強(qiáng)耐寒樹(shù)種的培育，挖掘本土耐寒樹(shù)種進(jìn)行培育，多培育秋冬枝干形狀優(yōu)美和色彩豐富的樹(shù)種。

3.3景觀(guān)生態(tài)原則在雨水花園的植物選擇和搭配方面，必須以改善生態(tài)環(huán)境、降低雨水徑流和徑流污染為出發(fā)點(diǎn)，以鄉(xiāng)土植物為主，適當(dāng)引進(jìn)新品種，創(chuàng)造出穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。

3.4文化教育原則雨水花園應(yīng)通過(guò)合理的植物配置，突出雨水花園的精神品格和內(nèi)涵，消除群眾對(duì)雨水工程措施的刻板印象，提高對(duì)雨水花園的接受程度，在潛移默化中完成對(duì)群眾的教育。

3.5經(jīng)濟(jì)性原則經(jīng)濟(jì)性原則要求植物景觀(guān)在養(yǎng)護(hù)管理中盡可能做到簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，避免雨水花園選用消耗過(guò)高肥力和過(guò)強(qiáng)人工管理的植物，避免在栽植后出現(xiàn)養(yǎng)護(hù)管理耗費(fèi)人力現(xiàn)象。

4雨水花園的植物配置與應(yīng)用

因雨水花園具有特殊性，所以在雨水花園植物的種植方面，應(yīng)根據(jù)雨水花園中不同的水淹情況進(jìn)行植物的選擇和種植。雨水花園的種植區(qū)可分為3部分，分別是蓄水區(qū)、緩沖區(qū)和邊緣區(qū)（圖2）。在3個(gè)區(qū)域中進(jìn)行植物配置時(shí)，除了滿(mǎn)足耐寒這一條件外，還需考慮到不同植物的耐旱耐澇特性，有較強(qiáng)的耐旱能力但不耐澇的植物可以種植在不蓄水的邊緣區(qū)域。邊緣區(qū)域的主要作用是與周?chē)坝^(guān)的自然銜接，對(duì)植物耐澇的要求相對(duì)較低，不需要較強(qiáng)的耐澇性，可以選擇一般耐旱的植物進(jìn)行種植，比如雞樹(shù)條、黃檗、色木槭等。在雨水花園的緩沖區(qū)，雨量較大時(shí)有一定的蓄水量，這一地區(qū)應(yīng)對(duì)植物的耐澇特性有一定要求（耐水淹時(shí)間不小于48 h），同時(shí)要求具備抗雨水沖刷和耐旱能力，比如馬蘭花、高羊茅、水曲柳等。蓄水區(qū)蓄水量時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)在這個(gè)區(qū)域種植的植物的抗旱、抗?jié)澈涂刮廴灸芰Χ加泻芨叩囊?，在選擇時(shí)需要嚴(yán)格挑選，比如鴨舌草、睡蓮、蘆葦?shù)取?/p>

以沈陽(yáng)市慧緣馨村東側(cè)人工濕地（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“慧緣馨村濕地”）和富山花園東側(cè)綠地（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“富山花園綠地”）兩個(gè)雨水花園為例，分別探討以控制雨洪和控制徑流污染為目的的雨水花園植物配置方案[10-11]。

4.1以控制雨洪為目的的雨水花園植物配置控制雨洪為目的的雨水花園特點(diǎn)是需要承受暴雨來(lái)臨時(shí)雨水的沖擊和一定時(shí)間內(nèi)雨水的浸泡，故而相比之下，邊緣區(qū)和緩沖區(qū)的植物應(yīng)具有更發(fā)達(dá)的根系且耐澇能力更強(qiáng)，同時(shí)邊緣區(qū)的植物要有一定的耐旱能力（圖3）。

“慧緣馨村濕地”邊緣區(qū)可配置馬蘭花、黃檗、白樺、高羊茅、黑麥草，緩沖區(qū)可配置繡線(xiàn)菊、色木槭、五角楓、馬蘭花，蓄水區(qū)在水深不大于0.5 m的時(shí)候建議選用挺水植物，如黃菖蒲、荷花、蘆葦、千屈菜等，在水深大于0.5 m時(shí)可選擇睡蓮、萍逢草、鴨舌草等耐澇性顯著的植物品種。

4.2以控制徑流污染為目的的雨水花園植物配置控制徑流污染為目的的雨水花園特點(diǎn)主要是需要過(guò)濾與生物凈化初期雨水，因而邊緣區(qū)和緩沖區(qū)的植物應(yīng)該具有較強(qiáng)的對(duì)雨水中污染物的抗性與過(guò)濾凈化作用，蓄水區(qū)的植物應(yīng)具有較強(qiáng)的生物凈化能力（圖4）。

“富山花園綠地”邊緣區(qū)可配置接骨木、山杏、元寶楓、京桃、美國(guó)紅楓、垂柳，緩沖區(qū)可配置馬蘭花、胡枝子、垂柳、木槿、金葉女貞，蓄水區(qū)可配置蘆葦、細(xì)葉芒、水燭、水蔥、紅蓼。

5結(jié)論

（1）經(jīng)過(guò)對(duì)多種植物進(jìn)行耐淹、耐寒、耐旱等特性的調(diào)查研究，篩選出適合沈陽(yáng)市雨水花園種植的20種鄉(xiāng)土植物和23種外來(lái)植物。

（2）沈陽(yáng)市屋面徑流和路面徑流中重金屬 Cr、Pb、Cu和Zn的污染都較為嚴(yán)重，針對(duì)不同種類(lèi)的污染物，篩選出12種對(duì)上述重金屬吸收降解能力較強(qiáng)的植物。

（3）以控制雨洪為目的的雨水花園邊緣區(qū)和緩沖區(qū)的植物應(yīng)根系發(fā)達(dá)、耐澇能力強(qiáng)，邊緣區(qū)的植物要有一定的耐旱能力。

（4）以控制徑流污染為目的的雨水花園邊緣區(qū)和緩沖區(qū)的植物應(yīng)該具有較強(qiáng)的吸收降解污染物的能力，蓄水區(qū)的植物應(yīng)具有較強(qiáng)的生物凈化能力。

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