淺談濕地植物在河道中的應(yīng)用

時紅

摘 要：針對河道生態(tài)整治中面臨的濕地植物恢復(fù)和種群優(yōu)化問題，總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究成果，以典型河道內(nèi)濕地植物為對象，分析常見濕地植物去除污染物的能力，評估常見濕地植物對行洪的影響，構(gòu)建適宜的河道生態(tài)系統(tǒng)，為今后江西河道生態(tài)整治和水生態(tài)保護提供理論和實踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：濕地植物；河道；生態(tài)系統(tǒng)

中圖分類號 X52 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）20-0028-03

Application of Wetland Plants on Streambank

Shi Hong

（Jiangxi Center Station of Irrigation Experiment，Nanchang 330201，China）

Abstract：Aiming at the recovering of wetland plants and optimization problem of population in streambank ecological restoration，summarized the relevant researches at home and abroad，with the typical wetland plants in the streambank as the object，analysed the ablility of removal rate and evaluated the influence of flood drainage by common wetland plants，and constructed an suitable ecosystem in streambank，it can provide guidance of theory and practice for ecological restoration and ecological protection on streambank in the future.

Key words：Wetland plants；Streambank；Ecosystem

隨著我國人口增長和經(jīng)濟社會的發(fā)展，生態(tài)系統(tǒng)尤其是水生態(tài)系統(tǒng)承受了越來越大的壓力。大量未經(jīng)充分處理的工業(yè)廢水和生活污水排入江河湖泊、化肥農(nóng)藥使用量持續(xù)增加，造成了大量水體污染，水資源利用率下降，出現(xiàn)水質(zhì)性缺水。江西省作為生態(tài)文明先行建設(shè)示范區(qū)，面臨著艱巨的任務(wù)。雖然江西省主要河流湖庫環(huán)境質(zhì)量總體良好，但江西正在進入高速增長、奮力崛起的重要歷史時期。隨著全省工業(yè)化及城鎮(zhèn)化進程的加快，用水量和排污量也將增加，對水環(huán)境的壓力和挑戰(zhàn)必然會增大，如不采取有效的預(yù)防和治理措施，必將帶來區(qū)域性的水污染問題。因而急需在減排、截污的同時開發(fā)環(huán)保、節(jié)能、可持續(xù)的治理水體污染的技術(shù)方法和手段。濕地植物能夠直接或間接的去除水體和底泥的氮、磷等污染物，被認(rèn)為是控制農(nóng)業(yè)面源和生活污染非常有效的方法。利用河流自身的濕地植物，或者通過生物和生態(tài)工程技術(shù)修復(fù)濕地植物是促使河道發(fā)揮其生態(tài)功能的重要舉措，也是生態(tài)水利的重要內(nèi)容。因此開展?jié)竦刂参飳恿魉|(zhì)和河道行洪的影響研究，篩選出適合于江西省的河道最優(yōu)濕地植物配置方案，構(gòu)建適宜的河道生態(tài)系統(tǒng)，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 濕地植物在河流、湖泊等水生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮的作用

濕地植物作為河流、湖泊等水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對這些水域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)起著至關(guān)重要的作用。濕地植物可以增加水域的水生生物多樣性，為人類提供優(yōu)質(zhì)的水產(chǎn)品，與此同時，優(yōu)美的濕地植物和高的生物多樣性可以增加水域的吸引力，給人帶來美的體驗。更重要的是濕地植物可以直接或間接的去除水體和底泥的污染物，保持高品質(zhì)的水源，服務(wù)于灌溉、生活用水、生態(tài)用水等。因而，濕地植物被廣泛應(yīng)用污水處理、湖泊河流生態(tài)修復(fù)。科學(xué)家也圍繞這些應(yīng)用進行了大量的研究，包括濕地植物對水體和底泥污染物的去除機理、濕地植物對河道水力參數(shù)的影響等。

2 濕地植物對河道底泥的影響

底泥對河道水體中的污染物具有很強的吸附作用，能夠富集很多重金屬離子和有機物，以及一部分氮和磷，有時候底泥的攪動也會很大程度上影響水體中氮和磷的含量，因此底泥的檢測也是河道監(jiān)測的一項重要內(nèi)容。目前，通過濕地植物對底泥進行濕地植物修復(fù)的方法普遍用于環(huán)境污染治理領(lǐng)域。有研究表明，沉水濕地植物使底泥中營養(yǎng)元素含量降低（張雅，2013），但也有研究表明，濕地植物可以增強底泥的碳匯作用[1-2]、營養(yǎng)元素截留[2-3]和重金屬富集[4-5]。濕地植物通過根區(qū)微生物影響底泥對水體污染物的吸收，以及濕地植物對底泥污染物的吸收，且根區(qū)微生物受季節(jié)變化影響。梁威等[6]研究表明，濕地系統(tǒng)秋季的細(xì)菌總數(shù)量比夏季高，但對照系統(tǒng)夏季的真菌和放線菌數(shù)量明顯高于秋季。李思聰[7]研究表明，濕地植物通過自身的生長代謝和根際微生物的活動吸收水體和底泥中的營養(yǎng)元素和部分重金屬。此外，還有部分學(xué)者對濕地植物密度、濕地植物生長對底泥的影響進行了分析。張雅[8]在研究中表明，沉水濕地植物光葉眼子菜和金魚藻對底泥全氮和全磷都有去除作用，且隨著植株密度的增大而增大。植株的死亡和腐爛會使底泥的全氮和全磷含量增大，但在趨于平衡的過程中，植株的底泥全氮和全磷含量會比無植株的低，跟植株密度也成反相關(guān)。此外，她還研究了不同濕地植物及不同密度下底泥各種微生物的數(shù)量關(guān)系，表明有植株底泥中的反硝化細(xì)菌數(shù)量和磷細(xì)菌數(shù)量，均與植株密度有一定的關(guān)系?；魥鋄9]研究表明，底泥中氮、磷釋放量會隨沉水濕地植物生物量增加而減少，且分析對比了氮、磷釋放速率對不同濕地植物生物量的敏感度。晏麗蓉[10]通過模擬靜態(tài)水體底泥中重金屬的富集實驗，對比了富集各種重金屬效果較好的菹草的種植密度?？梢?，濕地植物的密度分布、生長狀態(tài)和根際微生物活動在底泥污染物的去除中發(fā)揮了非常重要的作用。故研究幾種指標(biāo)的季節(jié)動態(tài)變化對底泥的影響十分必要。endprint

3 濕地植物對河道水力參數(shù)的影響

生長在河道中的濕地植物為河流動力系統(tǒng)的基本要素之一，對河道水流運動及水利工程建設(shè)有較大影響[11]。近年來，流經(jīng)植被的水流的運動特性正逐漸引起人們的注意。在水流的作用下，植被會產(chǎn)生一定程度的彎曲變形、隨流波動，反過來植被擾動水流，以額外拖曳力的方式影響河道水流的水動力學(xué)特性，進而對水體中的動量和質(zhì)量傳輸產(chǎn)生影響。植被水流研究的另一個重點是對流動阻力的研究。濕地水流的流動阻力大多來自于植被的阻流作用。植株莖稈枝葉占據(jù)了水體空間，減小水體所能占據(jù)的空間；植被對水流的擾動增加了水流的不均勻性，增加了水流阻力并導(dǎo)致水位升高。Palmer[12]指出，植被的柔韌度和密度決定了植被的彎曲程度，而此彎曲量又決定了植被對水流的阻力，因此，植被的柔韌性及密度成為植被對流阻影響的主要參數(shù)。Fisher[13]的研究也表明，影響濕地植物對水流的阻力的主要因素：濕地植物類型、密度、硬柔、高度、阻水面積和濕地植物分布。C.A.M.E.Wilson等[14]依據(jù)弗汝德相似律將植被的撓曲高度、密度及阻水面積定量化，對不同形式淹沒下的柔性植被水流特性進行了研究。David Velaseo等[15]通過對不同密度柔性植被塑料模型植被種于鋪碎石的粗糙創(chuàng)面，從糙率、流速分布、植被對水流的阻力效應(yīng)及紊動雷諾應(yīng)力等方面進行了理論分析。但在國內(nèi)，這一比較前沿的課題研究目前還處于起步階段，李艷紅等[16]指出河流的紊動特性直接受水生濕地植物的影響，紊動強度垂向分布的最大值的大小及其出現(xiàn)位置與濕地植物的排列密度、濕地植物/水深相對高度以及水流流速有密切關(guān)系。劉云[17]在其研究中指出濕地植物的幾何形態(tài)是影響含濕地植物水流結(jié)構(gòu)的重要因素。楊佳浩[18]研究表明濕地植物種植密度對阻水作用包括：流型、流態(tài)、糙率和阻力系數(shù)等參數(shù)具有顯著影響，且其影響大于葉片形狀和濕地植物高度對阻水作用的影響。由此可見，濕地植物分布與物種形態(tài)對水力參數(shù)的影響是非常大的。但是由于植被河道水流內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，植被對水流的影響研究更多的停留在理論分析和室內(nèi)實驗階段，結(jié)合實際工程的較少，能直接應(yīng)用于洪水影響分析的成果不多。

4 展望

濕地植物作為河流、湖泊等水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對這些水域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)起著至關(guān)重要的作用。濕地植物可以增加水域的水生生物多樣性，為人類提供優(yōu)質(zhì)的水產(chǎn)品，與此同時，優(yōu)美的濕地植物和高的生物多樣性可以增加水域的吸引力，給人帶來美的體驗。更重要的是濕地植物可以直接或間接的去除水體和底泥的污染物，保持高品質(zhì)的水源，服務(wù)于灌溉、生活用水、生態(tài)用水等。同時利用河流自身的濕地植物，或者通過生物和生態(tài)工程技術(shù)修復(fù)濕地植物是促使河道發(fā)揮其生態(tài)功能的重要舉措，也是生態(tài)水利的重要內(nèi)容。然而，在什么地方恢復(fù)哪些濕地植物，恢復(fù)多大面積的濕地植物才能完成相應(yīng)的生態(tài)功能，恢復(fù)的濕地植物對行洪安全有多大影響等等這些研究都值得下一步繼續(xù)開展研究，同時開展?jié)竦刂参飳恿魉|(zhì)和河道行洪的影響研究，構(gòu)建適宜的河道生態(tài)系統(tǒng)，具有重要的現(xiàn)實意義。

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