挺水植物菖蒲的特性及其園林應(yīng)用

孔楊勇， 夏宜平

(1.浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑系， 浙江 蕭山 311231；2.浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院， 浙江 杭州 310058)

近年來(lái)，隨著水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)峻和人們對(duì)此問(wèn)題的日益重視，水生植物作為一類(lèi)既有較好生態(tài)功能又具較高景觀價(jià)值的植物，在各類(lèi)水體中得到了更為普遍的應(yīng)用，取得了較好實(shí)效。菖蒲作為水生植物中一種非常重要的挺水植物種類(lèi)，在具體工程實(shí)踐中也得到了大量應(yīng)用，具有極高的應(yīng)用價(jià)值。

1 菖蒲的總體概況

菖蒲(Acoruscalamus)又稱(chēng)水菖蒲，屬天南星科(或狹義的菖蒲科)菖蒲屬多年生挺水草本植物[1]。根狀莖粗壯。葉基生，長(zhǎng)劍形，長(zhǎng)達(dá)1 m，寬1～3 cm，中脈明顯突出，基部葉鞘套折，中部以上漸狹，草質(zhì)，綠色，光亮。花葶基出，花序柄三棱形，較葉短，佛焰苞葉狀，肉穗花序斜向上或近直立，圓柱形；兩性花，花黃綠色。漿果矩圓形，紅色?；ㄆ?—9月[1-2]。

菖蒲其葉如劍，密集叢生，株型美麗大方，全株具芳香氣，廣泛分布于世界溫帶與亞熱帶地區(qū)的各種水生環(huán)境中。其屬于典型的克隆植物，一般以無(wú)性繁殖即分株方式為主。菖蒲作為典型的挺水植物，兼具水生及陸生植物特征，在工程實(shí)踐中已表現(xiàn)出很好的耐淹性、耐旱性和極強(qiáng)的水質(zhì)凈化能力，是一種極具綜合應(yīng)用價(jià)值的優(yōu)良水生植物材料[3]。菖蒲很早就被發(fā)現(xiàn)并利用，會(huì)散發(fā)芳香成分，有殺菌和清新空氣之效，特別在我國(guó)端午節(jié)常掛于門(mén)處，用于驅(qū)邪迎吉。此外，菖蒲還能以根莖入藥[1,4]。

人們常說(shuō)菖蒲其實(shí)為菖蒲屬植物；在中國(guó)境內(nèi)，除菖蒲(A.calamus)有大量分布外，還對(duì)金錢(qián)蒲(A.gramineus)、石菖蒲(A.tatarinowii)、長(zhǎng)苞菖蒲(A.rumphianus)、茴香菖蒲(A.macrospadiceus)、寬葉菖蒲(A.latifolius)和香葉菖蒲(A.xiangyeus)等6種菖蒲屬植物也有記載[5]。但在具體工程實(shí)踐中，只有菖蒲、石菖蒲和金錢(qián)蒲這3種菖蒲屬植物是應(yīng)用最多也是最為常見(jiàn)的。

2 菖蒲的生態(tài)功能

系列研究表明，由于菖蒲兼具陸生與水生植物的特征，對(duì)水中有機(jī)質(zhì)、重金屬以及部分對(duì)人體有毒害氣體等物質(zhì)均具良好的吸收轉(zhuǎn)化、吸附與富集作用，因而通過(guò)科學(xué)應(yīng)用，將更好地在抑制水華發(fā)生，有效削減水體中的氮、磷等有機(jī)物質(zhì)來(lái)防止水體富營(yíng)養(yǎng)化，為水生生物提供生存繁殖場(chǎng)所方面發(fā)揮作用，是保持水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要植物材料[6-7]。

2.1 吸收有機(jī)物質(zhì)

楊集輝等[8]通過(guò)在不同濃度生活污水中漂浮栽植菖蒲后研究發(fā)現(xiàn)，菖蒲在中濃度污水中生長(zhǎng)最好，其生物量顯著高于低、高濃度，且其對(duì)低、中濃度污水中TN、NH 3-N、TP、CODcr的去除率高于高濃度，因而可作為低、中濃度污水的凈化植物。朱四喜等[9]同樣發(fā)現(xiàn)，菖蒲通過(guò)調(diào)節(jié)各種生理生化指標(biāo)以增強(qiáng)對(duì)中藥廢水脅迫的抗逆力和耐受力，可作為人工濕地處理中藥廢水的備選植物之一。賴(lài)聞玲等[10]、朱業(yè)晉等[11]還發(fā)現(xiàn)，菖蒲盡管在萘脅迫下生長(zhǎng)受到抑制，但其忍耐萘污染的能力較強(qiáng)，能抵抗較高濃度的萘脅迫，可以作為多環(huán)芳烴污染修復(fù)的植物種。因而，通過(guò)構(gòu)建菖蒲人工濕地系統(tǒng)來(lái)處理廣大中小城市中的生活污水被認(rèn)為是一種不錯(cuò)的選擇[7]。

圖1 菖蒲與黃菖蒲等其他水生植物一起列植于大面積水域岸邊

同時(shí)在應(yīng)用中值得注意的是，針對(duì)菖蒲根葉在凈化污水中磷的研究發(fā)現(xiàn)，菖蒲根葉量與污水中磷的凈水效果有較大關(guān)系，根葉量越大，處理效果越顯著，菖蒲根對(duì)污水中磷的凈化效果強(qiáng)于葉片[12]。而通過(guò)菖蒲與茭白、酸模、鳶尾等其他幾種植物的組合使用，可進(jìn)一步提高污水的凈化效率[13]。

2.2 抑制水華發(fā)生

水體富營(yíng)養(yǎng)化往往容易導(dǎo)致藻類(lèi)等水生浮游植物異常繁殖并形成水華現(xiàn)象，已有研究表明，菖蒲在此類(lèi)環(huán)境中能顯示出較好的化感作用。比如，菖蒲通過(guò)其根部分泌物釋放化感物質(zhì)，可對(duì)銅綠微囊藻產(chǎn)生化感抑制作用，而化感作用的強(qiáng)弱則取決于菖蒲和藻類(lèi)之間相對(duì)生物量的大小[14]。在自然光照條件下，菖蒲對(duì)幾種藻類(lèi)均有化感抑制作用，尤其對(duì)水華魚(yú)腥藻和小球藻的抑制作用更為明顯；而在遮光條件下，菖蒲對(duì)各藻類(lèi)的化感抑制作用受到影響，效果不佳。研究發(fā)現(xiàn)，水華魚(yú)腥藻起始濃度越小，則菖蒲種植水對(duì)其的化感抑制作用越顯著；小球藻生長(zhǎng)時(shí)期越長(zhǎng)，則越易受到菖蒲種植水化感作用的影響[15]。因此，菖蒲在某種程度上也被認(rèn)為是一種水體清潔的指示植物。

2.3 富集重金屬

菖蒲不僅對(duì)土壤中單一重金屬鎘、鋅、銅、鉻、鉛等5種元素具有較強(qiáng)的富集作用，而且還對(duì)幾種重金屬?gòu)?fù)合污染的土壤也具有一定的處理效果，因此將其作為植物修復(fù)的遴選種類(lèi)具有一定價(jià)值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，上述5種重金屬在菖蒲體內(nèi)地下部分的含量均明顯大于其地上部分，且無(wú)論是地上還是地下部分，菖蒲對(duì)鋅的富集能力都是最大的[13,16-19]。

2.4 其他作用

菖蒲株叢密集，長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)健，對(duì)各種水體環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，因而通過(guò)種植在一些入水口處或者流水速度較快的地方，可以起到減緩水流速度、過(guò)濾和沉淀水中顆粒物等功能。同時(shí)，還可以為其他水生生物提供多樣化的水生棲息環(huán)境，有利于維持水生生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生物多樣性。

3 菖蒲的園林應(yīng)用

考慮到菖蒲所具有的較好生態(tài)功能和景觀價(jià)值，通過(guò)科學(xué)合理地利用好其生長(zhǎng)習(xí)性，將更好地促進(jìn)其在園林應(yīng)用中發(fā)揮更大作用。

3.1 菖蒲的配置

與黃菖蒲一樣，菖蒲也屬于典型的箭葉類(lèi)挺水植物。因而根據(jù)水生植物的配置原則，菖蒲宜與海壽花、野芋、慈姑等闊葉類(lèi)挺水植物在水邊進(jìn)行連續(xù)或斷續(xù)地錯(cuò)位種植，同時(shí)注重與睡蓮、萍蓬草、野菱等浮葉植物進(jìn)行搭配，構(gòu)建挺水植物——浮葉植物——沉水植物的經(jīng)典群落組合。有時(shí)，根據(jù)不同造景需要，菖蒲株叢還宜與岸邊塊石相互點(diǎn)綴，形成精致的點(diǎn)景小品。

在大面積的自然水域環(huán)境中，菖蒲有時(shí)會(huì)以單一優(yōu)勢(shì)種的形式，或與其他挺水植物如黃菖蒲、水蔥、水燭等一起片植在岸邊及淺水地帶，以利于形成恢弘效應(yīng)并發(fā)揮重要的生態(tài)功能(見(jiàn)圖1)。但有研究表明，如菖蒲與黃菖蒲間的混植將更有利于菖蒲莖稈的伸長(zhǎng)，有利于其生物量的較快累積，體現(xiàn)出相互促進(jìn)效應(yīng)；而與水蔥株間混植時(shí)，水蔥會(huì)通過(guò)快速的株高伸長(zhǎng)，對(duì)菖蒲形成一定的抑制效應(yīng)[6]。因此，選擇菖蒲單種成片種植，還是選擇合適的水生植物與其混合種植，應(yīng)當(dāng)取決于當(dāng)時(shí)所要發(fā)揮的主要功能，即偏重于生態(tài)功能還是景觀價(jià)值。

3.2 菖蒲的建植

河流、湖泊等各種水體普遍存在季節(jié)性和非周期性水位高低變化的情況，而水因子(包括水深和水位波動(dòng))往往是水生環(huán)境中影響水生植物生長(zhǎng)發(fā)育的主導(dǎo)因子[20]。有關(guān)研究表明，菖蒲的耐澇能力較強(qiáng)，好于澤瀉、茭白和千屈菜等其他水生植物，但淹水深度與時(shí)間會(huì)顯著影響菖蒲根狀莖的延長(zhǎng)、分蘗的形成以及總生物量的積累與分配[21]。盡管菖蒲對(duì)水位埋深的適應(yīng)性較強(qiáng)，但水位埋深仍會(huì)明顯影響其萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)[20,22-23]。王正超等[3]研究發(fā)現(xiàn)，淹水條件下，菖蒲植株通過(guò)增加地上部分的相對(duì)生物量和減少地下部分的相對(duì)生物量來(lái)增強(qiáng)對(duì)淹水的適應(yīng)能力，并認(rèn)為0～30 cm的淺水環(huán)境最適宜菖蒲的生長(zhǎng)與繁殖。

因此，為滿足多樣化的水體環(huán)境條件和各種造景需要，一般情況下，在菖蒲適宜的水位條件內(nèi)，通常以結(jié)合各種駁岸樣式直接將菖蒲栽種于駁岸一側(cè)的水體底泥中為主；或者為了滿足點(diǎn)景需要，或者是在一些底泥條件不宜直接栽種的區(qū)塊，亦或是水文條件不夠理想的地方，可以考慮通過(guò)缸栽、盆栽、筐栽以及設(shè)置種植床等方式來(lái)因地制宜地進(jìn)行布置，盡量減少水文條件、底泥條件等因素對(duì)菖蒲生長(zhǎng)發(fā)育的不利影響。考慮到菖蒲不僅對(duì)淹水和干旱的適應(yīng)與耐受能力均較強(qiáng)，而且露水后的生長(zhǎng)恢復(fù)能力及對(duì)干旱的恢復(fù)能力也較強(qiáng)，因而可作為水域消落帶、水生態(tài)系統(tǒng)保育和破壞區(qū)域的重要恢復(fù)、重建物種來(lái)應(yīng)用[24-26]。

3.3 菖蒲的養(yǎng)護(hù)

每種植物都有其周年生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律可循，因而根據(jù)每個(gè)階段的特點(diǎn)來(lái)做好相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)管理工作就顯得尤為重要。考慮到氣候特點(diǎn)和立地條件的差異，菖蒲在不同地區(qū)、不同水體環(huán)境下的周年生長(zhǎng)發(fā)育表現(xiàn)也會(huì)存在一定差異。以杭州西湖風(fēng)景區(qū)內(nèi)水體中菖蒲的周年生長(zhǎng)表現(xiàn)情況為例來(lái)進(jìn)行介紹。

每年2月下旬，隨著天氣開(kāi)始轉(zhuǎn)暖，菖蒲也跟著進(jìn)入萌發(fā)期，是所有水生植物中萌發(fā)較早的植物之一。因此唐朝李咸就曾在《和殷衙推春霖即事詩(shī)》中描寫(xiě)道，“柳眉低帶泣，蒲劍銳初抽”，詩(shī)中的蒲劍即指菖蒲?？梢?jiàn)柳枝發(fā)芽時(shí)，菖蒲也開(kāi)始萌芽生長(zhǎng)，這表明菖蒲是一種對(duì)溫度較為敏感的植物，菖蒲萌生算得上是一種預(yù)知早春來(lái)臨的物候現(xiàn)象。此時(shí)，應(yīng)當(dāng)保持適當(dāng)?shù)乃桓叨然蛘呤峭寥罎穸?，清理掉表面的枯枝殘葉，以利于菖蒲的萌芽。同時(shí)，由于菖蒲長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)健、繁殖力好，為滿足維持景觀一致性的需要，應(yīng)定期清理部分超出生長(zhǎng)范圍的植株，避免菖蒲成為某一水體區(qū)域的單一優(yōu)勢(shì)種，保持栽培環(huán)境的生態(tài)平衡。

每年3—4月份，是菖蒲重要的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期。此期間內(nèi)，菖蒲植株增長(zhǎng)很快，生物量快速增加(見(jiàn)圖2)。此時(shí)宜結(jié)合除草進(jìn)行施肥，以滿足菖蒲快速生長(zhǎng)及抽穗開(kāi)花的養(yǎng)分所需。而每年5—7月份，則是屬于菖蒲的主要花果期，植株生長(zhǎng)茂盛，是其發(fā)揮生態(tài)與景觀功能的關(guān)鍵時(shí)期。期間的農(nóng)歷5月，正是菖蒲茂盛之時(shí)，所以農(nóng)歷五月又被稱(chēng)為蒲月。如“清飆吹塵玉溪煙，龍舟未收菖蒲天”、“客里不知端午近，賣(mài)花擔(dān)上見(jiàn)菖蒲”、“瑤觴初過(guò)菖蒲節(jié)，碧海聊觀荔子春”、“聞道菖蒲節(jié)，龍舟一一修”等詩(shī)句，均非常形象地描述了當(dāng)時(shí)菖蒲的生長(zhǎng)情況及其與端午節(jié)之間的密切關(guān)系。

圖2 菖蒲植株進(jìn)入營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期

每年10月以后，隨著氣溫下降，菖蒲植株逐漸開(kāi)始枯萎，特別是進(jìn)入10月下旬天氣降溫明顯后，菖蒲植株的枯萎速度亦明顯加快(見(jiàn)圖3)。研究表明，菖蒲體內(nèi)的氮、磷積累量在秋末冬初期間往往會(huì)達(dá)到高峰值，且在其葉片中的積累量會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于植株中的其他部位，因而在此時(shí)可考慮通過(guò)收割與打撈葉片來(lái)去除植株中大部分的氮、磷，從而達(dá)到去除水中氮、磷的目的，同時(shí)避免植物體再次進(jìn)入水體造成二次污染[27]。在具體操作中，應(yīng)根據(jù)某個(gè)水體區(qū)域內(nèi)菖蒲的整體枯萎情況，主要采取對(duì)株叢一次性收割的方式來(lái)予以清理(見(jiàn)圖4)。而每年11、12月至翌年1月，是菖蒲的休眠期，要注意做好越冬防護(hù)工作。

圖4 菖蒲植株被一次性收割

4 小 結(jié)

菖蒲作為一種能較好地起到綠化、美化園林水體并發(fā)揮重要生態(tài)功能的水生植物，與莎草科中的水蔥、旱傘草等一樣，在園林水景中得到了廣泛應(yīng)用[28]。因此在有關(guān)理論研究和具體工程實(shí)踐基礎(chǔ)上，通過(guò)更好更全面地掌握菖蒲的各方面習(xí)性與功能價(jià)值，將為菖蒲的精準(zhǔn)應(yīng)用和養(yǎng)護(hù)管理提供更為有效的幫助，并進(jìn)而提升園林水景的建設(shè)水平。