城市景觀水體生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)及構(gòu)建要點(diǎn)淺析

謝鑫苗

(江蘇省南京環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇 南京 210013)

0 引言

隨著城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程的推進(jìn)，人們的生活水平不斷提升，對(duì)居住環(huán)境的要求也越來越高，大量的人工水景工程應(yīng)用到城市景觀中。然而因城市景觀水體存在易受人類活動(dòng)影響，自凈能力有限，易污染等問題，城市景觀水體的水質(zhì)控制成為一大難題。水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與構(gòu)建作為生態(tài)修復(fù)技術(shù)的一種，已廣泛應(yīng)用于城市生活污水處理、農(nóng)村生活污水處理、公園住宅區(qū)景觀水體處理和城市生態(tài)河道建設(shè)等方面。該技術(shù)不僅有利于改善水環(huán)境，增強(qiáng)城市水生態(tài)系統(tǒng)活力，同時(shí)還有助于保護(hù)城市水環(huán)境和生物多樣性。本文從景觀水體特點(diǎn)出發(fā)，基于水生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)，圍繞水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建要點(diǎn)，淺析城市景觀水體中生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)要點(diǎn)及難點(diǎn)。

1 城市景觀水體的特點(diǎn)分析

城市景觀水體主要包括人工湖、池塘、流經(jīng)城區(qū)的河流以及護(hù)城河等[1]。城市景觀水體對(duì)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(shè)計(jì)上的欠缺，城市景觀水體往往會(huì)由于水質(zhì)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(diǎn)：

(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(chǔ)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(bǔ)水。

(2)水域面積較小。城市景觀水體一般建設(shè)在城市建成區(qū)的中心地帶，受用地規(guī)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(jìn)難出”[2]。城市景觀水體一般建設(shè)地勢(shì)較低，且周邊多為居民區(qū)，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(chǎn)生的污染物難以排出。

(4)生態(tài)系統(tǒng)脆弱，水質(zhì)凈化能力差[3]。因?yàn)槌鞘芯坝^水體在設(shè)計(jì)過程中的主要功能是營造景觀效果，從而導(dǎo)致城市水景內(nèi)部有很多人為改造痕跡，嚴(yán)重威脅到水體內(nèi)水生態(tài)系統(tǒng)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(fù)雜,既有水體內(nèi)部?jī)?nèi)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(zhì)涵蓋有機(jī)物污染、無機(jī)鹽污染及重金屬污染[4, 5]。城市景觀水體的水環(huán)境治理已初步成為環(huán)境治理領(lǐng)域一項(xiàng)刻不容緩的難題，而水體的生態(tài)修復(fù)作為控制城市景觀水體水質(zhì)的一種重要措施已逐步得到大家的廣泛認(rèn)知和使用[6, 7]。

2 生態(tài)修復(fù)的目標(biāo)分析

生態(tài)修復(fù)是恢復(fù)受損害的生態(tài)系統(tǒng)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(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能和協(xié)調(diào)的關(guān)系[8]。一個(gè)完整的水體生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)包含種類和數(shù)量恰當(dāng)?shù)纳a(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者，包括水生植物、魚、蝦、貝類等水生動(dòng)物以及種類和數(shù)量眾多的微生物[9]。

城市景觀水體的生態(tài)修復(fù)應(yīng)側(cè)重于資源結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)，構(gòu)建一個(gè)健全的生態(tài)系統(tǒng)，從而使生態(tài)系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定性和持續(xù)性。而通過現(xiàn)代生態(tài)技術(shù)手段修復(fù)形成一個(gè)穩(wěn)定、健康、完滿的水生態(tài)系統(tǒng)須具有以下特征：

(1)水質(zhì)凈化特征：城市景觀水體的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)后應(yīng)實(shí)現(xiàn)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(nèi)源污染的釋放，還能大幅減少外部污染的沖擊，維持整個(gè)水體的水環(huán)境質(zhì)量[6]。

(2)生物多樣性特征：城市景觀水生態(tài)的植物群落應(yīng)該是由喬、灌、草配置而成，植物搭配應(yīng)符合當(dāng)?shù)靥厣⒔咏匀蝗郝洌粍?dòng)物群落應(yīng)包括鳥類、魚類、兩棲類、底棲動(dòng)物和浮游動(dòng)物,動(dòng)物種類應(yīng)能支撐整個(gè)食物鏈的良性循環(huán),整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)具有較高的生物多樣性特征。

(3)穩(wěn)定性特征: 城市景觀水體構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)各組成要素之間有高效協(xié)調(diào)的關(guān)系，遵循生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)規(guī)律，能維持動(dòng)態(tài)平衡，生態(tài)系統(tǒng)健康、穩(wěn)定。有較強(qiáng)的自我恢復(fù)和自我維持能力。

(4)養(yǎng)護(hù)管理特征：城市景觀水體生態(tài)系統(tǒng)依賴于生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)規(guī)律以及自然演替，發(fā)揮自然過程的潛力，充分利用生態(tài)系統(tǒng)自身的更新能力，實(shí)現(xiàn)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(hù)。

3 生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的要點(diǎn)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(tài)修復(fù)的基礎(chǔ),水底地形的塑造應(yīng)充分考慮項(xiàng)目所在地主要?jiǎng)又参飳?duì)其生境的要求，韓璐[6]在曲陽公園中心湖水質(zhì)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(tài)模擬環(huán)境,促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)良好循環(huán)。表1列舉了常見水生動(dòng)植物對(duì)其生境的具體要求，由表1可知各種水生動(dòng)植物對(duì)其適宜水深的范圍要求比較狹窄，且水深在整個(gè)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(shí)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(shè)后的最終水體深度很難保證各類生物對(duì)其生境的要求。因此設(shè)計(jì)構(gòu)造不同深度的生境是生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的第一步。

表1 常見水生動(dòng)植物生境需求表

3.2 水生植物生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建

城市景觀水體生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建中水生植物生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建是核心，水生植物生態(tài)系統(tǒng)的初步形成是水體生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的一個(gè)重要過程。

水生植物系統(tǒng)的構(gòu)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(gè)系統(tǒng)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(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)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(yǎng)元素改善沉積物的氧化還原條件，同時(shí)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(jìn)行光合作用，生長(zhǎng)過程中對(duì)于水體的透明度較低，常作為水生植物系統(tǒng)構(gòu)建的先鋒物種[12]。三種水生植物在水體水質(zhì)凈化、控制藻類過量繁殖以及防止水體富營養(yǎng)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(huì)直接影響城市景觀水體生態(tài)系統(tǒng)能否成功創(chuàng)建并穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)際項(xiàng)目的生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的規(guī)劃與設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件和水生植物自身?xiàng)l件進(jìn)行品種的選擇和比例搭配，在時(shí)間和空間上進(jìn)行科學(xué)布置，充分發(fā)揮水生植物品種間的互補(bǔ)搭配，對(duì)光照、營養(yǎng)和空間分別形成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，最終使整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。陳小峰等[13]在惠州西湖水質(zhì)的改善及構(gòu)建水生生態(tài)系統(tǒng)示范工程中，采用分步引入種植沉水、挺水、浮葉植物等技術(shù),恢復(fù)水草群落,進(jìn)而恢復(fù)湖泊生物多樣性，通過修復(fù)湖泊水生生態(tài)系統(tǒng)，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境。

3.3 水生動(dòng)物生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建

水生動(dòng)物生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建是維持水體生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵。在景觀水體中放養(yǎng)一定種類和數(shù)量的浮游動(dòng)物(食藻蟲)、濾食性魚類、肉食性魚類和底棲動(dòng)物可以構(gòu)建一條或多條食物鏈。而食物鏈相互交聯(lián)形成一種網(wǎng)狀形態(tài)的食物網(wǎng)，食物網(wǎng)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)就會(huì)越穩(wěn)定。

水生動(dòng)物的放養(yǎng)應(yīng)充分考慮水生動(dòng)物物種的配置結(jié)構(gòu)，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)水生動(dòng)物的放養(yǎng)模式(包括：種類、數(shù)量、雌雄比、個(gè)體大小、食性、生活習(xí)性、放養(yǎng)季節(jié)以及放養(yǎng)順序)。魚類應(yīng)優(yōu)選濾食性和雜食性類，適當(dāng)放養(yǎng)少量肉食性魚類，其最適宜的放養(yǎng)時(shí)間為當(dāng)年的11月至次年的5月底。放養(yǎng)的底棲動(dòng)物能攝食底棲藻類,通過放養(yǎng)一定數(shù)量的蝦類以攝食由岸邊落葉、水中水草、水中動(dòng)物糞便和實(shí)體等形成的有機(jī)碎屑,從而有效地凈化水質(zhì),提高水體透明度。熊文等[14]采用非經(jīng)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(dòng)物，增加生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.4 水體微生物生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建

水中微生物具有體積小、比表面積大、繁殖能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可以通過自身的新陳代謝對(duì)水體中污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化和消解，是水生態(tài)平衡的重要環(huán)節(jié)。在水生植物和水生動(dòng)物的生長(zhǎng)活動(dòng)過程中，水體中會(huì)自然產(chǎn)生穩(wěn)定的微生物種群。Huang 等[15]從學(xué)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(dá)到 99.67%。利用水體自身的土著微生物或培養(yǎng)的微生物修復(fù)水體,使水體自凈能力得到強(qiáng)化。在景觀水體初期，污染物濃度相對(duì)較少，可不用額外的添加微生物菌劑。后期可根據(jù)需要投放微生物制劑凈化水質(zhì)[7]，以保證水體生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

城市景觀水體生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的核心是對(duì)水體中水生植物生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建，其優(yōu)勢(shì)在于適應(yīng)性強(qiáng)，具有可持續(xù)性、穩(wěn)定性、零能耗的特點(diǎn)。水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的過程中還需重點(diǎn)考慮水底地形的改造及重塑，同時(shí)有根據(jù)地恢復(fù)水體中的動(dòng)物和微生物生態(tài)系統(tǒng)。在水生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定修復(fù)后，不僅可以確保水體的自凈能力，降低水體內(nèi)源及外源污染，地區(qū)的生物多樣性也將有所改善。

在實(shí)際景觀水體生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建中需要根據(jù)地區(qū)自然環(huán)境特點(diǎn)，分析其具體地形特征、水系特點(diǎn)以及生物資源特點(diǎn)。在施工過程中遵循尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的原則。分階段和分系統(tǒng)地對(duì)景觀水體的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)。