挺水植物在湖泊水生態(tài)治理工程中的應用策略

趙紫瑾，陳紀龍

（中國城市建設研究院有限公司，湖北 武漢 430000）

0 引言

伴隨著城市的快速發(fā)展，對湖泊的過度開發(fā)和湖泊保護意識的滯后，造成了一系列湖泊水污染問題。湖泊是重要的國土資源，是水環(huán)境系統(tǒng)的重要組成部分，是國家水體水質資源安全的重要保障。生態(tài)文明建設先行，共抓長江大保護、打好水污染防治攻堅戰(zhàn)的黨中央政策背景下，湖泊水環(huán)境治理迫在眉睫，對于水環(huán)境質量的全面提升勢在必行。

湖泊水質污染的來源，主要有以下三個方面：點源污染、面源污染及內(nèi)源污染。點源污染來源是入湖排口中可能潛在有因上層管網(wǎng)混錯接而形成的混流入湖排口；面源污染來源是由于下墊面的人工化程度過高而導致的雨水徑流帶來的污染負荷較高的地表徑流；內(nèi)源污染主要是湖泊底泥污染，當湖泊受到污染后，大量污染物經(jīng)過生物及理化作用后沉積在湖泊底部，一部分經(jīng)生態(tài)循環(huán)被消解而另一部分重新釋放而形成新的湖泊污染來源。

在工程實踐中，湖泊的點源污染以及面源污染的消除主要靠岸上灰色及綠色基礎設施的統(tǒng)籌建設，內(nèi)源污染改善主要通過湖內(nèi)生態(tài)體系的構建及調理。本文結合具體工程實例，對挺水植物在湖泊生態(tài)治理工程中的應用進行介紹。

1 項目基本情況

金銀湖位于武漢市東西湖區(qū)，是武漢三鎮(zhèn)漢口片區(qū)中最大的城中湖，其共有8 個子湖。本項目擬對其中子湖中的東大湖、銀湖、下銀湖、東銀湖、瀟湘海，這5個子湖采取一系列的工程措施，如入湖排口改造、面源植被緩沖帶構建、湖泊水生態(tài)治理等一系列工程技術手段，輔以長效的水生態(tài)系統(tǒng)運行管理維護機制構建，以期能有效提升湖泊水質，改善湖泊水域生態(tài)環(huán)境和景觀效果。本文主要論述濱水挺水植被構建的一些設計思路。

通過相關單位出具的水質檢測報告可知，除瀟湘海水質為地表Ⅳ類水外，其余子湖水質為地表Ⅴ類水質，主要污染物主要污染指標為：五日生化需氧量（BOD5）、化學需氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP）等，5個子湖均存輕度或中度的富營養(yǎng)狀態(tài)。

2 湖濱消落帶植被構建的原則

2.1 功能導向性原則

目前金銀湖各個子湖均總磷超標，且部分湖泊五日生化需氧量（BOD5）、化學需氧量（COD）均有超標現(xiàn)象。說明金銀湖水系總體富營養(yǎng)化嚴重。所以在濱水植物配置設計時，應注重植物對氮（N）、磷（P）及富營養(yǎng)化污染的消減功能。應注重植物搭配的合理性，使得植物凈化功能增強。

2.2 適地性原則

濱水植物的配置要科學合理，要盡量保持其原生態(tài)性，應對現(xiàn)有植被盡可能保留利用。增補植物利用本土優(yōu)勢種、在本地應用成熟、適地性強、生長較好的植物品種進行植物配置設計。在突出本地植物特色的同時，可以進一步加強植物群落系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少維護成本。

2.3 美觀性原則

濱水植物配置一方面應考慮植物對生態(tài)環(huán)境的凈化功能，更重要的是保留其美學功能，體現(xiàn)植物的審美價值及意義。湖泊環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，是濱湖植被緩沖帶構建的基礎生態(tài)學功能，但植物配置美學藝術的運用則是園林植物設計的精華。充分考量植物的美學特性，采用園林植物設計藝術，虛實結合，收合開放合理搭配設計。利用植物本身高度、體量、色彩的不同合理配置，消減污染的同時能夠進一步豐富游人游覽體驗，起到一舉兩得的工程效果。

3 湖濱消落帶的挺水植物設計思路

3.1 東大湖挺水植物設計

東大湖水質為地表水V 類水質，主要污染指標為化學需氧量（COD）、總磷、總氮、五日生化需氧量。東大湖湖濱岸線長，湖底局部較深，現(xiàn)狀湖泊藍線內(nèi)濱水消落帶區(qū)域基本無大型挺水植物種植，湖泊藍線至常水位線區(qū)域雜樹雜草叢生。通過地形測量可知，東大湖常水位線至水深0.5m 湖岸線區(qū)域整體約有0.5～20m 的適宜種植水生植物的區(qū)域，過窄區(qū)域岸坡坡度大，故不增加水生植物種植，僅在岸坡舒緩坡比小于1:3 的區(qū)域補充挺水植物。

東大湖濱水植物種植前需要對現(xiàn)狀濱水消落帶區(qū)域雜樹進行清表除雜，植物無序過度生長，無人管理及維護，植物枯枝落葉掉落水中反而會引起湖泊BOD5增加，且增大管理成本，故首先需對其清表除雜。植物配置方面，應合理選用對總磷、BOD5、COD 消除效果較好的植物。根據(jù)李歡等人[1]對植物群落的研究可知，與單由挺（沉）水植物植物組成的群落相比，混合群落生長和生態(tài)功能都具有一定的增強效應。在所構建的混合群落中，“狐尾藻+黑藻+雨久花+黃花鳶尾”群落、“黑藻+金魚藻+雨久花+野慈姑”群落和“黑藻+澤瀉+竹葉眼子菜+野慈姑”群落都表現(xiàn)出較高的水體總氮和總磷去除率。同時參照其他學者研究成果[2-3]可知，花葉蘆竹、蘆葦、美人蕉、香根草及風車草等植物均對氮、磷有著極佳的去除效果。

參照東大湖原生植物物種，現(xiàn)狀靠近李家墩橋、白馬涇橋、混江湖橋的湖灣局部有菹草和穗花狐尾藻等植物分布，靠近白馬涇橋下有香蒲和水葫蘆混生分布，岸帶有蘆葦連續(xù)帶狀分布的原生植物背景。由于東大湖湖泊岸線長，分段選用蘆葦、花葉蘆竹、黃花鳶尾、美人蕉及雨久花等植物作為優(yōu)勢種進行布置，合理搭配與之相適應的伴生種進行組合搭配，增強植物的凈化效能。

挺水植物布置不滿布，考慮景觀特性，種植挺水植物的區(qū)域約控制在東大湖總體湖岸線的60%～70%，在植物配置搭配時應注意植物的高度配比，植物種植區(qū)域的集中及分散開合配比，不得出現(xiàn)過多高度較高的植株遮擋觀湖視線的情況，應結合現(xiàn)狀亮點片區(qū)工程已經(jīng)完成的植物配置，合理搭配，進一步豐富金銀湖景觀美學特質，展現(xiàn)植物種群群體美。

3.2 銀湖挺水植物設計

銀湖水質為地表水V 類水質，主要污染指標為化學需氧量（COD）、總磷、總氮、氨氮。銀湖聯(lián)通橋南側湖區(qū)90%以上的岸坡均已硬化，現(xiàn)狀生態(tài)駁岸主要分布于聯(lián)通橋以北湖區(qū)，常水位水深0.5m 以上，入水駁岸坡度較緩，適宜水生植物種植的湖濱平均寬度約為1.5m。銀湖北湖區(qū)現(xiàn)狀城市開發(fā)程度高，現(xiàn)狀綠化條件較好，駁岸較為舒緩，為防止風浪侵蝕駁岸，在銀湖岸線東側實施拋石護岸的工程措施，且局部放置了大塊石，無論從生態(tài)性或是觀賞性而言都極具特色。

現(xiàn)狀銀湖濱水區(qū)域，藍線以上駁岸區(qū)域已種植了部分挺水植物，主要濕生植物品種為花葉蘆竹、鳶尾、蒲葦?shù)?。本工程對現(xiàn)狀駁岸植物不做破壞，在藍線以下區(qū)域適當補種株高較矮，觀賞性較強的藨草、石菖蒲、雨久花等，按馬明海等人等人[4]的研究（2020）石菖蒲，對總氮及總磷的削減及去除均有較好的效果，與塊石搭配可以營造極具意趣湖濱景觀。銀湖北部現(xiàn)狀綠化條件較好，且已有挺水植物種植，所以補充種植挺水植物的區(qū)域約控制在銀湖總體湖岸線的50%以內(nèi)。

3.3 下銀湖挺水植物設計

下銀湖湖泊現(xiàn)狀水質為地表水V 類水質，主要超標因子為主要污染指標為化學需氧量（COD）。下銀湖均為生態(tài)駁岸，駁岸坡度較緩，有較好的水生植物種植條件?，F(xiàn)狀濱岸帶植被覆蓋度高，生長態(tài)勢良好。

針對COD 超標的現(xiàn)狀，通過查閱文獻可知[5]，石菖蒲、香蒲、黃花鳶尾、水葫蘆、風車草等植物對COD 的去除效果較好。按曾小梅等人[6]的研究，石菖蒲、黃花鳶尾對總氮、總磷、COD、BOD5的去除效果非常明顯，達到極顯著水平。

水葫蘆不易管養(yǎng)，且容易過度繁殖，在本工程中不作應用。下銀湖湖濱主要考慮利用石菖蒲、黃花鳶尾及香蒲作為主要植物品種，局部補充美人蕉及花葉蘆竹這類稍高大的挺水植物形成視線焦點，豐富游覽意趣。在棧橋及步道周邊局部成小片種植香蒲或蘆葦、水蔥、千屈菜的植物組團，增添現(xiàn)狀濱水景觀趣味性。

3.4 東銀湖挺水植物設計

東銀湖水質為地表水劣V 類水質，主要污染指標為總磷。目前東銀湖南側岸線基本為固化駁岸，其余均為生態(tài)駁岸，生態(tài)駁岸濱岸帶植被蓋度較高，生長態(tài)勢良好。東銀湖東南側高爾夫俱樂部附近的駁岸局部垮塌，本工程中將利用生態(tài)模塊對其進行邊坡改造，在其生態(tài)模塊內(nèi)種植除磷能力較強的千屈菜[7]。千屈菜枝條繁茂，花色艷麗，適宜遠眺，通過集中組團式種植可形成醒目的水面景觀效果。

東銀湖北側岸線為自然生態(tài)岸線，現(xiàn)狀綠化情況尚可，現(xiàn)狀駁岸已有挺水植物種植，主要品種為千屈菜、彩葉杞柳、花葉美人蕉、梭魚草、花葉蘆竹、黃菖蒲等，局部管養(yǎng)維護有所欠缺，千屈菜冬季地上枯萎枝干未收割處理。本項目對現(xiàn)狀長勢雜亂的雜樹做清雜處理，在濱水沿岸補充種植除磷效果好的千屈菜、水生美人蕉、雨久花等植物，對現(xiàn)狀挺水植物進行一定補充。由于現(xiàn)狀駁岸入水區(qū)域過陡，不具備較好的浮水植物種植條件，故不考慮浮葉植物種植。

3.5 瀟湘海挺水植物設計

瀟湘海湖岸帶基本為生態(tài)駁岸，岸坡植被生長態(tài)勢良好。其主要污染指標為總磷。入水駁岸較緩，常水位水深0.5m 以上，適宜水生植物種植的湖濱平均寬度約為2.0m。全線均有挺水植物種植條件。瀟湘海濱水植物配置主要考慮景觀性，利用本工程中多次使用的千屈菜、再力花、黃花鳶尾、菖蒲、雨久花等植物進行組團種植，合理構建濱水植物群落，為瀟湘海構建一道濱水植物屏障?，F(xiàn)狀瀟湘海整體綠化基礎條件較好，補充種植挺水植物的區(qū)域約控制在瀟湘?？傮w湖岸線的50%以內(nèi)。

4 濱水生境營造思路

在濕地基底要營建自然豐富的地形，保證一定水深要求和潮濕環(huán)境，基底除了松軟基質外，還要設有枯木、巖石等堅硬附著基質。結合岸邊的挺水植物和草本植物，供魚類食用和提供筑巢材料，為其繁殖生息營建遮蔽場所。

濕地魚類的棲息環(huán)境營建要注意保護水質，豐富水底環(huán)境，為魚類提供豐富的棲息空間。可以在水底放置枯木群組，一個枯木群組由5～8 跟胸徑16～20cm 的枯木組成，保留樹頭3～5 枝主干，長度100～150cm；放置于湖底，松散布置營造湖泊健康的底棲生境。在常水位線駁岸放置大塊石，石材則選可選用觀賞性較強的黃蠟石、黑英石等根據(jù)工程實際情況3～5 組成組團布設，為魚類提供生息空間的同時結合植物造景，形成富有意趣的湖濱景觀。

5 結語

湖泊水生態(tài)系統(tǒng)中，挺水植物是十分重要組成部分，其存在及良好的生長狀態(tài)，對湖泊生態(tài)系統(tǒng)具有極其重要的多重生態(tài)意義。挺水植物通過發(fā)達的根系向沉積物輸送氧氣，從而在根系附近造成厭氧和好氧區(qū)域共存，促進氮的反硝化作用，有利于降低水體氮濃度；同時通過改善沉積物的性狀，抑制磷的釋放。

在植物配置過程中還應依據(jù)湖泊現(xiàn)狀水深及植物生長的水深要求，選用恰當?shù)闹参镆员ＷC植物的存活及較好的生長狀態(tài)，以發(fā)揮其最大的生態(tài)效能。水生植物的后期養(yǎng)護及收割也十分重要。通過根莖的吸收及轉化可以將湖泊水體內(nèi)的氮磷富集于其植物體內(nèi)，通過定期收割其莖葉可有效去除水體中的氮、磷含量。

本文主要從挺水植物的生態(tài)修復功能導向為出發(fā)點，兼顧植物適地性及美觀性的考量，簡要論述了筆者在武漢市金銀湖5 個子湖（東大湖、銀湖、下銀湖、東銀湖、瀟湘海）水質鞏固提升工程中的一些設計思考，本工程暫未實施完成，其生態(tài)功能及效果還待工程實施完成后進一步驗證。湖濱消落帶的挺水植物配置只是湖泊水生態(tài)修復工程中的一個環(huán)節(jié)，湖泊水生態(tài)修復仍是需要多個學科多個專業(yè)協(xié)同作業(yè)的系統(tǒng)性工程。