落水生植物在園林生態(tài)環(huán)境修復中應用
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了落水生植物在園林生態(tài)環(huán)境修復中應用范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。
摘要：對于受污染的生態(tài)環(huán)境，水生植物可起到一定的修復作用，具有成本低、見效快和實現簡單等優(yōu)點。確定園林生態(tài)環(huán)境污染評價指標，以河北廊坊市某受污染的生態(tài)園林為例，分析小群落水生植物對受污染環(huán)境的修復機理。分析該園林的水體環(huán)境、土壤特征、氣候條件及原生態(tài)植被現狀，在保證水生植物自身生長環(huán)境適宜的前提下，將4類12種小群落水生植物應用到該園林中，使受污染環(huán)境得到明顯改善。水體pH值和氮含量均控制在合理范圍內；水質的綜合污染指數為0.39，水質較好。
關鍵詞：小群落水生植物；生態(tài)環(huán)境修復；受污染園林；修復機理；污染評價指標；吸附作用
近幾年，我國工業(yè)化進程加快，生態(tài)環(huán)境污染問題日漸凸顯。對受污染的生態(tài)環(huán)境進行合理化修復，成為環(huán)境污染研究的重點內容之一，其中生物生態(tài)方法熱度最高。陳定州[1]研究濕地植物對人工濕地生態(tài)環(huán)境的修復作用，分析濕地植物的修復類型，根據濕地植物在水環(huán)境中的作用，分析有機物與無機物的修復。彭文韜[2]研究水生植物在水生態(tài)環(huán)境修復工作中的應用，分析水生植物特性，提出水生植物在水生態(tài)修復應用中的注意事項。以上研究均以仿生學理論為參考，致力于增強自然界的自凈和恢復能力，使受污染的生態(tài)環(huán)境恢復到標準水平以上，是在最大程度保護生態(tài)環(huán)境基礎上得到的較合理的治污思路。利用小群落水生植物對水體進行修復是一種生物生態(tài)污水處理技術，能對水體污染起到很好的修復作用[3]。水生植物生命周期長，生長速度較快，通常扎根于水底，擁有較發(fā)達的根系，可吸收水體中大量的污染物和有機營養(yǎng)物質，是水體最主要的污染輸出通道[4]；對一些藻類起到抑制作用，改善水質；可為其他生物提供食物來源；將光合作用吸收的氧氣從葉片傳輸至根部，形成有氧環(huán)境，為其他生物提供良好的生存空間。水生植物可在很大程度上實現受污染水體的修復，但不同種類水生植物的修復效果及其對環(huán)境的要求均有較大差別。在實際修復工程中，應根據當地實際情況，進行合理、科學的選擇，以達到對受污染水體最大程度的修復和凈化。本研究以河北廊坊市某受污染的生態(tài)園林為例，對生態(tài)園林中的小群落水生植物進行研究，提出多種水生植物選擇方案，可為相似生態(tài)環(huán)境下的水生植物選擇提供參考。
1園林生態(tài)環(huán)境綜合污染指數
水質綜合污染指數是一種水環(huán)境質量評價方法，通過對水質污染程度進行分級，反映水質污染現狀。水質綜合污染指數（P）的計算公式為[5]：P=1n∑i=1nPi（1）Pi=CiSi（2）式中，Pi為某污染物的分指數；Ci為污染物實測濃度；Si為相應類別標準值；n為評價指標的項目數。水質標準值取GB3838-2002[6]中的Ⅲ類標準值（表1）。選取溶解氧、氨氮、總氮、總磷、高錳酸鹽指數和化學需氧量6個項目進行綜合污染指數評價，以此進行水質分級[7]。
2小群落水生植物生態(tài)環(huán)境修復機理
2.1小群落水生植物的作用
目前，水體污染是園林生態(tài)環(huán)境中最顯著的問題之一，治理受污染的水體是修復工程中非常關鍵的一步。在修復受污染的園林生態(tài)環(huán)境過程中，小群落水生植物的物理作用起到非常關鍵的作用。其呼吸作用可沉降水中大量的漂浮污染物[8]，達到凈化水體的目的；其發(fā)達的根系深深扎根于水底土壤中，可固定土壤，減少河道流沙的發(fā)生。水生植物對于水體富營養(yǎng)化和重金屬污染也起著非常重要的修復作用[9]。水生植物可通過滋生微生物的方式分解營養(yǎng)物質，有效降低水體中過盛的營養(yǎng)物質，使水體平衡發(fā)展；其根、莖和葉等部位可吸收和蓄積水體中的重金屬元素[10]，有效吸附水中的重金屬污染物。
2.2小群落水生植物選擇依據
2.2.1基本依據。生態(tài)環(huán)境、氣候條件等因素均會影響水生植物的生長及生態(tài)修復效果。應從當地生態(tài)環(huán)境實際情況出發(fā)，結合水質進行水生植物的選擇；以適應當地氣候條件為主[11]，結合當地的地勢條件和土壤類型，選擇與之相適應的水生植物。根據當地生態(tài)環(huán)境，繁育適合當地的水生植物[10]，并科學引進實用性強、生長力強的品種，在不破壞原生植物生長條件的前提下協(xié)調發(fā)展，共同修復受污染的環(huán)境[12]。選擇的水生植物應具有一定的觀賞和經濟價值，在提高受污染水體水質的同時，提高當地園林景觀文化和綜合應用價值[9]。2.2.2不同面積和不同污染園林環(huán)境水生植物選擇。種植水生植物，需結合植物種類和景觀整體要求[13]。針對面積較大的園林生態(tài)環(huán)境，在進行水生植物選擇時，應較多地考慮遠觀效果。蘆葦（Phrag‐mitesaustralis）、荷花（Nelumbonucifera）等水生植物體內有發(fā)達并相通的氣腔，適合密集種植，在視覺上給人一種大氣的感覺，在有效吸收水中懸浮污染物的同時起到很好的裝飾作用，較適合在面積較大的園林中種植。針對小面積園林生態(tài)環(huán)境，水生植物選擇需著重考慮近觀效果，全面考慮水生植物的顏色、形態(tài)和高度；可充分運用水體的鏡面作用，進行巧妙地設計，使小面積景觀展現出更細膩的效果。香蒲（Typhaorientalis）和千屈菜（Lythrumsalicaria）等水生植物的體積較小，顏色艷麗，可在小面積園林生態(tài)環(huán)境中種植，達到增加園林綠化景觀效果并實現生態(tài)修復的目的。對受污染水體進行深入研究，確定具體的受污染種類，才能有針對性地選擇水生植物[14]。針對重金屬污染較嚴重的園林環(huán)境，可選擇根系較發(fā)達的挺水和沉水植物；針對懸浮污染物較多的園林環(huán)境，可選擇荷花、鳳眼藍（Eichhorniacrassipes）等對懸浮污染物有較強吸附和降解作用的水生植物；針對富營養(yǎng)化的園林環(huán)境，可選擇浮萍（Lemnaminor）等可吸附有機營養(yǎng)物質并分解多種有機污染物的水生植物。
2.3小群落水生植物的維護
根據不同種類水生植物的生長要求，控制光照和溫度條件，營造適合的生長環(huán)境。水生植物在低氧環(huán)境下對陽光的要求較高，光照不充足時會出現大面積死亡。溫度對于水生植物來說是一個非常重要的生存條件。溫度適宜的環(huán)境下，水生植物能健康生長，發(fā)揮出最大的修復作用；溫度不適宜時，水生植物的光合作用降低，化感能力減弱，影響園林的整體修復效果。一般水生植物生長的適宜溫度為10~30℃，5℃以下或30℃以上會停止生長。
3水生植物在受污染園林生態(tài)環(huán)境中的應用
3.1試驗園林環(huán)境介紹
以受污染園林生態(tài)環(huán)境為例，分析小群落水生植物的修復作用。試驗地點為河北廊坊市某生態(tài)園林（116°63′~116°64′E，39°53′~39°54′N），面積為2378m2；四季分明，旱季、雨季分明；夏季多為高溫天氣，降水較少；冬季氣溫多在0℃以下，風大、氣候干燥。該地土壤以褐土為主，受污染水體影響，pH值為7.7~8.5；河道土壤中的有機物含量偏高，富營養(yǎng)化現象突出。河道斷面中，淤泥層厚1~2m，含有礫中粗砂層；部分河道含有泥質，厚度約2~5m，屬于相對透水層。該地匯聚多家大型工廠，廢水直接排向河道，加上周圍居民的生活污水，使得河道垃圾多，嚴重污染了水中的植物和動物。2015—2019年，該生態(tài)園林的水質綜合污染指數呈上升趨勢，屬中度污染。
3.2試驗園林原生態(tài)植被現狀
該園林的生態(tài)植被種類單一，漂浮植物僅有浮萍；挺水植物以蘆葦為主，荷花較少，覆蓋面積較??；沉水植物有4種，分別為微齒眼子菜（Potamoge‐tonmaackianus）、馬來眼子菜（Potamogetonwrightii）、大茨藻（Najasmarina）和黑藻（Hydrillaverticillata）（表3）。水生生態(tài)群落單一，缺乏層次感；浮萍的占地面積最大（19.99%），黑藻的占地面積最小（4.95%），各類植物分布不均衡（圖1）。由于園林生態(tài)環(huán)境雜亂不堪，河道污水較嚴重，水生植物受到污染，覆蓋率不佳，環(huán)境受到較嚴重的破壞（圖2）。除重金屬污染外，水體中氮等營養(yǎng)物質含量較高，水體富營養(yǎng)化較嚴重，部分水生植物呈腐爛狀態(tài)；pH值較適合浮萍生長，浮萍大面積聚集，在整體水生植物中占比較高。
3.3試驗水生植物的選擇
根據上文所述的水生植物選擇依據，結合該地區(qū)的氣候條件等影響因素，針對受污染的園林生態(tài)環(huán)境采用4類12種水生植物進行修復（表4）。2020年1月，對受污染的園林生態(tài)環(huán)境進行修復。3.3.1挺水植物。挺水植物的莖和葉都在水面以上，這類植物喜陰暗，多生長在陽光照射不到的地方，化感能力較強。在受污染的生態(tài)環(huán)境中，挺水植物的根部能從底泥中吸收營養(yǎng)元素，降低底泥中的營養(yǎng)物質含量；通過水流阻尼作用，沉降水體中的懸浮物；可吸收大量懸浮的污染物和重金屬，在滿足自身生長需求的同時凈化水體。園內已有蘆葦與荷花兩種挺水植物，均可有效吸收鉛、硫酸鹽等物質，還可吸收大量的懸浮污染物；在此基礎上，結合該地區(qū)氣候條件，選擇慈姑（Sagittariatrifoliavar.sinensis）和菰（Zizanialatifo⁃lia）兩種挺水植物。慈姑發(fā)達的根系可吸收大量重金屬污染物；園內水體中的的氮、磷含量較高，需要菰對其進行有效吸收。園林內已有荷花數量較少，在原有荷花品種基礎上，增加種植數量。3.3.2沉水植物。根、葉和莖全部都在水面以下生長的植物為沉水植物。沉水植物的整個植株均在水中，在氧含量較低的水中，仍能健康生長；其根和葉均能積蓄一定的重金屬，吸收水中污染物。沉水植物的光合作用在水面以下完成，可提高有機營養(yǎng)物質的分解速度；對于水體中包含的營養(yǎng)物質還起到平衡作用，給其他生物的生長提供較大的空間。結合沉水植物特點及當地生態(tài)環(huán)境，園內已有微齒眼子菜、馬來眼子菜、大茨藻與黑藻4種沉水植物，可達到吸收受污染水體中重金屬污染物的目的，因此，不再添加沉水植物。3.3.3浮葉植物。浮葉植物是一種根、莖生長在泥中，葉片浮于水面的水生植物。其根、莖發(fā)達，可通過競爭養(yǎng)分，降低水體中營養(yǎng)物質的濃度，對水面風浪有較強的適應能力。目前，園區(qū)內尚未種植浮葉植物。與其他水生植物相比，浮葉植物的積蓄能力不是很強，但有些種類對特殊重金屬有較好的積蓄能力。菱（TrapabispinosaRoxb）和蘋（Marsileaquadrifolia）對鎘和鉛有較好的積蓄效果。園內水體中的的鎘和鉛含量較高，培育這兩種浮葉植物可有效改善水體中重金屬含量高的問題。3.3.4漂浮植物。與挺水植物一樣，漂浮植物的光合作用也在水面以上完成。這類植物有發(fā)達的根系，深深扎根于底泥中。這類植物的吸附能力也較強，通過根、葉對重金屬進行積蓄，可大量吸收水體中的有機營養(yǎng)物質和危害較大的有毒物質，可用于修復重金屬廢水。這類植物有非常頑強的生命力，是理想的修復植物。結合該地區(qū)氣候特點，選擇的漂浮植物為鳳眼藍。鳳眼藍對漂浮的污染物可實現非常明顯的降解效果。與此同時，減少原有浮萍的數量，使各個水生植物的分布達到均衡狀態(tài)。
3.4修復效果分析
經過一段時間的治理，該受污染園林的生態(tài)環(huán)境得到了很大改善。修復前，由于水體受污染嚴重，幾乎沒有動物在這里生存；開展修復工程后，種植了多種水生植物，提高了水體的含氧量，動物數量迅速增加，多種鳥類在此繁衍生息，園林環(huán)境得到了很大程度的提升。2021年1月，對受污染園林的水質進行調查，水質的綜合污染指數為0.39，水質較好，與治理前相比明顯下降。取未修復時期（2019年12個月）的水體樣本與修復后的水體樣本（2020年12個月），對其中的氮含量與pH值進行檢測并對比。3.4.1修復前后水體。pH值對比pH值可用來衡量受污染水體中氫離子活度的負對數，天然水體正常的pH值為6.5~8.5，當pH值出現較大波動時，可判斷該水體受到污染。對修復前后兩年的水體分別采樣觀察（圖3）。經過1年的修復，該地區(qū)水體的pH值控制在7.0~8.0之間，沒有出現較大的波動，說明水體的pH值處于相對平穩(wěn)的狀態(tài)，沒有出現再次污染的情況。3.4.2修復前后水體氮含量對比。氮是生態(tài)環(huán)境中不可或缺的一部分，總氮含量可反映水體的受污染程度。水體中氮的含量在1.0mg/L以下為正常值，超過這個值，可判斷該水體受到污染。采集修復前后兩年的水體樣本，對氮的含量進行對比分析（圖4）。通過種植菰等小群落水生植物，有效吸附了水體中的氮，氮含量控制在0.9mg/L以下，保持在合理范圍內，修復了受污染水體，維持了生態(tài)平衡。
4討論與結論
水生植物可起到一定的修復作用，具有成本低、見效快和實現簡單等優(yōu)點。以河北廊坊市某受污染的生態(tài)園林為例，在對該園林的水體環(huán)境、土壤特征、氣候條件及原生態(tài)植被現狀進行分析的基礎上，選擇合適的水生植物對其進行修復，研究水生植物對受污染生態(tài)環(huán)境的修復作用。選擇合理的小群落水生植物，可改善水體環(huán)境，使受污染環(huán)境得到明顯改善。種植水生植物1年內，水體的pH值控制在7.0~8.0，氮含量控制在0.9mg/L以下；1年后，水質綜合污染指數為0.39，水質較好，起到了一定的修復作用。說明小群落水生植物在受污染園林生態(tài)環(huán)境修復中有較好的應用價值，可將其應用到其他類型的水體污染環(huán)境中。水生植物的去污能力和生命周期有一定限制，還需進行更深入的研究。
作者:景文東 單位:廊坊市園林綠化事務中心