浅析景观设计下人工湿地植物的选择

摘 要：武汉市湖泊众多，但由于环境污染和资源的过度利用导致水体污染严重，湿地受到大大损害，人工湿地这个概念的开辟使得水体利用上有了很大的解决方式。本文阐述了植物在人工湿地中的重要作用，从景观方面与技术方面概述了人工湿地植物的现状与问题，对人工湿地植物的选择做了简单探讨。

关键词：人工湿地； 植物； 景观性；科学性

1前言

1.1研究的目的与意义

武汉市是一湖泊众多的城市，其所在湖北省素有“千湖之省”的美誉，其湖泊湿地可营造出迷人景观，使得人们生活更美好。然而，城市的快速发展加之不合理的规划，房地产对土地的大量吞噬，导致大量建筑，硬质铺装，各种废物垃圾不加节制的侵蚀湖岸线，湖泊面积大量减少，水质严重恶化。武汉市面积的不断扩大导致的自然湿地的大量丧失，而自然湿地的不可创造性取决了人工湿地的快速发展。利用人工湿地对武汉湖泊进行生态恢复具有很大可行性，植物为人工湿地的重要组成部分。但在景观设计中湿地的泛滥，技术和景观效果不能两全齐美的现状中，对人工湿地植物进行深入的研究迫在眉睫。

1.2文献综述

1.2.1人工湿地的概念

通常湿地是指处于水陆交接相的复杂生态体系，由水、永久性或间歇性处于水饱和状态下的基质以及水生生物组成，主要有沼泽湿地、湖泊湿地、河流湿地、浅海滩涂湿地等。人工湿地是由天然湿地发展而来的，通过模拟天然湿地的结构与功能，选择一定的地理位置与地形，根据人们的需要人为设计与建造的湿地生态系统。（赵丽娜，2007）

1.2.2人工湿地植物研究现状

1.2.2.1人工湿地植物的种类

植物是组成人工湿地的重要组成部分，植物的生理活动不但对污染物有很好的去除效果，还对污水中营养物质的循环和再利用有巨大促进作用，能够提高整个湿地生态系统微生物数量，调整其组成结构，对湿地生态系统的硝化和反硝化作用的进行起到促进作用，使得其净化能力大大加强。

湿地中植物的种类主要有4种。

1）挺水植物。挺水植物是指植物的根、根茎生长在水的底泥之中，茎、叶挺出水面的植物。代表种类有芦苇、香蒲、曹蒲、灯心草、睡莲、若菜等。

2）沉水植物。沉水植物是指植物体完全沉于水气界面以下，根扎于底泥或漂浮于水中。代表种类有狐尾藻、金鱼藻、黑藻、杉叶藻等。

3）浮水植物。浮水植物是指植株悬浮于水面上的植物，又称为漂浮植物。代表种类有水葫芦、凤尾莲、水花生、苔菜等。

4）浮叶型植物，此类植物一般根或根状茎生于泥中，植物的叶片通常浮于水面。如睡莲、中华萍蓬草、荇菜等。

1.2.2.2人工湿地植物的作用

1）去除污染物

人工湿地植物的去污作用主要表现在，一方面植物通过吸收利用、吸附和富集等作用消除水体中的污染物，主要是植物根系能从污水中吸收营养物质并加以利用、吸附和富集重金属和一些有毒有害物质。

另一方面是植物根系释放到土壤中的酶等物质可直接降解污染物，且降解速度非常快。

2）维持人工湿地环境

①植物在人工湿地系统中起固定床体表面，提供良好过滤条件，防止湿地被淤泥淤塞，为微生物提供良好根区环境以及冬季运行支撑冰面等作用。

②植物为微生物提供生长环境

③湿地植物将光合作用产生的氧气通过气道输送至根区，在植物根区的还原态介质中形成氧化态的微环境。这种根区有氧区域和缺氧区域的共同存在为根区的好氧、兼性和厌氧微生物提供了各自适宜的小生境，使不同的微生物各得其所，发挥相辅相成的作用。

3）生态美学价值

人工湿地的生态美学价值充分体现在湿地的愉悦性、清洁性、独特性和可观赏性等方面，而这些价值主要是通过植物来体现的，既具有美观可欣赏性，也能改善周围景观。

4）经济价值

人工湿地管理费用较高，如果在人工湿地建造初期植物物种的选择方面应考虑所选植物有一定的经济价值，选择绿化用的苗木&花卉等作为人工湿地植物可一举两得。（王圣瑞、年跃刚、侯文华、金相灿 2004）

1.2.2.3人工湿地植物研究取得的成果

目前，人工湿地系统已被广泛应用于各类废水的处理。在国内，除生活污水处理外，人工湿地还广泛应用于处理农业面源污染、富营养化水体、垃圾场渗滤液、油废水等。随着研究的不断深入，人工湿地还被用于改善饮用水源水质如利用人工湿地改善北京官厅水库入水水质，出水基本满足地面水m类标准。在国外，人工湿地广泛用于处理各种类型污水，如城市生活污水、酸性矿山废水、农业污水、富营养化水体等。

1.2.2.4存在的问题

纵观国内外研究现状，人工湿地处理污水技术还有很多问题尚未完全弄清或有待进一步研究，其中急待解决的问题主要表现在：

1）技术方面存在的问题

①大多数湿地植物有一个春夏季萌芽、秋冬季枯死的生长周期。在人工湿地这个半自然或人工的生境条件下，植物生长亦存在着这种现象，由此导致根区法污水处理系统冬季的污水净化效果下降。

②衰退是湿地植物的又一问题。除直接损伤、擦伤外，水质和基质的不同组成、水位的高低及富营养状态都能引起水生植物的衰退。

③氮、磷作为营养元素是水生植物生长发育、繁殖所必需的，但高浓度的N、P污水又影响到植物的正常生长。

④一般在人工湿地中选择一种或几种植物作为优势种栽种，有利于植物的快速生长。但在实际的应用过程中，当人工湿地略为干旱时，杂草便大量地入侵，并抑制栽种植物的生长。对于较大面积的日常运行的人工湿地来说，经常性靠人工拔除杂草可能为人工湿地的管理在资金和人力上提出了难题。

⑤植物具有庞大根系是被选为人工湿地净水植物的主要因素之一。但在试验和应用的人工湿地中，植物根系往往扩展不力，不能形成庞大的根系，无法抵达底部，人工湿地的体积得不到充分地利用。（成水平、吴振斌、况琪军 2002）

2）景观方面存在的问题

目前,全国各地都掀起了“湿地热”，人工湿地被广泛地引入到我国城市景观建设中。然而,在植物景观营造上还存在一些不足之处,主要有:

1植物品种单一

据调查,目前全球发现的湿地高等植物多达6700余种,但被用于湿地且产生效果的不过几十种。在我国各城市人工湿地景观中,大多应用芦苇、香蒲、荷花和睡莲等进行水面的配置,各地湿地植物景观千篇一律,缺乏地方特色。我国各城市的人工湿地环境条件千差万别,不能用单一的植物品种来营造植物景观。

2植物群落结构简单

如目前城市湿地植物的应用主要侧重于挺水、浮叶植物,而忽视了沉水植物的应用。不同类型的湿地植物在营养物吸收能力、根系深度、氧气释放量、生物量等方面存在差异。这种做法不利于建立合理的生态结构和维护丰富的生物多样性,从而不能形成稳定的植物群落景观。

3植物种间搭配不科学

不同种类植物生长一起,存在着相互作用。研究发现宽叶香蒲、水葱和苔草等植物体腐烂产生的化感物质对芦苇生长和繁殖具有抑制作用。可是在不少湿地植物景观中我们常常看到它们被搭配在一起。

4冬季观赏绿量不足,植物残体污染环境

目前湿地植物的应用基本上完全限于草本植物,冬季枯草期出现后,几乎见不到绿色的湿地植物品种,湿地景观中观赏绿量明显不足,整个湿地显得色调灰暗,萧条异常,无法营造良好的景观效果。另外,由于冬季气温较底,水生植物在冬季枯死后,腐烂分解速度比较缓慢。到了第二年春季,随着气温的上升,植物残体的腐烂速度加快,释放出大量的有机物质和营养盐,又重新污染周围环境。因此,如何补充与改善湿地植物种类,对于冬季湿地景观的营造显得至关重要。

（宋晓青、叶青 2007）

2武汉市湿地现状

武汉市水域湖泊众多，所在湖北省也由“千湖之省”的美誉，因而武汉市的湿地类型也比较多，有：河流、湖泊、滩涂、沼泽、稻田等5大类和永久性河流、永久性淡水湖、泛洪平原湿地、草本沼泽、库塘及稻田6小类，湿地总面积约为3148.24km2，占武汉市总面积的37.62%，其中，天然湿地面积约为 1438.62kinZ，占武汉市面积的16.38%；人工湿地的面积为 1757.09kinZ，占武汉市面积的20.68%。湖泊湿地面积占湿地总面积的46.58%，在天然湿地中所占面积最大。浅水湖泊是武汉市的主要湿地形态，全市共有湖泊1个，中心城区现有的湖泊湿地38个，其中包括水域面积为 33.33kmZ以上的大型湖泊7个(武昌东湖、斧头湖、鲁湖、汤逊湖、涨渡湖、汉阳东湖和梁子湖)；水域面积在 5kmZ以上的中型湖泊有21个，水域面积大于0.巧恤“的湖泊有120个，且多数湖泊型湿地都分布在武昌区(杨洪等，2003)。武汉市在城市化的影响下湿地面积急剧的减少、水质污染严重、水体富营养化、生物多样性急剧下降、生态环境也日趋恶化、水土流失现象严重等问题(吕新华，2003)。据统计，全市的湖泊大幅度消减，从建国初到现有的水面积减少了近  823.76kmZ；武汉市的67个主要湖泊水质都有不同程度的富营养化现象，对湿地资源造成极大的影响。(向闹，2006)

2.1武汉市湖泊湿地植物的组成

武汉市湖泊湿地植物结构由乔木、灌木、草本、藤本、水生植物组成。

乔木主要有构树、臭椿、杨树、马尾松、栾树、女贞、樟树、杉木、悬铃木、白玉兰、广玉兰、桑树、柏树、枫杨、乌桕、泡桐、重阳木、银杏、等组成。

灌木主要有构骨、八角金盘、合欢、南天竹、海桐、黄杨、红继木、栀子、杜鹃、冬青、腊梅、凤尾兰、洒金桃叶珊瑚、山茶、蔷薇、桃、石榴等组成。

草本植物主要有马蹄金、灯芯草、白三叶、婆婆纳、鱼腥草、麦冬、风车草等组成。

藤本植物主要有金银花、络石、云南黄馨、打碗花等组成

水生植物主要有芦苇、水蓼、苦草、鸢尾、菖蒲、芡实、凤眼莲、莲、狗尾草、浮萍、白茅等组成。

2.2武汉市湖泊湿地植物群落类型

武汉湿地植物群落类型有常绿阔叶、落叶阔叶，和针叶混交林。环湖岸线植被类型有池杉-水杉群丛、樟树-粉柏-狗牙根群丛、枫杨-构树-狗牙根群丛、悬铃木-樟树-狗牙根群丛、构树-野蔷薇-狗牙根群丛、松-构树-狗牙根群丛等。群落垂直结构分层比较明显，是由乔-灌-草结构所组成的、各个层次间种群的组成比较复杂，有的是渗透或镶嵌式分布，每一个层次之间物种比较丰富，过度不明显。

水生植被类型有浮萍-凤眼莲群丛、芦苇-喜旱莲子草-水蓼群丛、莲-芡实-浮萍群丛等。其植物群落的垂直结构分层不明显，大多数都是水平镶嵌分布，湖岸线边上有挺水植物，像中心区水面有浮水植物，再向内有沉水植物分布。

3武汉市人工湿地植物的选择及配置分析

3.1选择原则

对于如何通过人工湿地植被的配置改善武汉市湿地现状，使已经成为劣Ⅵ类水质的东湖、南湖等湖泊得到较大提高是需要认真思考的问题。人工湿地植物对于污水的去污功能，死水的活化功能有较为重要的作用，其生态性和科学性而言是十分要紧的，除此之外，景观的美化和人居环境建设中人类心里舒适度也有不可忽视的地方，因此，人工湿地植物的选择应遵循一定的原则：

1）耐污染的能力较强

这一点是选择人工湿地植物最基本最重要的原则，也是优先考虑的重要因素，如果其耐污染的能力较弱，则会在还没对湿地起到作用的时候便快速死亡，得不偿失。

2）净化能力强

人工湿地的营建主要是为了改善湖泊水体质量及生态环境，因此，在净化水体的功能上，人工湿地植物得具备很强的能力，要由较好的去除污染物的效果，主要从两方面考虑，一方面是植物的生物量较大，另一方面是植物体内污染物的浓度要高。另外，对于一些特殊地段，比如水体中含有的不同重金属物质，要针对性的选取能吸收富集该有害物质的植物来处理。

3）适应能力

武汉是一个冬冷夏热的地方，冬季寒风刺骨，夏季酷热难耐，因此，武汉市人工湿地植物的选择应具有抗冻、抗热的能力。抗寒能力比较好的植物能够顺利的越冬，并且在冬季也发挥其功能和活性，不会减弱其去污效果。除此之外，植物还应具有抗逆性、抗病虫害能力和对周围环境的适应能力。污水中的植物比较容易滋生病虫害，因此植物要能生存与生长，还要能够达到净水的效果就必须能够抗病虫害。

4）重视物种间的合理搭配

正如团结力量大这个道理，性的选择一些植物来栽植，往往势单力薄，达不到很好的效果，如果搭配错了植物，使得两种植物互相影响，大大减弱甚至抑制了植物对水质的改善功能更是得不偿失。所以，为了更好的改善与增强人工湿地的修复功能，必须在配置是注意其科学搭配的原则，注意生态群落中和物种之间的关系，使得植物可以快速生长，也更好的发挥其作用。一般在人工湿地中选择一种或几种植物作为优势搭配栽种。根据环境条件和植物群落的特征，按一定比例在空间分布和时间分布方面进行安排，使整个生态系统高效运转，最终形成稳定可持续利用的生态系统工程。

5）综合利用价值高

武汉市湖泊众多，要营建人工湿地来改善生态环境需要大量的经费和管理运行费用，因此，配置些能产生经济效益的植物便成了重要一环，通过收获这些植物的花卉、茎叶和果实等能产生经济价值的部位，为湿地的经费提供保障。

6）美化景观

植物的配置除了在科学性上需做到足够的重视外，其美观性也是不可忽视，近年来，景观专业的大大发展足以体现了人们对自己生活环境的美的需求，加之人都有亲水的天性，所以人工湿地植物的美观更应该有足够的重视。除了考虑到各个季节的植物景观效果，比如冬季不凋零萧条等，还应该考虑到植物突显地方特性的作用，既能让人赏心悦目，又能有一个独特的城市面貌的表达，是武汉市这“百湖之市”能够锦上添花。在植物的选择上大量运用本土湿生植物，同时可以选择配置形态优美，观赏性高的植物比如莲花、荷花等。

3.2配置分析

武汉市是一特大城市，由于武汉市的不断扩张，许多原本为城区外的湖泊水体变为市区内，甚至市中心内，所以天然的湿地恢复模式相对来说已经不大适合，此时，城市湿地公园模式可解决这一问题，既可以满足湿地恢复的生态要求，也可以满足市民活动和旅游的城市需求。

3.2.1规划

规划应遵守可持续发展原则，生态优先，在技术稳定、修复与抗污能力达标的条件下同时注重美观和视觉效果。

1）植物保护规划

对典型代表性群落进行保护，人们进入该区域，禁止所有硬质建设活动，不引进性的物种。对古树名木进行保留，加强保护古树名木周边环境条件，严禁改变，定期检查，消除潜在的影响因子。注重乡土植物的应用，合理构建非敏感地带的群落，防止有害生物入侵，保护植物多样性。

2）植物景观规划

分区为关键，首先应根据核心保护区、生态缓冲区、实验控制区、外围控制区的位置关系，确定对应的区域保护策略。依据不同的公园分区功能及景观需求，对区域植被进行规划。武汉市湖泊众多，每个湿地公园区所有的特色与功能不同，因此需根据不同的地域对其定位，功能分区及景观分区，进行不同的植物选择及配置。在植物季相上也应有一个规划，由于城市公园具有很强的美化功能，景观视觉要求比其他湿地恢复区要高，因此应设计好湿地公园的植物季相，不同季节有不同景观效果。

3.2.2设计

湿地公园设计应该遵循“复绿—治水—育土—建景”的原则。可将模式类别分为陆生类湿地植物景观、湿生类湿地植物景观和水生类湿地植物景观，其中陆生类可分为乔灌草型、乔灌型、乔草型、灌草型；湿生类可以分为湿生乔木、湿生乔草、湿生草本，然后再确定每个需要配置植物的场所特点，划分应用场所，再根据各个模式的特点和场所进行植物选择，最后通过视线及景观效果对植物进行配置。

4结语

随着自然资源的短缺和环境的污染越来越严重，武汉市城市发展中的大力修建所造成的各种生态问题，武汉湖泊湿地将会越来越受到重视。对武汉人工湿地的研究将会越来越深入，通过湿地修复对武汉市湖泊水体的改善将带来巨大现实意义。

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