摘要：近年来，人工湿地作为一种新兴的污水处理工艺，已在中水及污水处理中得到广泛应用。随着城市化的快速发展，城市水污染日趋严重，国内的风景园林行业也对人工湿地建设投入了更大的精力。一些大型的城市市政园林项目，必然要辟出专门的地块营造湿地公园。而一说到湿地，浮现在大众脑海中的原始印象是大片的芦苇荡，以及在其中自由觅食的白色水鸟等美景。这些场景，多由水生植物构成了画面的主体部分。这些场景，更是体现了人与自然相和谐的生态之美。
在本文中，我们将着重分析水生植物这一湿地要素在北方的人工湿地中所发挥的生态效益。既要认识到人们迫切希望迅速改变城市环境的心情，又要以一个科学的态度来看待水生植物的净化作用。北京市近年来夏季雨水异常丰沛，而城市化建设使得城市的地面越来越硬，越来越不透水。城市更需要大量的人工湿地系统来增加城市雨水的净化、下渗，这些湿地大到一个湿地公园，小到城市道路旁边的一个集水小绿地，最终遍布城市的每个角落，形成系统。而水生植物在这些绿地当中起到净化作用必然是无可替代的。水生植物的科学化研究，对未来的城市生态良好发展将会起到重要的作用。
关键词：水生植物，人工湿地，净化作用，北京园博会
绪论
人工湿地是一种人为的将基质、微生物和植物按一定的方式配置而成的复合生态系统，三者互相协作，缺一不可[1]。与传统水质净化技术相比，人工湿地具有节能降耗、抗冲击能力强、管理方便、造价及运行费用低等优点，并具有良好的景观和生态效应。近年来，人工湿地作为一种新兴的污水处理工艺，已在中水及污水处理中得到广泛应用。随着城市化的快速发展，城市水污染日趋严重，国内的风景园林行业也对人工湿地建设投入了更大的关注与精力。一些大型的城市市政园林项目，必然要辟出专门的地块营造湿地公园来净化园区污水和维护园区景观水体。比如上海世界园艺博览会的后滩公园，北京奥林匹克森林公园的叠水花台湿地区，第九届中国北京国际园林博览会的人工湿地区，这些湿地无论是占地面积上还是艺术性、趣味性都在整个园林中占有举足轻重的地位，除了水质净化的功能外，当然这其中最重要的还是其承载的生态价值与科教示范价值。植物造景一直是传统的园林学科比较关注的方向，植物景观也一直是大众眼中园林艺术最重要的载体之一。由于北方与南方地理、气候等方面的差异，植物地域性差异化明显。在本文中，我们将着重分析水生植物这一湿地要素在北方的人工湿地中所创造的生态效益与艺术价值。
一、水生植物水质净化原理
水生植物作为人工湿地重要的组成部分，主要起到了水质净化以及营造景观的作用。在人工湿地净化污水过程中，水生植物可直接吸收利用污水中可利用的营养物质，并吸附和富集重金属和一些有毒有害物质；通过根系输送氧气，促进根部地区的氧化还原反应与好氧微生物活动；增强和维持介质的水力传输等[2]。
通过湿地植物不但可以去除污染物，还可以促进污水中营养物质的循环和再利用，同时还能绿化土地，改善区域气候，促进生态环境的良性循环。
二、北方地区水生植物地域性特点
1、季节性影响严重
北方地区冬季较为寒冷，因此在冬天会出现植物地上部分枯死现象：水面结冰，水生植物收割殆尽，天地一片萧瑟。而在南方就不存在这种现象。
2.品种相对有限
我国水生植物资源丰富，仅高等水生植物就有近 300 种，而在北方景观建设过程中应用的水生植物远远低于这个数量，具有一定局限性。而在湿地当中植物又是形成景观的一种最重要因素，如何用相对有限的植物品种，使所建设的湿地呈现出与其他湿地所不同的景观特色，这是一个挑战。
三、北京园博会人工湿地
图3－1 园博会湿地平面方案
图3－2 园博会湿地鸟瞰图
图3－3 园博会湿地效果图
1.园博会湿地概况
因北京园博会巨大的社会影响力与典型性，以园博会人工湿地为例，分析水生植物在北方地区的人工湿地中所起到的净化作用。项目位于园博园南端，北起规划国际展园，西至京石高铁，东至永定河右堤，南接梅市口路。工程总占地面积约 40 公顷，以潜流湿地为主，两端为表流湿地。潜流湿地系统主要用来进行再生水的第一次净化，其净化出水经过表流湿地二次净化后的再生水是园博园公园水系统的主要补水水源。潜流湿地的作用就是利用水生植物根系和介质组成的净化媒介，通过过滤、吸附、化学反应、植物吸收、微生物代谢等物理、化学和生物协调作用，截留、转化、代谢去除再生水的有害物质，从而实现水体的净化。
湿地区域另一组成部分表面流湿地的作用主要为丰富湿地组分，加快水体复氧，通过水生植物与土壤介质进一步净化水体，并形成亲水展示场所。在这一区域大量种植有净化水体功能的水生植物，通过植物的根系或植物分泌的液体对水体进行净化，同时还可以美化水体环境，营造特殊的湿地景观。
2.水生植物种植设计
（1）潜流湿地
为了净化园博会城市中水，在潜流湿地范围内，按照水源净化的功能性要求，须种植根系发达，生物量相对较大，易于栽种的广谱多年生水生植物，如芦苇，香蒲，菖蒲，水葱，茭白，千屈菜，梭鱼草，水生柳等对水质起到净化作用的水生植物。其中芦苇与香蒲这两种净化能力较强的植物在设计中占到整个种植面积的75%以上，使之能够更好的满足湿地的净化作用。另外，这也是我们跟踪观察奥林匹克森林公园湿地建成效果所得出的经验：经过5年时间的自然淘汰，当初丰富的水生植物群落已经渐渐变成以几个优势品种为主的湿地群落。北方相对较为恶劣的冬季条件以及植物之间的竞争，会使植物逐年产生损耗，而芦苇、香蒲则是剩下抗性较强的主干品种。
芦苇去污能力强，易于栽种，已逐渐成为国际上公认的人工湿地处理污水的首选植物。芦苇人工湿地不但具有较高的污染物去除率，还有研究表明芦苇人工湿地具有很强的储碳固碳能力，可以有效固定温室气体，减少温室效应对全球以及人类造成的危害。芦苇具有广泛的适应性，在淡水、碱性、轻盐性的湿地都有分布，甚至在强酸性的湿地和干旱沙丘也能生长[3]。香蒲是国际上公认和常用的一种治理污染的植物，它的结构与功能相对特殊：叶片成肉质、栅栏组织发达等。
香蒲植物长期生长在高浓度重金属废水中形成特殊结构以抵抗恶劣环境。并能自我调节某些生理活动，以适应污染毒害。
除了芦苇与香蒲这两种骨干品种以外，我们选择了水葱，茭白，千屈菜，梭鱼草，水生柳等一些其他品种，除了净水以外，满足生态多样性的需求。同时由于观花、观叶效果的不同，易于营造特色的景观效果。
（2）表流湿地
在占地不到 3 公顷的表流湿地范围内，除了芦苇，香蒲，菖蒲，水葱，茭白，千屈菜，梭鱼草这些品种外，我们还种植了泽泻，凤眼莲，荇菜，萍蓬草，野慈姑，睡莲，荷花，再力花，红廖等相对丰富的水生植物品种，品种多而量不大，形成多样化的景观层次，使表流湿地这个亲水空间的景观效果更加的突出，游人的观赏与科普认知需求得到满足。
3.地域性品种选择
我国南方区域水生植物品种丰富，供选择范围较广。但到了北方，都存在无法越冬的问题。北方人工湿地植物品种选择上应以当地适生植物为主，减低外来引种与补植的费用，同时降低外来物种入侵的风险。在实际工程中，可深入了解湿地植物习性与北方气候特点，并加以灵活运用。比如在南方凤眼莲属于入侵物种，而在北方由于冬天无法越冬，疯长现象得到遏制，就不存在入侵性了。
4.植物景观特色
由于北方可供选择的植物品种有限，潜流湿地中可用的植物品种更是有限，如何使大面积的潜流湿地种植既满足净化功能又具有特色化的艺术景观效果，这是个挑战。设计过程中我们受到巴西籍世界著名景观设计大师布雷•马克思的启发，如图3-1所示，用大曲线形的种植形式来形成艺术化的景观效果。利用不同品种水生植物高低的不同，花色与叶色的不同，大面积的种植成流动型的大曲线效果，避免了品种较少可能出现的单调感，又形成了园博会湿地其独特的景观特点。
在植物品种的高低搭配上，距离道路近的地方选择相对较为低矮的品种。较远的地方，种植芦苇，香蒲等较高的品种，形成一个植物的观赏层次。
在色彩搭配上，我们选择开粉紫色花的千屈菜，开蓝紫色花的梭鱼草，以及黄色花的菖蒲等，利用红黄蓝的经典三原色搭配出醒目，艺术的景观效果。在园博园开园的季节，也正是这些水生植物开花，观赏特性最佳的时候。
图3－4 建成实景效果一
图3－5 建成实景效果二
图3－6 建成实景效果三
图3－7 建成实景效果四
5.建成植物景观效果
北京园博会5月18正式开园，开园一个多月以来，植物景观尚未达到最理想的艺术化效果，如图3-4、5、6、7，建成实景效果系列。这其中主要的原因在于水生植物的栽植时间安排问题：如果想今年夏季见到效果，则应该提前一年栽植。
因为水生植物大多根系发达，比如芦苇具有横走的根状茎，以根状茎繁殖为主，根状茎纵横交错形成网状。而根的生长发育则需要一定的时间，一般当年根部营养的吸收不足以支持水上部分充分的生长发育。所以园博会湿地水生植物的生长形势远不及已经建成几年的奥林克森林公园湿地。由于园博会建设周期短，任务重，未能按预想的时间栽植水生植物，这也是我们的一个遗憾。
6.植物净化的局限性
植物在人工湿地水质净化过程中的作用与其生长情况关系密切，生长越旺盛、根系越发达的植株，其净化污水的能力、输氧和穿透的作用越大。虽然水生植物发挥的作用极大，但其也存在一定局限性。
（1）冬季枯死
在北方，大多数湿地植物都存在秋冬季枯死，来年生长的现象。以及冬天结冰现象，都会导致人工湿地的运行效率下降或者冬季暂停运行等情况。
（2）净化作用相对有限
水生植物净化，储存，再生城市用水方面确实存在着一定的作用，但是对某些污染程度较深的水体究竟净化能力如何，有待经过实践与科学的进一步论证。
城市湿地公园承载的有科普教育的功能，而有些设计机构宣称种植一些水生植物就能净化污水，其存在片面夸大的现象。既要认识到人们迫切希望迅速改变城市环境的心情，又要以一个科学的态度来看待水生植物其净化作用[4]。
结论
水生植物在园博会湿地，奥林匹克森林公园湿地等大型市政项目中的应用是一些有益的实践，为以后进一步的观察研究提供了基础，并为大众提供了良好的科普教育。
北京市近年来夏季雨水异常丰沛，而城市化建设使得城市的地面越来越硬，越来越不透水。城市更需要大量的人工湿地系统来增加城市雨水的净化、下渗，这些湿地大到一个湿地公园，小到城市道路旁边的一个集水小绿地，最终遍布城市的每个角落，形成系统。而水生植物在这些绿地当中起到净化作用必然是无可替代的。水生植物的科学化研究，对未来的城市生态良好发展将会起到重要的作用。
参考文献：
[1]王圣瑞，年跃刚，侯文华，金相灿.人工湿地植物的选择.[J].湖泊科学，第 16卷第 1 期，2004 年 3 月.
[2]何明雄，胡启春，罗安靖，茆灿泉，祝其丽，潘科，李清.湿地植物生物质资源能源化利用潜力评估.[J].应用与环境生物学报，2011，17（4）：527~531.
[3]王萌，王玉彬，陈章和.芦苇的种质资源及在人工湿地中的应用.[J].应用与环境生物学报，2010，16（4）：590~595.
[4]王向荣，沈实现.关于湿地.[J].景观设计，2006，16（4）：16~19.
论文作者:卢亮
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/6/15
标签：湿地论文; 水生植物论文; 植物论文; 景观论文; 品种论文; 作用论文; 博会论文; 《基层建设》2018年第10期论文;