人工濕地植物的選擇與配置

1、.人工濕地植物的選擇與配置隨著環(huán)境保護(hù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)濕地功能也有了廣泛的認(rèn)識(shí)。濕地作為"地球之腎 "，擔(dān)負(fù)著對(duì)地球自然水體的凈化和處理功能。由于城市中天然濕地的逐漸減少和消亡，因此人工濕地以其獨(dú)到的優(yōu)越性受到了越來(lái)越多的關(guān)注和發(fā)展。 人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化技術(shù)作為一種新型生態(tài)污水凈化處理方法,其基本原理是在人工濕地填料上種植特定的濕地植物，從而建立起一個(gè)人工濕地生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)污水通過(guò)濕地系統(tǒng)時(shí)，其中的污染物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被系統(tǒng)吸收或分解，而使水質(zhì)得到凈化。人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化的關(guān)鍵在于工藝的選擇和對(duì)植物的選擇及應(yīng)用配置。如何選擇和搭配適宜的濕地植物，并且將其應(yīng)用于不同類型的濕

2、地系統(tǒng)中成了我們?cè)跔I(yíng)建人工濕地前必須思考的問(wèn)題。1.人工濕地污水處理系統(tǒng)植物的選用原則1.1 植物在具有良好的生態(tài)適應(yīng)能力和生態(tài)營(yíng)建功能；管理簡(jiǎn)單、方便是人工濕地生態(tài)污水處理工程的主要特點(diǎn)之一。若能篩選出凈化能力強(qiáng)、抗逆性相仿, 而生長(zhǎng)量較小的植物, 將會(huì)減少管理上尤其是對(duì)植物體后處理上的許多麻煩。一般應(yīng)選用當(dāng)?shù)鼗虮镜貐^(qū)天然濕地中存在的植物。1.2 植物具有很強(qiáng)的生命力和旺盛的生長(zhǎng)勢(shì)； 抗凍、抗熱能力由于污水處理系統(tǒng)是全年連續(xù)運(yùn)行的,故要求水生植物即使在惡劣的環(huán)境下也能基本正常生長(zhǎng),而那些對(duì)自然條件適應(yīng)性較差或不能適應(yīng)的植物都將直接影響凈化效果。 抗病蟲害能力污水生態(tài)處理系統(tǒng)中的植物易滋生病蟲

3、害,抗病蟲害能力直接關(guān)系到植物自身的生長(zhǎng)與生存,也直接影響其在處理系統(tǒng)中的凈化效果。 對(duì)周圍環(huán)境的適應(yīng)能力由于人工濕地中的植物根系要長(zhǎng)期浸泡在水中和接觸濃度較高且變化較大的污染物 ,因此所選用的水生植物除了耐污能力要強(qiáng)外 ,對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、 土壤條件和周圍的動(dòng)植物環(huán)境都要有很好的適應(yīng)能力。1.3 所引種的植物必須具有較強(qiáng)的耐污染能力；水生植物對(duì)污水中的BOD5 、 COD 、 TN 、TP 主要是靠附著生長(zhǎng)在根區(qū)表面及附近的微生物去除的,因此應(yīng)選擇根系比較發(fā)達(dá)，對(duì)污水承受能力強(qiáng)的水生植物。1.4 植物的年生長(zhǎng)期長(zhǎng)，最好是冬季半枯萎或常綠植物；人工濕地處理系統(tǒng)中常會(huì)出現(xiàn)因冬季植物枯萎死亡或生長(zhǎng)

4、休眠而導(dǎo)致功能下降的現(xiàn)象，因此，應(yīng)著重選用常綠冬季生長(zhǎng)旺盛的水生植物類型。1.5所選擇的植物將不對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境構(gòu)成隱患或威脅，具有生態(tài)安全性；1.6具有一定的經(jīng)濟(jì)效益、文化價(jià)值、景觀效益和綜合利用價(jià)值。若所處理的污水不含有毒、有害成分,其綜合利用可從以下幾個(gè)方面考慮:作飼料 ,一般選擇粗蛋白的含量 >20%( 干重 )的水生植物；作肥料 ,應(yīng)考慮植物體含肥料有效成分較高,易分解；生產(chǎn)沼氣 ,應(yīng)考慮發(fā)酵、 產(chǎn)氣植物的碳氮比 ,一般選用植物體的碳氮比為25 30.5/1 ；工業(yè)或手工業(yè)原料，如蘆葦可以用來(lái)造紙，水蔥、燈心草、香蒲、莞草等都是編制草席的原料。由于城鎮(zhèn)污水的處理系統(tǒng)一般都靠近城

5、郊, 同時(shí)面積較大 ,故美化景觀也是必須考慮的。然而在實(shí)際工作中，很多人工濕地的工藝設(shè)計(jì)者和建設(shè)者考慮得最多的是植物的獨(dú)有性和觀賞價(jià)值等表在因素，沒(méi)有考慮到栽種該植物后的植株生.長(zhǎng)效果、濕地的運(yùn)行效果、生長(zhǎng)表現(xiàn)以及對(duì)生態(tài)的安全性等，導(dǎo)致人工濕地在運(yùn)行一段時(shí)間后功能驟降或運(yùn)行費(fèi)用劇增，最后導(dǎo)致系統(tǒng)癱費(fèi)或閑置。2.人工濕地植物特性的研究及植物配置分析2.1 根據(jù)植物類型分析2.1.1漂浮植物漂浮植物中常用作人工濕地系統(tǒng)處理的有水葫蘆、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。根據(jù)對(duì)這些植物的植物學(xué)特性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)它們具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：生命力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性好，根系發(fā)達(dá)；生物量大，生長(zhǎng)迅速；具

6、有季節(jié)性休眠現(xiàn)象，如冬季休眠或死亡的水葫蘆、大薸、水蕹菜，夏季休眠的水芹菜、豆瓣菜等。生長(zhǎng)的旺盛季節(jié)主要集中在每年的 3-10 月或 9 月- 次年 5 月；生育周期短，主要以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為主，對(duì) N 的需求量最高。由于漂浮植物具有上述的植物學(xué)特性，因此，在進(jìn)行人工濕地植物配置的時(shí)候我們必須充分考慮它們各自的優(yōu)點(diǎn)：由于這類植物的環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，因此在進(jìn)行植物配置時(shí)應(yīng)當(dāng)作地方優(yōu)勢(shì)品種予以優(yōu)先考慮；人工濕地系統(tǒng)中，水體中養(yǎng)分的去除主要依靠植物的吸收利用，因此，生物量大、根系發(fā)達(dá)、年生育周期多和吸收能力好的植物成為我們選擇的目標(biāo)；利用植物季節(jié)性休眠特性，我們可以給予正確的植物搭配，如冬季低溫時(shí)配置水芹菜

7、而夏季高溫時(shí)則配置水葫蘆、大薸等適宜高溫生長(zhǎng)的植物，以避免因植物品種選擇搭配單一而出現(xiàn)季節(jié)性的功能失調(diào)現(xiàn)象；由于這類植物以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為主，對(duì) N 的吸收利用率要高， 因此，在進(jìn)行植物配置時(shí)應(yīng)重視其對(duì) N 的吸收利用效果， 可作為 N 去除的優(yōu)勢(shì)植物而加以利用， 從而提高系統(tǒng)對(duì) N 的去除效果。2.1.2根莖、球莖及種子植物這類植物主要包括睡蓮、荷花、馬蹄蓮、慈姑、荸薺、芋、澤瀉、菱角、薏米、芡實(shí)等。它們或具有發(fā)達(dá)的地下根莖或塊根，或能產(chǎn)生大量的種子果實(shí)，多為季節(jié)性休眠植物類型，一般是冬季枯萎春季萌發(fā)，生長(zhǎng)季節(jié)主要集中在4-9 月。根莖、球莖、種子類植物具有以下特點(diǎn)：耐淤能力較好，適宜生長(zhǎng)在淤土層

8、深厚肥沃的地方，生長(zhǎng)離不開(kāi)土壤；適宜生長(zhǎng)環(huán)境的水深一般為40-100CM左右；具有發(fā)達(dá)的地下塊根或塊莖，其根莖的形成對(duì)P 元素的需求較多，因此，對(duì) P 的吸收量較大；種子果實(shí)類植物，其種子和果實(shí)的形成需要大量的P 和 K 元素。（ 3 ）由于這類植物具有以下特點(diǎn)，因此在進(jìn)行人工濕地植物應(yīng)用配置時(shí)應(yīng)予以充分考慮：基于這些植物的特性，其應(yīng)用一般為表面流人工濕地系統(tǒng)和濕地的穩(wěn)定系統(tǒng)；利用這些植物的生長(zhǎng)（主要是塊根、球莖和果實(shí)的生長(zhǎng)）需要大量的P、 K 元素的特性，將其作為P 去除的優(yōu)勢(shì)植物應(yīng)用，以提高系統(tǒng)對(duì)P 的去除效果。2.1.3挺水草本植物類型這類植物包括蘆葦、茭草、香蒲、旱傘竹、皇竹草、藨草、

9、水蔥、水莎草、紙莎草等，為人工濕地系統(tǒng)主要的植物選配品種。這些植物的共同特性在于：適應(yīng)能力強(qiáng)，或?yàn)楸就羶?yōu)勢(shì)品種；根系發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)量大，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)并存，對(duì) N 和 P 、 K 的吸收都比較豐富；能于無(wú)土環(huán)境生長(zhǎng)。根據(jù)這類植物的生長(zhǎng)特性，它們可以搭配種植于潛流式人工濕地，也可以種植于表流式人工濕地系統(tǒng)中。根據(jù)植物的根系分布深淺及分布范圍，可以將這類植物分成四種生長(zhǎng)類型，即深根叢生型、深根散生型、淺根叢生型和淺根散生型。（ 1）深根叢生型的植物，其根系的分布深度一般在 30CM 以上，分布較深而分布面積不廣。植株的地上部分叢生，如皇竹草、蘆竹、旱傘竹、野茭草、薏米、紙莎草等。由于這類植物的根系

10、入土深度較大，根系接觸面廣，配置栽種于潛流式人工濕地中更能顯示出它們的處理凈化性能。（ 2）深根散生型植物根系一般分布于 20-30CM 之間，植株分散，這類植物有香蒲、菖蒲、水蔥、藨草、水莎草、野山姜等，這類植物的根系入土深度也較.深，因此適宜配置栽種于潛流式人工濕地。（3 ）淺根散生型的一些植物如美人蕉、蘆葦、荸薺、慈姑、蓮藕等，其根系分布一般都在5-20CM 之間。由于這些植物的根系分布淺，而且一般原生于土壤環(huán)境，因此適宜配置于表流式人工濕地中。（ 4 ）淺根叢生型的植物如燈心草、芋頭等叢生型植物，由于根系分布淺，且一般原生于土壤環(huán)境，因此僅適宜配置于表面流人工濕地系統(tǒng)中。2.1.4沉水

11、植物類型沉水植物一般原生于水質(zhì)清潔的環(huán)境，其生長(zhǎng)對(duì)水質(zhì)要求比較高，因此，沉水植物只能用作人工濕地系統(tǒng)中最后的強(qiáng)化穩(wěn)定植物加以應(yīng)用，以提高出水水質(zhì)。2.1.5其它類型的植物一些如水生景觀植物之類的，由于長(zhǎng)時(shí)間的人工選擇，使其對(duì)污染環(huán)境的適應(yīng)能力比較弱，因此也只能作為最后的強(qiáng)化穩(wěn)定植物或濕地系統(tǒng)的景觀植物而應(yīng)用。2.2根據(jù)植物原生環(huán)境分析根據(jù)植物的原生環(huán)境分析，原生于實(shí)土環(huán)境的一些植物如美人蕉、蘆葦、燈心草、旱傘竹、皇竹草、蘆竹、薏米等，其根系生長(zhǎng)有一定的向土性，配置于表面流濕地系統(tǒng)中，生長(zhǎng)會(huì)更旺盛。但由于它們的根系大都垂直向下生長(zhǎng)，因此，凈化處理的效果不及應(yīng)用于潛流式濕地中；對(duì)于一些原生于沼澤、

12、腐殖層、草炭濕地、湖泊水面的植物如水蔥、野茭、山姜、藨草、香蒲、菖蒲等，由于其生長(zhǎng)已經(jīng)適應(yīng)了無(wú)土環(huán)境，因此更適宜配置于潛流式人工濕地；而對(duì)于一些塊根塊莖類的水生植物如荷花、睡蓮、慈姑、芋頭等則只能配置于表面流濕地中。2.3根據(jù)植物對(duì)養(yǎng)分的需求類型分析根據(jù)植物對(duì)養(yǎng)分的需求情況分析，由于潛流式人工濕地濕地系統(tǒng)填料之間的空隙大，植物根系與水體養(yǎng)分接觸的面積要較表流式人工濕地濕地廣，因此對(duì)于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛、植株生長(zhǎng)迅速、植株生物量大、一年有數(shù)個(gè)萌發(fā)高峰的植物如香蒲、水蔥、苔草、水莎草等植物適宜栽種于潛流濕地；而對(duì)于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)并存，生長(zhǎng)相對(duì)緩慢，一年只有一個(gè)萌發(fā)高峰期的一些植物如蘆葦、茭草、薏米等

13、則配置于表面流濕地系統(tǒng)。2.4 根據(jù)植物對(duì)污水的適應(yīng)能力分析不同植物對(duì)污水的適應(yīng)能力不同。一般高濃度污水主要集中在濕地工藝的前端部分。因此，在人工濕地建設(shè)時(shí)，前端工藝部分如強(qiáng)氧化塘、潛流濕地等工藝一般選擇耐污染能力強(qiáng)的植物品種。末端工藝如穩(wěn)定塘、景觀塘等處理段中，由于污水濃度降低，因此可以更多考慮植物的景觀效果。3.小結(jié)一個(gè)人工濕地系統(tǒng)的建立，植物的選擇和配置是很重要的考慮因素。在系統(tǒng)建立和植物栽種配置時(shí)要將系統(tǒng)的主要功能與植物的植物學(xué)特性充分結(jié)合起來(lái)考慮。只有這樣， 才能充分發(fā)揮不同植物各自的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到更好的處理凈化效果。濕地植物的栽種配置要根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境和系統(tǒng)工藝來(lái)確定，對(duì)于一些應(yīng)用工

14、藝范圍較廣的植物類型，要充分考慮其在該工藝中的優(yōu)勢(shì)，能使其充分發(fā)揮自己的長(zhǎng)處而居于主導(dǎo)地位。為達(dá)到全面的處理和利用效果，應(yīng)進(jìn)行有機(jī)的搭配，如深根系植物與淺根系植物搭配，叢生型植物與散生型植物搭配，吸收N多的植物與吸收P 多的植物搭配，以及常綠植物與季節(jié)性植物的季相搭配等。在進(jìn)行綜合處理的一些工藝或工藝段中，切忌配置單一品種，以避免出現(xiàn)季節(jié)性的功能下降或功能單一。作為濕地公園規(guī)劃建設(shè)的人工濕地還要考慮景觀搭配。.國(guó)內(nèi)人工濕地應(yīng)用濕地植物及其應(yīng)用類型列表科屬植物中名類型學(xué)名應(yīng)用工藝香蒲科香蒲挺水蘆葦挺水皇竹草濕生、挺水菰挺水蘆竹濕生、挺水禾本科薏苡濕生、挺水水稻挺水花葉蘆竹濕生、挺水虉草濕生、挺水

15、李氏禾浮水荸薺挺水水蔥挺水風(fēng)車草（水竹）濕生、挺水莎草科紙莎草挺水藨草挺水針藺挺水、浮水茳芏挺水荷花挺水芡實(shí)浮葉睡蓮科荇菜浮葉萍蓬草浮葉睡蓮浮葉天南星科菖蒲挺水馬蹄蓮濕生、挺水大薸浮水芋挺水海芋挺水澤瀉科澤瀉挺水慈姑挺水澤苔草挺水、濕生三白草科蕺菜濕生傘型花科水芹菜浮水、挺水十字花科豆瓣菜浮水旋花科蕹菜浮水菱科菱浮葉雨久花科鳳眼蓮浮水Typha orientalis表流濕地、潛流濕地Phragmites australis表流濕地、潛流濕地Sympnytum peregrjnum lede潛流濕地Zizania latifolia表流濕地、潛流濕地Arundo donax Linn.潛流濕地C

16、oix lacryma-jobi表流濕地、潛流濕地Oryza sativa L表流濕地Arundo donax var.versicolor潛流濕地Phalaris arundinaced表流濕地、潛流濕地Leersia Sw hexandrs Sartz.氧化塘Heleocharis dulcis表流濕地Scirpus validus潛流濕地、表流濕地Cyperus alternifolius ssp.flabelliformis潛流濕地Cyperus papyrus潛流濕地Scirpus triqueter潛流濕地、表流濕地Eleoch aris congesta subsp. Japon

17、ica表流濕地、氧化塘Cyperus malaccensis潛流濕地、表流濕地Nelumbo nucifera表流濕地Euryale ferox景觀塘Nymphoides peltatum景觀塘Nuphar pumilum景觀塘、氧化塘Menyantehes trifolia氧化塘、景觀塘Acorus calamus潛流濕地、表流濕地Zantedeschia aethiopica潛流濕地、表流濕地Pistia stratiotes氧化塘Colocasia esculenta表流濕地Alocasia macrorrhiza (L.) Schott潛流濕地Alisma plantago-aquat

18、ica表流濕地Sagittaria trifolia表流濕地Caldesia parnassifolias表流濕地、潛流濕地Houttuynia cordata表流濕地Oenanthe javanica氧化塘、表流濕地Nasturtium officinale氧化塘、表流濕地Ipomoea aquatica末端強(qiáng)化塘Trapa bispinosa末端強(qiáng)化塘Eichhornia crassipes末端強(qiáng)化塘.苳葉科再力花挺水蓼科水蓼挺水、濕生千屈菜科千屈菜挺水、濕生美人蕉科美人蕉挺水、濕生鳳仙花科華鳳仙濕生、挺水木賊科木賊挺水、濕生鳶尾科黃菖蒲挺水、濕生燈心草科燈心草挺水、濕生姜科野姜花濕生石蒜科蜘蛛蘭濕生小二仙草粉綠狐尾藻浮水科狐尾藻沉水水鱉科水鱉浮水黑藻沉水眼子菜科眼子菜沉水菹草沉水金魚藻科金魚藻沉水夾竹桃科黃花水龍浮水.Thalia dealbata潛流濕地Polygonum hydropiper表流濕地Lythrum salicaria表流濕地Canna indica潛流濕地、表流濕地Impatiens . chinensis L.表流濕地Equisetum ramosissimum Desf.表流濕地Iris pseudacorus潛流濕地、