北方潜流人工湿地植物布局与管理探讨

李光远

（北京市官厅水库管理处，075441，怀来）

官厅水库黑土洼人工湿地示范工程建于2003年，由永定河引水工程、稳定塘、人工湿地、退水渠等部分组成，工程充分利用黑土洼村附近的有利地形，运用生态工程原理，采用无污染、效率高的人工湿地技术来处理受污染的永定河入库水体。该示范工程的主要目的是探索在北方低温地区建设人工湿地系统以处理河道污染水体的关键技术，同时，该工程肩负着最大限度地处理永定河直接进入官厅水库的受污染水体、削减入库污染物总量的任务。

一、植物的布局

黑土洼人工湿地系统以湿地单元为最小单位，各单元的工艺流程基本相同。每单元内水流由布水管依次进入挺水植物塘、一级植物碎石床、水生生物塘、二级植物碎石床、砂滤池，最后排入退水管。湿地单元处理后的水经退水明渠排入水库。

1.挺水植物塘

塘中主要栽种芦苇、香蒲等挺水高等植物，自然发展了沉水植物。通过工程实践和植物生长观测数据可以看出，对于水深1 m以上的挺水植物塘，香蒲长势良好，可高达3.5 m，芦苇由大苗种植，虽可部分成活但生长繁殖缓慢。对于水深小于0.5m的挺水植物塘，芦苇、香蒲长势均良好。在挺水植物塘内，芦苇、香蒲进入冬季休眠时间延后20天左右，春季可迅速恢复大规模生长，对系统具有良好作用。沉水植物在挺水植物塘长势旺盛，且自然繁殖发展能力胜于人工种植，可能与种子从稳定塘随水流带入及水深适宜有关。沉水植物生长期长，一些物种冬季可于冰下生长。沉水植物清理移除困难、可利用价值低，是其主要弱点。

2.植物碎石床

栽种主要植物为芦苇，以当地芦苇为主，适当选择了白洋淀及其他地区的优良品种；少量试种了香蒲、茭白、菖蒲、芦竹、芦荻、水葱等物种，在运行过程中又自然发展了一些其他物种。根据潜流湿地碎石床的功能作用，其植物选择要求具有发达根系、适应碎石床基质环境、营养物质吸收能力强、可向水体输氧的特点，因此选择了上述植物品种。从工程实践和植物生长观测数据可以看出，芦苇对碎石床环境具有良好的生长发展适应性，增长量明显大于其他植物，其地下根茎部分对疏通碎石床孔隙、畅通水流也起一定的作用。相对而言，香蒲、茭白、菖蒲、芦竹、水葱等则表现出明显的生长不适应性，虽然也可成活，但难于发展扩大，有的甚至萎缩，不适于碎石床环境，从香蒲的形态解剖结构可见，其地下茎直径大约3～5 cm粗，先端坚硬程度差，且以叶状嫩芽生长，受到碎石阻碍大，是影响繁殖的重要因素之一。另外，芦竹在碎石床上生长后由于无法自然越冬而死亡；芦荻能越冬但是生长不及芦苇，但可作为北方低温地区潜流湿地的一个景观物种。

3.水生生物塘

栽种浮水植物以凤眼莲、大薸、水鳖为主，有少量细绿萍；少量试种了沉水植物、芦苇浮床并自然发展了刚毛藻、水绵。浮水植物以凤眼莲、大薸生长旺盛，凤眼莲水下根系根据水质状况可长达30～70 cm，长势良好，可郁闭整个水面。但凤眼莲、大薸生长季短，在官厅水库野外适应期为4月中下旬至10月中旬，冬季需打捞。水鳖、细绿萍仅能在避风角落生长，而且由于浮萍等大量繁殖，使其在生长竞争中处于劣势。沉水植物以人工种植繁育为主，自然发展缓慢，这与碎石床过滤出水、水深大、营养物质含量降低有关。水生生物塘的裸露水面，自然繁殖着大量的水绵、刚毛藻等可见丝状绿藻（在挺水植物塘也有）。藻类在冰封条件下也能较好地生长，对湿地系统冬季运行起着良好的作用。

4.砂滤池

主要种植物为芦苇，试验种植过香蒲，以芦苇效果最好，原因同植物碎石床。

二、植物的种植、管理

1.各种植物的种植方法

挺水植物种植方法从经济角度考虑推荐采用根茎扦插法。沉水植物也以插植为宜，运行几年后，一般已形成稳定的生物群落。对于挺水植物塘、植物碎石床和砂滤池，根据植物生长情况，如果空域面积较大的，补种芦苇、香蒲等植物。

（1）凤眼莲

官厅水库黑土洼人工湿地现采用母株防寒越冬，春季投放于水生生物塘中。春季投放时间特别重要，经过几年实践，投放时间定为连续3天平均温度大于20℃，风力小于2级。凤眼莲种植密度为1～2株/m2，一般两个月后就可以长满整个水面，如果短期就达到繁殖效果，可加大投放密度，投放时应保证凤眼莲根部向下，避免死苗。

（2）大薸

官厅水库黑土洼人工湿地现采用春季投放母株的方法。春季投放时间定为连续3天平均温度大于25℃，风力小于3级。种植密度为2～3株/m2，一般两个半月后就可以长满整个水面，可加大投放密度使短期内达到繁殖效果，投放时也应保证根部向下，避免死苗。北方其他地区可参照上述条件种植。

2.各种植物的管理

北方地区人工湿地植物生长期约在4月至11月，植物生长发育期和生殖生长期一般在5月至10月。在北方地区，4月份进入植物生长发芽期，在此期间应根据气候条件使湿地温度尽快回升，促使人工湿地植物尽早发芽生长，利于提高污水处理效率，也相应增加了植物的生长时间。可通过加大水力负荷及提高出水水位实现湿地淹水而溶解冰层和冻土，迅速提高人工湿地温度。在生长发芽期，植物没有覆盖整个湿地，杂草也容易生长。为防止杂草的大量生长，每年春季植物发芽阶段可提高运行水位对湿地进行淹水，防止一些旱生杂草的生长。待植物生长良好，足以与杂草生长竞争占据优势时，再恢复湿地正常运行水位。

在冬季，人工湿地植物收割后，应及时清理残留植物残枝碎叶，在进入冬季冰冻期前做好进出水和湿地保温措施。表面保温措施可采用保持湿地正常水位，自然冰冻成冰帽，待冰帽冻好后降低水位，形成一个保温空气层。

（1）挺水植物

芦苇在自然生长的条件下,依赖于一定的环境条件,如水分状况、土壤、气候条件等,其中水分条件居于首位,它能左右芦苇种群的演替,水分状况适宜就有利于芦苇种群的发展。芦苇发芽期通常在4月份，影响苇芽生长发育的主要矛盾是土壤温度，管理上以提高土壤温度为主要工作目的，此时应加大水深，溶解冰层和冻土，然后迅速降低水深，保证土壤温度。芦苇生长期为5月上旬到8月下旬，因生长速度加快需要大量的水分供给，此时充分满足芦苇需水促进其生长，水深应加大。芦苇生殖生长期为8月中旬到10月中旬下霜，此间地下茎开始储存养分,为越冬做准备，因此应降低水深，避免地下茎萌芽早并生长出地面,消耗养分不利于苇芽越冬。官厅水库已有水质资料表明，芦苇的收割宜在2月下旬进行，冬季保留芦苇地上部分可以起到一定的保温作用，利于冬季水质净化效果。

香蒲可粗放管理，需要注意的是香蒲易倒伏而腐烂于水中形成二次污染，因此如出现倒伏情况，应及时打捞。

（2）浮水植物

凤眼莲、大薸等浮水植物繁殖力都很强，可以粗放管理。需要注意的是如果生长特别旺盛，延出水生生物塘，需对延出部分进行收割，防止其进入临近的植物碎石床。秋季对凤眼莲、大薸进行打捞，防止其腐烂造成二次污染，其他主要是做好越冬工作，凤眼莲、大薸等都需要越冬保苗。

（3）沉水植物

挺水植物塘沉水植物可郁闭整个水面，可有效吸附、拦截悬浮物，但其脱落的枝节却是碎石床布水管淤堵的主要原因，必要时要进行打捞。湿地内水草、水绵等容易漂流进湿地进水口，需进行日常清理。

三、病虫害防治

人工湿地系统运行效果的好坏，其植物生长情况起重要作用，所以，植物的病虫害防治显得尤其重要。由于人工湿地最主要的功能是作为污水处理技术系统处理目标污水，达到污水无害化、资源化，所以在防治病虫害过程不可引入新的污染源，下面分别叙述各类植物的病虫害及防治方法。

凤眼莲等浮水植物病虫害防治：在光照充足、通风良好的环境下，极少发生病害。由于每年都打捞，所以病虫害基本不会发生。气温偏低、通风不畅等也会发生菜青虫类的害虫啃食嫩叶，普遍的可应用植物性农药(植物抽提物)防治（趋避作用、拒食、毒杀）害虫。

芦苇、香蒲等挺水植物病虫害防治：在夏季高温、高湿、少风少雨的环境条件下会发生病虫害，主要为蚜虫。人工防治措施为板诱杀或驱避害虫，黄色板涂油可诱杀蚜虫，银灰色板涂油可避蚜虫。

[1]Sate ofGeorgia Departmentof Natural Resources Envi ronmental Protection Division，Water Protection Branch.Guidelines for constructed wetlands for municipalwastewater facilities[R].Revised 2002.

[2]李运来.官厅水库水质趋势分析及对策研究[J].中国水利，2007（3）.

[3]朱彤.湿地植物群落之建立—有关问题及技术[R].华南环境科学研究所，1990.

[4]Maia S Firming-Singer,et al.Enhanced Nitrate Removal Efficiency in Wetland Microcosms Using an EPisediment Layer for Denitrification[J].Enviromental Science Technology,2002，36.