挺水植物菖蒲的特性及其园林应用

孔杨勇， 夏宜平

(1.浙江建设职业技术学院建筑系， 浙江 萧山 311231；2.浙江大学农业与生物技术学院， 浙江 杭州 310058)

近年来，随着水生态环境问题的日益严峻和人们对此问题的日益重视，水生植物作为一类既有较好生态功能又具较高景观价值的植物，在各类水体中得到了更为普遍的应用，取得了较好实效。菖蒲作为水生植物中一种非常重要的挺水植物种类，在具体工程实践中也得到了大量应用，具有极高的应用价值。

1 菖蒲的总体概况

菖蒲(Acoruscalamus)又称水菖蒲，属天南星科(或狭义的菖蒲科)菖蒲属多年生挺水草本植物[1]。根状茎粗壮。叶基生，长剑形，长达1 m，宽1～3 cm，中脉明显突出，基部叶鞘套折，中部以上渐狭，草质，绿色，光亮。花葶基出，花序柄三棱形，较叶短，佛焰苞叶状，肉穗花序斜向上或近直立，圆柱形；两性花，花黄绿色。浆果矩圆形，红色。花期6—9月[1-2]。

菖蒲其叶如剑，密集丛生，株型美丽大方，全株具芳香气，广泛分布于世界温带与亚热带地区的各种水生环境中。其属于典型的克隆植物，一般以无性繁殖即分株方式为主。菖蒲作为典型的挺水植物，兼具水生及陆生植物特征，在工程实践中已表现出很好的耐淹性、耐旱性和极强的水质净化能力，是一种极具综合应用价值的优良水生植物材料[3]。菖蒲很早就被发现并利用，会散发芳香成分，有杀菌和清新空气之效，特别在我国端午节常挂于门处，用于驱邪迎吉。此外，菖蒲还能以根茎入药[1,4]。

人们常说菖蒲其实为菖蒲属植物；在中国境内，除菖蒲(A.calamus)有大量分布外，还对金钱蒲(A.gramineus)、石菖蒲(A.tatarinowii)、长苞菖蒲(A.rumphianus)、茴香菖蒲(A.macrospadiceus)、宽叶菖蒲(A.latifolius)和香叶菖蒲(A.xiangyeus)等6种菖蒲属植物也有记载[5]。但在具体工程实践中，只有菖蒲、石菖蒲和金钱蒲这3种菖蒲属植物是应用最多也是最为常见的。

2 菖蒲的生态功能

系列研究表明，由于菖蒲兼具陆生与水生植物的特征，对水中有机质、重金属以及部分对人体有毒害气体等物质均具良好的吸收转化、吸附与富集作用，因而通过科学应用，将更好地在抑制水华发生，有效削减水体中的氮、磷等有机物质来防止水体富营养化，为水生生物提供生存繁殖场所方面发挥作用，是保持水生态系统稳定的重要植物材料[6-7]。

2.1 吸收有机物质

杨集辉等[8]通过在不同浓度生活污水中漂浮栽植菖蒲后研究发现，菖蒲在中浓度污水中生长最好，其生物量显著高于低、高浓度，且其对低、中浓度污水中TN、NH 3-N、TP、CODcr的去除率高于高浓度，因而可作为低、中浓度污水的净化植物。朱四喜等[9]同样发现，菖蒲通过调节各种生理生化指标以增强对中药废水胁迫的抗逆力和耐受力，可作为人工湿地处理中药废水的备选植物之一。赖闻玲等[10]、朱业晋等[11]还发现，菖蒲尽管在萘胁迫下生长受到抑制，但其忍耐萘污染的能力较强，能抵抗较高浓度的萘胁迫，可以作为多环芳烃污染修复的植物种。因而，通过构建菖蒲人工湿地系统来处理广大中小城市中的生活污水被认为是一种不错的选择[7]。

图1 菖蒲与黄菖蒲等其他水生植物一起列植于大面积水域岸边

同时在应用中值得注意的是，针对菖蒲根叶在净化污水中磷的研究发现，菖蒲根叶量与污水中磷的净水效果有较大关系，根叶量越大，处理效果越显著，菖蒲根对污水中磷的净化效果强于叶片[12]。而通过菖蒲与茭白、酸模、鸢尾等其他几种植物的组合使用，可进一步提高污水的净化效率[13]。

2.2 抑制水华发生

水体富营养化往往容易导致藻类等水生浮游植物异常繁殖并形成水华现象，已有研究表明，菖蒲在此类环境中能显示出较好的化感作用。比如，菖蒲通过其根部分泌物释放化感物质，可对铜绿微囊藻产生化感抑制作用，而化感作用的强弱则取决于菖蒲和藻类之间相对生物量的大小[14]。在自然光照条件下，菖蒲对几种藻类均有化感抑制作用，尤其对水华鱼腥藻和小球藻的抑制作用更为明显；而在遮光条件下，菖蒲对各藻类的化感抑制作用受到影响，效果不佳。研究发现，水华鱼腥藻起始浓度越小，则菖蒲种植水对其的化感抑制作用越显著；小球藻生长时期越长，则越易受到菖蒲种植水化感作用的影响[15]。因此，菖蒲在某种程度上也被认为是一种水体清洁的指示植物。

2.3 富集重金属

菖蒲不仅对土壤中单一重金属镉、锌、铜、铬、铅等5种元素具有较强的富集作用，而且还对几种重金属复合污染的土壤也具有一定的处理效果，因此将其作为植物修复的遴选种类具有一定价值。实验结果表明，上述5种重金属在菖蒲体内地下部分的含量均明显大于其地上部分，且无论是地上还是地下部分，菖蒲对锌的富集能力都是最大的[13,16-19]。

2.4 其他作用

菖蒲株丛密集，长势强健，对各种水体环境的适应能力强，因而通过种植在一些入水口处或者流水速度较快的地方，可以起到减缓水流速度、过滤和沉淀水中颗粒物等功能。同时，还可以为其他水生生物提供多样化的水生栖息环境，有利于维持水生生态系统的稳定性和生物多样性。

3 菖蒲的园林应用

考虑到菖蒲所具有的较好生态功能和景观价值，通过科学合理地利用好其生长习性，将更好地促进其在园林应用中发挥更大作用。

3.1 菖蒲的配置

与黄菖蒲一样，菖蒲也属于典型的箭叶类挺水植物。因而根据水生植物的配置原则，菖蒲宜与海寿花、野芋、慈姑等阔叶类挺水植物在水边进行连续或断续地错位种植，同时注重与睡莲、萍蓬草、野菱等浮叶植物进行搭配，构建挺水植物——浮叶植物——沉水植物的经典群落组合。有时，根据不同造景需要，菖蒲株丛还宜与岸边块石相互点缀，形成精致的点景小品。

在大面积的自然水域环境中，菖蒲有时会以单一优势种的形式，或与其他挺水植物如黄菖蒲、水葱、水烛等一起片植在岸边及浅水地带，以利于形成恢弘效应并发挥重要的生态功能(见图1)。但有研究表明，如菖蒲与黄菖蒲间的混植将更有利于菖蒲茎秆的伸长，有利于其生物量的较快累积，体现出相互促进效应；而与水葱株间混植时，水葱会通过快速的株高伸长，对菖蒲形成一定的抑制效应[6]。因此，选择菖蒲单种成片种植，还是选择合适的水生植物与其混合种植，应当取决于当时所要发挥的主要功能，即偏重于生态功能还是景观价值。

3.2 菖蒲的建植

河流、湖泊等各种水体普遍存在季节性和非周期性水位高低变化的情况，而水因子(包括水深和水位波动)往往是水生环境中影响水生植物生长发育的主导因子[20]。有关研究表明，菖蒲的耐涝能力较强，好于泽泻、茭白和千屈菜等其他水生植物，但淹水深度与时间会显著影响菖蒲根状茎的延长、分蘖的形成以及总生物量的积累与分配[21]。尽管菖蒲对水位埋深的适应性较强，但水位埋深仍会明显影响其萌发与幼苗生长[20,22-23]。王正超等[3]研究发现，淹水条件下，菖蒲植株通过增加地上部分的相对生物量和减少地下部分的相对生物量来增强对淹水的适应能力，并认为0～30 cm的浅水环境最适宜菖蒲的生长与繁殖。

因此，为满足多样化的水体环境条件和各种造景需要，一般情况下，在菖蒲适宜的水位条件内，通常以结合各种驳岸样式直接将菖蒲栽种于驳岸一侧的水体底泥中为主；或者为了满足点景需要，或者是在一些底泥条件不宜直接栽种的区块，亦或是水文条件不够理想的地方，可以考虑通过缸栽、盆栽、筐栽以及设置种植床等方式来因地制宜地进行布置，尽量减少水文条件、底泥条件等因素对菖蒲生长发育的不利影响。考虑到菖蒲不仅对淹水和干旱的适应与耐受能力均较强，而且露水后的生长恢复能力及对干旱的恢复能力也较强，因而可作为水域消落带、水生态系统保育和破坏区域的重要恢复、重建物种来应用[24-26]。

3.3 菖蒲的养护

每种植物都有其周年生长发育规律可循，因而根据每个阶段的特点来做好相应的养护管理工作就显得尤为重要。考虑到气候特点和立地条件的差异，菖蒲在不同地区、不同水体环境下的周年生长发育表现也会存在一定差异。以杭州西湖风景区内水体中菖蒲的周年生长表现情况为例来进行介绍。

每年2月下旬，随着天气开始转暖，菖蒲也跟着进入萌发期，是所有水生植物中萌发较早的植物之一。因此唐朝李咸就曾在《和殷衙推春霖即事诗》中描写道，“柳眉低带泣，蒲剑锐初抽”，诗中的蒲剑即指菖蒲。可见柳枝发芽时，菖蒲也开始萌芽生长，这表明菖蒲是一种对温度较为敏感的植物，菖蒲萌生算得上是一种预知早春来临的物候现象。此时，应当保持适当的水位高度或者是土壤湿度，清理掉表面的枯枝残叶，以利于菖蒲的萌芽。同时，由于菖蒲长势强健、繁殖力好，为满足维持景观一致性的需要，应定期清理部分超出生长范围的植株，避免菖蒲成为某一水体区域的单一优势种，保持栽培环境的生态平衡。

每年3—4月份，是菖蒲重要的营养生长期。此期间内，菖蒲植株增长很快，生物量快速增加(见图2)。此时宜结合除草进行施肥，以满足菖蒲快速生长及抽穗开花的养分所需。而每年5—7月份，则是属于菖蒲的主要花果期，植株生长茂盛，是其发挥生态与景观功能的关键时期。期间的农历5月，正是菖蒲茂盛之时，所以农历五月又被称为蒲月。如“清飙吹尘玉溪烟，龙舟未收菖蒲天”、“客里不知端午近，卖花担上见菖蒲”、“瑶觞初过菖蒲节，碧海聊观荔子春”、“闻道菖蒲节，龙舟一一修”等诗句，均非常形象地描述了当时菖蒲的生长情况及其与端午节之间的密切关系。

图2 菖蒲植株进入营养生长期

每年10月以后，随着气温下降，菖蒲植株逐渐开始枯萎，特别是进入10月下旬天气降温明显后，菖蒲植株的枯萎速度亦明显加快(见图3)。研究表明，菖蒲体内的氮、磷积累量在秋末冬初期间往往会达到高峰值，且在其叶片中的积累量会远远大于植株中的其他部位，因而在此时可考虑通过收割与打捞叶片来去除植株中大部分的氮、磷，从而达到去除水中氮、磷的目的，同时避免植物体再次进入水体造成二次污染[27]。在具体操作中，应根据某个水体区域内菖蒲的整体枯萎情况，主要采取对株丛一次性收割的方式来予以清理(见图4)。而每年11、12月至翌年1月，是菖蒲的休眠期，要注意做好越冬防护工作。

图4 菖蒲植株被一次性收割

4 小 结

菖蒲作为一种能较好地起到绿化、美化园林水体并发挥重要生态功能的水生植物，与莎草科中的水葱、旱伞草等一样，在园林水景中得到了广泛应用[28]。因此在有关理论研究和具体工程实践基础上，通过更好更全面地掌握菖蒲的各方面习性与功能价值，将为菖蒲的精准应用和养护管理提供更为有效的帮助，并进而提升园林水景的建设水平。