挺水植物在湖泊水生态治理工程中的应用策略

赵紫瑾，陈纪龙

（中国城市建设研究院有限公司，湖北 武汉 430000）

0 引言

伴随着城市的快速发展，对湖泊的过度开发和湖泊保护意识的滞后，造成了一系列湖泊水污染问题。湖泊是重要的国土资源，是水环境系统的重要组成部分，是国家水体水质资源安全的重要保障。生态文明建设先行，共抓长江大保护、打好水污染防治攻坚战的党中央政策背景下，湖泊水环境治理迫在眉睫，对于水环境质量的全面提升势在必行。

湖泊水质污染的来源，主要有以下三个方面：点源污染、面源污染及内源污染。点源污染来源是入湖排口中可能潜在有因上层管网混错接而形成的混流入湖排口；面源污染来源是由于下垫面的人工化程度过高而导致的雨水径流带来的污染负荷较高的地表径流；内源污染主要是湖泊底泥污染，当湖泊受到污染后，大量污染物经过生物及理化作用后沉积在湖泊底部，一部分经生态循环被消解而另一部分重新释放而形成新的湖泊污染来源。

在工程实践中，湖泊的点源污染以及面源污染的消除主要靠岸上灰色及绿色基础设施的统筹建设，内源污染改善主要通过湖内生态体系的构建及调理。本文结合具体工程实例，对挺水植物在湖泊生态治理工程中的应用进行介绍。

1 项目基本情况

金银湖位于武汉市东西湖区，是武汉三镇汉口片区中最大的城中湖，其共有8 个子湖。本项目拟对其中子湖中的东大湖、银湖、下银湖、东银湖、潇湘海，这5个子湖采取一系列的工程措施，如入湖排口改造、面源植被缓冲带构建、湖泊水生态治理等一系列工程技术手段，辅以长效的水生态系统运行管理维护机制构建，以期能有效提升湖泊水质，改善湖泊水域生态环境和景观效果。本文主要论述滨水挺水植被构建的一些设计思路。

通过相关单位出具的水质检测报告可知，除潇湘海水质为地表Ⅳ类水外，其余子湖水质为地表Ⅴ类水质，主要污染物主要污染指标为：五日生化需氧量（BOD5）、化学需氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）等，5个子湖均存轻度或中度的富营养状态。

2 湖滨消落带植被构建的原则

2.1 功能导向性原则

目前金银湖各个子湖均总磷超标，且部分湖泊五日生化需氧量（BOD5）、化学需氧量（COD）均有超标现象。说明金银湖水系总体富营养化严重。所以在滨水植物配置设计时，应注重植物对氮（N）、磷（P）及富营养化污染的消减功能。应注重植物搭配的合理性，使得植物净化功能增强。

2.2 适地性原则

滨水植物的配置要科学合理，要尽量保持其原生态性，应对现有植被尽可能保留利用。增补植物利用本土优势种、在本地应用成熟、适地性强、生长较好的植物品种进行植物配置设计。在突出本地植物特色的同时，可以进一步加强植物群落系统的稳定性，减少维护成本。

2.3 美观性原则

滨水植物配置一方面应考虑植物对生态环境的净化功能，更重要的是保留其美学功能，体现植物的审美价值及意义。湖泊环境可持续发展，是滨湖植被缓冲带构建的基础生态学功能，但植物配置美学艺术的运用则是园林植物设计的精华。充分考量植物的美学特性，采用园林植物设计艺术，虚实结合，收合开放合理搭配设计。利用植物本身高度、体量、色彩的不同合理配置，消减污染的同时能够进一步丰富游人游览体验，起到一举两得的工程效果。

3 湖滨消落带的挺水植物设计思路

3.1 东大湖挺水植物设计

东大湖水质为地表水V 类水质，主要污染指标为化学需氧量（COD）、总磷、总氮、五日生化需氧量。东大湖湖滨岸线长，湖底局部较深，现状湖泊蓝线内滨水消落带区域基本无大型挺水植物种植，湖泊蓝线至常水位线区域杂树杂草丛生。通过地形测量可知，东大湖常水位线至水深0.5m 湖岸线区域整体约有0.5～20m 的适宜种植水生植物的区域，过窄区域岸坡坡度大，故不增加水生植物种植，仅在岸坡舒缓坡比小于1:3 的区域补充挺水植物。

东大湖滨水植物种植前需要对现状滨水消落带区域杂树进行清表除杂，植物无序过度生长，无人管理及维护，植物枯枝落叶掉落水中反而会引起湖泊BOD5增加，且增大管理成本，故首先需对其清表除杂。植物配置方面，应合理选用对总磷、BOD5、COD 消除效果较好的植物。根据李欢等人[1]对植物群落的研究可知，与单由挺（沉）水植物植物组成的群落相比，混合群落生长和生态功能都具有一定的增强效应。在所构建的混合群落中，“狐尾藻+黑藻+雨久花+黄花鸢尾”群落、“黑藻+金鱼藻+雨久花+野慈姑”群落和“黑藻+泽泻+竹叶眼子菜+野慈姑”群落都表现出较高的水体总氮和总磷去除率。同时参照其他学者研究成果[2-3]可知，花叶芦竹、芦苇、美人蕉、香根草及风车草等植物均对氮、磷有着极佳的去除效果。

参照东大湖原生植物物种，现状靠近李家墩桥、白马泾桥、混江湖桥的湖湾局部有菹草和穗花狐尾藻等植物分布，靠近白马泾桥下有香蒲和水葫芦混生分布，岸带有芦苇连续带状分布的原生植物背景。由于东大湖湖泊岸线长，分段选用芦苇、花叶芦竹、黄花鸢尾、美人蕉及雨久花等植物作为优势种进行布置，合理搭配与之相适应的伴生种进行组合搭配，增强植物的净化效能。

挺水植物布置不满布，考虑景观特性，种植挺水植物的区域约控制在东大湖总体湖岸线的60%～70%，在植物配置搭配时应注意植物的高度配比，植物种植区域的集中及分散开合配比，不得出现过多高度较高的植株遮挡观湖视线的情况，应结合现状亮点片区工程已经完成的植物配置，合理搭配，进一步丰富金银湖景观美学特质，展现植物种群群体美。

3.2 银湖挺水植物设计

银湖水质为地表水V 类水质，主要污染指标为化学需氧量（COD）、总磷、总氮、氨氮。银湖联通桥南侧湖区90%以上的岸坡均已硬化，现状生态驳岸主要分布于联通桥以北湖区，常水位水深0.5m 以上，入水驳岸坡度较缓，适宜水生植物种植的湖滨平均宽度约为1.5m。银湖北湖区现状城市开发程度高，现状绿化条件较好，驳岸较为舒缓，为防止风浪侵蚀驳岸，在银湖岸线东侧实施抛石护岸的工程措施，且局部放置了大块石，无论从生态性或是观赏性而言都极具特色。

现状银湖滨水区域，蓝线以上驳岸区域已种植了部分挺水植物，主要湿生植物品种为花叶芦竹、鸢尾、蒲苇等。本工程对现状驳岸植物不做破坏，在蓝线以下区域适当补种株高较矮，观赏性较强的藨草、石菖蒲、雨久花等，按马明海等人等人[4]的研究（2020）石菖蒲，对总氮及总磷的削减及去除均有较好的效果，与块石搭配可以营造极具意趣湖滨景观。银湖北部现状绿化条件较好，且已有挺水植物种植，所以补充种植挺水植物的区域约控制在银湖总体湖岸线的50%以内。

3.3 下银湖挺水植物设计

下银湖湖泊现状水质为地表水V 类水质，主要超标因子为主要污染指标为化学需氧量（COD）。下银湖均为生态驳岸，驳岸坡度较缓，有较好的水生植物种植条件。现状滨岸带植被覆盖度高，生长态势良好。

针对COD 超标的现状，通过查阅文献可知[5]，石菖蒲、香蒲、黄花鸢尾、水葫芦、风车草等植物对COD 的去除效果较好。按曾小梅等人[6]的研究，石菖蒲、黄花鸢尾对总氮、总磷、COD、BOD5的去除效果非常明显，达到极显著水平。

水葫芦不易管养，且容易过度繁殖，在本工程中不作应用。下银湖湖滨主要考虑利用石菖蒲、黄花鸢尾及香蒲作为主要植物品种，局部补充美人蕉及花叶芦竹这类稍高大的挺水植物形成视线焦点，丰富游览意趣。在栈桥及步道周边局部成小片种植香蒲或芦苇、水葱、千屈菜的植物组团，增添现状滨水景观趣味性。

3.4 东银湖挺水植物设计

东银湖水质为地表水劣V 类水质，主要污染指标为总磷。目前东银湖南侧岸线基本为固化驳岸，其余均为生态驳岸，生态驳岸滨岸带植被盖度较高，生长态势良好。东银湖东南侧高尔夫俱乐部附近的驳岸局部垮塌，本工程中将利用生态模块对其进行边坡改造，在其生态模块内种植除磷能力较强的千屈菜[7]。千屈菜枝条繁茂，花色艳丽，适宜远眺，通过集中组团式种植可形成醒目的水面景观效果。

东银湖北侧岸线为自然生态岸线，现状绿化情况尚可，现状驳岸已有挺水植物种植，主要品种为千屈菜、彩叶杞柳、花叶美人蕉、梭鱼草、花叶芦竹、黄菖蒲等，局部管养维护有所欠缺，千屈菜冬季地上枯萎枝干未收割处理。本项目对现状长势杂乱的杂树做清杂处理，在滨水沿岸补充种植除磷效果好的千屈菜、水生美人蕉、雨久花等植物，对现状挺水植物进行一定补充。由于现状驳岸入水区域过陡，不具备较好的浮水植物种植条件，故不考虑浮叶植物种植。

3.5 潇湘海挺水植物设计

潇湘海湖岸带基本为生态驳岸，岸坡植被生长态势良好。其主要污染指标为总磷。入水驳岸较缓，常水位水深0.5m 以上，适宜水生植物种植的湖滨平均宽度约为2.0m。全线均有挺水植物种植条件。潇湘海滨水植物配置主要考虑景观性，利用本工程中多次使用的千屈菜、再力花、黄花鸢尾、菖蒲、雨久花等植物进行组团种植，合理构建滨水植物群落，为潇湘海构建一道滨水植物屏障。现状潇湘海整体绿化基础条件较好，补充种植挺水植物的区域约控制在潇湘海总体湖岸线的50%以内。

4 滨水生境营造思路

在湿地基底要营建自然丰富的地形，保证一定水深要求和潮湿环境，基底除了松软基质外，还要设有枯木、岩石等坚硬附着基质。结合岸边的挺水植物和草本植物，供鱼类食用和提供筑巢材料，为其繁殖生息营建遮蔽场所。

湿地鱼类的栖息环境营建要注意保护水质，丰富水底环境，为鱼类提供丰富的栖息空间。可以在水底放置枯木群组，一个枯木群组由5～8 跟胸径16～20cm 的枯木组成，保留树头3～5 枝主干，长度100～150cm；放置于湖底，松散布置营造湖泊健康的底栖生境。在常水位线驳岸放置大块石，石材则选可选用观赏性较强的黄蜡石、黑英石等根据工程实际情况3～5 组成组团布设，为鱼类提供生息空间的同时结合植物造景，形成富有意趣的湖滨景观。

5 结语

湖泊水生态系统中，挺水植物是十分重要组成部分，其存在及良好的生长状态，对湖泊生态系统具有极其重要的多重生态意义。挺水植物通过发达的根系向沉积物输送氧气，从而在根系附近造成厌氧和好氧区域共存，促进氮的反硝化作用，有利于降低水体氮浓度；同时通过改善沉积物的性状，抑制磷的释放。

在植物配置过程中还应依据湖泊现状水深及植物生长的水深要求，选用恰当的植物以保证植物的存活及较好的生长状态，以发挥其最大的生态效能。水生植物的后期养护及收割也十分重要。通过根茎的吸收及转化可以将湖泊水体内的氮磷富集于其植物体内，通过定期收割其茎叶可有效去除水体中的氮、磷含量。

本文主要从挺水植物的生态修复功能导向为出发点，兼顾植物适地性及美观性的考量，简要论述了笔者在武汉市金银湖5 个子湖（东大湖、银湖、下银湖、东银湖、潇湘海）水质巩固提升工程中的一些设计思考，本工程暂未实施完成，其生态功能及效果还待工程实施完成后进一步验证。湖滨消落带的挺水植物配置只是湖泊水生态修复工程中的一个环节，湖泊水生态修复仍是需要多个学科多个专业协同作业的系统性工程。