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人工湿地中如何选出最优植物搭配?
来源:湿地科学与管理微信公众号 | 作者:国家林业和草原局政府网 | 发布时间: 2023-04-28 | 22456 次浏览 | 分享到:

  同时,由于设计的人工湿地系统是周围景观的一部分,因而必须将构建的人工湿地融入其中, 而不是独立于景观之外。有些湿地植物种分布广泛, 适应多个地区的环境, 湿地中的广布种主要属于淡水水生植物、盐生植物和伴生植物。前2大类多属于湿生植物, 挺水植物如芦苇、宽叶香蒲 (Typha latifolia) 、窄叶香蒲 (Typha angustifolia) 、狭叶香蒲 (Typha angustifolia L.) , 浮生植物如浮萍 (Lemna minor) , 沉水植物如篦齿眼子菜 (Potamogeton pectinatus) 、菹草 (Potamogeton crispus) 、金鱼藻 (Ceratophyllum demersum) 、轮叶狐尾藻 (Myriophyllum verticillatum) 、大茨藻 (Najas marina) 、角茨藻 (Najas graminea) 、轮叶黑藻 (Hydrilla verticillata) ,沼生植物如莎草 (Juncellus serotinus) 、藨草、灯芯草等, 均为世界广布种。我国湿地植物种以温带成分为主, 这些植物广泛分布在我国东北地区和青藏高原地区。选择湿地植物应优先选用本土植物, 慎重引入外来植物, 避免引发生物安全性问题。

  2.2 抗逆性强

  选择具有抗逆性的植物, 有助于湿地生态系统的健康稳定发展。抗逆性即耐污、耐盐、抗冻、抗热和抗病虫害等能力。

  (1) 耐污能力。耐污染能力是选择人工湿地植物要考虑的重要因素。大多数植物对于污染这种特殊的逆境均有一定的适应性, 并且会产生一定的抗性, 这种抗性在一定程度上具有遗传性, 从而可以进行代间传递 。近期有研究表明, 刺果泽泻 (Alisma canaliculatum) 具有处理含有染料的纺织废水的潜力 。

  (2) 耐盐能力。如果在盐沼地区建立人工湿地, 必须考虑选择耐盐能力强的植物物种。

  (3) 抗冻、抗热能力。由于污水处理系统是全年连续运行的, 故要求水生植物即使在恶劣的环境下也能维持正常生长, 而那些对自然条件适应性较差或不能适应的植物都将直接影响净化效果。

  (4) 抗病虫害能力。污水生态处理系统中的植物易滋生病虫害, 抗病虫害能力直接关系到植物自身的生长与生存, 也直接影响其在处理系统中的净化效果。

  2.3 净化能力强

  净化能力是选择人工湿地植物要考虑的另一重要因素。为了提高人工湿地的去污能力, 在选择植物时不但要选择耐污能力强的植物, 同时也要求植物的净化能力强, 即单位面积的污染物去除率要高, 主要从2方面考虑:一方面是植物的生物量较大;另一方面是植物体内污染物的浓度较高。有研究表明芦苇对湿地中氮的吸收能力较强, 鸢尾 (Iris tectorum) 对湿地中磷的吸收能力较强  。具有高生产力的凤眼莲也有较高的吸收潜能 (大约每年每1 hm2吸收350 kg磷和2 000 kg氮) , 而沉水植物的潜力则相对较小 (每年1 hm2吸收100 kg磷和700 kg氮) (Guntenspergen, 1989;Gumbricht, 1993) 。用花叶芦竹潜流人工湿地处理生活污水, 在水力停留时间 (HRT) =5 d时, 对NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别可高达93%、88%和98%  对25种冬季湿地植物进行污水净化潜力筛选试验发现, 水芹 (Oenanthe javanica) 、油菜 (Brassica campestris L.) 、灯芯草、虎耳草 (Saxifraga stolonifera Curt.) 、德国鸢尾、桂花 (Osmanthus fragrans) 和花菖蒲 (Iris ensata var.hortensis) 的净化能力较强。另外,在去除重金属污染方面应用较多的超累积植物也可以应用到人工湿地中。具体应用时可根据所要处理污水中的主要污染物来选择相应种类的超累积植物, 尤其在处理污水中的重金属元素方面, 具有非常好的应用前景。有研究表明,当底泥中Cu、Zn含量增加时, 凤眼莲、Ludwigia helminthorriza和Polygonum punctatum组织内Cu、Zn的含量也相应增加,因此可以选择这些物种处理富含Cu、Zn的废水。 

  2.4 根系发达

  植物具有发达的根系是被选为人工湿地植物的重要因素之一  。发达的植物根系可以分泌较多的根分泌物, 为微生物的生存创造良好的条件,促进根际的生物降解, 提高人工湿地净化能力 ,研究表明, 根茎型植物的耐污能力较强,而根须植物的根须较发达。污水中的BOD5、COD、TN和TP主要是靠附着生长在水生植物根区表面及附近的微生物去除的, 植物根系生物量与反硝化菌、脲酶, 酸、碱性磷酸酶的活性都正相关, 因此应选择根系比较发达的物种, 如芦苇、五节芒 (Miscanthus floridulu) 、菖蒲和吉祥草 (Reineckia carnea) 等 (李贵宝等, 2003;Ge et al, 2011) 。长苞香蒲 (Typha angustata) 和水烛 (Typha angustifolia) 等大型种类具有粗壮的根系和许多发达的不定根,也是较佳的净水植物,而香蒲根系对外泌氧速率较大 。植物各器官对N和P的积累与根系表面积显著相关, 通过比较15种湿地植物的生长与氮磷吸附的关系表明:大花美人蕉 (Canna genaralis) 、宽叶香蒲、再力花 (Thalia dealbata) 及千屈菜 (Lythrum salicaria) 有较大根系表面积,并且它们对营养物的的吸收和存储率也高于其他种,表明根系表面积可以作为植物选择的标准之一。