1.3 传输氧气和分泌化感物质
湿地植物根系的输氧作用促进了深层基质中微生物的生长和繁殖,有利于扩大净化污水的有效空间,在人工湿地污水净化中起着十分重要的作用。人工湿地水生植物的根系常形成一个网状结构,它能传输约90%的氧到根系周围 ,从而在根区形成一种好氧环境,这一环境能刺激有机物质的分解和硝化细菌的生长 ;而植物未伸展区域和微生物的呼吸作用形成缺氧环境。这种根区有氧区域和缺氧区域的共同存在为根区各种微生物的吸附和代谢提供了适宜的生存生境,加强了根区微生物的生长和繁殖,为人工湿地污水处理系统提供了足够的分解者。有植物的湿地系统, 细菌数量显著高于无植物系统,且植物根部的细菌比介质处高1~2个数量级 。系统的耗氧和供氧与植物净化水质和降解污染物也密切相关 。有研究表明, 处理床中溶氧量影响着硝酸盐的去除。研究表明,不同种类湿地植物系统中,水体溶解氧浓度与植株重金属积累量之间存在显著正相关关系,说明湿地植物对废水及底泥中重金属的吸收积累能力在相当大的程度上取决于其根系的泌氧能力。植物的通气量大小还直接关系到其生长的深度和根系在底泥中的扩展程度 。
一些植物的根系分泌物能杀死污水中的大肠杆菌和病原菌等 ,显著影响湿地中微生物的组成和多样性。如灯芯草 (Juncus effusus) 可从根部释放抗生素 ,当污水经过灯芯草植被后, 一系列细菌 (大肠杆菌、沙门氏菌属和肠球菌) 消失。植物根系释放到土壤中的酶等物质可直接降解污染物,且降解速度非常快,某些分泌物还可以促进某些嗜磷、氮细菌的生长,促进氮、磷的释放和转化,从而间接提高净化率。一些植物能释放复合物影响其他物种的生长, 如石菖蒲 (Acorus tartarinowii Schott) 具有克藻效应 。人工湿地在水处理过程中对碳源有着较大的需求, 植物可通过根系释放很多有机复合物, 它们可作为湿地内部的一个重要碳源 。在某些类型处理湿地中, 由根分泌的这种有机碳可作为反硝化者的碳源,从而增加硝酸盐的去除 。
1.4 美化景观
经过多年的研究,人工湿地的内涵有了较大的发展,目前已经集多种功能和价值于一身,其中生态美学价值也成为该技术追求的目标之一,充分体现在湿地的清洁性、独特性、愉悦性和可观赏性等方面,而这些价值主要是通过植物来体现的。在考虑植物的景观功能时,应结合社会、娱乐、美学,按照植物的形态特征,选择人工湿地的构景种。在水平布局上要注意有花植物与无花植物、常绿植物与落叶植物等的搭配, 在空间配置上要注意乔灌草的配置和高低植物之间的搭配等,季节配置上要注意四季有花,不同季节有不同的景观生态环境。1998年美国圣保罗市安姆斯湖 (Ames Lake) 计划中,综合运用了多种原生的沉水、浮水、挺水和旱生植物, 为当地居民提供了一片无需远足便可领略的自然风光。