福州市西湖公园水生植物群落景观优化及水质净化效益评价

廖昌福

(福州市西湖公园管理处，福建 福州 350003)

水生植物在园林景观中有着重要应用，尤其是在中国传统园林之中[1]。近几年，随着园林景观水体富营养化的日益严重，导致水体的透明度降低、溶氧量下降及水质条件恶化等问题，水生植物的生态功能也备受关注。但目前关于水生植物生态功能的相关研究还存在一定空白，缺少前瞻性的理论研究及相关实践[2-3]。对此，闽江学院、福建省科技厅农牧业科研中试中心、福州市西湖公园管理处自2014年起，历时4年共同完成了福州市科技局计划项目(2014-S-123)的研究，为后续的研究及实践提供参考。

1 研究方法

1.1 水质净化效果测定

根据调查以及对相关文献[4]、资料的收集，目前福州西湖公园已有的挺水植物数量相对较多，共计有33个品类的水生植物。由于不同植物本身的特性不同，通过综合分析，遵循以下原则选择试验的品类：①所选水生植物对季节、水体水质变化有较好适应能力；②氮磷净化能力较好；易栽培，方便管理，可控能力强，抗逆性能力较好；③综合利用价值和资源化程度高。综合以上考虑，本实验选取了6个具有代表性的水生品类(每种4盆)：翠芦莉、梭鱼草、美人蕉、鸢尾、慈菇以及再力花，共选取26盆样品(其中两个空白对照组)，样本水生植物需保证样品的同生长阶段，湿重能够达到基本一致。

本实验在实验前先按文献[5]中的方法测定样品株高以及水中的总氮以及总磷含量，之后在夏季、秋季、冬季分别测定各样品的总磷、总氮及高锰酸钾盐[5]含量的变化。通过对比实验组与对照组、实验组之间的相对去除率，反映6种水生植物的水质净化效果。

1.2 景观优化评价

本文选用层次分析法[6]，构建福州西湖公园水生植物配置评价模型。通过查阅相关的文献资料、咨询专家等，确定评价指标体系的评价因子，并通过实验分析数据[4]、专家打分、问卷调查等形式计算每个指标的数值，最后根据相应的数据进行分析，完成本次的景观优化评价。

釆用层次分析法对指标权重进行分析，按文献[7]～[9]中方法进行重要性比较、构建判断矩阵、建立权重集、进行一致性检验。

本研究选取福州西湖公园7块具有明显代表性的特色地块进行评价，分别为开化屿本岛以及南大门，梦山景区、窑角屿的古碟斜阳、环湖栈道以及临水的北湖岛和沿湖。邀请专家打分，对指标赋权，计算综合指标权重[7]。

图1 水生植物景观评价指标体系

图2 水生植物观赏及净化评价指标体系

2 结果分析

根据各个季节以及植物不同时期去除效果得出，在夏季，鸢尾对TN的去除效果最好(为84.3%)，其次是再力花；冬季鸢尾对TN的去除效果最好。根据不同季节和不同时期对TN的去除效果可以看出，鸢尾是最好的选择，其次可以考虑再力花、翠芦莉、美人蕉。

表1 不同季节水生植物总磷(TP)去除率

表2 不同季节六种水生植物总氮(TN)去除率

表3 不同水生植物配置综合景观评价

表4 西湖公园水生植物净化效果和观赏效果综合得分比较

从表3、表4可见，水生植物的观赏效果权重得分大于净化效果的权重得分，且在植物观赏效果中，得分最高的是水生植物的花相，这也从侧面验证了水生植物本身的观赏效果在景观效益评价中的重要性层级最为优先。

从结果上看，水生植物净化效果各项指标的得分仅次于观赏效果，景观效果好的水生植物在水质净化效果上也相较于其他植物更为优秀。

研究结果显示，鸢尾的综合得分最高，得分最低的是慈菇。从鸢尾的花相、花期上看，其整体景观效果极佳，建议在园林水体中大规模推广应用，以达到景观效果和水质净化效益最大化。

3 结论

水生植物净化是一种可以高效去除氮磷，同时取得一定的景观效益与生态效益的生态修复措施[10-12]，本研究主要结论如下。

夏季，平均气温在26～36 ℃情况下，六种水生植物均有一定的净化氮和磷能力，其中鸢尾在夏季对TN、TP的去除率分别为84.3%、80.7%；沉积物中总磷降低了55 mg/kg，净化水质效果最为突出。

冬季，平均气温在9～16 ℃情况下，处于稳定期的六种水生植物的净化氮磷能力相对于夏季有所降低，但鸢尾、再力花是较好的植物选择，其中鸢尾对TN、TP、NH3-N的去除率分别为63.6%、78.2%、41.4%；沉积物中总磷降低了19 mg/kg。整体数据上看，几种元素的去除率依次是鸢尾>翠芦莉>美人蕉>再力花>梭鱼草>慈菇，其中鸢尾、翠芦莉较适合在低温下种植，有较好的适应能力和净化效果，其中鸢尾对TN、TP、NH3-N的去除率分别为43.7%、43.7%、35.5%，但其幼苗期的净化效果要低于稳定期。

综合夏、冬试验结果，鸢尾在夏、冬都有较好的氮磷净化效果，是亚热带地区植物修复比较优选择；再力花、翠芦莉在夏、冬季去除氮磷效果较好，但效果不如鸢尾理想，幼苗在冬季仍有很好的适应能力。梭鱼草、慈菇在夏、冬净化氮磷效果都相对较差。综合冬季六种植物(幼苗期)对营养盐的吸收以及对冬季低温适应性，鸢尾是低温栽种最好的选择，其次是翠芦莉、美人蕉。

4 讨论

4.1 水生植物在湖心岛的应用

湖心岛靠近省博物馆，清淤的沉淀池所在地，也是梅峰河流向西湖的出水口，是福州内河水系水质的风向标。原生植被已经形成群落，沿湖心岛驳岸大量运用水生植物(以鸢尾为主，兼顾景观效果)，不但可以起到柔化原本生硬的石砌驳岸的作用，还能够利用水生植物净化水质。经过清淤处理的湖水在水生植物的二次净化作用下，可以吸附水中的悬浮物质和有害无机物。

4.2 水生植物在音乐喷泉的应用

音乐喷泉是铜盘河注入西湖必经之处，此处种植大量鸢尾能够在净化水质方面取得明显效果。同时由于音乐喷泉的面积大，所处的位置靠近福建会堂以及西湖宾馆，利用水生植物配置可以起到美化环境、提升景观效果的作用。

4.3 水生植物在木栈道的应用

环西湖木栈道是西湖公园主要景观之一，通过在木栈道周边种植水生植物净化带，以浮板的形式将原本属于挺水的水生植物直接种植在深水区域。通过大量种植鸢尾、再力花等净化水质效果明显的植物，形成植物群落，而后利用木栈道天然的位置，不但丰富了游客休闲游憩的空间，还最大程度发挥了水生植物的净化作用。

4.4 水生植物在北湖岛的作用

西湖公园北湖岛接近白马河，生活污水经过西湖公园沉淀池后直接排入西湖公园水体，导致西湖水体污染。在北湖岛以及北湖岛周边的栈道通过大量种植翠芦莉、鸢尾、再力花等具有水质净化作用的植物，能够对直接排入西湖公园的污水予以一定程度的净化，再通过沉淀池的沉淀，结合生物和化学方法减轻污染。

4.5 水生植物在平章溪的应用

西湖公园平章溪水系具有溪、池、塘等多种类型，且周边原生植物群落丰富，能够形成较为完整的水生态结构系统。选择平章溪水系作为实验区域，采用研究成果的水生植物以及配置方式，结合其他生物、化学手段辅助形成完整生态链，从而对水体进行净化，取得的实验结果具有代表性，有利于在福州市内推广。通过造景的手法，对平章池的池水进行初步净化，而后在平章溪、墨池等浅水部分，种植鸢尾、慈菇、翠芦莉、美人蕉等水生植物，在满足景观配置要求的同时，结合跌水等方式，对池水进行二次净化，最后经过墨池，由睡莲及荷花等浮水植物以及周边的美人蕉、鸢尾等对经过的水进行沉淀及净化，过雄兵桥之后进入西湖。经过多次净化、沉淀后，流入西湖的水样，经福州市环境监测中心站多点检测，水质得到了明显提升，氨氮含量下降60%，总磷含量下降39%，COD含量下降56%。总体来看，下降幅度明显，水质整体提升，对于利用水生植物改善福州内河水质具有显著的示范作用。