水生植物如何改善城市湖泊水环境

李雅思 凌世翔

武汉市政工程设计研究院有限责任公司 430000

摘要：城市湖泊水资源是构建美丽城市的重要基础，可以调节区域环境气候，因此优化城市湖泊水环境是城市环境管理的重要内容。在研究水生植物对城市湖泊水体环境的影响方面，本文通过大量文献资料和对城市周边水域的观察，确定其净化效果的不同是由于水生生物群落的不同组成导致的。当前城市湖泊水环境大多存在水体污染严重、水质差、富营养化等问题，据此，通过分析当前城市湖泊环境的现状以及水生植物在改善此类问题中的重要作用，认为可以从以下几方面实施：增强沉水植物如苦草的覆盖率，净化水体；利用水生动植物来协调生态，达到控制藻类扩散；复水生植被，注重建立人工湿地对湖泊环境修复的重要性；建立生物浮岛，利用植物吸收。从以上方面探讨水生植物如何对水体净化，以及改善城市湖泊富营养化、水质差的问题，对实践有一定借鉴意义。

关键词：城市湖泊；水生植物；净化

随着社会经济的可持续发展，现代城市发展步伐逐渐加快，城市居民对美好生活的向往不断加深，环境优化逐渐成为人们关注的焦点。城市湖泊水资源是构建美丽城市的重要基础，可以调节区域环境气候，因此优化城市湖泊水环境是城市环境管理的重要内容。湖泊与人类生活息息相关，具有保持城市多样性、降低噪音和补充地下水的功能。水生植物是城市地区水生生态系统的重要组成部分，具有很高的装饰价值。然而，随着城市化进程的快速发展，我国城市湖泊面临巨大的环境压力，大部分处于富营养化状态，严重降低了城市湖泊的价值。城市污染在城市湖泊中积累，然后通过废物扩散，影响区域性大型湖泊、河流甚至海洋的生态环境。由于区域气候的差异以及不同水生植物生长和恢复可能性的特点，不同的水生植物在城市水域生态修复中具有不同的清洁选择。因此，需要精心选择水生植物，以保持湖泊生态环境的稳定。

一、城市湖泊污染现状

目前，国家十分关注城市湖泊生态环境的变化，对湖泊生态恢复开展了陆续的研究和技术示范，自2019年来武汉市水科院关于武昌区湖泊生态整治报告项目实施以来，对于湖泊污染控制取得成效，但改善效果有限。部分湖泊水质达标呈现季节性波动，非汛期水质较好，汛期水质较差；近岸域污水排放至水质污染较为严重，湿地系统缺失，近岸域至湖泊中心缺少过渡带，水质较差；水生植被覆盖率低且及不均衡，沉水植物覆盖与水域面积不成比例，致底泥无法净化，磷含量过高，生态风险大；湖泊水生生物、植物结构不完善，水生生物如杂食性鱼类与肉食性鱼类比例不协调；水体存在富营养化，藻类过多，影响水质等。

二、水生植物概述

水生植物是指生长在淡水中，具有食用、药用、装饰、营养、加工和绿肥功能的植物。水生植物的存在可以提高水的净化效率，这一点已经得到充分证明。植物可以直接从水和淤泥中吸收氮和磷，并将它们同化为自身的结构成分（蛋白质、核酸等），从而加速去除水体中氮、磷养分的过程，这种同化作用成为去除水体中氮、磷的主要手段。可分为三类：水生植物、藻类和高等藻类。

（一）水生植物分类

1、沉水植物

完全在水下生长，在沉积物中生根或漂浮在水中，如金鱼藻、狐尾藻等。

2、漂浮植物

漂浮在具有特殊生物结构的水面上，如浮萍、凤眼莲等。

3、浮叶植物

根和根茎从水底长在泥里，植物的叶子浮在水面上，如睡莲、荇菜等。

4、挺水植物

根和根茎生长在水体下方的泥浆中，茎叶长出水面，最常见的是芦苇和稻草。我国水生植物栽培已有数千年历史，古代人类对水生植物的最早认识是作为食物材料，在后来的生态管理理念中，水生植物在富营养化湖泊的生态修复中逐渐发挥了重要作用。

（二）水生植物的作用

1、优化水体环境

水生植物可能在维持湖泊生态环境稳定方面发挥作用，环境良好的湖泊水体具有稳定的生态多样性特征，使其保持正常的生态平衡。种植水草可以减少风速对水面波动的影响，从而降低水流速度，为活体动物在水中创造一个良好的栖息地，减少水的湍流，同时它可以防止悬浮固体的沉淀并防止底部沉积物的再悬浮。下层厚厚的根系可以防止侵蚀裂缝并增加沉积物微团聚体的稳定性。此外，水草覆盖水底表面，可以提高土壤淤泥的稳定性，减少细颗粒的悬浮，增加水池的透明度。

2、优化底泥环境

水生植物作为生产者，可通过光合作用产生氧气，一方面，它们可以将氧气传递给植物自身的根部，以维持自身的生存活动；同时，它们可以将氧气释放到大气中，在泥下创造一个良好的微环境，加速局部区域。生物的生长繁殖也能加速有机物的降解，促进水生动物的生长。水草的生长可以刺激好氧菌的生长和再生，在下面的土壤中形成微生物群落，降低水体中的污染物。此外，水生植物根茎分解产生的微生物可以促使土壤的疏松、导水。

3、吸收营养物质

水生植物的生长速度与营养状况密切相关。营养状况越好，收获后生长速度越快，生态水环境吸收的养分越多。研究表明，水生植物在水中能很好地吸收有机氮、有机磷等有机物质。因此，利用水生植物净化水体可以有效降低水体中氮、磷的含量，抑制水体富营养化的过程。

4、优化生物环境

规划水生植物可以改善水质，增加水生物多样性，并对水生生态系统产生重大影响。一方面，水生植物可以为水体中的其他生物（水生动物、微生物）提供栖息和生存的场所; 另一方面，水生植物的根系分泌物可能是微生物生命活动的重要来源，生活在水生植物中的苔藓、细菌和水生动物可以通过新陈代谢加速有机物和悬浮物的降解。此外，水生生物的根系可以促进多种微生物的生长和生产，提高污染物的分解速度，增加水生生物的自我复制能力，发展生态系统，促进生长。水生植物还能抑制其他有毒叶子的生长，与藻类竞争光和营养物质。水生植物体型比藻类大得多，生长周期长，吸收能力强，能阻挡光线，影响藻类的光合作用，抑制其生长。此外，水生植物在生长过程中形成的代谢物或分泌物可以在一定程度上抑制类固醇、萜类等藻类的生长。

三、水生植物在改善城市湖泊中的应用

（一）建立人工湿地、滨湖带净化系统

人工湿地是应对城市湖泊水环境恶化的重要技术，主要目标是利用新兴植物创造人工湿地，这些植物的根为厌氧微生物提供了良好的生长环境。同时，根系可以提高沉积物的导水率，提高水质净化能力，与其他水生植物协同作用，进一步优化水体的生物结构。湖滨带是指水陆之间的过渡带。生态环境改善主要通过人工复垦或建设天然湿地。可在底泥中加入各种酶荷和吸附荷，加速水草生长，打造天然污水净化系统，并有一定的装饰作用。

（二）利用生物浮岛技术，控制水体富营养化

生物浮岛技术主要是利用人工浮体在人工浮体中种植一些抗污染性和装饰性强的水生植物，然后再加入人工浮体中，从种植到收获都有很高的收获能力。有机浮岛主要是利用生物处理原理，将陆地上生长的部分花卉移植到富营养化水域的表面。植物的吸收减少了水中的有机物，改善了水质。目前，北京、武汉等地已开始采用该技术用于水体净化。

（三）利用水生动植物控制、抑制藻类数量

由于城市湖泊富营养化强，水下植物稀少，水下植物与浮游生物对食物的竞争减弱，浮游藻类可以大量生长，藻类与浮游生物的粘附对藻类起到物理保护作用并释放它们。该效应强烈衰减到达水下植物表面的有效光并抑制水下植物的光合作用。目前，除藻方法大多采用杀藻剂、碳吸附等方法。此外，利用水生动物、植物、微生物和真菌的生态功能，控制和防止苦草、滤鱼等藻类的出现。水生植物通过食物竞争和化感作用影响藻类的生长，吃藻类的鱼也可以通过过滤藻类来减少藻类。

（四）增加沉水植被覆盖率，净化底泥

不同水生植物对水体的净化效果大不相同，沉水植物对水处理效率的影响最好。这种效果在春夏交替时最为明显，其中，苦草和眼荚马来子的清洁效果最好；浮水植物和挺水植物在夏季尤其表现出很强的清洁能力，在漂浮的植物中，夏季以具有净水效果的芦苇和鸢尾花为佳。由于水下植被覆盖不足，需要加强水下植被清理以清理湖泊沉积物，同时必须合理调整植物群落，以发挥改善水质的作用，创建植物生长群落比单一植物体更好。例如，当群落重组时，苦草群落和海龟群落的净化效果最为明显。

四、结语

水生植物的生存依赖于水生环境，它们可以在水生环境中活动，在一定程度上影响水生环境的发展方向和速度，但它也因水环境的变化而发生变化，两者相互影响，相辅相成，对城市湖泊水环境有重要作用。因此，在明确各种水生植物对生态复性的作用和影响的前提下，结合城市湖泊的污染状况，选择适宜的水生植物进行水生植物群落的种植，增强湖泊水体富营养化净化效果，合理控制二次污染，防止水污染恶化，确保生态修复的经济效益和社会效益。

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