人工湿地中植物的修复作用原理与应用实例

人工湿地中植物的修复作用原理与应用实例
摘要：随着我国经济建设的快速发展，包括水资源在内的环境污染问题变和愈
发严重，水体富营养化等污染消息层出不穷。

如何利用好人工湿地中的植物修复
功能，对污染的水体进行集中处理，实现景观设计与环境保护的优势互补，有效
推动污染防治工作的深入发展。

本文拟以我国广东省佛山市绿岛湖湿地公园为例，对植物修复作用原理与应用进行深入分析，探索如何更好地发挥人工湿地中植物
的修复作用，以期为提升城市绿色发展水平提供有价值的参考。

关键词：人工湿地；植物修复作用；应用实例
当前，随着我国经济建设的快速发展，自然资源特别是水资源方面逐渐显现
出了严重的污染和匮乏问题。

为应对水资源的短缺与污染，社会各界都在研究探
索物理、化学和生物等方面的应对举措。

其中，人工湿地中植物在水污染防治过
程中，具有十分显著的效果，并且是当前绿色发展理念非常地契合，有着比较广
阔的研究空间与应用前景。

构建包括水体、基质以及动植物在内的人工湿地，设
计出复杂而富有成效的生态净化系统，对于水资源的保护和污染治理有着重要作用。

一、人工湿地的植物修复原理
人工湿地是指在自然湿地的基础上，融入人工的设计和改造技术，使其在保
留自然原貌基础的同时，更加具有多样化的功能（图1）。

图1 人工湿地的基本布局
人工湿地的主要目的，就是加强自然湿地对于环境污染的抵抗能力，同时增
强其缓解甚至修复环境污染的功能。

其发挥环境修复作用的主要构成部分，包括
为石块、砂粒、土壤等基质部分，湿地植物以及微生物。

其中，湿地植物是水污
染修复的核心部分，生物的多样性、稳定性、环境适应性等，都会对污水处理的
效果产生明显的影响。

其修复原理主要有以下几种：
第一，植物修复的物理学原理。

植物的水污染修复方式之一，就是借助其根
茎部位保持住水土，使人工湿地的水床更加稳定、水速更加平缓，从而有助于水
中悬浮颗粒污染物的沉降。

特别是人工湿地中种有大量的挺水植物与浮水植物，
其面积广泛的根系可以形成一道密集的过滤网络，不仅有效控制住湿地水源的流速，还能够利用根系吸附住废水中的难溶胶体，使其能够更好地沉降到湿地底部。

有研究表明，植物的根系以及附在根系上的细菌可以有效吸附有机物与重金属，
使其沉降到水底，避免随着水流而流入重要水体。

第二，植物修复的生物学原理。

废水中常见的氮、磷等污染物，是水体富营
养化的元凶，这也是用于废水处理的湿地植物生长较快、繁衍较多的原因之一。

相对应的，植物通过不断地吸收和摄取废水中的营养物质，合成不具有污染性质
的植物营养元素，可以有助于水污染的快速处理。

其中，有根的植物主要是借助
根系对于沉降在湿地底部的营养物质进行吸收，实现对废水的有效处理，同时还
能够提升湿地沉降修复的能力，避免湿地底部营养元素过量。

植物的生物学修复
原理，可以取得污染处理和植物成长共赢的效果，但同时也存在着一定的风险，
即随着植物的生长与增多，势必会给人工湿地的生态平衡造成不小的压力，因而
需要安排人工定期进行植物的割除，或者投放以植物为食的水生动物，从而构建
人工湿地生态发展的良性循环。

第三，植物修复的化学原理。

人工湿地植物修复中的化学反应，往往容易被
人们所忽略，但实际上是非常重要的水资源修复措施。

人工湿地的植物通过光合
作用，吸收空气和水中的二氧化碳，同时向空气和水中释放氧气。

这一过程，不
仅消除掉水中大量的二氧化碳，还利用生成的大量氧气与水体中的部分元素发生
化学反应，如对有机物进行氧化分解和脱氮反应，以及提高水体中的硝化速率，
从而将废水中的有机物予以分解或氧化成为非污染物，实现水体的修复。

此外，
植物通过将氧气输送到根部，形成氧化态的环境，将二价铁氧化形成三价铁，进
而形成植物根部表面的铁氧化物胶膜。

这种铁氧化物胶膜是人工湿地中化学反应
的重要组成部分，可以有效吸附磷、盐等物质，去除湿地中的有毒元素。

第四，植物修复的间接原理。

所谓间接原理，指的是植物并不是直接对废水
污染进行处理，而是采取间接的方式，实现水体的恢复。

例如，植物为水体内的
基质提供充分的保护作用，使其更加稳固地发挥污染物吸附和沉降功能；植物为
水体中的微生物提供良好的生存环境，为微生物的活动提供广阔的附着空间，从
而有助于微生物更好地进行污染物降解与吸收；植物还可以利用自身较强的光照、水体竞争力，排斥水体中的浮游藻类生长，避免水体富营养化和藻类污染的发生。

二、人工湿地中植物修复的应用实例
（一）广东省佛山市绿岛湖湿地公园人工湿地概况
绿岛湖湿地公园是广东省佛山市重要的建设项目，集文化、生态、经济等功
能于一体，“湿地公园”的概念中，糅合了佛山市南庄镇的水乡文化与湿地自然条件，同时基于东平河“一河两岸”景观升级要求，人工湿地中植物修复价值得到极
大发挥，通过对湿地植物科学搭配、合理种植，不仅可以发挥生态保持功能，同
时也提升了美学欣赏效果，将“湿地”这一公园主题表达的更透彻。

绿湖岛湿地公园规划总面积为143912㎡，其中水体面积为15602㎡，园内
交通广场为14987㎡，绿化面积为113323㎡，全部建成后绿化率可达到90%。

该公园沿着东平河西岸、南北走势，被划分为“水乡文化区”、“水生科普区”、“水
利科普区”和“历史渊源区”，不同区域的人工湿地中，基于需求效果差异，所利用
到的植物修复功能也存在区别，因此在进行植物修复时，事先要对公园规划环境
进行调查，包括环境、土壤、地形、水体、原生植物和动物等，“人工修复”中的
植物运用不能破坏原有生态系统。

（二）广东省佛山市绿岛湖湿地公园人工湿地的植物布局
绿岛湖湿地公园人工湿地植物修复应用依据美学需求、适应需求、管理需求
三个方面，在“美学需求”中考虑色彩、观赏性、协调性、丰富性，在“管理需求”
方面强调扩展性、养护难易，在“适应需求”方面强调成活率、净化能力、健康度等。

以此为基础，并充分考虑佛山所处南方地域的特殊自然环境，结合“四区”综
合评定的最佳植物布局为：（1）水乡文化区。

水生美人蕉、铜钱草、黑藻、玫
瑰木、珊瑚树、秋枫、落羽杉、算盘子。

（2）水生科普区。

千屈菜、枯草、算
盘子、纸莎草、欧洲鸢尾、落羽杉、波斯菊。

（3）水利科普区。

水生美人蕉、
风车草、铜钱草、苦草、水石榕、花叶艳山姜。

（4）历史渊源区。

无瓣海桑、
秋茄、拉关木、睡莲、水葫芦、老鼠簕。

现有布局中，“落羽杉”在绿岛湖湿地公园的应用范围最广，几乎贯穿整个湿
地布局，但整体数量比例并不高，可视为一种“屏障植物”，将水生植物与旱地植
物有效地区分开来，此外，就“景观而言”，绿湖岛湿地公园中的“波斯菊花海”也
十分有名，这一典型湿地植物对于原有的滩涂修复十分有效。

图2 绿岛湖湿地公园植物规划图
（三）广东省佛山市绿岛湖湿地公园人工湿地的植物修复应用
因此，绿岛湖湿地公园在建设方面属于“天然湿地+人工湿地”的综合体，应用植物修复的同时，保留了大量原生植物，并对其进行了一定的美化，在整体布局
上达到“赏心悦目”。

同时，人工植物选择时充分考虑了东平河水位上涨可能被淹没、浸泡的问题，选择具有耐湿性较强的水生植物，在水域较为宽阔的区域选择
漂浮植物、浮叶植物，构建连续宏大的视觉效果，在水域较小的区域广泛搭配挺
水植物，通过姿态、色彩、高低等差异增强立体感；整个人工湿地植物修复过程
中并没有使用名贵的“奇花异草”，不可以追求奢华，达到了人与自然的和谐统一。

三、结束语
人工湿地是借助人工手段进行改造的自然湿地景观，因而可以更好地为人们
服务。

人工湿地中植物的修复作用，是大自然提供给人类的生态环境保护手段，
借助渗透、过滤、吸附等诸多功能，实现对水体环境的有效修复，为人类和动物
提供更加优越的生存环境，有助于湿地环境生物系统的构建与合理布局。

因此，
我们要进一步加强对湿地植物的研究分析，增强人们对于湿地生态价值的了解，
从而使人工湿地在人类的生存与发展中发挥更大的功效，为我国经济建设的可持
续发展作出更大的贡献。

参考文献：
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