北京城市河流常见水生植物特性及种植配置建议

王昕然 金宝光 邢振兴

（北京市朝阳区水务局，北京 100025）

城市河流是指流经城市，具备自然和社会双重功能和特征的中小型河流。城市河流主要存在连通性差、河流形状单一、水体富营养化、生态系统破坏严重等问题［1］。北京市共有流域面积10km2及以上河流425条［2］，其中城市中心城六区共有河流90条。北京城市河流水源多为再生水，河道渠道化率高，有闸坝控制运行，除在汛期雨后有短暂的水位变化外，其余时间水位基本稳定。浮物、污染物质的沉积，提高水体透明度；ⓒ形成多样化的小生境，为鱼类、鸟类等提供食物和栖息地，增加生态位；ⓓ对藻类的化感作用；ⓔ具有景观效应等。水生植物是生态学范畴的群类界定［3］，原本指生活在水中或生活在水分充足环境中的植物类群［4］。随着水生态修复技术的不断发展，人们逐渐将应用到水生态修复技术（如人工湿地技术）中的陆生植物、湿生植物、沼生植物纳入到水生植物的研究体系［5］。根据水生植物生活型分类，不同学者［6-7］分类结果不同，Wetzel［8］将水生植物分为挺水植物、浮叶植物、漂浮植物、沉水植物4 种，是被广为接受的一种分类方法。从20 世纪80—90 年代开始，水生植物因水体污染而衰退，尤其是完全生活在水中的沉水植物，在一些污染严重的水体中一度消失［9］。近些年随着水污染治理效果的逐步显现，北京城市河流水体质量有所提升，沉水植物逐渐恢复，但城市河流污染情况仍然不容乐观，城市河流中沉水植物仍以耐污种为主。北运河水系是北京市五大水系中城区流域面积占比最大的水系，以北运河流域为例，根据《2019 年北京市水务统计年鉴》中数据可知，北运河水系50 个水质监测断面中，Ⅴ类及劣Ⅴ类水质的断面12 个，占总考核断面数的24%。水生植物是水生态系统的初级生产者，恢复城市河流中的水生植物，是修复河流水生态系统的基础。本文将梳理国内学者对水生植物生态修复作用的研究成果，根据北京城市河流生境特点，挑选出适宜不同类型河流栽种的水生植物。

1 北京城市河流常见水生植物

1.1 沉水植物

北京城市河流常见的沉水植物根据生长季节的不同分为暖季型和冷季型，只有菹草在冬季生长，是冷季型植物。在调查北京市朝阳区水生植物种类时，12月、1 月在部分河流中发现菹草、篦齿眼子菜和金鱼藻，根据刘国才［10］对东北地区、内蒙古地区冬季水体中沉水植物的调查结果，冰面下菹草、穗花狐尾藻、微齿眼子菜、金鱼藻可以生存，且均能产生溶解氧。北京城市河流常见沉水植物特性见表1，生长周期见表2。表1 中所列沉水植物除大茨藻外，均为多年生植物，一次种植成功后，后续只需养护管理，不需重新种植。故种植时应根据生境条件、种植目的慎重选择品种，以达到省工、经济、吸附营养盐效果好等目标。

表1 北京城市河流常见沉水植物特性

表2 沉水植物生长周期

续表

1.2 浮叶植物和漂浮植物

北京城市河流常见的浮叶植物和漂浮植物中许多品种是考虑景观、水体污染物去除等因素人工引入的外来品种，许多品种冬季不能在室外过冬，为避免植物枯萎死亡破坏水质，需要在入冬前将植物打捞出水。常见浮叶植物和漂浮植物品种及特性见表3。

表3 北京城市河流常见浮叶植物和漂浮植物特性

续表

1.3 挺水植物

本文所提及的挺水植物包含湿生、沼生植物。挺水植物种类繁多，北京地区常见的有芦苇、香蒲、莲、菰、水葱、黄花鸢尾、西伯利亚鸢尾、千屈菜、菖蒲、芦竹（花叶芦竹）、荻、花菖蒲（黄菖蒲）、红蓼、水芹、花蔺、雨久花、鸭拓草、慈姑、泽泻、黑三棱、马蔺、豆瓣菜、薄荷、石龙芮等［24］。

2 水生植物去除水体污染物效果比较

城市再生水河流普遍存在水体富营养化问题，本底污染物含量较高［25］。种植高净化能力的水生植物，去除水体中的污染物，是选择栽培水生植物品种的重要原因之一。在地域较远、生境差异较大的情况下，实验时水温、光照、水质不同可能会影响水生植物吸收营养盐的实验结果，故本文只选择我国华北地区水生植物吸收营养盐和去除水体有机污染物方面实验的数据进行梳理，比较水生植物去除水体中污染物的能力。

在Ⅴ类水体室内水培实验中，沉水植物穗花狐尾藻、金鱼藻、轮叶黑藻和菹草，去除污染物能力最强的是穗花狐尾藻，菹草在冬季也有良好的去除污染物的能力［26］。在V2类水体室内水培实验中，单一品种比较，挺水植物旱伞草、黄菖蒲、水葱、西伯利亚鸢尾、千屈菜、蒲苇、水生美人蕉、黄花鸢尾和花叶芦竹，黄菖蒲总氮去除效果最优，西伯利亚鸢尾总磷的去除效果最优［27］。水葱、千屈菜、黄花鸢尾、小香蒲和狐尾藻5 种水生植物，水葱+黄花鸢尾+狐尾藻的组合对水中总氮和总磷的去除率最高［28］。挺水植物芦苇、西伯利亚鸢尾，沉水植物轮叶黑藻、金鱼藻和微齿眼子菜5 种水生植物组合实验中，西伯利亚鸢尾和金鱼藻组合去除氨氮、总磷、COD效果最佳，西伯利亚鸢尾和金鱼藻组合去除总氮效果最佳［29］。根据植物生物量比较石龙芮、芦苇、酸模、车前草4 种水生植物氮磷净化能力，芦苇吸收氮磷能力最强［30］。在V4类水体室外栽培实验中，选取千屈菜、水生美人蕉、水生鸢尾、旱伞草、荷花、再力花、水葱、梭鱼草、芦苇、香蒲、睡莲11 种水生植物单种栽植和组合栽植方式实验，千屈菜+水生鸢尾+水生美人蕉+旱伞草组合种植去除氨氮、总磷、COD效果最佳［31］。比较千屈菜、菖蒲、芦苇、香蒲、荷花5种水生植物去除水体污染物能力，香蒲净化水体能力最强［32］。根据上述实验数据可以看出，去除水体污染物能力最强的挺水植物为芦苇、香蒲，去除污染物能力较强的沉水植物为穗花狐尾藻。石龙芮、千屈菜、西伯利亚鸢尾、黄花鸢尾、千屈菜、黄菖蒲、荷花、花叶芦竹、水葱、金鱼藻、轮叶黑藻、微齿眼子菜、菹草等也具备较强的去除水体污染物能力。

3 水生植物配置建议

在选择水生植物前，应调查相似河流水生植物状况，或调查河流土壤种子库情况，尽量选择原生、土著水生植物品种，慎重选择使用外来物种，以免因物种入侵造成生态破坏。在河流生境条件较差的情况下，水生植物栽培应分步骤进行，先选择生命力顽强的水生植物搭配组合，作为先锋种，待生境条件有所改善后，再进行植物栽培种类优化选择，或根据河流土壤种子库情况，判断植被恢复潜力，确定目标种，营造植被演替适宜的自然环境［33］。菹草在冬季可生长并吸收营养盐，除菹草外的沉水植物冬季凋零或停止生长。在水深等生境条件允许的情况下，可在入冬前种植菹草，构成季节互补型的沉水植物配置。沉水植物的河道覆盖度不宜超过70%。选择浮叶植物和漂浮植物时要注意营造适宜生境，避免河流水体流速过快损伤植物或冲走植物。一般在水深超过150cm的河流，可种植漂浮植物，不适宜种植浮叶植物，浮叶植物和漂浮植物的覆盖度不宜超过30%。选择挺水植物时要考虑适宜的生长环境、吸收营养盐能力、植物与周边景观搭配、不同挺水植物相互间的搭配，形成错落有致的生态景观。平行脉的水生植物对叶脉损伤具有较强的耐受性，如在风浪较强或易受人为扰动的位置，可优先选取种植平行脉水生植物［34］。不同植物组合种植比单一种植具备更好的去除污染物和促进生长的效果。

3.1 水深50cm以下，水流平稳的河流，水生植物配置方案

此类河流可选择的植物品种较多，水质Ⅳ类或更好的情况下沉水植物可选择篦齿眼子菜、穿叶眼子菜、大茨藻等，浮叶植物可选择水鳖、睡莲等，挺水植物根据周边景观搭配，可选择豆瓣菜、马蔺、慈姑、鸭拓草、雨久花等。水质Ⅴ类及更差的情况下沉水植物可选择苦草，浮叶植物和漂浮植物可选择凤眼莲、大薸、满江红等，挺水植物可选择芦苇、香蒲、西伯利亚鸢尾等。调查时发现，在河流再生水补水口附近，因再生水温度较自然水体温度高，河水冬季不结冰，冬季石龙芮等植物在河边小范围内正常生长。种植菹草、豆瓣菜、石龙芮组合，可保证冬季河流也具备一定的净化水体能力。

3.2 水深50～120cm，水流平稳的河流，水生植物配置方案

如果水体透明度不高，沉水植物可选择苦草、轮叶黑藻、微齿眼子菜等，浮叶植物可选择荇菜、浮萍、槐叶萍等，挺水植物可选择千屈菜、水葱、莲、香蒲、芦苇等。水体透明度较好时沉水植物可选择金鱼藻或穗花狐尾藻等。金鱼藻、篦齿眼子菜与穗花狐尾藻共同种植，能抑制穗花狐尾藻过度生长［35］，比单独种植具备更好的水体净化效果。同时，种植菹草，使河流在冬季也具备一定的净化水体能力。

3.3 水深120～200cm，水流平稳的河流，水生植物配置方案

如果水体透明度不高，沉水植物可选择苦草；水体透明度较好的条件下沉水植物可选择金鱼藻或穗花狐尾藻。浮叶植物和漂浮植物可选择荇菜、凤眼莲等，如果是矩形河流断面，水深过深不宜种植挺水植物；如果是其他形式的河流断面，可在水深适宜的地方种植挺水植物。

3.4 水深200cm以上的河流，水生植物配置方案

可尝试种植沉水植物，但可能因为光照不足等原因导致沉水植物无法生长。浮叶植物可选择荇菜，漂浮植物选择不受水深影响的品种。挺水植物在河流中适宜水深处种植，如果河流断面水深均超过200cm，那么不适宜种植挺水植物。如需水生植物消除水体污染物，可考虑使用生态浮床。

配置水生植物时需综合考虑行洪、通航、景观、管理等方面的因素，如城市河流种植水生植物，要考虑植物的高度、密度，不能因种植水生植物降低了河流行洪标准或影响通航，在景观方面可以通过不同植物构建高矮不同、错落有致的微景观，但应与周边环境和谐一致。水生植物选择还应考虑为河流中底栖动物、鱼类、两栖类动物提供适宜的栖息地，为河流周边存在的鸟类提供觅食、栖息、筑巢的场所。

4 建 议

根据河流的生境特点栽培适宜的水生植物配置组合，对河流生态系统的恢复有着重要意义。本文对华北地区水生植物生态修复作用的研究成果进行梳理，根据北京城市河流生境特点，对水生植物的种植提出以下几点建议：

a.北京城市河流中常见的水生植物大多为耐污种，生境较差的河流水生植物恢复可分步骤进行，先栽培先锋种，由先锋种提供适宜的光照、湿度等条件，促进目标种恢复。

b.本文中梳理的实验室数据基本上为静水条件下的实验数据，水体流动条件下植物对营养盐的吸收能力均会降低。有研究表明，流速增加有利降低水体中氨氮、COD和总磷含量，并增加溶解氧含量［36］，种植水生植物后会降低河流水体的流速［37］，流速降低对河流水体各项理化指标均有不利的影响，建议开展河流水生植物原位种植实验，分析河流水体自然流动条件下多因素耦合对水生植物去除水体污染物的效果。

c.种植水生植物后管护措施要及时得当，沉水植物河道覆盖度不能超过70%，浮叶植物和漂浮植物覆盖度不能超过水面的30%。沉水植物进入生长旺盛期后，每隔20 天收割1 次沉水植物去除水体中氮磷效果最好［38］。

d.在有限的空间内选择种植多样品种、形态的植物，以增加生态位。

e.种植水生植物后，根据河流生态要素缺失情况，适当投放螺、蚌、鱼类等水生动物，构成稳定的食物网，促进水生态系统全面修复。