1.4 国内外研究进展

1.4.1 挺水植物应用

河岸缓冲带能够利用生物系统的过滤、截污功能，削减面源污染负荷，降低入湖入河污染物量，拦截入湖入河面源污染中的垃圾、泥沙等，减少垃圾、泥沙淤积，同时改善河岸缓冲带生态环境。

我国挺水植物的栽培有着悠久的历史，其中莲在我国出土文物中至少有7000年的历史。1978年以来，随着水生花卉业和生态观光农业的发展，菰、香蒲、石菖蒲、水芹、芡等已逐步成为被广泛应用的园林水景绿化观赏植物和湿地景观绿化的重要材料（赵家荣，2002）。在西方国家，观赏水生花卉也有着悠久的历史与习俗。在16世纪，意大利人开始用睡莲做公园的水景主题材料。而在发现王莲后，人们对水生植物的兴趣则更浓了，1849年成为应用挺水植物的第一个繁盛期。此后，热衷于水景园的富有人家开始狂热地种植热带挺水植物，竞相寻找用来观赏的珍贵品种。

如今，挺水植物已被广泛应用于水景园、野趣园的营造。随着人工湿地污水处理系统应用研究的深入，人工湿地景观也应运而生，成为极富自然情趣的景观。而容器栽培的迷你水景花园的出现更是让都市居民的阳台也能成为轻松有趣、令人赏心悦目的好地方。在水景设计中应用较多的挺水植物有荷花、菖蒲、香蒲、水葱、千屈菜、芦苇、燕子花等。

1.4.2 挺水植物种类选择

尽管许多挺水植物都能不同程度地改善水环境质量，增强观赏价值，但并非所有的水生植物都具有实际推广价值（阳小成，1992）。环境保护部华南环境科学研究所进行了两年的实验，对华南地区11种高等水生植物从净化能力、抗逆性、管理难易、综合利用价值和美化景观等5方面综合评价，筛选出黑藻和假马齿苋为较优净化物种（陈毓华等，1995）。由文辉（1999）通过研究就植物选择得出以下结论：要针对不同污染状况的水体选用不同的生态型植物，以重金属污染为主的水体宜选用观赏型水生植物；以有机污染为主的水体可选用水生蔬菜；对混合型污染的水体常选用水葫芦、浮萍、紫背浮萍、睡莲、水葱、水花生、宽叶香蒲、菹草等植物。

近些年来，我国在利用水生植物营造水景方面取得了不少经验，如南京、杭州、武汉在水生植物研究开发利用方面走在了全国前列。浙江大学对杭州市太子湾公园、花港观鱼公园、曲院风荷、杭州植物园的水生植物应用情况进行了了解，又对南京玄武湖、嘉兴南湖、上海世纪公园的水体景观现状与水生植物应用情况进行了调查。调查发现，随着野生水生植物的驯化与产业化发展，各地都纷纷引种栽培了一批有较高观赏价值的新优水生植物品种，尤其是上海，无论是应用品种、应用方式及繁殖栽培等方面都走在我国前列。全国各大中型城市对城市水体景观的营造也新引入了千屈菜、水葱、香蒲、水芋等植物（葛滢等，2000；葛滢等，1999；邹秀文，1999；黄承才等，1998）。

1.4.3 挺水植物配置

国外对挺水植物配置的研究开始较早，研究较多，最为普遍的做法是以传统的生态学方法进行研究，其中研究最多的是河岸带的挺水植物群落结构，而群落又是组成植被的最基础单元。Swanson等（1991）认为河岸带植被多数情况下呈斑块状分布，由河边向两侧，大致形成一个演替序列，植物种总数呈抛物线状分布。

挺水植物是河岸缓冲带生态系统的核心，对于河岸带的动物栖息、生物土壤微环境和发挥河岸缓冲带的生态功能有着重要的作用（左俊杰，2011）。挺水植物是构成河岸缓冲带的基本元素，从河流中心向两岸依次分布着水生-湿生-中生植物，一般都具有需水量高、要求肥力强、耐水淹的生态学特性，同其他植物有明显的区别（徐化成，1996）。于丹对东北地区水生植物地理学进行了初步研究，阐述了东北水生植物的水平和垂直分布规律（于丹，1994）。在河道绿化植物种类研究方面，许多学者开展了大量与河道绿化相关的挺水植物的植物生物学、生态学特性，景观效果及其他功能的研究（徐洁思，2008）。

在城市挺水植物群落研究方面，徐晓清等（2006）应用群落生态学方法，对南京滨河绿地植物群落的外貌、组成与结构等进行了调查，人工栽植过于注重观赏品种的运用，而忽视耐水湿性种，并提出应结合地形和环境，合理地把握植物耐水湿性与观赏性，创造有地域特色的滨河植物景观，达到自然景观与人工景观的统一。

总体来看，河流自然挺水植物群落的研究较成熟，而从生态学角度系统地对人工植物群落的研究较少，有待进一步深入研究。

1.4.4 挺水植物栽植案例

1.4.4.1 案例1：监利县4乡镇人工湿地污水处理工程

监利县位于湖北省南部，在长江北岸，隔江与湖南省华容县相邻。2010—2011年，上车湾、柘木、棋盘、白螺4乡镇街区人工湿地陆续建成，均为日处理能力达千吨级的中小型污水处理厂。在水生植物的配置上，选用了美人蕉、再力花、花叶芦竹、花叶芦苇、菖蒲、黄花鸢尾、水葱共7个品种，在优先考虑去污性能的同时，也兼顾了一定的景观效果。

上车湾人工湿地选用了美人蕉、再力花、花叶芦竹、菖蒲共4种植物，在植物栽植半个月后扎根成活。2个月后，美人蕉长势旺盛、密集、繁殖量大，而其他3种植物均长势较差，也未见扩繁。主要原因是栽种时正处于8月高温季节，美人蕉最能适应高温生长；其他3个品种受高温抑制严重，花叶芦竹在高温下基本停止萌发新芽，再力花耗水量和蒸发量均很大，后来将长势一直不良的花叶芦竹换为美人蕉。植物栽植8个月后，经过越冬跨年和春季返青生长后，美人蕉、再力花、花叶芦竹均生长旺盛；菖蒲因本身植株矮小，种植面积又较小，与上述几种高大茂盛的植物相比显得不协调，在开春后被换掉。

柘木人工湿地选用了美人蕉、再力花、菖蒲共3种植物，在9月中旬进行栽种。因已进入秋季，为确保植物成活并能安全越冬，挑选了健壮成型种苗，并加强过冬养护措施。栽植8个月后，选用的3种植物均成活良好并安全过冬，因当时栽种时间已临近冬季，故当年几乎没有分蘖产生新株，到第二年初夏仍显单调。栽植10个月后，进入盛夏，高温促进植物快速生长、繁殖，植株明显茂盛成片，人工湿地的出水水质也有明显提升。

棋盘人工湿地选用的植物有再力花、花叶芦竹、菖蒲、水葱共4种植物。植物栽植3个月后，因湿地水质变好，造成各植物在生长期营养不良，甚至有小面积的死亡现象，中途进行了补栽。相对比较，再力花和花叶芦竹的生长稍显优势。

白螺人工湿地选用了再力花、花叶芦竹、菖蒲、水葱、黄花鸢尾共5种植物，栽植3个月后，各植物长势均正常，也保持着长期生长稳定的状态，这样的生长状态得益于该湿地进水水质浓度中等，水位又长期维持稳定。

1.4.4.2 案例2：武汉南湖生态浮岛示范项目

南湖位于洪山区中心地带，是武汉城区湖泊中仅次于东湖的第二大湖，长期受周边生活污水的排放及人工渔业养殖影响，水体污染日益严重。自2012年起，国营南湖渔场不仅率先响应政府号召的“退养还湖、休养生息”要求，还积极寻求改制转型，探索水体生态修复的长远之策。南湖生态浮岛建设就是在这样的背景下运作的先期示范项目。

近年来，南湖污染日益严重，每年夏天都会出现不同程度的蓝藻泛滥。该生态浮岛项目属于先期示范项目，采用了泡沫塑板和网状浮框组合、HDPE聚乙烯高分子塑料、网状浮框组合和简易浮岛共3种工艺，于2012年9月安装，南湖水深达3m，岸线均为垂直硬化护岸，没有浅水带，因此施工难度较大，浮岛组装、植物栽种等工作均在船上进行。

泡沫塑板与HDPE聚乙烯高分子塑料浮岛选用了4种挺水植物和1种浮叶植物，最里面是高大的美人蕉，中间是中等高度的梭鱼草和黄花鸢尾，靠外面是遮盖性强的皇冠泽苔草，最外面的网状浮岛上是浮叶植物粉绿狐尾藻，形成了从高到低、观花观叶兼顾的效果。在长江流域的春、夏季，浮岛上的水生植物栽种后，一般2个月就可成型，4~5个月达到旺盛状态。在施工完成20天之后，仅在水生植物的成活、长势上就产生了较大差异，泡沫塑板浮岛上的植物均未完全恢复，甚至出现了部分死苗状况，而HDPE聚乙烯高分子塑料浮岛上的植物不仅长势良好，有的还已经开花。南湖水域宽阔，在夏、秋季也经常出现风大浪急的情况，开始栽种网状浮岛上的粉绿狐尾藻时，因没有采取特别的固定措施，导致大部分被风浪吹走。在9月，对粉绿狐尾藻采取了加固措施并重新栽种，经过1个月，粉绿狐尾藻就长满了整个浮岛。简易浮岛栽种了蕹菜，蕹菜属于一年生植物，需要每年重新栽种，简易浮岛工艺简单、成本低，直接用竹篙作浮力载体和种植孔，但牢固性较差，易被风浪破坏。

1.4.4.3 案例3：北京奥林匹克森林公园生态湖河水系

北京奥林匹克森林公园生态水系不仅是一处精彩绝伦的湿地公园，同时也是一个庞大的污水处理和中水回用系统，融入了众多的世界先进研究成果和生态理念，是湿地景观与水处理的高度融合。主要由“奥运湖”和生态河道构成的“龙”形水系组成，另有南、北园两处垂直潜流湿地。在水生植物的品种选用上，以北京本地和北方乡土品种为主，设计科学、搭配大气、构图简洁也是其中的主要特色。

在湖河岸线浅水区以带状片植芦苇和千屈菜等挺水植物，湖中深水区成片栽种睡莲，深浅适中的中间区域配置荷花。生态河道的挺水植物以片植为主、丛植为辅，还配置有苦草、金鱼藻、菹草等沉水植物。硬化岸线附近在河湖基础施工时就已经充分考虑了各类植物栽种位置的不同水深，选取了黄花鸢尾和千屈菜等挺水植物。公园内还设有特大型垂直潜流湿地，配置了水生和湿生植物，包括芦苇、千屈菜、菖蒲、鸢尾、菰、香蒲、水葱、泽泻等。

1.4.5 存在的问题

近年来，随着水生植物生态学的发展，挺水植物的研究也越来越受到重视，引种数量不断增多，规模不断扩大。由于起步较早、关注度较高，学者们对挺水植物在生态领域中的研究已较为成熟，无论是从宏观方面对生态环境的考察调研，还是从微观方面对挺水植物的生理或净化机理的探索求证，均有不少突破性成果，但在研究中也表现出了一系列问题。

（1）挺水植物引种的科学性和规范性遭到漠视。水生植物引种应以科学的理论和技术为基础，不恰当的引种不仅可能导致引种失败和经济损失，更可能产生严重的生态和社会后果。同时，植物引种要遵循生态相似性原则，不要违背自然规律。

（2）对引进的挺水植物习性缺乏进一步了解，包括植物生态学习性和生物学习性的了解。由于许多新引进植物的资料比较缺乏，有限的特性介绍往往局限在一般性描述上，如耐阴、耐半阴、喜光、喜酸性或碱性等，缺乏比较详尽而具体的适用范围和栽培措施，在植物应用方面的资料则更为缺乏。特别是外来植物的生长环境往往与引进地的立地条件差异较大，短时间内难以完成对新品种的生长状况和生长限制因子的系统试验研究。

（3）对优良挺水植物品种的开发性研究不足。虽然许多学者对挺水植物资源调查方面做了大量的工作，但主要局限于资源的分类及其分布状况的研究，而对优良挺水植物品种的开发性研究不足。使传统的挺水植物和许多具有较高观赏价值、科学价值的挺水植物因缺乏足够的种源而未能得到广泛的应用。

（4）在景观应用方面，一线工作者们往往更多地关注挺水植物的新品种培育和栽植，或片面侧重植物配置的艺术形式和景观效果，却忽视了它们的生态功能和环境适应性问题。生态水景的设计探索更是处在一个起步阶段，生态与景观常被割裂，缺乏对生态景观的综合研究，实际操作中或出现追求利益忽视科学的情况，或发生重视理论缺乏实际的现象。

哈尔滨市属于东北地区，纬度较高，气象条件的特殊性决定河流水生植物的结构、功能、群落组成及物质流、能量流、信息流的与众不同。受气象条件、技术水平等条件影响，哈尔滨市对挺水植物的研究匮乏，没能充分发挥其生态服务功能、生态系统价值。如何能在了解哈尔滨市挺水植物的种类及各项生态功能基础上，结合环境美化和景观设计的已有理论，探求其在应用中的生态价值和景观价值合理的结合点成为了一个很有价值的研究课题，从而为水生态修复等技术的应用提供实践基础，是此研究的出发点和最终目的所在。