水生植物作為人工濕地廢水處理系統(tǒng)的一個重要組成部分，在廢水凈化過程中起重要作用。本文對人工濕地生態(tài)工程中水生植物的作用，常用的植物種類及國內外對其選擇的研究進行了綜述。并在此基礎上介紹了目前浙江大學生命科學學院農業(yè)生態(tài)與工程研究所利用水生植物凈化養(yǎng)鴨場廢水的研究狀況。

1、引言

水生植物不僅是營造水體景觀不可或缺的要素，而且在人工濕地廢水凈化過程中起重要作用。Shun-RenJing(2001)就認為濕地的凈化能力主要是由濕地中植物的生長情況決定的。在人工濕地凈化廢水過程中，水生植物作用可以歸納為三個重要的方面：
（1）直接吸收利用污水中可利用態(tài)的營養(yǎng)物質、吸附和富集重金屬和一些有毒有害物質；
（2）為根區(qū)好氧微生物輸送氧氣；
（3）增強和維持介質的水力傳輸（成水平等，2002）。此外，有些水生植物具有美觀可欣賞性，能改善周圍景觀，從而體現(xiàn)出人工濕地的生態(tài)美學價值；有些水生植物具有一定的經濟價值，如選擇綠化用的苗木、花卉等作為濕地植物，這就能使人工濕地在凈化廢水的同時，體現(xiàn)出它一定的經濟價值。 
 
2、常用人工濕地植物種類及篩選研究

水生植物根據(jù)其生態(tài)型可分為挺水植物、浮葉和漂浮植物、沉水植物三大類。研究和實踐上常用的濕地植物是挺水植物，如蘆葦（Phragmitescommunis）、香蒲（Typhalstifolia）、燈心草（Juncuseffusus）、菖蒲（Acoruscalamus）、水蔥（Scirpusvalidus）等等。北卡羅來納州的豬場廢水處理主要以蘆葦構建植被；丹麥、印度的人工濕地主要用蘆葦和寬葉香蒲；1989年以來，捷克所建人工濕地多數(shù)用蘆葦作植被；在我國，廖新悌等（2002）利用風車草（Cyperusalternifolius）和香根草（Vetiveriazizanioides）人工濕地來處理豬場廢水，對廢水氮和磷有不同程度的凈化效果。袁東海等(2004)研究了石菖蒲、燈芯草和蝴蝶蘭花3種植被類型的人工濕地來凈化生活污水，觀察它們對COD和總氮的去除效果。結果表明，石菖蒲植被人工濕地凈化效果最好；其次為燈芯草植被人工濕地，再次為蝴蝶蘭花植被人工濕地。

挺水植物通過對水流的阻尼和減小風浪擾動使懸浮物質沉降，并通過與其共生的生物群落相互作用，發(fā)揮凈化水質的功能。它主要吸取深部底泥中而不是水中的營養(yǎng)鹽，但是同時它的殘體往往滯留水底，礦化分解后會污染水體，因此在人工濕地管理過程中應及時收割。Per-Anders等（2004）提出把蘆葦?shù)厣喜糠衷陴B(yǎng)分含量最高的夏季進行收割，收獲部分用以發(fā)酵沼氣。

然而在人工濕地中通過吸收移走養(yǎng)分的能力方面，挺水植物被普遍認為不如浮葉和漂浮植物，因為后者往往有極快的繁殖速度，且根系直接從水體中吸收養(yǎng)分與元素，并對懸浮顆粒產生過濾與吸附效果。十幾年來研究結果也表明，一些浮葉和漂浮植物如水葫蘆(Erichhorniacrassipes)、水花生(Alternantheraphiloxeroides)、石蓮花(Hydrocotyleumbellata)、浮萍(Lemnaspp.)有很強的耐污能力，特別是凈化富營養(yǎng)化廢水，有較好的凈化效果。在這些水生植物中，很多學者對水葫蘆在實驗室和野外進行了大量的研究，認為水葫蘆能在很大程度上去除廢水中的有機物(ReddyandSmith，1987)，而且它具有驚人的繁殖速度，在適宜條件下，每5天可繁殖一新植株，也能以開花結實產生種子而進行有性繁殖（吳丹等，2001）。龐金華等（1997）研究認為，水葫蘆和水花生在有機廢水中正常生長的上限COD高達1000mg/L。

沉水植物和湖底水生植被的存在可阻止上層水體動力擾亂濕地底部，有效地遏制底泥營養(yǎng)鹽向水體釋放。沉水植物是決定水體磷營養(yǎng)狀態(tài)的重要因素，例如菹草(Potamogetoncrispus)兼具保持與釋放磷營養(yǎng)的雙重作用。印度靜水濕地中菹草的磷營養(yǎng)分別來自水體和沉積物；丹麥溪流中包括菹草在內的四種沉水植物僅靠葉片的攝取即可滿足對礦質營養(yǎng)的需求(MadsenandCedergreen，2002)。同時沉水植物通過與浮游植物競爭養(yǎng)分、植化相克等作用抑制浮游植物的生長（種云霄等，2002）。一般水生植物能吸附、富集一些有毒有害物質，如重金屬鉛、汞、砷、鉻、鎘、鎳、銅等，其吸收積累能力為沉水植物>漂浮植物>挺水植物（吳建強等，2005）。

3、利用水生植物凈化養(yǎng)鴨場廢水

現(xiàn)階段我們的研究主要是應用人工濕地生態(tài)工程處理養(yǎng)鴨場極富營養(yǎng)化水體，而水生植物是濕地發(fā)揮功能的主要因素，因此我們通過篩選水生植物來優(yōu)化濕地的凈化功能。本研究以浙江省德清縣利虹禽業(yè)有限公司的蛋鴨養(yǎng)殖場為基地，它是浙江省較大的蛋鴨養(yǎng)殖場，占地面積達53360m2，其中水面面積為13340m2，全年飼養(yǎng)蛋鴨、種鴨10萬只。但大量鴨糞排入到鴨放養(yǎng)池中，使鴨池中的水極度富營養(yǎng)化，這嚴重影響了鴨子的健康、蛋鴨的產蛋率及蛋的品質。特別是高溫季節(jié)，排水量增加，過多過肥的池水又造成了水田肥害，河水的富營養(yǎng)化，對當?shù)厣鷳B(tài)安全構成極大的威脅。

從鴨場排出的廢水不像工業(yè)廢水或其它廢水含有重金屬和一些有毒有害物質，它主要是富含N、P的富營養(yǎng)化水體，完全可以進行回收利用。2005年8月，我們在該蛋鴨養(yǎng)殖場內建立了面積為667m2的人工濕地，以水葫蘆作為主要植物凈化畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢水的一級處理，對其凈化畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢水的效果和機理也進行了初步的探索。水葫蘆除了具有繁殖速度快、耐污能力強、根系發(fā)達等特點外，還可以作為畜禽良好的青飼料。通過定期收獲濕地中的水葫蘆把它作為鴨子的青飼料，不但進一步加強了濕地的凈化能力，而且實現(xiàn)了物質的循環(huán)利用。

水生濕地植物往往是熱帶或亞熱帶植物，大多在寒冷的環(huán)境條件下不能生存或生長不好，這樣人工濕地的去污能力就會下降甚至消失。所以在濕地植物的選擇中，除了考慮其耐污能力強、凈化能力強、生長速度快和根系發(fā)達等因素外，還應該注意其耐寒能力。在浙江水葫蘆一般在夏秋季節(jié)生長旺盛，而在冬春季節(jié)由于氣溫太低而不能生長，因此在冬春季節(jié)我們主要運用耐寒能力較強的黃菖蒲(Irispseudocorus)作為主要濕地植物。

但是我們發(fā)現(xiàn)人工濕地凈化廢水的能力是有限的，廢水經濕地凈化后，其有機物和營養(yǎng)物質含量仍然較高。因此在以后的研究中，我們設計運用多級人工濕地來凈化鴨場養(yǎng)殖廢水（見圖1）。

把水葫蘆黃菖蒲人工濕地作為廢水的一級處理，把經一級凈化的水排入魚塘，進行二級處理，在三級處理中主要種植一些水生經濟植物，如茭白(Zinanialatifoliaturcz.)、慈姑(Sagittariatrifolia)等，經三級處理后的水可以用來灌溉水稻田，最后將凈化后的水經過河道返回鴨場。

鴨場的廢水氮磷含量非常高，因此水葫蘆的生長極其迅速，其覆蓋面積在四十天后就增加了一倍，對氮磷的去除率都在30%左右。相比之下，黃菖蒲的生長速度與凈化功能都不及水葫蘆，當然這與氣溫等條件都有一定的關系。總之，關于人工濕地水生植物的篩選問題還需要我們長期深入的研究。 
 
4.結語

利用水生植物凈化廢水具有成本低，易推廣應用，并具景觀美化等功能，因此，隨著研究的深入和技術的集成與組裝，水生植物在凈化廢水中的應用將會越來越廣。