荷花在富营养化水体生态修复中的应用是一个效果显著且兼具景观价值的实践方向。以下分享几个具体的实践案例,并分析其原理和效果:
荷花在富营养化水体修复中的核心作用原理
强大的营养吸收能力: 荷花生长迅速,生物量大,其根、茎、叶均能大量吸收水体中的氮(N)、磷(P)等导致富营养化的关键营养物质,尤其是磷,并将其转化为自身组织的一部分。
抑制藻类生长:- 竞争营养: 与浮游藻类直接竞争水中的氮、磷等营养盐,减少藻类可利用的资源。
- 遮光效应: 荷叶覆盖水面,显著降低水下光照强度,抑制了依赖光照进行光合作用的藻类(尤其是蓝藻、绿藻)的生长繁殖。
- 化感作用: 荷花等水生植物能分泌一些化学物质(化感物质),抑制某些藻类的生长。
改善水动力条件: 密集的荷茎能减缓水流速度,促进悬浮物沉降,减少底泥再悬浮,改善水体透明度。
根系微环境净化: 发达的荷花根系为微生物(细菌、真菌等)提供了巨大的附着表面积,形成了高效的“根际微生态系统”。这些微生物能降解有机污染物,转化氮(如硝化/反硝化作用脱氮),固定磷等。
提升景观与生态多样性: 荷花本身具有极高的观赏价值,同时为鱼类、昆虫、鸟类等提供了栖息地和食物来源,增加了水生生态系统的生物多样性和稳定性。
实践案例分享
案例一:武汉东湖子湖(如水果湖、汤菱湖)生态修复项目
- 背景: 武汉东湖历史上曾遭受严重富营养化,蓝藻水华频发,水质恶化。作为综合治理的一部分,在多个子湖开展了水生植被恢复工程,荷花是主力物种之一。
- 实践:
- 在适宜区域(水深1.5米以内,底泥较厚)构建荷花种植区,采用块茎移栽或播种方式。
- 合理规划种植密度和范围,形成规模效应。
- 与其他沉水植物(如苦草、黑藻、金鱼藻)、挺水植物(如芦苇、香蒲)搭配种植,构建多层次水生植物群落。
- 效果:
- 显著降低营养盐: 项目实施区域水体中的总磷、总氮、氨氮等指标明显下降。
- 抑制藻类水华: 荷叶覆盖区下方水体透明度显著提高,蓝藻生物量大幅减少,水华发生频率和强度明显降低。
- 改善水质感官: 水体由浑浊、发绿变得相对清澈,异味减少。
- 提升景观价值: “接天莲叶无穷碧,映日荷花别样红”成为东湖靓丽的名片,吸引了大量游客,实现了生态与经济效益双赢。
- 关键点: 大规模种植、与其他水生植物协同、作为综合整治(控源截污、底泥疏浚等)的重要环节。
案例二:北京奥林匹克森林公园龙形水系(部分区域)
- 背景: 奥林匹克公园是北京重要的城市绿肺和景观水体。龙形水系作为公园核心景观,水体循环慢,存在富营养化风险。在部分浅水湾、缓流区引入了荷花等水生植物进行生态净化。
- 实践:
- 在靠近岸边的浅水区域(水深0.5-1.2米)精心设计荷花种植区,兼顾净化功能与景观效果。
- 与睡莲、再力花、千屈菜等观赏性水生植物搭配,形成丰富的滨水植物景观带。
- 利用荷花发达的根系网络固定底泥,减少扰动。
- 效果:
- 维持水质稳定: 在非极端天气下,荷花种植区水质(尤其是透明度、总磷)明显优于开阔水域,有效抑制了局部藻类滋生。
- 提升景观美学: 荷花成为公园夏季最具吸引力的景观元素之一,为市民提供了优美的亲水环境。
- 生态教育价值: 成为展示水生植物净化水体的活教材。
- 关键点: 城市景观水体中的精细化应用、与景观设计的深度融合、在有限空间内发挥生态屏障作用。
案例三:江苏某农业面源污染河道治理项目
- 背景: 太湖流域某农村河道,受农田退水、生活污水排放影响,氮磷负荷高,水体富营养化明显。
- 实践:
- 在河道流速较缓的区段(如河湾、支流入口处),利用原有的浅滩或人工构筑浅水种植区。
- 成片种植荷花,形成“生态浮岛”效应(密集的茎叶和根系)。
- 作为河道生态修复的组成部分,配合前置塘、生态护岸、曝气复氧等措施。
- 效果:
- 拦截吸收污染物: 荷花有效吸收了来自农田退水中的氮磷营养盐,降低了进入下游水体的污染负荷。
- 改善局部水质: 种植区域内水体透明度提高,感官改善。
- 提供生境: 为水生生物提供了庇护所。
- 关键点: 应用于农业面源污染治理、在河道系统中的点位布设、作为污染拦截带。
实施荷花修复的关键考虑因素与建议
水深适应性: 荷花最适宜水深为0.3-1.2米,最深一般不超过1.5米(部分品种可达2米)。过深水域无法生长。
底泥条件: 需要一定厚度的淤泥或软质底泥供根系固定和吸收营养。硬质或砂质底床需进行改良。
种植密度与规划: 密度过低效果差,过高可能导致植株生长不良或影响水体流动。需根据目标(净化为主/景观为主)、水体大小、水流情况科学规划。
品种选择: 优先选择生长旺盛、适应性强的本地品种或经过验证的净化效果好的品种。避免引入入侵性强的外来种。
与其他措施协同: 荷花修复是“生态工程”的一部分,必须与
控源截污(减少外源污染输入) 紧密结合才能取得长效。常与沉水植物恢复、微生物强化、曝气、底泥治理等技术联用。
收割管理: 荷花生长后期,茎叶会衰败腐烂,将吸收的营养物质部分释放回水体。
适时收割(在衰败前) 并移走地上部分(荷叶、莲蓬)是移除水体营养物质的关键步骤!否则会适得其反。根茎(藕)可选择性保留或部分采收。
病虫害防治: 注意防治蚜虫、斜纹夜蛾等病虫害,尽量采用生物防治方法,减少化学药剂对水体的二次污染。
不适用场景: 流速过快的河道、航运频繁的水道、水深过深的水库湖泊中心区、需要极高透明度水体的区域(如饮用水源地取水口附近需谨慎评估)。
总结
荷花作为一种高效、美观、兼具生态与经济价值的本土水生植物,在富营养化水体生态修复中具有独特的优势。通过合理规划、科学种植、适时收割以及与其他治理措施的协同,荷花能够有效吸收氮磷营养盐、抑制藻类生长、改善水体透明度和感官、提升生物多样性及景观价值。上述案例充分证明了其在城市景观水体、湖泊、缓流河道等不同类型富营养化水体治理中的实践效果。将其纳入综合性的生态修复体系,是改善水质、重建健康水生态系统的重要手段之一。