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基于文献分析的我国人工湿地植物配置路线优化

花匠小妙招
2024-11-08 09:03

人工湿地具有建设和运行成本低、生态效益高的优点[1-2]，近年来在生活污水[3]、养殖废水[4]、污水处理厂尾水[5]、工业废水[6]及抗生素废水[7]治理与河流湖泊水质净化[8]和黑臭水体净化[9]等方面得到了广泛的应用。随着对污水处理要求的提高，不同复合型人工湿地的设计和应用也备受关注[10]。

人工湿地是基于基质-植物-微生物共同作用的污水处理工艺，其中水生植物是不可缺失的一部分。目前，关于人工湿地水生植物相关的研究逐渐得到广泛关注[11]。已有的研究较关注水生植物对不同类型污水（城市污水[12]、石油化工废水[13]等）的净化效果，有研究总结了不同水生植物的净化特性[14]；此外，还有大量研究开展了特定污水条件下不同植物组合净化能力的差异比较，以筛选出高效的植物组合[15-16]。但由于单个研究受到规模限制，研究的环境因素、进水水质条件、植物组合数量有限，无法对不同情景下人工湿地水生植物的配置提供准确的指导。因此，有必要将已有的关于人工湿地植物组合的净化效果进行总结和分析，以系统地比较不同植物组合的净化能力。

已有研究表明，相比于单种植物，多种植物配置对水体净化的效果更好[17]。因此，合理配置水生植物是实现人工湿地高效净化功能的关键之一[18]，但目前关于植物配置路线或方法的研究仅停留在配置原则与单个植物物种的选择层面。例如早期研究仅提出植物配置要符合抗冻、抗热、抗病虫，具较强耐污能力的原则[19]，之后的研究将植物配置的原则进一步拓展到了水平空间尺度、垂直空间尺度、时间尺度和美学设计尺度[20]，近期的相关研究也仅提供了类似于污染物、盐度等单个胁迫因子影响时植物的筛选依据[21]，而针对人工湿地水生植物配置提出详细的路线或方法的报道较为鲜见，也尚无专门的人工湿地水生植物配置方面的规范或指南。

鉴于此，笔者基于国内已有的人工湿地常用水生植物组合对营养盐去除效果的文献，归纳和总结了常用的人工湿地水生植物的地理分布及其在人工湿地植物配置中的应用次数、不同植物组合的特性及营养盐去除效果，在此基础上提出了符合国内人工湿地水生植物实际应用情况的植物配置清单，以期优化针对不同环境条件下人工湿地的植物配置路线，为人工湿地植物配置提供参考。

1. 人工湿地植物配置的思路与方法

1.1 规范/指南中对人工湿地植物配置的要求

目前，我国发布的部分规范/指南已对人工湿地植物配置的要求进行了表述（表1）。各规范/指南对人工湿地植物配置的表述较为一致，即可选择由1种或多种植物作为优势种进行配置，同时考虑植物的多样性和景观效果，并根据不同植物净化特性、生长周期、景观效果、环境条件等进行空间布置，从而使人工湿地达到良好的营养盐净化功能，维持稳定的湿地生态系统和持续的观赏价值。

表 1 我国相关规范/指南中对人工湿地植物配置的要求

Table 1. Requirements for hydrophyte configuration of constructed wetland in relevant specifications and guidelines in China

发布年份规范名称发布部门植物配置要求 2021 《人工湿地水质净化技术指南》
（环办水体函〔2021〕173号）生态环境部可选择1种或多种植物作为优势种搭配栽种，增加植物的多样性和景观效果；根据水深合理配置挺水植物、浮水植物和沉水植物，并根据季节合理配置不同生长期的水生植物 2017 CJJ/T 54—2017《污水自然
处理工程技术规程》住房和城乡建设部人工湿地的植物可由1种或几种植物搭配构成，配置时应根据植物去除污染物的特性、生长周期、景观效果和环境条件等因素，合理配置植物种类 2010 HJ 2005—2010《人工湿地污水
处理工程技术规范》原环境保护部可选择1种或多种植物作为优势种搭配栽种，增加植物的多样性并具有景观效果 2020 DB41/T 1947—2020《污水处理厂
尾水人工湿地工程技术规范》河南省生态环境厅、
河南省市场监督管理局人工湿地的植物可由1种或几种植物搭配构成，应根据植物去除污染物的特性、生长周期、景观效果等因素合理配置，增加人工湿地的多样性、经济性和景观性 2019 DB/T 29—259—2019《天津市人工
湿地污水处理技术规程》天津市住房和城乡
建设委员会可由1种或几种植物配置构成，应根据植物去除污染物的特性、生长周期、景观效果等因素合理配置，增加湿地的多样性、经济型和景观性 2018 DB37/T 3394—2018《人工湿地
水质净化工程技术指南》山东省质量技术监督局应根据人工湿地水深合理配置挺水植物、浮叶植物和沉水植物，并根据季节合理配置不同生长期的水生植物 2016 DB11/T 1376—2016《农村生活污水
人工湿地处理工程技术规范》北京市质量技术监督局可选择多品种植物分区搭配种植，强调植物的多样性及景观效果 2015 《浙江省生活污水人工湿地
处理工程技术规程》浙江省环保产业协会可由1种或几种植物搭配构成，配置时根据植物的耐污特性、生长周期、景观效果、环境条件等因素确定其品种和空间分布1.2 人工湿地植物配置的技术路线

笔者以人工湿地达到良好的营养盐净化功能、维持稳定的湿地生态系统和持续的观赏价值3个方面目标作为设计原则，参考已有规范/指南中关于植物配置的表述，提出了人工湿地植物配置技术路线，如图1所示。该技术路线包括5个步骤：1)单物种确定。指先确定1种承担营养盐净化功能的主要功能水生植物。2)组合搭配。指确定主要功能水生植物的搭配植物，以保证配置的植物组合具有高效的营养盐去除功能。3)系统搭建。指根据环境条件或净化对象需求进一步补充不同生活型或冬季生长的水生植物。如构建挺水—漂浮/浮叶—沉水植物系统，以确保人工湿地具有稳定的生态系统；构建多季节生长的植物组合，以解决冬季人工湿地水生植物大部分枯萎的缺陷，保证人工湿地在全年都具有稳定的净化功能。4)景观配置。指丰富不同花色、花期、植株高度的水生植物，以确保植物配置具有持续的观赏价值。5)空间配置。从营养盐去除效果、景观观赏功能、系统多样性和抗水力冲刷4个角度，根据不同植物的特性进行空间配置，以达到高效的营养盐净化功能，并促进湿地生态系统稳定性与持续的观赏价值。

图 1 人工湿地植物配置的技术路线

Figure 1. Technical route of hydrophyte configuration in constructed wetlands

1.3 人工湿地植物配置的方法

根据植物配置的技术路线，采用文献检索分析方法进行单物种确定和组合搭配。在中国知网数据库中使用“水生植物”和“净化”2个词以“和”逻辑进行主题检索，筛选出其中研究植物组合对营养盐去除的文献[22-30]，共检索到210篇文献，整理归纳文献中用于水质净化研究的水生植物组合，得到465个植物组合。对筛选出的465个植物组合从地区分布、组合数量、组合特性，以及其对应的总氮（TN）、总磷（TP）和氨氮（NH4 +-N）去除效果[31]进行比较分析，并将水体营养盐指标按照TN(0~10、10~30、30~50 mg/L)、TP(0~1、1~3、3~5 mg/L)和NH4 +-N(0~5、5~30和30~50 mg/L)进行分组，通过比较植物组合对营养盐的每日去除率〔（最高去除率/首次达到最高去除率时的天数）×100%〕，筛选出在不同水质浓度梯度中优于平均去除效果的植物组合，将其作为候选的植物配置清单。

在植物配置技术路线中，通过归纳《中国湿地植物图鉴》[32]与《水体植物景观》[33]中对不同水生植物特性的记录，结合人工湿地植物配置设计原则，确定系统搭建、景观配置和空间配置的具体内容。

2. 人工湿地植物配置的具体内容与流程

2.1 配置内容2.1.1 单物种确定

在工程实际应用中，对于表流人工湿地来讲，挺水植物是最为广泛使用的植物类型；对于潜流人工湿地，其水面位于填料以下的工艺特征使其在水生植物选择时仅能选择挺水植物，因此国内相关规范/指南中对于潜流人工湿地以推荐挺水植物为主[34]。已有研究表明，相比于仅有漂浮植物或沉水植物的人工湿地，种植挺水植物的人工湿地具有更好的氮、磷去除效果[35]。收集的465个植物组合数据中，用于营养盐去除且包含挺水植物的组合数高达274个，远超其他类型的水生植物。挺水植物具有较高的氮、磷去除效果，因此挺水植物往往是研究者在进行水生植物组合时的优选植物。根据上述工程实际应用和文献分析结果，在单物种确定时，应首先确保选择1种挺水植物作为主要功能植物来承担主要的净化功能。

作为承担净化功能的优势物种，应满足去污能力强和气候适应能力强的要求。因此通过对465个植物组合进行分析，确定可选用的挺水植物清单，即主要功能植物可选用清单。从出现次数来看，菖蒲(Acorus calamus)、美人蕉(Canna indica)、芦苇(Phragmites communis)、香蒲(Typha orientalis)、鸢尾(Iris tectorum)5种水生植物由于其高效的净化能力在植物组合中出现次数较高，包含这5种挺水植物的植物组合占所有挺水植物组合的86.50%。从所应用的地理位置来看（表2），5种挺水植物均可在《人工湿地水质净化技术指南》中划分的寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区与温和地区广泛使用，说明其均可广泛应用于我国南北方不同气候条件的人工湿地中。因此，从科学研究和气候适应角度，这5种挺水植物均可承担人工湿地中的营养盐去除功能，可作为主要功能植物入选单物种确定的配置清单。

表 2 相关文献中主要挺水植物覆盖的气候分区

Table 2. Climate zones of predominant emergent hydrophyte covered by literature

气候分区平均气温菖蒲美人蕉芦苇香蒲鸢尾严寒地区1月，≤−10 ℃； 7月，≤25 ℃·—∙" role="presentation">∙·—寒冷地区1月，−10~0 ℃； 7月，18~28 ℃●●●●∙" role="presentation">∙夏热冬冷地区1月，0~10 ℃； 7月，25~30 ℃●∙" role="presentation">∙∙" role="presentation">∙∙" role="presentation">∙●夏热冬暖地区1月，>10 ℃； 7月，25~29 ℃∙" role="presentation">∙●●∙" role="presentation">∙●温和地区1月，0~13 ℃； 7月，18~25 ℃∙" role="presentation">∙●∙" role="presentation">∙∙" role="presentation">∙∙" role="presentation">∙ 注：●表示出现次数≥10；∙" role="presentation">∙表示出现次数为5~10；·表示出现次数<5；—表示未出现。2.1.2 组合搭配

组合搭配的作用是在单物种确定的基础上，使人工湿地植物配置实现高效的净化功能。包含5种主要功能植物的植物组合中，以由2种或3种不同植物组成的植物组合居多，其分别占51.48%和31.65%(表3)，由4种或5种不同植物组成的植物组合出现的次数非常少。因此在组合搭配时，应在确定了1种挺水植物作为主要功能植物的基础上，形成由2种或3种不同植物组成的植物组合，配置的植物种类不宜过多。

表 3 5种主要功能植物的不同植物组合数量

Table 3. Number of different configuration patterns of 5 predominant functional hydrophyte

个　功能
植物2种植物3种植物4种植物5种植物合计菖蒲321310358美人蕉24216354芦苇29174050香蒲23124039鸢尾14126436合计122753010237

5种已确定的主要功能植物的常见搭配植物见表4(仅出现1次的组合未列举)。由表4可知，在人工湿地植物对营养盐去除的研究中，最为常见的挺水植物搭配有菖蒲+香蒲、菖蒲+美人蕉、美人蕉+香蒲、美人蕉+梭鱼草(Pontederia cordata)、香蒲+芦苇等，5种主要功能植物之间的搭配组合高达62种。因此，组合搭配时建议考虑挺水植物组合即可。

表 4 5种主要功能植物的常见搭配植物

Table 4. Common matching plants of 5 predominant functional hydrophyte

功能植物与主要功能植物搭配的植物出现的次数菖蒲香蒲(13次)、美人蕉(12次)、水葱(7次)、再力花(6次)、旱伞草(6次)、鸢尾(7次)、千屈菜(4次)、茭白(4次)、灯心草(3次)、芦苇(3次) 美人蕉菖蒲(12次)、梭鱼草(9次)、再力花(7次)、水葱(6次)、香蒲(5次)、鸢尾(5次)、芦苇(3次)、茭白(3次)、千屈菜(3次) 芦苇香蒲(9次)、薄荷(6次)、水葱(5次)、梭鱼草(4次)、芦竹(4次)、灯心草(4次)、美人蕉(3次)、鸢尾(3次)、茭白(3次)、菖蒲(3次)、再力花(2次)、千屈菜(2次) 香蒲菖蒲(13次)、芦苇(9次)、美人蕉(5次)、再力花(3次)、鸢尾(2次)、水葱(2次)、茭白(2次) 鸢尾菖蒲(7次)、美人蕉(5次)、水葱(5次)、再力花(4次)、灯心草(4次)、梭鱼草(3次)、芦苇(3次)、香蒲(2次)

根据以上分析，进一步筛选出包含5种主要功能植物且植物种类数为2或3的植物组合，分别在进水TN浓度为0~10、10~30和30~50 mg/L，TP浓度为0~1、1~3和3~5 mg/L，NH4 +-N浓度为0~5、5~30和30~50 mg/L时，对不同植物组合的TN、TP与NH4 +-N日去除率进行比较，结果如图2所示。由图2可知，当进水TN浓度为0~10 mg/L时，日去除率明显高于梯度内平均值（此时认为去除效果较好）的植物组合为芦苇+鸢尾、水葱(Scirpus validus)+千屈菜(Lythrum salicaria)+菖蒲、芦竹(Arundo donax)+鸢尾+美人蕉、纸莎草(Cyperus papyrus)+再力花(Thalia dealbata)+芦苇、茭白(Zizania caduciflora)+香蒲+芦苇、水葱+薄荷(Mentha haplocalyx)+美人蕉；当进水NH4 +-N浓度为0~5 mg/L时，去除效果较好的植物组合为芦苇+鸢尾、芦苇+薄荷、芦苇+藨草(Scirpus triqueter)。针对同一营养盐指标的不同浓度梯度，去除效果好的植物组合也明显不同。例如当进水TP浓度为0~1 mg/L时，去除效果较好的植物组合为水葱+纸莎草+美人蕉、灯心草(Juncus effuses)+薄荷+菖蒲、水葱+千屈菜(Lythrum salicaria)+菖蒲、再力花+香蒲+美人蕉、纸莎草+再力花+芦苇、梭鱼草+鸢尾+纸莎草、水葱+薄荷+美人蕉，而当进水TP浓度为1~3 mg/L时，去除效果较好的为菖蒲+美人蕉、美人蕉+旱伞草(Cyperus alternifolius)、菖蒲+旱伞草、香蒲+芦苇。

图 2 不同进水浓度下主要挺水植物组合对不同营养盐的日去除率

Figure 2. Daily removal rates of different nutrients by predominant emergent hydrophyte configurations under different influent concentrations

在各进水营养盐浓度梯度内，对TN、TP和NH4 +-N的去除能力高于组内平均值的植物组合可作为植物配置技术路线中组合搭配的选择清单。同时，上述植物组合对不同进水TN、TP和NH4 +-N浓度的每日去除效果，可为不同进水水质下植物的选择和配置提供参考。

2.1.3 系统搭建

在主要功能植物和高效组合搭配确定的基础上，对植物组合进行补充，以构建稳定的人工湿地系统。系统搭建的主要目的：1）丰富水生植物类型，补充漂浮植物、浮叶植物和沉水植物，以提高人工湿地生态系统在抗虫害、抗气候变化以及在营养盐去除方面的稳定性；2）补充冬季植物，包括夏季休眠、耐寒性好的水生植物，避免人工湿地的净化和景观功能在冬季弱化，维持人工湿地全年稳定运行。在补充不同类型水生植物时，可以选择浮萍(Lemna minor)、大薸(Pistia stratiotes)、香菇草(Hydrocotyle vulgaris)、槐叶萍(Salvinia natans)、紫萍(Spirodela polyrrhiza)等漂浮植物，睡莲(Nymphaeatetragona)、芡实(Euryale ferox)、菱(Trapa bispinosa)、水鳖(Hydrocharis dubia)、荇菜(Nymphoides peltata)、王莲(Victoria Warren)等浮叶植物，狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)、苦草(Vallisneria natans)、黑藻(Hydrilla verticillata)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、菹草(Potamogeton crispus)、伊乐藻(Elodea nuttallii)等沉水植物。在进行冬季植物的补充时，可选择补充旱伞草、鸢尾、灯心草等耐寒性较好的植物，或菹草、伊乐藻等冬季生长、夏季休眠的植物。

2.1.4 景观配置

一般的人工湿地多强调净化功能，对景观配置的要求相对较低，但对位于公园内等地方的人工湿地，景观功能也很重要。对于此类人工湿地，其植物配置应包含不同色彩、植株高度与观赏特性的植物，以呈现丰富且协调的视觉效果。景观配置注重搭配不同花期的水生植物，保障人工湿地景观功能在全年的稳定性。例如可选择水葱、美人蕉、鸢尾、再力花、梭鱼草、千屈菜等不同花期、花色的水生植物，提高整体植物配置的观赏价值，还可选用荷花作为人工湿地靠近出水端单元的主要植物。不同水生植物的景观特性见表5。

表 5 人工湿地中常用水生植物的景观特性

Table 5. Landscape characteristics of common hydrophyte in constructed wetlands

植物类型植物名称花期花色植株高度/cm观赏特性挺水植物水葱6—9月橘黄色80~200茎秆密集直立，通直无叶，花密生美人蕉3—12月红色、黄色100~200叶茂花繁，可点缀景观鸢尾4—5月蓝紫色30~50叶片青翠，花型大而齐再力花4—10月紫色200~300紫色圆锥花序挺立半空，叶片青绿梭鱼草6—7月紫色40~70蓝色小花组成花穗，株丛繁茂紧凑纸莎草6—7月紫色150~300苞叶针状密集，伞形花序荷花6—9月白色、粉红色30~50高大色艳，叶片
青绿千屈菜7—8月紫色60~120花朵细小量多，聚成花序色彩醒目浮叶植物芡实7—8月紫色叶片碧绿且有皱褶，花色艳丽睡莲6—8月白色花单生，叶圆形，体态舒展荇菜4—10月黄色伞形花序漂浮植物菱5—10月白色叶片美观繁茂，开白色小花2.1.5 空间配置

对人工湿地中水生植物组合进行空间优化配置时，主要从以下4个方面进行考虑：1）营养盐去除效果。将污染物去除能力较强的主要功能植物和高效植物组合布设在人工湿地的进水端，以充分利用其对营养盐的高效去除能力降低进水中污染物；将浮叶植物布设在藻类易生长区域，以达到通过营养盐吸收/转化和遮挡光照而达到抑制藻类生长的效果；将沉水植物作为人工湿地最后的强化稳定植物布设在人工湿地出水端，以提高出水水质。2）景观效果。从观赏者视觉角度形成不同花色水生植物成群点缀、花色对称景观，或如大片睡莲、荷花的特色湿地景观。根据植株的高度进行植物布置，避免出现互相遮挡而影响观赏价值。3）人工湿地系统生物多样性。沿进水方向形成挺水—漂浮—浮叶—沉水的复合布置，实现依照污染物浓度的梯度变化而构建的稳定人工湿地生态系统。4）抗水力冲刷能力。可在进水单元布置根茎粗壮（如芦苇、茭白）、深根散生〔如菖蒲、香蒲、水葱、荆三棱（Scirpus yagru）、水莎草（Juncellus serotinus）〕和深根丛生（如旱伞草、纸莎草）类抗冲刷植物，以防出现水生植物倒伏情况。

2.2 配置流程

提出人工湿地水生植物配置流程如图3所示。图3中，根据图2筛选出的植物组合的日去除率，提出了不同植物组合预估的污染物日去除率范围，供配置时参考。由图3可知，进行人工湿地植物配置时，可先根据待处理水体的TN、TP或NH4 +-N浓度，根据清单进行单物种确定和组合搭配，确定主要功能植物与高效植物组合，保障人工湿地的净化能力；再进行系统搭建与景观配置，使植物配置具备构建稳定生态系统的能力；同时增强人工湿地植物系统的抗环境变化能力与美学价值；最后根据工程实际情况，通过空间配置，最大化实现植物配置的多种功能。在植物配置全阶段，均需考虑植物的气候适应性，人工湿地所在地气候可参考《人工湿地水质净化技术指南》。

图 3 人工湿地水生植物配置流程

Figure 3. Configuration route of hydrophyte in constructed wetland

在不同的地方规范/指南中，对人工湿地中水生植物的栽种密度要求存在地区差异，因此在按此路线完成植物配置后，推荐参照《人工湿地水质净化技术指南》与HJ 2005—2010《人工湿地污水处理工程技术规范》中推荐的栽种密度，即挺水植物宜为9~25株/m²，浮水植物宜为1~9株/m²，沉水植物宜为16~36株/m²。对于植物组合中不同植物的种植面积，需根据湿地实际情况，并结合配置路线中景观配置和空间配置来确定，同时需保证主要功能植物组合在栽种面积上占大部分。关于表面流人工湿地中水深对植物栽种的影响，推荐参考《人工湿地水质净化技术指南》中对其植物栽种时水位的控制要求，即植物栽种后的运行初期，挺水植物种植区域水深大于10 cm，不超过30 cm；浮水植物和沉水植物种植区域水深不应超过水体透明度，一般建议不超过50 cm。结合参考相关技术指南与规范，按照该路线可更高效地发挥水生植物在人工湿地中的营养盐去除功能，保障构建更为稳定的生态系统，形成持续的景观观赏价值。

本研究提出的人工湿地植物配置技术路线符合并拓展了以往研究中提出的植物配置原则，如在符合净化能力强原则[36]，抗热、抗冻配置原则[19]的同时，充分考虑到了冬季低温对人工湿地的负面影响[37]；在符合美学与生态并存原则[38]的基础上，延伸出按照花期、花色、植株高低以及植物观赏特性进行景观配置，不局限于以往仅区分观叶或观花植物的配置方式[39]；丰富了以往研究中提出的空间尺度配置原则，不局限于美学尺度上的空间配置[20]，而是进一步从营养盐去除、景观观赏功能角度、系统多样性和抗水力冲刷角度进行空间布置。

3. 人工湿地植物配置技术路线优化展望

3.1 人工湿地植物配置中乡土种的发掘

在文献检索分析过程中发现，目前国内人工湿地中所用水生植物具有很高的通用性，例如芦苇、美人蕉、菖蒲等(表3)，即使在全球尺度中，芦苇和菖蒲也是人工湿地修复中较常用的水生植物[40]。这些通用的水生植物适用于国内多样的气候地区和水环境情况。我国不同地区人工湿地相关标准/指南中均主要推荐种植芦苇、香蒲、菖蒲等通用水生植物（表2）。以上情况会导致在进行现有人工湿地植物配置时，仅有少数的通用水生植物被应用，从而忽略对不同地区乡土植物的发掘应用。

未来人工湿地的植物配置，应在科学性配置的技术路线指导下，从现有的几种通用水生植物简单搭配转向对人工湿地所在地区乡土植物种类的发掘。在人工湿地植物配置中选用乡土植物具有以下优势：1）乡土植物对当地环境的适宜性能确保人工湿地的正常运行；2）选用多种乡土物种可增强人工湿地的景观功能，减少因少数几种通用植物配置造成的与自然环境在视觉景观上的突兀；3）可以丰富人工湿地植物的选择范围，实现因地制宜的植物配置路线。

3.2 柔性人工湿地的构建

2003年之后，我国人工湿地对水污染治理能力的增长率已显著高于传统污水厂[41]。目前人工湿地工艺单元外形单调、植物种类单一、占地面积大[42]等问题突显，导致其在景观方面与周围自然环境难以协调共存，因此，设计者应转变理念，构建更符合“山水林田湖草沙生命共同体”理念的柔性人工湿地。例如将大面积矩形人工湿地改造为符合周边地形与原有植被的阶梯人工湿地或小微湿地，通过种植乡土植物或修改“方型”的构筑物边缘设计，则可构建与自然环境更为和谐的新型柔性人工湿地。在梯级人工湿地中，可根据梯级湿地中污水营养盐浓度梯度变化，有针对性地进行单元内植物配置，进而在提高污染物净化效果的同时避免植物种类的单一化。柔性人工湿地的构建，是将人工湿地融入自然环境的途径，且可使人工湿地进一步发挥水质净化和景观功能。

3.3 人工湿地植物配置流程逻辑展望

目前，对于不同种类水生植物在营养盐去除方面的协同效应，尤其是不同植物群落对功能微生物的作用机理尚不清楚[43]。未来，随着深入研究植物协同效应的作用机理以及整合更多关于人工湿地中水生植物应用的运行报告、不同植物组合净化效果的文献研究和相关标准规范，以及在不同定位（不以净化水质为目的的人工湿地，而是以湿地系统恢复为目的的人为干预下的近自然人工湿地），不同功能，不同光照、温度、水深或水质情况下的人工湿地的研究成果，能更丰富和规范化现有的植物配置逻辑与路线。提出人工湿地植物配置流程逻辑展望如图4所示。未来，随着人工湿地理念上的由“大”变“小”的转变、近自然柔性人工湿地的进一步发展以及生态浮岛、稳定塘和水下森林等技术中水生植物作用机理的研究突破，人工湿地将由“灰色建筑”成为兼具高效净化与景观功能的“绿色建筑”，融入生态环境的一部分。

图 4 人工湿地植物配置流程逻辑展望

Figure 4. Logical prospect of hydrophyte configuration process in constructed wetlands in the future

3.4 水生植物配置技术路线优化

本研究提出的人工湿地植物配置的技术路线是以已有常用水生植物组合去除污染物研究文献的数据为基础总结归纳而得，旨在细化和规范化目前人工湿地设计中的水生植物配置。该技术路线除了人工湿地外，还可为生态浮岛、稳定塘的植物配置应用提供一定参考，且可根据新的相关营养盐去除研究成果进行数据补充，以实现植物配置的进一步优化。

该植物配置技术路线也存在一定不足：1）技术路线更关注表面流人工湿地的植物配置，而缺少对潜流人工湿地的考虑。例如技术路线中沉水植物、漂浮植物、浮叶植物无法应用于垂直潜流人工湿地。2）因文献数据量过少，水生植物初始栽种密度、栽种高度无法体现在植物配置方案的技术路线中。3）主要考虑水生植物配置对氮、磷营养盐的去除效果，并未针对对重金属[44]去除效果强的植物进行配置。4）所采用的文献数据主要为实验室数据，缺乏实际工程中的原位监测数据。随着相关研究的丰富以及未来水生态工程信息的公开，还可进一步细化人工湿地水生植物配置技术路线中的设计参数，以更高效地发挥水生植物在人工湿地中的作用和功能。