一種保護(hù)和美化北方城市景觀水體的草本植被過濾帶及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于城市生態(tài)環(huán)境治理和景觀生態(tài)規(guī)劃領(lǐng)域，特別涉及一種保護(hù)和美化北方城市景觀水體的草本植被過濾帶及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]城市景觀水體是指城市綠地、公園、學(xué)校以及居民區(qū)中，通過自然或人為開挖形成的湖泊、河道、水塘等水體。這些水體與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，是城市景觀不可或缺的重要組成部分。
[0003]城市景觀水體通?？煞譃槿?一是長期自然形成的小型湖泊、河道以及濕地；二是公園和旅游區(qū)中人為營造的人工湖泊、溪流、水塘以及濕地；三是居民區(qū)中的水景。
[0004]良好的城市景觀水體可為城市居民提供優(yōu)美和諧的生活環(huán)境，成為居民休閑、娛樂以及旅游的主要場所；同時，它還能促進(jìn)水汽循環(huán)、調(diào)節(jié)小氣候、緩解城市熱島效應(yīng)、涵養(yǎng)地下水源，具有一系列重要的生態(tài)功能；此外，城市景觀水體還承擔(dān)著雨洪消納和園林澆灌等市政功能。
[0005]城市景觀水體通常存有以下兩方面的共性問題。首先，在主觀上，由于缺乏設(shè)計規(guī)范，城市景觀水體的設(shè)計大多只突出景觀手法和表現(xiàn)效果，而忽視了水體的保護(hù)與治理；其次，在客觀上，城市景觀水體大多與自然河流和水系的連通性較差，多數(shù)為整體封閉型或主體封閉型的水體，他們通常水域面積較小、水量較少且補(bǔ)充不及時、水體靜止或流動緩慢、生態(tài)系統(tǒng)不完整、環(huán)境容量小、自凈能力低。
[0006]因此，城市景觀水體的水質(zhì)惡化現(xiàn)象十分普遍。調(diào)查結(jié)果顯示，我國90%以上的景觀水體均遭受不同程度污染，其水體透明度降低、發(fā)臭以及富營養(yǎng)化現(xiàn)象比較嚴(yán)重。尤其是在水資源短缺的北方城市，景觀水體的補(bǔ)充水源大多為經(jīng)過處理后的城市生活污水，其中富含氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，因此水質(zhì)惡化現(xiàn)象更為突出。城市景觀水體的水質(zhì)惡化不僅使其喪失了景觀效果和生態(tài)功能，而且還會成為新的污染源，造成二次污染。因此，當(dāng)前對城市景觀水體進(jìn)行保護(hù)和美化有迫切需求。
[0007]城市景觀水體的污染物可分為外源污染物和內(nèi)源污染物兩種。其中:外源污染物包括使用不潔凈水源補(bǔ)水帶入的污染物、城市暴雨徑流攜帶的污染物、大氣沉降帶入的污染物以及人為活動帶入的污染物等；而內(nèi)源污染物主要是指由底泥所釋放和溶出的污染物。
[0008]城市景觀水體的保護(hù)與修復(fù)方法包括物理方法、化學(xué)方法以及生物-生態(tài)方法三類。其中:物理方法是指通過疏挖底泥和引水沖淤等措施清除底泥污染物，其治理效果好、見效快，但存在治理費(fèi)用高、效果不穩(wěn)定、持續(xù)時間短以及治標(biāo)不治本等缺點(diǎn)；化學(xué)方法是指通過化學(xué)手段去除水體中污染物的方法，其操作簡便、容易實施，但所添加化學(xué)藥劑容易造成二次污染；生物-生態(tài)方法是指通過營造完整的水生態(tài)系統(tǒng)，利用動植物協(xié)同吸收、利用、富集水體中的污染物，從而清除水體中污染物的方法。與物理和化學(xué)方法相比，生物-生態(tài)方法具有操作簡單、易于管理、成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，因此在城市景觀水體保護(hù)中得到了越來越廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。
[0009]當(dāng)前使用最普遍的生物-生態(tài)方法包括生態(tài)浮床(例如專利申請?zhí)朇N201310205655.8 (公開號為 CN103274528A，紅泰菜)、CN201410403375.2 (公開號為 CN104129858A，硼泥)、CN201110225375.4 (公開號為 CN102329002A，植株數(shù)量比在I?10:1的滴水觀音和馬蹄蓮組合植株))、植被緩沖帶CN201210536695.6(授權(quán)公告號為CN103043796B)以及小型人工濕地(例如CN200410051577.1 (授權(quán)公告號為CN100398461C) ,CN200510103262.1 (授權(quán)公告號為 CN100400438C)、CN200810058565.X (授權(quán)公告號為CN101293722B)等，但這些方法均有其不足和缺陷。
[0010]其中:生態(tài)浮床只能去除景觀水體中已有的污染物，而不能阻礙水體周邊外源污染物的持續(xù)進(jìn)入；植被緩沖帶只能攔截去除景觀水體周邊外源污染物的輸入，而不能控制和清除景觀水體的內(nèi)源污染，同時對實施區(qū)的地形要求較高，需要坡岸面積較大且相對平整、坡度平緩；人工濕地不僅只能去除景觀水體中已有的污染物，而且還需要輔以工程措施建造水體循環(huán)系統(tǒng)，其建造成本和運(yùn)行成本較高，占地面積較大，對地形要求更為苛刻。
[0011]綜上，目前尚沒有一種能同時去除景觀水體中的外源污染物和內(nèi)源污染物，從而對城市景觀水體進(jìn)行系統(tǒng)保護(hù)和美化的方法。
[0012]生態(tài)浮床是一種以高分子材料為載體和基質(zhì)，采用現(xiàn)代農(nóng)藝和生態(tài)工程措施綜合集成的水面無土栽培技術(shù)。生態(tài)浮床可將原本只能在陸地種植的植物種植到水面，并取得與陸地種植相仿甚至更高的產(chǎn)量以及更好的景觀效果。利用生態(tài)浮床治理水環(huán)境和修復(fù)水生態(tài)的主要途徑包括以下三方面。(I)生態(tài)浮床中植物通過對水體中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用以及植物根系和浮床基質(zhì)對懸浮物的吸附作用綜合富集水體污染物，并最終通過收獲植物體的方式將污染物移除水體；(2)生態(tài)浮床中植物的根系分泌物可降解有機(jī)物，從而加速水體中有機(jī)污染物分解；(3)隨著水質(zhì)改善，尤其是溶解氧濃度增加，水體中好氧微生物大量繁殖，從而加快了對水體中有機(jī)污染物和營養(yǎng)物質(zhì)的分解利用。
[0013]生態(tài)浮床使水體中污染物大幅減少、水質(zhì)得到改善，為高等水生生物的生存和繁衍創(chuàng)造了條件，并為最終修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)提供了可能。生態(tài)浮床具有操作簡單、易于管理、成本低、效果較好以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，因此在水污染治理中應(yīng)用較為普遍。
[0014]但由于受浮床植物種類、植物生長速度、污染物類型、污染物耐受程度以及溫度的影響，多數(shù)生態(tài)浮床存在凈化效果不穩(wěn)定、凈化能力季節(jié)差異大(夏季高、春秋季低)以及適用地區(qū)有限等缺陷。在我國，生態(tài)浮床主要用于三峽、長三角、滇池以及太湖等南方地區(qū)開闊河道水體中營養(yǎng)物質(zhì)的去除，在城市景觀水體尤其是北方城市景觀水體的保護(hù)和美化中應(yīng)用較少。在我國北方地區(qū)，由于冬季低溫寒冷，絕大多數(shù)南方適用的浮床植物不能安全越冬。尤其關(guān)鍵的是，生態(tài)浮床只能去除景觀水體中已有的污染物，而不能阻礙水體周邊外源污染物的持續(xù)進(jìn)入。而城市暴雨徑流、大氣沉降以及人為活動等所帶入的外源污染物是城市景觀水體污染物的重要來源，可占城市景觀水體總污染物的50%以上。
[0015]在攔截去除城市景觀水體的外源污染物方面，草本植被過濾帶可能有較好效果。但以往城市景觀水體設(shè)計過于注重“觀花”，而對“非觀花”的草本植物重視不足，因此草本植被過濾帶在城市景觀水體保護(hù)和美化中應(yīng)用較少。植被過濾帶最初是一種用于農(nóng)業(yè)面源污染防治的措施，它是位于污染源和水體之間的帶狀植被，能通過物理、化學(xué)、生物等作用使流經(jīng)植被過濾帶的污染物發(fā)生沉降、過濾、稀釋、下滲和吸收，從而最大程度減少污染物進(jìn)入水體。植被過濾帶具有成本低廉、效果顯著、容易實施、管理粗放、持續(xù)時間長、可自我修復(fù)等優(yōu)點(diǎn)，被推薦為治理農(nóng)業(yè)面源污染的有效措施。植被過濾帶可分為草本植被過濾帶、灌木植被過濾帶、喬木植被過濾帶以及復(fù)合植被過濾帶等，其中草本植被過濾帶是由優(yōu)良草本植物構(gòu)建的植被過濾帶類型，它具有對污染物攔截去除效果好、投資少、易管理等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用最為普遍。植被過濾帶技術(shù)多用于農(nóng)業(yè)面源污染防治，將其用于城市景觀水體的保護(hù)和美化尚無先例。綜合利用濱岸植被過濾帶和人工浮床對水質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)凈化僅在專利申請?zhí)朇N201110225417(公開號為CN102285719A)中提及，該方法用于控制和防治河流面源污染，通過在河流旁新開挖一條河道，將其建設(shè)成為一個有效收集并處理河流面源污染的生物強(qiáng)化凈化系統(tǒng)，最大限度地降低進(jìn)入河流的污染負(fù)荷。該方法需重新開挖河道，成本相對較高，占地面積較大，且耗時費(fèi)力。
[0016]將草本植被過濾帶引入城市景觀水體，將其與生態(tài)浮床結(jié)合，綜合對北方城市景觀水體進(jìn)行保護(hù)和美化，目前尚無報道和應(yīng)用的先例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的是提供一種保護(hù)和美化北方城市景觀水體的草本植物過濾帶及其制備方法。
[0018]本發(fā)明提供的一種保護(hù)和美化北方城市景觀水體的草本植被過濾帶，所述草本植被的種苗或種子以鄉(xiāng)土植物為主，以引種和馴化的外來植物為輔。
[0019]具體的，所述草本植被中:鄉(xiāng)土植物與外來植物的栽種比例(直接播種時為種子粒數(shù)比，育苗移栽時為幼苗株數(shù)比)為3-9:1。
[0020]優(yōu)選地，所述草本植被中:鄉(xiāng)土植物與外來植物的栽種比例(直接播種時為種子粒數(shù)比，育苗移栽時為幼苗株數(shù)比)為5-9:1。
[0021]上述草本植被過濾帶中:
[0022]所述鄉(xiāng)土