2024年3月16日发(作者：)

表面流人工湿地植物调整与多样性植物景观改造研究　

——

以上海化学工业区生态湿地一期改造工程为例　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｐｌａｎｔ　Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｗｅｔｌａｎｄ　

—

Ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｆｉｒｓｔ　Ｐｈａｓｅ　Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｆ　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｗｅｔｌａｎｄ　ｉｎ　Ｓｈａｎｇｈａ　

Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｐａｒｋ　ａｓ　ａｎ　Ｅｘａｍｐｌｅ　

沈伟国　

Ｓｈｅｎ　Ｗｅｉ￣ｕｏ　

≥》摘　要：湿地植物是湿地的一个重要组成因素。为丰富湿地植物多样性且营造低养护、持久　

的良好植物景观，本项目结合上海化学工业区生态湿地一期的实际需求，在调研该区域植物　

配置现状的基础上，提出湿地单元功能分区植物配置，优先选择养护管理要求低、对环境友　

好的乡土水生植物，在减少湿地植物后期维护成本的同时，兼顾植物群落的生态净化功能　

与景观持久陛，希望能对湿地净水功能与空间布局、生态打造、服务设施、生态环境的景观　

风貌起到一定的完善和促进作用。　

关键词：化学工１业区；生态湿地；植物配置　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｅｔｌａｎｄ　ｐｌａｎｔｓ　ａｒｅ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｏｆｗｅｔｌａｎｄｓ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｎｒｉｃｈ　ｔｈｅ　ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆｗｅｔｌａｎｄ　

ｐｌａｎｔｓ　ａｎｄ　ｃｒｅａｔｅ　ａ　ｌｏｗ．ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ａｎｄ　ｌｏｎｇ－ｌａｓｔｉｎｇ　ｐｌａｎｔ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ，ｔｈｉｓ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｃｏｍｂｉｎｅｓ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌｎｅｅｄｓ　

ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｐｈａｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗｅｔｌａｎｄ　ｉｎ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｐａｒｋ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　

ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｐｌａｎｔ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｇｉｏｎ．ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｐａｒｔｉｔｉｏｎ　ｐｌａｎｔ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　

ｗｅｔｌａｎｄ　ｕｎｉｔｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｐｒｉｏｒｉｔｙｉｓ　ｇｉｖｅｎ　ｔｏ　Ｉｏｃａｌ　ａｑｕａｔｉｃ　ｐｌａｎｔｓ　ｗｉｔｈ　ｌＯＷ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ　

ｆｒｉｅｎｄｌｙ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｗｈｉｌｅｒｅ　ｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｔｅｎａｎｃｅ　ｃｏｓｔ　ｏｆ　ｗｅｔｌａｎｄ　ｐｌａｎｔｓ．ｔｈｅ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｕｒｉｉｃａｔｉｆｏｎ　

ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｃｅ　ｏｆ　ｐｌａｎｔ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ　ａｒｅ　ｔａｋｅｎ　ｉｎｔｏ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　

ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｆｕｎｅｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｐａｔｉａｌ　ｌａｙｏｕｔ　ａｎｄ　ｅｃｏｌｏｇｙ　ｏｆｗｅｔｌａｎｄｓ　ａｒｅ　ｅｘｐｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｌａｎｄｓｃａｐｅ　ｏｆｔｈｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ，　

ｓｅｒｖｉｃｅ　ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａＩ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｗｉｌｌ　ｐｌａｙ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｚｏｎｅ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｗｅｔｌａｎｄ；ｐｌａｎｔ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　

１项目概况　

上海化学工业区位于上海市南翼的杭州湾北岸（图１），金　

山、奉贤两区的交界处，东至奉贤南竹港，南至杭州湾，西至龙　

泉港出海闸，北至沪杭公路，总规划面积２９，４　ｋｍ　，是国家首批　

植物调整改造，达到提升水质处理、科普教育展示、休闲休憩　

场地、优美湿地空间等多功能复合生态景观。　

２表面流人工湿地一期栽植植物分布及现状　

２．１表面流人工湿地组成部分　

上海化工区生态湿地一期工程由以下门个部分组成（图３）：　

新型工业化示范基地、国家生态工业示范园区（图２）。上海化　

工区生态湿地一期工程位于上海化学工业区东北角Ｆ７地块，占　

地３３　ｈｍ　，呈倒Ｌ形，湿地初始最大设计流量为２５　０００　ｍ　／ｄ，目前　

的进ｚｋ．￣８　８００　ｍＳ／ｄ，水源包括化工区中央河的河水８　０００　ｍ＿ｊ／ｄ　

（１）进水系统：包括污水厂污水提升泵房及中央河取　

水泵房两套进水系统。　

污水厂污水提升泵房：位于Ｅ４地块污水厂内，内有四台泵　

和达到排放标准的污水厂有机污水出水８００　ｍ　／ｄ。１￣２００８年运　

行以来，陆续出现岸线沉降塌陷、泵房老化、中央河进水不稳　

定等基础设施问题，同时出现植物枯落物长期堆积以及原人　

工配置植物逐渐被芦苇替代等现象。为了将生态湿地一期工　

程打造成上海化学工业区的绿色产业名片，形成高效完善的　

净水功能、环境优美的景观环境、设施完备的展教功能，在现　

（三用一备），每台泵的流量为５００　Ｖｈ。出泵房的达标污水通过　

北银河路上的管道输送至Ｆ４地块东侧的湿地入口调节池内。　

中央河取水泵房：位于中央河、东河北段涵闸处，为一　

取水简易彩钢板泵房，内设两台立式水泵，每台水泵流量为　

３５０　ＴＩＩ。／ｈ。通过管道将中央河水输送至湿地入口调节池。　

有结构和环境的基础上，营建符合提升完善功能发展的湿地　

景观和生态净化典范案例。本项目聚焦运行多年的人工湿地　

植物调整，通过水面开挖、生态驳岸、植被恢复等湿地生境和　

５８　（　＞２０１８年第８期　

（２）研究湿地：位于湿地南端，共有七个单元池，其中有　

三个８５ｍ（Ｌ）×７ｌ５ｍ（Ｂ）的单元池和四个２０ｍ（Ｌ）×７ｍ（Ｂ）的　

单元池，用以研究湿地植物的生长特性和周期。　

ＳＣｌＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＯＦ　Ｉ　ＡＮＤ９ｃＪ　．Ｅ　、■＃Ｉｌｌ，接　

图１上海化学工业区生态湿地景观　

图２上海化学工业区地理位置图　

图３上海化工区生态湿地一期工程用地范围示意图　

（３）ＣＯＤ降解池：由两个平行单元池组成，每个单元池　

约７　３００　ｍ　，池内种植川蔓藻。　

２．２表面流人工湿地栽植植物分布及现状　

２００８年栽植的湿地植物（图４），主要包括Ｃ０Ｄ降解池栽植的　

川蔓藻（Ｒｕｐｐｉａ　ｒｎ￣ｍａ），除了用于观察湿地植物生长特性的研究　

湿地以夕ｌ、，其他以单优势种群栽植芦苇（Ｐｈｒａｇｍｉｔｅｓ　ｃｏｍｍｕｎｉｓ）、　

香蒲（Ｔｙｐｈａ　ａｎｇｕｓｔｉｆｏｌｉａ）、水葱（Ｓｃｉｒｐｕｓ　ｔａｂｅｍａｅｍｏｎｔａｎ／）、宽叶香蒲　

（　ｈａ／ａ￣ｆｏ／ｉａ）等湿地植物。经过多年自然生长与群落演替，主　

要植物分布状况变化如下：　

（１）川蔓藻作为ＣＯＤ降解池的功能植物在湿地运行以后　

很快被岸上的芦苇侵占；　

（２）芦苇作为耐盐湿地植物，作为该区域典型优势种，在湿　

ｃ｝ｉ＞２０１８年第８期５９　

（４）自由表面流湿地：由２０个单元池组成，总面积约　

１８．７５　ｈ　，池内种植芦苇、水葱、香蒲、水烛等。　

（５）中间提升泵房：在湿地的东北角设有一个中途提升　

泵房，内设四台泵，每台泵的流量为３８０　ｔ／ｈ。　

（６）景观湿地：位于湿地的末端，为一开阔的水域，设有　

亲水平台和观乌塔等。　

（７）出水口：在景观湿地池中有一溢流口与化工区的目华　

路两端景观绿地水池相连通。　

图４上海化工区生态湿地主要植物种类分布　

Ｉ左　：２００８年栽植　右图：２０１７午现状）　

地投入使用以后，逐步侵占替代其他处理单元的湿地植物；　

（３）香蒲在春季萌发季节嫩芽受到动物的植食作用影响，　

同时遭受高盐分水体和水位深度影响，栽植的香蒲种群逐渐　

退化，或者被芦苇种群替代；　

（４）水葱由于受到高盐分ｚｋ，－ｆ￥￣ｎ７ｊ％２．深度影响，栽植的水　

葱种群在４—５年内逐渐被芦苇种群替代。　

化工区人工湿地～期工程建成后，由于缺乏对湿地植物　

的定期收割和维护，植物枯败腐烂及悬浮物的截留和沉淀造　

较高盐允同时，工业废水处理厂（ＷＷＴＰ）的出水盐度在２　

年约为海水盐度值的一半。因此，高盐度胁迫是造成该士ｌ　

植物群落自然演替的重要驱动因子＇淡水湿地植物的生长　

受至０限市ｌ。　

由于芦苇是上海滨海地区湿地的优势物种，具有发王　

横走根状茎，在地下形成纵横交错的网状结构，能够利用　

的无性繁殖和种子繁殖，从湿润地到１　ｍ水深均可形成单肆　

的芦苇群落。作为世界分布的湿地广布种，芦苇在人工湿±　

除重金属、有机物等各种类型污染物的能力得到广泛研　

实，具有较强的耐污染能力和较宽的生态位，对占据相同　

位的湿地植物具有竞争优势。因此，上海化工区生态湿地一　

成底泥增厚，河床抬高，直接影响了水流的停留时间，同时还　

造成系统内有机质的增加，影Ｉ］Ｉ￣ＣＯＤ的去除效果。同时’整个人　

工湿地区域与外界处在开放状态，来往于柘林镇和码头的人　

员和车辆较多，对斜坡造成严重损坏，造成提升泵房以北、湿　

地北侧的斜坡滑坡严重，从原来约５０　ｃｍ宽的坡项，坍陷成约　

１５０　ｃｍ宽的道路；另外较多外来人员在生态湿地内垂钓、抓捕　

鱼虾，甚至在深水区用简易设备电鱼，存在安全隐患。　

工程Ｒ２ｏｏ８年运行以来，人工栽植的植物在高盐、污染双ｉ　

迫生境下进行“环境过滤”，同时进行物种间竞争驱动了　

群落以芦苇单优势种为主的湿地植物景观。　

２．３表面流人工湿地植物现状原因分析　

根据２００５年８月的地块范围内现场踏勘，原场地主要以荒　

３表面流人工湿地植物调整改造途径　

３＿１植物调整目标与原则　

本次生态湿地一期改造工程，面积约２６．８　，其中：　

段约为１０．９　ｈｍ　，一期湿地改造段约为１５．９　ｈｍ　。针对ｉ　０年；　

工湿地运行积累的经验，本项目在该地块发挥湿地净化Ｉ　

废的水产养殖塘、潮沟和灌渠组成，在养殖塘隔离堤岸自然　

生长有芦苇、菰、浮萍、空心莲子草等湿地植物，以及上海滨　

海地区荒地常见的构树、水杉、合欢等散生乔灌丛，律草、野　

大豆、薯蓣、藜、碱菀、田箐、加拿大一枝黄花等草本植物优势　

种。由于该地块属于典型的滨海盐渍土，地表水和地下水含有　

的基础上，重点提升湿地净化科普展示和多样化湿地景　

功能。因此，根据生态系统适应性管理理论，对植物调整ｉ　

茁要Ｅ　压瑁国　

如下原则：　

环境影响也是重要的考量因素之一。因此，本项目采用机械　

曝气的充氧方式。　

（１）主要功能和次要功能兼顾取舍。人工营建或自然的　

生态系统都均有多种生态系统服务类型，并且多种生态系统　

（３）砾石滩（Ｓ１、Ｓ２）改造方案。为了提高湿地处理效　

果，结合上游曝气配水区，本次改造将原有ＣＯＤ降解池改造成　

砾石滩（Ｓ１、Ｓ２）。砾石滩单元利用现有的进水渠道铺设碎石，　

同时在碎石间隙穿插种植芦苇，为各种生物繁衍创造适宜的　

生存环境。通过上游曝气配水区的提水曝气，打造富氧条件，　

为本单元砾石滩微生物提供生存条件。砾石滩需要铺设碎石，　

服务类型之间存在协同和权衡机制。在人工营建生态系统项　

目中，区分人为取向的主要功能和次要功能尤为重要，本案例　

中在高盐、污染胁迫生境条ｔ￣－Ｔ，重点区分湿地水质净化和科　

普展示、休闲游憩的植物多样性的协同和权衡，特别关注不同　

生态系统服务的权衡冲突问题。　

（２）生境改造与植物生态位相匹配。适宜的生境是植物　

生存繁殖的基础，也是构建的生态系统发挥生态系统服务的　

基础　。本案例中芦苇作为该区域生境的单优势种群，是重要　

的基调植物景观，必须在改造过程中充分尊重自然的力量，同　

时，由于人为休闲游憩功能主观对结构和物种多样性的植物　

景观需求，因此，如何基于芦苇植物基调景观，在局部地块或　

游线上提高植物多样性，营造与植物相匹配的生境是调整改　

造的重要基础。　

粒径在３－１０　ｃｍ为宜，铺设厚度在２０　ｃｍ，配合种植强势挺水植　

物芦苇，一方面提供功能区的去除能力，另一方面可以阻挡主　

流线，增加砾石滩的水流停留时问。　

（４）芦苇区（￥３￣Ｓ１４）改造方案。在保持现有基调植物　

芦苇种群的基础上，分割威１２个单元（Ｓ３－Ｓ１４），根据参观游　

线丰富植物多样性的需求，通过营造不同的水深，创造有别于　

芦苇适宜生境的植物生存条件，比如抬高地形栽植耐水湿的　

乔灌木、增加水深栽植浮叶植物等。通过这些功能性的水生植　

物处理能力，同时通过导流坝的设置尽可能延伸水力路径，使　

依附在土壤或植物根部周围的微生物活动得到改善，通过植　

物和生物的降解来提高吸收污染物的能力。　

（３）优势植物与植物多样性协调。根据人工湿地系统研　

究表明，提高植物多样性能够增强水质净化的生态系统服务　

供给能九但是前提条件是多种植物能够竞争共存　］。由于湿　

地植物具有相同生态位单优势种群的分布特征，尤其是对水　

深条件限制和光资源竞争优势非常重要，在局部区域应对芦　

苇种群的侵入，可在生境改造（抬高地形或增加水深）的基础　

（５）末端水质深度净化区（Ｓ１５、Ｓ１６）改造方案。为达　

到污染物深度净化（三级　争化）所需的水深标准，创造耗氧、　

厌氧的分层环境促进氮的消化和反硝化作用　】，本项目将改造　

段最后两个单元（￥１５、￥１６）的水生植物区改造为水深１．３　ｍ的　

上，增加对芦苇具有竞争优势的植物群落，达到基调植物景观　

以芦苇为主，局部满足植物多样性需求。　

深水区，同时沿驳岸设置不同标高的浸没式堤坝，这一系列的　

设计均有助于提高来自上游单元池植物颗粒的沉积，使植物　

有机物质进行生产和积累，从而导致微生物的代谢活动，确保　

污染物在需氧和厌氧阶段的生物降解能力。　

（４）自然演替与人工轻度干预平衡。生态系统作为有生　

命的绿色基础设施，人工湿地生态系统与所有生物体一样，遵　

循基本的生态系统自然演替过程。虽然通常意义上自然演替是　

比较长时间尺度的变化过程，但是在高营养盐输入的人工湿　

地生态系统中’演替可能在几年内导致人工构建的湿地系统发　

生剧烈变化，根据理想模型技术参数构建的人工湿地系统，常　

常导致水质　争化能力衰减。因此，轻度的人工干预对维持人工　

３，３局部植物多样性景观营建措施　

（１）耐盐耐水湿乔灌木。在营造适宜地形的基础上，选　

择上海地区常见的耐盐耐水湿乔木种类有水杉、池杉、湿地松　

等；灌木种类可选择海滨木槿、厚叶石斑木、柽柳、海桐等。在　

陆域景观丰富植物景观的多样性结构，同时为游线提供宜人　

的观赏和遮阴。　

湿地水质净化能九提高植物多样性景观具有重要作用。　

３．２湿地单元功能分区生境改造　

（１）进水区改造方案。考虑进水渠道功能保持完整，本　

次改造仅对该进水渠道进行清淤改造，增加水深限制芦苇种　

群的侵入。　

（２）耐盐耐污染挺水植物。成片区栽植耐盐挺水植物，　

必要时在根部与芦苇种群采取根域限制隔离措施，增加的植　

物种类选择自然种群植株密度较大、叶面积较大的挺水植物，　

能够有利于芦苇种群通过根部，或种子传播进行侵入，根据　

不同水位深度，可选择美人蕉、水生美人蕉、花叶美人蕉、芦　

（２）配水曝气区（ｓ０）改造方案。由于本项目湿地进水　

由中央河水和无机废水混合而成，其中无机废水溶解氧含量　

低，中央河水溶解氧含量与河水水质相关，因此混合水中溶解　

氧含量总体较少。为了提高湿地进水中的溶解氧量，在现状配　

竹、花叶芦竹、千屈菜、黄菖蒲、马蔺、喜盐鸢尾、慈姑等　。同　

时在后期养护管理中辅助必要的人工干预，尤其是芦苇萌发　

水区中增加曝气设施，同时也起到将两种进水完全混合的作　

用　。由于配水区面积较小，机械曝气的强度能满足溶解氧含　

量的要求。考虑到生态湿地植物兼具景观、科普展示等作用，　

的早春季节，注意对上述局部挺水植物栽植区的芦苇进行及　

时清理。　

（３）耐盐浮叶沉水植物。在湿地植物中，一般浮叶和沉　

（…｛＞２０１日年第８期６１　

图５湿地水生植物配台木栈道景观　

水植物的耐盐能力较弱，必须根据局部水域的盐度条件进行　

栽植，推荐在盐度低于５％ｏ的水域进行浮叶、沉水植物的栽　

域条件生长的植物品种，通过适量植被补植结合现状植被修　

整，构筑提升原有植被景观环境。本项目以水生植物为主．在　

满足水处理功能性的同时，水生植物群落的构建既要满足水　

生植物与环境在生态适应性上的统一，又要通过艺术构图原　

理，体现出水生植物个体和群体的形式美，以及人们在欣赏时　

所产生的意境美。　

植，可选择的浮叶植物种类有萍蓬草、荇菜等，睡莲在盐度　

３％ｏ以下水域栽植；沉水植物在５％ｏ的水域可选择篦齿眼子菜、　

狐尾藻、金鱼藻、眼子菜等，另外具有强烈繁殖能力的菹草和　

黑藻不建议作为沉水植物恢复物种；海草类植物作为浅海耐　

盐植物恢复的重要沉水植物资源库，由于水体污染和物种资　

源开发利用不足，在上海较高浊度的海岸带极少自然分布，因　

此也不推荐使用，原ＣＯＤ降解池中栽植的川蔓藻全部死亡可能　

与污染胁迫有关。　

（３）丰富的水景要求植物的配置不仅在水边和水面，更需　

要伸入到水中、水底，给人以一种自然、文雅的静态游乐的享　

受。通过挺水植物、沉水植物、浮叶植物以及和周边构筑物如　

园路、照明、木栈道、亲水平台等多种组合（图５），达到水面、　

水中、水底不一样的景观感受。　

４结论　

（１）本次生态湿地一期的植物景观改造中，湿地生态系　

统服务的权衡是核心，以芦苇种群作为基调植物景观，通过生　

参考文献：　

［１］李洁，崔丽娟，李伟’等．兼顾景观功能的人工湿地植物配置模式探讨【Ｊ】．湿　

地科学与管理．２０１３．９（１）：１０—１４．　

境改造和不同生活型水生植物景观营建是核心。通过挺水、沉　

水以及浮叶植物在处理单元的覆盖，结合导流堤坝来尽可能　

［２】【５】崔心红．水生植物应用【Ｍ］．上海：上海科学技术出版社，２０１２，６０—６８．　

［３】李勇，王文鹏，刘静．人工湿地脱氮除磷影响因素及改进措施研究［Ｊ］．湿　

地科学与管理，２０１８（１）：２３－２８．　

延伸水力路径，使水流在单元池内蜿蜒前进，使依附在土壤或　

根部周围的微生物活动得到改善。　

（２）在整合、利用现有植被构成的基础上，依托适宜区　

ｆ４】李峰平＇魏红阳，马嚣，等．人工湿地植物的选择及植物净化污水作用研　

究进展［Ｊ］．湿地科学，２０１７，１５（６）：８４９－８５４．　

沈伟国　

１９８０年生／男／上海人，上海化学工业区发展有限公司助理工程师／主要从事园林项目的绿化施工和管理工作（上海２０１５０７）　

６２　（　＞２０１日年第８期