Short Communication

Investigating emergent macrophytes establishment rate and propagation towards constructed wetlands efficacy optimization

Étude du taux d'établissement et de la propagation des macrophytes émergées en vue d'optimiser l'efficacité des zones humides construites

¹ Department of Biology, Ole Worms Allé 1, Aarhus University, Aarhus C 8000, Denmark
² School of Pure & Applied Sciences, Open University of Cyprus, 56 Yiannou Kranidioti Avenue, Latsia 2220, Nicosia Cyprus
³ Department of Bioscience, Vejlsøvej 25, Silkeborg 8600, Denmark
⁴ Sino-Danish Centre for Education and Research, Beijing, PR China
⁵ WATEC, Aarhus University Center for Water Technology, Ny Munkegade 120, Aarhus C 8000, Denmark

^* Corresponding author: paraskevi.manolaki@ouc.ac.cy

Received: 19 March 2021
Accepted: 29 April 2021

Abstract

Constructed wetlands have become a widely used tool for reducing nutrient loading from agriculture drainage water running to aquatic ecosystems. To ensure a high nutrient removal efficiency, it is often suggested to use macrophytes to retain or remove nutrients via uptake and through the denitrifying biofilm. In Europe, Phragmites australis and Typha spp are the most commonly used aquatic plants in constructed wetlands (CWs) with free surface flow, and these species often form monocultures in the wetlands. In order to achieve a more diverse vegetation, there is a need to introduce more plant species. Creating a mass production of plant material reduces both handling time and the risk of depleting and disturbing vegetation in natural habitats such as streams or lakes. However, a successful and continuous production of such material during growing seasons requires knowledge of the selected species' establishment and propagation. We examined the relative growth rate (RGR) of six emergent macrophyte species collected from streams and small lakes located in Mid Jutland (Denmark), in seasonal experiments from March to October in order to determine the most efficient time period for their propagation. We found that all species had highest RGR in June, and that several species showed high growth efficiency from April to August. The results showed that it is possible to have a full production of emergent macrophytes throughout the growing season, and therefore, we suggest to propagate plants for use in constructed wetlands in order to enhance biodiversity and ecosystem functioning.

Résumé

Les zones humides construites sont devenues un outil largement utilisé pour réduire la charge en nutriments des eaux de drainage agricoles s'écoulant vers les écosystèmes aquatiques. Pour garantir une efficacité élevée de l'élimination des nutriments, il est souvent suggéré d'utiliser des macrophytes pour retenir ou éliminer les nutriments par absorption et par le biofilm dénitrifiant. En Europe, Phragmites australis et Typha spp sont les plantes aquatiques les plus couramment utilisées dans les zones humides construites (ZH) à écoulement superficiel libre, et ces espèces forment souvent des monocultures dans les zones humides. Afin d'obtenir une végétation plus diversifiée, il est nécessaire d'introduire davantage d'espèces végétales. La création d'une production de masse de matériel végétal réduit à la fois le temps de manipulation et le risque d'appauvrir et de perturber la végétation dans les habitats naturels tels que les cours d'eau ou les lacs. Cependant, une production réussie et continue de ce matériel pendant les saisons de croissance nécessite une connaissance de l'établissement et de la propagation des espèces sélectionnées. Nous avons examiné le taux de croissance relatif (RGR) de six espèces d'hélophytes collectées dans des cours d'eau et des petits lacs situés dans le centre du Jutland (Danemark), dans des expériences saisonnières de mars à octobre, afin de déterminer la période la plus efficace pour leur propagation. Nous avons constaté que toutes les espèces avaient le RGR le plus élevé en juin, et que plusieurs espèces présentaient une efficacité de croissance élevée d'avril à août. Les résultats ont montré qu'il est possible d'avoir une production importante de macrophytes émergés tout au long de la saison de croissance, et donc, nous suggérons de propager les plantes pour une utilisation dans les zones humides construites afin d'améliorer la biodiversité et le fonctionnement de l'écosystème.