濟南輕型屋頂綠化七種景天類植物的適應性研究

布鳳琴，張閩，燕坤蛟

(1.山東建筑大學藝術(shù)學院，山東濟南250101;2.山東建筑大學齊魯建筑文化與景觀藝術(shù)研究基地，山東濟南250101)

0 引言

隨著城市的發(fā)展，建筑用地與園林綠化用地之間的矛盾越發(fā)突出，城市生態(tài)環(huán)境日趨惡化，而屋頂綠化幾乎等面積償還了建筑物所占面積［1］，可有效地增加城市綠地面積，改善城市熱環(huán)境，凈化空氣，節(jié)約能源［2］，延長建筑壽命，同時可美化城市、豐富景觀，因而越來越受到世界各國的重視。

屋頂綠化根據(jù)種植形式和景觀效果，分為簡單式屋頂綠化和群落式屋頂綠化兩大類，簡單式屋頂綠化又稱輕型屋頂綠化，是以種植屋頂表面植被層的低矮草本植物為主的屋頂綠化形式［3］。輕型屋頂由于荷載小，種植基質(zhì)淺薄，保水保肥能力差，并且由于屋頂本身不通透，熱容量小，易吸熱也易散熱的特點［4］，其綠化植物要求更加苛刻，對耐旱、耐貧瘠、耐高溫及忍受短期的積水植物的選擇成為重中之重。自20世紀80年代以來，德國、匈牙利、日本等相繼開展了相關(guān)研究，目前已有40多種景天植物應用到輕型屋頂綠化中。我國的輕型屋頂綠化植物的選擇是近幾年才有所涉及，目前主要應用植物為佛甲草和垂盆草，且相關(guān)的生理生態(tài)研究少見報道［5］。

濟南市自2000年建造第一個屋頂花園開始，發(fā)展緩慢，且多為群落式屋頂綠化。目前，除部分重點道路兩側(cè)及重點區(qū)域房屋施行了城市建筑“平改坡”外，新建建筑除少數(shù)大型公共建筑外也存在著建筑設計與屋頂綠化設計不同步的問題［6］，老建筑大部分仍為荷載小的非上人屋頂。因此，輕型屋頂綠化是濟南屋頂綠化的主導方向。濟南春季干旱少雨，夏季炎熱多雨，降水主要集中在7月和8月份，因此水分成為濟南市屋頂綠化植物選擇一個重要的限制因素。本實驗根據(jù)濟南屋頂綠化現(xiàn)狀的要求，選擇已在露地廣泛應用的7種景天植物，對其進行抗旱性實驗和耐澇性實驗，以期為濟南屋頂綠化建設提供依據(jù)。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

依照屋頂綠化植物就地取材、容易獲得、適應環(huán)境氣候的原則，綜合考慮植物的應用研究現(xiàn)狀和植被景觀效果，選擇已在濟南地面綠化中應用較好的的7種景天屬植物，花葉八寶景天、八寶景天、白葉景天、胭脂紅景天、費菜、佛甲草和垂盆草作為實驗對象，對照為玉帶草。植物材料均取自濟南百合園林集團苗圃基地。

1.2 試驗設計

采用田間試驗設計，于2010年7月20日，取植物大小一致、長勢正常的優(yōu)良植株移栽到裝有同樣基質(zhì)(草炭)的營養(yǎng)缽中，進行統(tǒng)一的澆水施肥管理，保持其正常生長，在植物恢復生長后自8月6日開始植物抗旱性實驗和耐澇性試驗。實驗各設7個不同的水分處理，抗旱性實驗為正常澆水(對照)、控水 7d，14d，21d，28d，35d，42d，耐澇性實驗為正常澆水(對照)、淹水 7d，14d，21d，28d，35d，42d，每個處理3次重復，每個重復3盆，共126盆，每隔7d觀察觀察植物形態(tài)并拍照記錄，同時測定各項生理指標。

1.3 試驗方法

1.3.1 形態(tài)指標梯度評價

(1)抗旱性植物形態(tài)評價采用梯度評價法，每隔7d觀察記錄植株形態(tài)，設置5個梯度變化對脅迫期內(nèi)植物形態(tài)進行評定:

Ⅰ表現(xiàn)良好，植物生長不受影響，觀賞效果佳;Ⅱ植株生長緩慢，葉片變薄，主干頂部葉片出現(xiàn)輕微卷曲、萎焉;Ⅲ植株葉片三分之一出現(xiàn)萎焉，葉邊緣干枯，部分老葉脫落;Ⅳ植株葉片二分之一出現(xiàn)萎焉，葉片大量失水脫落，變色，植株與枝條出現(xiàn)倒伏趨勢;Ⅴ植物葉片一半以上嚴重萎焉，大部分枝條死亡，失去觀賞價值。

(2)耐澇性植物形態(tài)評價采用實物觀測與資料分析相結(jié)合的方法，每隔7d定期觀察水淹情況下的植株表現(xiàn)，重點記錄葉片受損害的情況，各個等級的受澇害葉片數(shù)，計算受淹等級，水淹后受損葉片調(diào)查分為5個等級:

Ⅰ出現(xiàn)受澇癥狀葉片數(shù)小于總?cè)~片數(shù)的1/10;Ⅱ出現(xiàn)受澇癥狀葉片數(shù)占總?cè)~片數(shù)的1/10～1/5;Ⅲ出現(xiàn)受澇癥狀葉片數(shù)占總?cè)~片數(shù)的1/5～2/5;Ⅳ出現(xiàn)受澇癥狀葉片數(shù)占總?cè)~片數(shù)的2/5～4/5;Ⅴ葉片全部枯死。

1.3.2 植物萎蔫系數(shù)測定

在植物澆足水后進行斷水處理，記錄當日日期，當植株葉片出現(xiàn)輕微下垂、卷曲，即輕度萎蔫時，用土鏟取出盆內(nèi)少量土樣，進行土壤含水量測定。而后對花盆澆水移至濕潤避光的環(huán)境，并且澆水，一晝夜后觀察，如葉片重新舒展，記錄日期，即為暫時萎蔫時間，而后將花盆移至原來耐旱測定區(qū)重復測定，當植株再次發(fā)生萎蔫，如24h后觀察植株的葉片或嫩枝沒有恢復舒展，記錄當日日期，即為永久萎蔫時間，測定的土壤含水量即為植物永久萎蔫系數(shù)。土壤含水量采用烘干稱重法測定［7］:

1.3.3 干旱半致死時間測定

以植株地上部分死亡為標準，計算植物自干旱脅迫處理實驗開始至一半植株數(shù)量死亡所需的時間［8］，以 d 為單位。

1.3.4 葉綠素含量測定

采用浸提法測定葉綠素含量［9］，用紫外分光光度計測定其在645nm，663nm波長處的O.D.值，以此來計算葉綠素含量:

1.3.5 實驗數(shù)據(jù)處理

運用excel表格和spss軟件對實驗數(shù)據(jù)進行方差差異顯著性檢驗分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫實驗結(jié)果與分析

2.1.1 干旱脅迫對植物形態(tài)的影響

表1 干旱脅迫處理對景天類植物形態(tài)的影響

試驗通過對不同品種的景天進行干旱控水處理，觀測其在不同干旱條件下的植物形態(tài)變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn):相對于景天植物，對照玉帶草在干旱脅迫14d時最早出現(xiàn)脅迫癥狀，說明其對環(huán)境的適應力低于景天植物，至試驗結(jié)束42d時，玉帶草全部死亡。景天中白葉景天、胭脂紅景天、垂盆草在干旱脅迫21d時最先出現(xiàn)脅迫反應，頂端葉片出現(xiàn)輕度萎蔫，但并沒有影響整個植株的生長，在干旱脅迫35d時，白葉景天葉片邊緣出現(xiàn)干枯現(xiàn)象，胭脂紅景天和垂盆草在干旱脅迫42d時，葉片變薄，有葉片脫落，癥狀一直持續(xù)到實驗結(jié)束;花葉八寶景天、八寶景天、佛甲草、費菜在干旱脅迫28d時，出現(xiàn)脅迫反應，葉片出現(xiàn)輕微萎蔫，八寶景天、佛甲草萎蔫癥狀一直持續(xù)至試驗結(jié)束42d時，植物整株生長并沒有受影響?；ㄈ~八寶景天和費菜植物萎蔫癥狀加重，小葉片出現(xiàn)干枯。

綜上所述，單從植物形態(tài)表現(xiàn)觀測可以得出:景天類植物抗旱能力大于非景天類植物，脅迫癥狀出現(xiàn)較晚，抗旱持續(xù)時間較長;景天屬植物中，抗旱性佛甲草＞八寶景天＞費菜、花葉八寶景天＞胭脂紅景天、垂盆草＞白葉景天。

2.1.2 干旱脅迫對植物的干旱半致死時間和萎蔫系數(shù)的影響

植物干旱半致死時間在一定程度上反映了植物的抗干旱能力，與植物萎蔫系數(shù)相關(guān)，試驗期42d內(nèi)，對照玉帶草在實驗36d時死亡，達到干旱半致死時間，白葉景天、花葉八寶景天、垂盆草在實驗20d時出現(xiàn)脅迫癥狀，隨著干旱時間的延長，植株的萎蔫癥狀逐步加重。但至試驗結(jié)束42d時，7種景天植物均未死亡，景天各類均未達到干旱半致死時間。由此可見，多數(shù)景天類植物相對于非景天類植物具有較強的抗旱優(yōu)勢，適用于一般的屋頂綠化。

植物萎蔫系數(shù)測定受到植物的生存環(huán)境和自身特性的影響，試驗期間內(nèi)(2010年8—9月)濟南市平均降水量為622.1mm，較常年偏多53%，較2010年同期偏多45%，且降水主要集中在8月，為426.4mm，降水較多使空氣濕度較大，對干旱半致死時間和萎蔫系數(shù)測定可能有一定的影響，還有待繼續(xù)研究和實驗。

2.2 水淹脅迫實驗結(jié)果與分析

2.2.1 水淹脅迫對植物形態(tài)的影響

本試驗通過對不同品種的景天進行水淹處理，觀測其在不同水淹時間內(nèi)的植物形態(tài)變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn):對照玉帶草在水淹7d時出現(xiàn)脅迫癥狀，葉片邊緣開始變色。至試驗結(jié)束，大部分葉片變色干枯，但未死亡，胭脂紅景天在實驗30d時出現(xiàn)葉片脫落癥狀，但葉色一直未變，至試驗結(jié)束，脫落葉片變多，但未影響其生長，八寶景天在實驗30d時葉片邊緣出現(xiàn)葉斑，但至試驗結(jié)束，癥狀一直未加深，其他景天類植物基本不受水淹脅迫影響，在實驗42d內(nèi)均生 長良好，未出現(xiàn)脅迫癥狀。

表2 各品種受澇后的癥狀變化

綜上所述，單從生長狀況觀測可以得出:7種景天屬植物比較于對照玉帶草均能耐受20d以上的水淹，表明7種植物均為可耐水濕植物;景天屬植物中，花葉八寶景天、白葉景天、佛甲草、垂盆草、費菜耐澇性大于胭脂紅景天、八寶景天。

2.2.2 水淹脅迫對植物葉綠素含量的影響

葉綠素是光合作用得以進行的重要物質(zhì)之一，其含量的變化是光合速率以及植株受環(huán)境因素影響的重要反映［10］。一般情況下，植物受到脅迫時，葉綠素分解，葉綠素的含量也就相應的降低［11］。

從本實驗來看 (圖1)，在實驗期間內(nèi)，植物葉綠素含量呈整體下降趨勢，但并不是線性下降，自實驗開始，白景天、胭脂紅景天、佛甲草、垂盆草葉綠素含量均下降，7d之后佛甲草、垂盆草葉綠素含量開始上升，至試驗結(jié)束葉綠素含量變化不大，說明佛甲草、垂盆草對環(huán)境敏感度較高，之后葉綠素含量變化不大，說明其生理生化狀態(tài)相對良好，能維持正常的光合作用，抗性較強。白葉景天、胭脂紅景天21d之后轉(zhuǎn)而開始上升，分別恢復到對照的95.78%，49.14%，因此表明三種植物尤其是胭脂紅景天，其修復調(diào)節(jié)能力相對較強，至脅迫25d時，葉綠素含量再次下降;八寶景天，花葉八寶景天、費菜脅迫初始，葉綠素即急速上升，表明3種植物對環(huán)境的敏感性較高，因而表明其耐澇能力較低;費菜至水淹脅迫35d后葉綠素開始急速下降，說明費菜在一定時間內(nèi)耐澇性較強，水淹時間加長，則耐澇性大為降低。

圖1 不同水淹條件下植物葉綠素含量的變化

通過對不同植物不同處理時間葉綠素含量下降幅度進行方差分析，見表3。

表3 不同植物不同處理時間葉綠素含量方差分析

從表3看出:不同植物品種之間葉綠素的變化達顯著水平(p＞0.05)。對不同植物葉綠素變化幅度進行多重比較，見表4。

表4 不同植物不同處理時間葉綠素含量變化多重比較

多重比較結(jié)果表明:在實驗期間內(nèi)，Ⅲ紅胭脂紅景天、Ⅳ花葉八寶景天葉綠素變化無顯著差異(p＞0.05)，但與Ⅰ白葉景天、Ⅱ花葉景天、Ⅴ佛甲草、Ⅵ垂盆草、Ⅶ費菜之間差異達顯著性水平(p＜0.05)，葉綠素變化幅度顯著大于Ⅰ白葉景天、Ⅱ花葉八寶景天、Ⅴ佛甲草、Ⅵ垂盆草、Ⅶ費菜，但這四種景天在實驗期間內(nèi)葉綠素變化無顯著性差異(p＞0.05)。

總之，通過葉綠素變化分析，脅迫處理對景天植物葉綠素含量造成了一定的影響，但整體影響不大，說明大多數(shù)景天比較耐澇，佛甲草、垂盆草、費菜耐澇性大于白葉景天、花葉八寶景天大于胭脂紅景天、花葉八寶景天。

3 結(jié)論

本實驗通過植物形態(tài)觀察直接結(jié)合葉綠素含量測定，結(jié)果表明:七種景天屬植物抗旱性強弱順序為:佛甲草＞八寶景天＞費菜、花葉八寶景天＞胭脂紅景天、垂盆草＞白葉景天;耐澇性強弱順序為佛甲草＞垂盆草＞胭脂紅景天＞白葉景天＞費菜＞花葉八寶景天＞八寶景天，七種景天屬植物除白景天對干旱和淹水都有相對較長的脅迫持續(xù)時間，白景天在灌溉條件受限的情況下慎用，其它6種景天均可廣泛用于濟南輕型屋頂綠化建設中。

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