3種觀賞草的持水性能

陳 瑩,彭正鑫,洪 偉

(1.福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院，福建 福州 350002； 2.福建省高校森林生態(tài)系統(tǒng)過程與經(jīng)營重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350002)

觀賞草是地被植物中一類形態(tài)美麗、色彩豐富、觀賞價(jià)值高的草本植物，以禾本科草本植物為主，還有部分莎草科、香蒲科、天南星科、百合科和鳶尾科等植物[1-3]。隨著節(jié)約型社會的建設(shè)，觀賞草因具有獨(dú)特的株型、線條質(zhì)地、花型花色、葉質(zhì)葉色，以及植株強(qiáng)健易栽、成活率高、養(yǎng)護(hù)成本低廉等特點(diǎn)，已逐漸成為自然園林的主旋律[4-8]。觀賞草有著廣闊的市場前景，且在園林造景中重要地位，因此，研究觀賞草具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

水是整個(gè)生物地球化學(xué)循環(huán)過程的重要因子，也是養(yǎng)分循環(huán)和能量流動的載體。地表植物通過自身的貯水持水能力來截持降水及阻延地表徑流，在一定程度上能防止土壤濺蝕，增強(qiáng)土壤抗沖性，抑制土壤水分的蒸發(fā)[9]。因此，研究園林植物的持水性能不但能為我國建設(shè)節(jié)約型城市園林綠化提供重要的參考依據(jù)，而且對于地球水分循環(huán)和水量平衡等方面的研究也具有重要意義。

目前，國內(nèi)外對于持水量的研究較多，該方面的研究已經(jīng)由靜態(tài)走向動態(tài)、由定性描述走向定量描述、由經(jīng)驗(yàn)走向機(jī)理[10-13]。特別是20世紀(jì)80年代以后，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用使水分研究飛速發(fā)展，促使其進(jìn)入了計(jì)算機(jī)化、程序化，并帶動了一系列關(guān)于水分研究項(xiàng)目的發(fā)展[14]。隨著水分研究手段的進(jìn)步，植物的水分研究得到飛速發(fā)展。然而國內(nèi)對植物的水分研究主要集中在林地生態(tài)系統(tǒng)中凋落物的持水性能上[15-20]，對于特定園林植物持水量的研究尚處于起步階段，對觀賞草的持水性能研究尚未見報(bào)道。本研究以福建地區(qū)常見的3種觀賞草作為研究對象，對其持水性能進(jìn)行分析，旨在探討觀賞草在生態(tài)保護(hù)中的應(yīng)用價(jià)值，希望能為觀賞草的推廣與應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

本研究采用福建地區(qū)園林景觀中比較常見的旱傘草(Cyperusalternifolius)、狼尾草(Pennisetumalopecuroides)以及麥冬(Ophiopogonjaponicus)作為試驗(yàn)材料，3種草均處于營養(yǎng)生長階段。試驗(yàn)于2011年4月18日09:00采用隨機(jī)的方法在福州江濱公園、森林公園以及其他景觀園林中將植物材料連根拔起，采集試驗(yàn)所需數(shù)量的材料帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究。

將各個(gè)地點(diǎn)采集的試驗(yàn)材料清洗干凈至不帶土，將觀賞草的根、莖、葉分開，放入烘干箱，在85 ℃條件下烘干到質(zhì)量恒定。然后將材料取出，分別稱取等量的試驗(yàn)材料(200 g)各3份，用塑料袋裝好，將塑料袋上挖孔(方便水的流入與流出)，或用帶子綁好，將各種處理好的試驗(yàn)材料放入清水中，分別浸泡0.08、0.25、0.50、1.00、2.00、4.00、8.00和16.00 h 后，撈出稱取材料不滴水時(shí)的質(zhì)量并記錄。然后再放入水中繼續(xù)浸泡，直至所有時(shí)間段所需要的數(shù)據(jù)都測定記錄結(jié)束。

將稱量得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄好，用Excel軟件處理數(shù)據(jù)，計(jì)算出各種材料各個(gè)時(shí)間的持水率和吸水速率[18]。

W=(m1-m2)/m2;

S=W×100%;

v=[(m1-m2)/m2]/t.

式中，W為植物樣本的持水量，m1為植物樣本的濕質(zhì)量(g)，m2為植物樣本的干質(zhì)量(g)，S為植物樣本的持水率(%)，v為植物樣本的吸水速率，t為植物樣本的吸水時(shí)間(h)。

運(yùn)用單因素方差分析法分析各種植物的根系間、莖間、葉間的最大持水率的差異，各種植物根、莖、葉的吸水速率隨浸泡時(shí)間的變化規(guī)律，以及植物各個(gè)部分在16.00 h內(nèi)的吸水速率變化的規(guī)律及方程。

2 結(jié)果與分析

2.13種觀賞草的持水率特征 隨著浸泡時(shí)間的增加，觀賞草各部位的持水量逐漸增加(表1)。狼尾草以及旱傘草根的持水率高于麥冬，顯示出極強(qiáng)的持水能力，但隨著浸泡時(shí)間的增加，狼尾草的持水率同其他植物相比依然保持較高的水平。旱傘草的根部的持水率增加很少，最終呈現(xiàn)同麥冬相當(dāng)?shù)某炙?。麥冬的莖葉和旱傘草的莖經(jīng)16.00 h浸泡的持水率只有150%上下，處于較低的水平。

2.23種觀賞草吸水速率對比 3種觀賞草在浸泡到16.00 h過程中，隨著浸泡時(shí)間的增加，植物體吸水速率逐漸下降(圖1，圖2，圖3)。浸泡時(shí)間在1.00～4.00 h時(shí)，3種觀賞草各部位的吸水速率隨浸泡時(shí)間的增長急劇下降，4.00～8.00 h時(shí)，各部位的吸水速率緩慢下降，8.00～16.00 h時(shí)，觀賞草各部位的吸水速率基本保持不變。

表1 3種觀賞草在不同浸泡時(shí)間下的持水率Table 1 Water-holding rate of three ornamental grasses under different soaking time %

3種觀賞草根的吸水速率在處理2.00 h以內(nèi)表現(xiàn)為旱傘草>狼尾草>麥冬，其中旱傘草根的吸水速率與狼尾草根的吸水速率基本相同，而麥冬根的吸水速率則一直保持較小水平(圖1)，這說明麥冬根的吸水速率與狼尾草和旱傘草有較大的差距。3種觀賞草莖的吸水速率在處理2.00 h以內(nèi)表現(xiàn)為狼尾草>麥冬>旱傘草，其中，旱傘草和麥冬的吸水速率在浸泡8.00 h之前與狼尾草的吸水速率均有較大的差距，在浸泡8.00 h之后基本相同。麥冬莖的吸水速率在浸泡0.50 h前大于旱傘草莖的吸水速率，在0.50 h之后，兩種觀賞草莖的吸水速率基本保持同步，差距較小(圖2)。3種觀賞草葉的吸水速率表現(xiàn)為狼尾草>旱傘草>麥冬，其中，3種觀賞草的吸水速率在浸泡4.00 h之前有較大的差距，在浸泡4.00 h之后吸水速率基本相同(圖3)。

圖1 觀賞草根的吸水速率變化的對比Fig.1 Comparison of wate-absorbing rate of roots among three ornamental grass species

圖2 觀賞草莖的吸水速率變化的對比Fig.2 Comparison of wate-absorbing rate of stems amongthree ornamental grass species

圖3 觀賞草葉的吸水速率變化的對比Fig.3 Comparison of wate-absorbing rate of leaves among three ornamental grass species

2.33種觀賞草各部分的持水率的比較

2.3.1不同觀賞草根的平均持水率的比較分析 在浸泡16.00 h時(shí)，3種觀賞草根的持水率高低表現(xiàn)為狼尾草(405.53%)>旱傘草(331.85%)>麥冬(250.32%)。分析顯示，3種觀賞草根的持水率具有顯著性差異(P<0.05)(表2)，且持水率的高低變化也較大。其中，狼尾草根的持水能力最高，是麥冬根的1.6倍，是旱傘草根的1.2倍，而旱傘草根的持水率是麥冬根的持水率的1.3倍，麥冬根的持水能力最低。

2.3.2不同觀賞草莖的平均持水率的比較分析 在浸泡16.00 h時(shí)，狼尾草莖的平均持水率是旱傘草莖的2.8倍，是麥冬莖葉的2.6倍，旱傘草莖的持水率和麥冬莖葉的持水率相近。3種觀賞草莖的持水率具有顯著性差異(P<0.05)(表2)，3種觀賞草莖的持水率的高低主要表現(xiàn)為狼尾草(397%)>麥冬(155.17%)>旱傘草(140.34%)。

2.3.3不同觀賞草葉的平均持水率的比較分析 在浸泡16.00 h時(shí)，狼尾草葉的持水率是旱傘草葉的持水量的2.7倍，是麥冬莖葉的3.8倍。3種觀賞草葉的持水率具有顯著性差異(P<0.05)(表2)，持水率的大小總體表現(xiàn)為狼尾草葉(590.79%)>旱傘草葉(214.69%)>麥冬莖葉(155.17%)。

表2 3種觀賞草各部位平均持水率比較Table 2 Comparison of water-holding rate among three ornamental grasses %

2.4持水率、吸水速率與浸泡時(shí)間的關(guān)系 對3種觀賞草各部分的吸水速率進(jìn)行回歸分析表明，吸水速率(v)與浸泡時(shí)間(t)的關(guān)系為v=atn，3種觀賞草各部位在不同浸泡時(shí)間下的吸水理論速率與實(shí)測結(jié)果相近，決定系數(shù)(R2)大于0.996，浸泡時(shí)間與吸水速率呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.001)(表3)。

持水率與浸泡時(shí)間的關(guān)系按照y=a+b·lnt的規(guī)律變化(表4)，隨著處理時(shí)間的增加,草的持水率先急劇下降,后緩慢下降,且浸泡時(shí)間與持水率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。這兩個(gè)模型可以用來模擬觀賞草持水率和吸水速率的實(shí)際變化。

總之，在浸泡16.00 h內(nèi)，3種觀賞草各部位的持水率呈現(xiàn)出隨浸泡時(shí)間的增長，持水率逐漸上升、吸水速率逐漸下降的關(guān)系。

表3 3種觀賞草各部分吸水速率與浸泡時(shí)間的關(guān)系Table 3 Relationship between water-absorbing rate and soaking time of three ornamental grasses

表4 3種觀賞草各部分持水率與浸泡時(shí)間的關(guān)系Table 4 Relationship between water-holding rate and soaking time of three ornamental grasses

3 討論與結(jié)論

植被的持水能力是表征植物水土保持功能的一個(gè)重要指標(biāo)。各種植物的持水性能存在著差異[21-25]，這可能與植物的形態(tài)、葉面積、葉脈粗細(xì)等因素有關(guān)系。本研究3種觀賞草的持水性能中，狼尾草的持水性能表現(xiàn)最好。這在孟廣濤等[24]對狼尾草的相關(guān)研究中也得到了驗(yàn)證。

同時(shí)，觀賞草的各部位持水性能也有差異，其它研究也證明了植物的各部位的持水性能存在差異，如對莖、葉、枝、種子、果殼等[24，26]持水性能的研究，這與不同部位的結(jié)構(gòu)與功能存在聯(lián)系。

當(dāng)然，本研究只涉及了福建地區(qū)常見的3種觀賞草，以后還會對本地區(qū)的其他觀賞草做更為廣泛與深入的研究。同時(shí)，本研究采取了目前比較常用的浸泡稱重的方法，浸泡法具有簡單、易操作的特點(diǎn)，但由于稱量時(shí)材料因保持的狀態(tài)沒有準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)，造成標(biāo)準(zhǔn)難以把握，對試驗(yàn)的結(jié)果有一定的影響。今后，在試驗(yàn)的方法上也將會做進(jìn)一步的探索和改進(jìn)。本研究是一類嘗試性的研究，但隨著觀賞草在園林景觀中的廣泛應(yīng)用，對觀賞草的研究必將成為未來觀賞植物研究的一個(gè)重要方向。

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