景天屬植物需水特性及節(jié)水灌溉研究

摘要 [目的]研究景天屬植物的耗水規(guī)律及需水特征，為景天屬植物在北方干旱地區(qū)進(jìn)行抗旱節(jié)水生態(tài)建設(shè)提供理論依據(jù)。[方法]以草地早熟禾為對照，研究了德景天、八寶景天、三七景天、臥莖景天4種景天屬植物的耗水規(guī)律和需水特性。[結(jié)果]澆水后進(jìn)行控水，4種景天屬植物及草地早熟禾的土壤水分在控水約10 d內(nèi)大量蒸發(fā)，土壤相對含水量下降了60%左右，土壤已達(dá)重度干旱；4種景天屬植物及草地早熟禾的日蒸散量隨土壤水分的減少而減少，在控水約10 d內(nèi)大量蒸散，之后日蒸散量極小。4種景天植物的年蒸散量為177.09～247.22 kg/m2，草地早熟禾年蒸散量為811.05 kg/m2，當(dāng)?shù)啬杲涤炅繛?74.50 kg/m2，理論上4種景天植物均無需灌溉，草地早熟禾需年補(bǔ)充水分336.55 kg/m2、年澆水10次；園林綠化實踐中4種景天屬植物的澆水應(yīng)為2次/年，草地早熟禾的澆水應(yīng)為12次/年。[結(jié)論]景天屬植物抗旱性極強(qiáng)，能夠耐受極端干旱環(huán)境而保持正常生長和景觀，從而實現(xiàn)節(jié)水灌溉。

關(guān)鍵詞 景天；蒸散量；需水特性；節(jié)水灌溉

中圖分類號 S688.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）17-05352-03

Abstract [Objective] To study water consumption law and water requirement characteristics of Sedum plants， and provide theoretical basis for drought resistance and water saving in northern drought area. [Method] Water consumption pattern and water requirement characteristics of Sedum plants（Sedum hybridum， Sedum spectabile， Sedum aizoon， Sedum sarmentosum）were studied with Kentucky bluegrass as comparison. [Result] The results showed that： In the course of without watering after watering fully， soil water evaporated largely in about ten days， soil relative water content declined about 60% and soil was in severe drought for four Sedum plants and Kentucky bluegrass. Their daily evapotranspiration decreased with decrease of soil water， water in soil and plants evapotranspired largely in about ten days but evapotranspired fewer and fewer after ten days. Annual evapotranspiration of four Sedum plants was 177.09-247.22 kg/m2 and annual evapotranspiration of Kentucky bluegrass was 811.05 kg/m2， local rainfall capacity was 474.50 kg/m2. Accordingly， four Sedum plants had no demand for watering in a year and water demand of Kentucky bluegrass was 336.55 kg/m2 by watering ten times theoretically. While in greening practice， watering for Sedum plants should be two times yearly and twelve times yearly for Kentucky bluegrass. [Conclusion] Sedum plants realized watersaving irrigation because their super strong resistance to drought and they had characteristics to survive normally in severe drought conditions for longer time.

Key words Sedum plants； Evapotranspiration； Water requirement characteristics； Watersaving irrigation

目前在城市園林綠化中，地被綠化以草坪應(yīng)用最多，草坪的栽植與養(yǎng)護(hù)需水量大，管理費(fèi)工；地被植物資源豐富，很多種類具有觀賞價值高、適應(yīng)性強(qiáng)、抗旱節(jié)水、耐粗放管理等優(yōu)良特性。因此針對我國北方地區(qū)普遍存在園林綠地養(yǎng)護(hù)需要消耗大量水分、而水資源嚴(yán)重匾乏的現(xiàn)狀，應(yīng)大力發(fā)展地被植物進(jìn)行綠化，從而實現(xiàn)節(jié)水省工的生態(tài)綠化方式。

景天屬植物具有耐寒、耐旱、耐高溫、耐貧瘠、株叢矮小、生長整齊、花期及綠期長、低養(yǎng)護(hù)易管理、群體效果好等諸多優(yōu)點(diǎn)，是園林中進(jìn)行地被綠化的理想材料，在綠化中已逐漸成為公路邊、坡地、屋頂、瘠薄土壤等不良條件下綠化植物材料的首選，在增加城市植物物種豐富度和提升觀賞效果的同時，也大大減少了養(yǎng)護(hù)用水，降低了養(yǎng)護(hù)成本，具有極好的景觀效果和生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。許多研究表明，景天屬植物普遍具有極強(qiáng)的抗旱性[3]，但對景天屬植物的需水特性缺乏了解，在園林應(yīng)用時水分管理存在一定的盲目性，造成水資源浪費(fèi)。因此，筆者對景天屬植物的耗水規(guī)律及需水特性進(jìn)行研究，以期為景天屬植物在北方干旱地區(qū)進(jìn)行抗旱節(jié)水生態(tài)建設(shè)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為德景天（Sedum hybridum）、八寶景天（Sedum spectabile）、三七景天（Sedum aizoon L）、臥莖景天（Sedum sarmentosum Bunge）、草地早熟禾（Poa pratensis）。試驗于內(nèi)蒙古大地生態(tài)農(nóng)林科技研究發(fā)展中心進(jìn)行。

1.2 試驗方法

試驗材料為4種景天屬植物德景天、八寶景天、三七景天和臥莖景天，以草地早熟禾為對照。將各試驗材料栽植于花盆中，花盆直徑為40 cm、高20 cm，株行距10 cm×10 cm，3次重復(fù)，待各種材料生長至基本覆蓋盆土后于露地進(jìn)行試驗。試驗地設(shè)計模擬材料田間生長情況，將試驗地整平，根據(jù)盆的大小和形狀在試驗地上挖坑，將盆放入坑中，使盆表面與地面齊平，試驗地四周做土埂，埂高15 cm，上鋪塑料，防止四周土壤進(jìn)入盆中，試驗地上方搭塑料棚防止雨水淋入。試驗前1 d將所有材料澆透水，測定田間持水量，此后進(jìn)行控水，如有材料出現(xiàn)明顯凋萎癥狀，影響觀賞時即復(fù)水，其余材料繼續(xù)進(jìn)行控水，直到最后一種材料出現(xiàn)明顯凋萎癥狀，灌水周期結(jié)束。從控水的第1 d開始，每5～10 d稱量盆重并測定土壤含水量。試驗共進(jìn)行2個灌水周期。試驗結(jié)束后計算各景天植物日蒸散量、土壤相對含水量、灌水周期蒸散量、年蒸散量、年需澆水量和灌溉次數(shù)。

土壤含水量采用便攜式土壤水分儀測量；日蒸散量為前后2 d盆重量之差；澆水周期蒸散量為周期內(nèi)的日蒸散量總和；年蒸散量=年生長天數(shù)×日蒸散量；年需水量=年蒸散量一年降雨量；灌溉次數(shù)=年需水量/每次澆水量。

2 結(jié)果與分析

2.1 景天屬植物的耗水規(guī)律

2.1.1 澆水周期內(nèi)土壤相對含水量的變化。在6月9日～8月2日和8月3日～9月12日的2個澆水周期內(nèi)，各種景天屬植物及草地早熟禾的土壤相對含水量均呈現(xiàn)快速下降—緩慢下降—穩(wěn)定的趨勢。在6月9日～8月2日的澆水周期內(nèi)，控水5 d后景天屬植物的相對含水量下降了17.32%～40.10%，控水13 d后相對含水量下降了46.33%～59.06%，之后下降緩慢，相對含水量維持在30%左右；草地早熟禾控水5 d后相對含水量下降了36.56%，控水13 d后相對含水量下降了63.24%，之后進(jìn)行復(fù)水。在8月3日～9月12日的澆水周期內(nèi)，各景天屬植物及草地早熟禾控水4 d后相對含水量下降了30.00%以上，控水9 d后相對含水量下降了60.00%以上，之后草地早熟禾復(fù)水，各景天屬植物土壤相對含水量下降緩慢，最終維持在25%左右。以上結(jié)果說明，在2個澆水周期內(nèi)，土壤中大量水分均在控水后約10 d內(nèi)蒸發(fā)，相對含水量下降了60%左右，土壤已達(dá)到重度干旱（圖1）。

2.1.2 澆水周期內(nèi)日蒸散量的變化。在6月9日～8月2日的澆水周期內(nèi)，景天屬植物及草地早熟禾控水后前5 d的日蒸散量為0.372～0.514 kg，之后急劇下降，控水后第6～14 d的日蒸散量即為0.044～0.118 kg；草地早熟禾復(fù)水，景天屬植物繼續(xù)控水，日蒸散緩慢下降或基本維持穩(wěn)定，至控水結(jié)束時，各景天植物的日蒸散為0.010～0.020 kg。在8月3日～9月12日的澆水周期內(nèi)，景天屬植物及草地早熟禾控水后前10 d的日蒸散量高，之后草地早熟禾復(fù)水，景天屬植物繼續(xù)控水，日蒸散量急劇下降，控水15 d后日蒸散量基本

維持穩(wěn)定。以上結(jié)果說明，在6～8月的澆水周期中，雨水較少，空氣濕度較小，土壤和各景天植物中的水分在控水5 d內(nèi)

即大量蒸散，之后日蒸散量極小；在8～9月的澆水周期中，雨水較多，空氣濕度較高，土壤和各景天植物中的水分在控水10 d內(nèi)大量蒸散，之后日蒸散量極?。▓D2）。

2.2 景天屬植物的需水特性 在2 個澆水周期中，充分澆水后控水10 d左右，各種材料的土壤相對含水量均下降了60%左右，土壤已達(dá)重度干旱，此時，草地早熟禾干旱脅迫癥狀明顯，必須進(jìn)行復(fù)水；而4種景天屬植物在土壤達(dá)到重度干旱及之后的極重度干旱情況下，沒有明顯的干旱脅迫癥狀，依然可以維持正常生長和景觀。6月9日～8月2日的澆水周期時長54 d，八寶景天、三七景天和德景天只澆水1次，臥莖景天澆水2次，而草地早熟禾共澆水5次；8月3日～9月12日的澆水周期時長39 d，4種景天屬植物只澆了1次水，而草地早熟禾共澆水4次。以上結(jié)果說明：4種景天屬植物因其具有極強(qiáng)的抗旱性，在土壤長時間處于極度干旱的情況下依然可以正常生長，從而實現(xiàn)節(jié)水灌溉（表1）。

蒸散量反應(yīng)了植物生長對水分的需求，結(jié)合實際降雨情況，可以得知植物的理論需澆水量，從而定量指導(dǎo)灌溉。4種景天植物的年蒸散量為177.09～247.22 kg/m2，而呼和浩特市地區(qū)的年降雨量為474.50 kg/m2，從理論上可以滿足景天植物對水分的需求，均無需灌溉；草地早熟禾年蒸散量為811.05 kg/m2，理論上需年補(bǔ)充水分336.55 kg/m2、年澆水10次才滿足其正常生長需求。在實際園林應(yīng)用中，內(nèi)蒙古地區(qū)的返青水和越冬水為景天植物和草坪的必需水，而內(nèi)蒙古地區(qū)在植物返青期間和越冬前幾乎沒有雨水，所以實際操作時必須補(bǔ)澆返青水和越冬水。因此，4種景天屬植物的實際澆水次數(shù)應(yīng)為2次/年，草地早熟禾的澆水次數(shù)應(yīng)為12次/年（表1）。

3 討論

3.1 景天屬植物的耗水規(guī)律

植物需水量包括植物同化過程耗水和植物體內(nèi)包含的水分、蒸騰耗水、植株表面蒸發(fā)耗水以及土壤蒸發(fā)耗水4個部分。前兩部分是植物生理過程所必需的，稱為生理需水，后兩部分是植物生活環(huán)境條件形成中所必需的，稱為生態(tài)環(huán)境需水，其中蒸騰耗水和土壤蒸發(fā)是最主要的耗水項目，占植物需水量的99%，其他2項僅占l%。因而把植物需水量近似理解為植物葉面蒸騰和土壤蒸發(fā)水量之和，稱為蒸散[4-6]。草坪和地被植物蒸散量即為植物蒸騰和土壤蒸發(fā)水量的總和，在研究和實際應(yīng)用中，主要用它來衡量草坪和地被植物的耗水量[7-12]。試驗研究發(fā)現(xiàn)，多年生黑麥草、草地早熟禾、高羊茅3種冷季型草坪草的蒸散量與土壤水分有直接關(guān)系，蒸散量隨土壤水分的增加而增大[13]。該試驗中4種景天屬植物表現(xiàn)出類似規(guī)律，日蒸散量在控水后短時間內(nèi)很高，之后隨著土壤水分的迅速降低而大幅下降，在后期土壤處于極重度干旱的情況下，日蒸散量維持極低的水平。

3.2 景天屬植物的抗旱性與節(jié)水灌溉

抗旱性是植物耐受干旱引起水勢下降的能力，旱生植物對于干旱脅迫有許多適應(yīng)對策，如植物體遍布茸毛、葉片針狀、氣孔深陷、枝葉多汁、根系發(fā)達(dá)、干旱脅迫嚴(yán)重時休眠進(jìn)入假死狀態(tài)等。有研究將草坪蒸散量的大小作為節(jié)水的指標(biāo)，甚至將它作為抗旱的參考指標(biāo)，但蒸散量作為抗旱指標(biāo)存在爭議，有些植物盡管蒸散量較大，但仍然耐旱，有些植物蒸散量很小，但并不耐旱[14-15]。該研究中，控水后當(dāng)土壤達(dá)到重度干旱時，4種景天屬植物和草地早熟禾的蒸散量大小、蒸散量變化規(guī)律并無明顯區(qū)別，但草地早熟禾表現(xiàn)出明顯的干旱脅迫癥狀，需復(fù)水才能正常生長，而4種景天屬植物在土壤達(dá)到極重度干旱時，并沒有出現(xiàn)明顯的干旱脅迫癥狀，依然能維持長時期的正常生長。由此說明4種景天屬植物的年需水量和年澆水次數(shù)均遠(yuǎn)低于草地早熟禾，其原因不是由于蒸散量大小存在差異，而是因為大多數(shù)草坪草在生命周期要求一定的水分環(huán)境，不能忍受過分的干旱脅迫，而景天屬植物具有極強(qiáng)的抗旱性，能夠耐受極端干旱環(huán)境而保持正常生長狀態(tài)和正常景觀，從而實現(xiàn)了節(jié)水灌溉，達(dá)到了生態(tài)節(jié)水的作用。

呼和浩特地區(qū)園林綠化中對景天屬植物和冷季型草坪草水分養(yǎng)護(hù)要求及實際水分管理情況為：一級養(yǎng)護(hù)草坪草澆水15～19次/年，景天植物3～6次/年；二級養(yǎng)護(hù)草坪草澆水12～14次/年，景天植物2～4次/年；三級養(yǎng)護(hù)草坪草澆水6～8次/年，景天植物1次/年。該試驗結(jié)果與園林綠化實踐中對景天植物和草坪草的水分管理情況相符。該試驗中，景天植物需水量為2次/年，草坪草為12次/年，其需水量是維持景天植物和草坪草正常生長和景觀下的需水量，其水分養(yǎng)護(hù)水平介于三級養(yǎng)護(hù)和二級養(yǎng)護(hù)水平之間，如景天植物和草坪草欲達(dá)到更佳的景觀效果或遇極端干旱年份，需酌情增加澆水次數(shù)。

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