青島市典型樹種葉片空間分布及其持水力比較研究

李鳳霞　柳苗　李海防

【摘 要】對青島地區(qū)5種常見的樹種，包括洋白蠟（Fraxinus pennsylvanica）、懸鈴木（Platanus orientalis）、元寶楓（Acer truncatum）、青桐（Firmiana simplex）、廣玉蘭（Magnolia grandiflora）的葉片空間分布及其持水力進行比較，分析植物葉片空間分異和冠層內(nèi)部不同層次持水影響機制，結(jié)果表明：（1）由于不同的樹種樹冠形狀不同，5個樹種的葉面積指數(shù)大隨樹干距離的增加都呈指數(shù)函數(shù)關系遞減;（2）洋白蠟和青桐樹形非常相近，廣玉蘭單葉葉面積較大，葉空間分布更密集;（3）比較上中下三層樹冠的持水力，可以各樹種的樹冠中層的持水能力相對較高;（4）樹冠降水截持力主要與單葉葉面積和葉片數(shù)量有關，與單葉葉片持水力相關性不大。

【關鍵詞】青島;典型樹種;葉片空間分布;持水力

中圖分類號： S718.45文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）05-0018-004

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.05.004

森林作為城市生態(tài)建設和環(huán)境保護的主體，是建設生態(tài)文明、實現(xiàn)人與自然和諧共處的基礎，森林提供的生態(tài)系統(tǒng)服務功能得到了社會的關注[1]。在城市森林建設過程中，如何蓄積降雨，提升城市森林海綿體功能，是改善城市環(huán)境，促進城市可持續(xù)發(fā)展的重要手段。林冠層是森林影響水文的第一個作用過程，林冠葉片在水平和垂直上的空間分異，對降雨截持作用產(chǎn)生重要的影響[2]。前期對林冠截留的研究多在林分內(nèi)樣方尺度上的定位觀測為基礎，分析林分整體的將于截留作用和截留特征等[3]。對單株植物冠層葉片空間分異及冠層內(nèi)部不同層次林冠層持水力的研究則相對較少。因此，本研究以單株樹種為研究對象，統(tǒng)計分析單株植物樹冠葉片的空間分異規(guī)律及不同層次林冠層的持水力。對客觀評價不同植物林冠層降水截持作用具有重要理論意義，對科學指導海綿城市建設具有重要實踐意義。

1 研究地點和研究方法

1.1 研究地點概況

研究地點位于青島城陽區(qū)，位于東經(jīng)120°12′，北緯36°20′之間，海拔800～1100m間。地處北溫帶季風區(qū)域，屬溫帶季風氣候。市區(qū)由于海洋環(huán)境的直接調(diào)節(jié)，具有顯著的海洋性氣候特點?？諝鉂駶?，雨量充沛，溫度適中，四季分明。極端高氣溫37.4℃，極端低氣溫-16.4℃，全年8月份最熱，平均氣溫25.1℃;1月份最冷，平均氣溫-1.2℃，年平均降水量700毫米左右。2016年青島列為第二批國家海綿城市試點，結(jié)合本地實際，探索適合青島的綠地植物，對提高城市森林植被蓄水力，打造具有青島特色的海綿城市，具有重要意義。

1.2 研究方法

1.2.1 樹種的選擇

本研究選取青島農(nóng)業(yè)大學校園鼎盛花園內(nèi)選擇生長良好，樹形飽滿的5種樹種，包括洋白蠟（Fraxinus pennsylvanica），懸鈴木（Platanus orientalis），元寶楓（Acer truncatum），青桐（Firmiana simplex）和廣玉蘭（Magnolia grandiflora），5種樣樹本底值特征如下（表 1）。

1.2.2 葉面積指數(shù)測定

在7月樹木生長定形期，以每個樹種的樹干基部為縱軸和東西南北四個方向為橫軸做兩個坐標系統(tǒng)，并分成多個方格（1m×1m），在每個方格內(nèi)垂直樹冠摘取10片代表性葉片，利用葉面積儀掃描得出每片葉的葉面積，得每個樹種的單葉面積。葉片數(shù)量的測定，在每個方格內(nèi)都選取典型的大枝和小枝，數(shù)清小枝的葉片數(shù)量、小枝數(shù)量和大枝數(shù)量，然后通過比例相乘得出每個方格內(nèi)的葉片數(shù)。葉面積指數(shù)的測定，先測量各樹種的平均冠幅，然后測出以樹干為圓心的30°角范圍內(nèi)樹冠的葉片數(shù)量[4]，換算出整株樹的葉片的總量，最后通過總計葉片數(shù)量和葉片面積平均值換算出每個樹種的葉面積指數(shù)。

1.2.3 單葉葉片重量測定

單葉葉片重量：在測定單葉葉面積時，每樹種分上中下層摘取典型葉片20片，用天平稱取20片葉的鮮重，計算平均單葉重，記著單葉葉片重，最后通過葉片數(shù)量按比例換算得出樹冠不同層次葉片重量。

1.2.4 持水量測定

將每個樹種摘取10片代表性葉片，用保鮮袋裝好并用標簽標記。取下的鮮葉用小繩捆好稱其重量m1，放在清水中浸泡3min，再將其取出放在架子上掛好，當葉片不自然往下滴水時稱其重量m2，然后用m2減去m1，記著單葉葉片的持水量。

2 結(jié)果與分析

2.1 5個樹種葉面積指數(shù)空間分異

統(tǒng)計洋白蠟、懸鈴木、元寶楓、青桐和廣玉蘭葉面積指數(shù)空間分布，得圖1-5，由圖1-5可以看出，從樹干所在的冠幅中心向外，5個樹種的葉面積指數(shù)大隨樹干距離的增加都呈指數(shù)函數(shù)關系遞減，這是由于不同的樹種樹冠形狀不同，且葉片空間分布差異很大。洋白蠟和青桐在東西南北四個方向指數(shù)函數(shù)曲線十分相似，指數(shù)函數(shù)模型中的常數(shù)值接近，說明洋白蠟和青桐樹形非常相近。廣玉蘭指數(shù)函數(shù)模型中的常數(shù)值在15至35之間，說明廣玉蘭單葉葉面積較大，葉空間分布更密集。懸鈴木指數(shù)函數(shù)模型中的常數(shù)值在5至18之間，注明懸鈴木單葉面積較大，葉面積指數(shù)較高，但由于其樹種對環(huán)境因素較為敏感，葉面積指數(shù)空間變異較大。依據(jù)各圖坐標點可以看出元寶楓葉面積指數(shù)最小，這是由于元寶楓為小喬木，且為陽性樹種，葉面積空間分布相對簡單。從東西南北四個方向的葉面積空間分布看，洋白蠟、懸鈴木、元寶楓、青桐和廣玉蘭南向的葉空間分布都相對高于北向，所以不同樹種葉面積指數(shù)的空間異質(zhì)性也受方向的影響，但差異并不明顯，通過各向異性特征的分析，能夠了解不同植物的生長在哪些尺度和方向上占優(yōu)勢，有助于日后對不同樹種的生態(tài)過程的研究和空間合理配置[5]。（圖1-5）。