三種景天科植物抗旱性的研究

摘要：

對(duì)3種景天科植物圓葉佛甲草（Sedum lineare）、西德景天（Gynura segetum）、胭脂紅景天（Rhodiola rosea）進(jìn)行了不同梯度的水分脅迫，通過(guò)觀察脅迫下植株形態(tài)變化，以及測(cè)定葉片保水力和蒸騰速率的變化，研究了水分脅迫下有關(guān)生理指標(biāo)變化與景天類植物抗旱性的關(guān)系。結(jié)果表明，隨水分脅迫程度加深，3種景天類植物的葉片保水力和蒸騰速率隨脅迫程度加深都為先下降后平緩的趨勢(shì)，胭脂紅景天變化范圍最大。結(jié)合3種景天類植物在水分脅迫下形態(tài)的變化，分析表明，圓葉佛甲草的抗旱性高于西德景天和胭脂紅景天，是大同地區(qū)屋頂綠化的優(yōu)良材料。

關(guān)鍵詞：

景天植物;水分脅迫;抗旱性

中圖分類號(hào)：S435

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：1019754/jnyyjs20190330089

引言

目前，在大同城鄉(xiāng)綠化中，冬季干冷、夏季濕熱的典型大陸性季風(fēng)氣候以及水資源嚴(yán)重缺乏的現(xiàn)實(shí)已成為許多園林、屋頂綠化植物生長(zhǎng)的限制性因子，使得一些優(yōu)良地被植物（包括新引進(jìn)植物）在應(yīng)用中受到了限制，其優(yōu)良的綠化造景效果未能充分地表現(xiàn)出來(lái)。一般植物在地面生長(zhǎng)都困難，在屋頂生長(zhǎng)就更難了。

景天科植物中的部分多年生常綠宿根種類，是一種自養(yǎng)型和耐寒型的植物，具有植株低矮、生長(zhǎng)整齊、色彩亮綠、花朵繁茂、綠期長(zhǎng)、綜合抗性強(qiáng)、易管理等優(yōu)點(diǎn)，且根部極小，能夠保存大量的水分，同時(shí)在表層土壤狀態(tài)良好的情況下，景天科植物不需要施肥，不會(huì)對(duì)屋頂構(gòu)成威脅，適于進(jìn)行屋頂綠化。而我國(guó)僅有佛甲草、垂盆草在少數(shù)城市有小面積的應(yīng)用，屋頂綠化主要研究工作一直集中在屋頂荷載力、排水和輕質(zhì)材料的選擇上，而有關(guān)植物種類的選擇近幾年才有所涉及。

為此，本研究選用幾種景天科植物作為試驗(yàn)對(duì)象，為選擇抗旱植物、輕養(yǎng)護(hù)的綠化植物提供理論依據(jù)。

1材料與方法

11實(shí)驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為圓葉佛甲草（Sedum lineare）、胭脂紅景天（Rhodiola rosea）、西德景天（Gynura segetum），盆栽基質(zhì)為草炭、蛭石和細(xì)沙。圓葉佛甲草20盆、西德景天20盆、胭脂紅20盆。

12實(shí)驗(yàn)材料處理

將圓葉佛甲草、胭脂紅景天、西德景天，用統(tǒng)一規(guī)格的塑料花盆裝入濕度基本一致的培養(yǎng)土。培養(yǎng)土成分為草炭∶細(xì)沙∶蛭石（2∶2∶1），每盆裝滿培養(yǎng)土后栽植生長(zhǎng)狀況基本一致的植株，稱重后調(diào)整重量，使每盆基本一致。3種植物移栽緩苗7d后，進(jìn)行水分脅迫處理。

參照史燕山的方法將土壤水分含水量分4個(gè)等級(jí)進(jìn)行水分脅迫的梯度分級(jí)：對(duì)照正常澆水（土壤相對(duì)含水量為70%～80%）;輕度脅迫（土壤相對(duì)含水量為60%～70%）;中度脅迫（土壤相對(duì)含水量為50%～60%），重度脅迫（土壤相對(duì)含水量為30%～40%）。

當(dāng)盆中水分自然蒸發(fā)至所設(shè)置的水分脅迫梯度時(shí)，開始記錄水分脅迫處理的時(shí)間，用稱重法控制土壤相對(duì)含水量。

13試驗(yàn)方法

131外部形態(tài)觀察

對(duì)各處理1d后的植株長(zhǎng)勢(shì)及萎蔫狀況開始進(jìn)行觀察記錄，10d后觀察復(fù)水后各種植物的恢復(fù)情況。

132葉片保水力和蒸騰速率測(cè)定

采用快速稱重法。取同一生長(zhǎng)位置葉片置于室內(nèi)自然風(fēng)干狀態(tài)下稱重，隔一定時(shí)間測(cè)定1次，計(jì)算不同離體時(shí)間葉片累積失水量占總含水量的百分比，以失水百分率來(lái)表示葉片保水力。

2結(jié)果與分析

21水分脅迫處理植株生長(zhǎng)狀況

在水分脅迫處理下，連續(xù)觀察和記錄了胭脂紅景天、圓葉佛甲草和西德景天植株整體和葉片的變化情況。

如圖1、2和3所示，胭脂紅景天葉片小且薄;圓葉佛甲草葉片呈圓形，肉質(zhì)肥厚，隨植株的生長(zhǎng)將增大;西德景天葉片呈扇形，肉質(zhì)肥厚。

在輕度脅迫下，3種植物生長(zhǎng)均正常，葉片均正常生長(zhǎng)，均有幼芽出現(xiàn)，扦插的西德景天植株高度生長(zhǎng)變化明顯。

在中度脅迫下，胭脂紅景天底層葉片開始干枯、掉落，幼芽生長(zhǎng)緩慢，植株開始萎蔫;西德景天葉片正常生長(zhǎng)但幼芽生長(zhǎng)緩慢，個(gè)別植株底層葉片在中度脅迫后期出現(xiàn)失水萎蔫，植株生長(zhǎng)緩慢;圓葉佛甲草幼芽數(shù)量減少，個(gè)別葉片干枯凋落。

在重度脅迫下，胭脂紅景天葉片出現(xiàn)較嚴(yán)重萎蔫現(xiàn)象，表現(xiàn)為枝條下垂，葉片大量掉落，幼芽死亡，整體植株失水萎蔫;后期葉片邊緣發(fā)生干枯壞死現(xiàn)象;西德景天植株幼芽無(wú)變化，底部葉片逐漸變黃，在重度脅迫后期基本都因失水脫落，上層葉片開始出現(xiàn)萎蔫，植株生長(zhǎng)變化不明顯;圓葉佛甲草在重度脅迫前期整體長(zhǎng)勢(shì)較好，個(gè)別植株底層葉片因失水干枯脫落，在后期因受蟲害大量葉片被咬損，蟲害傳染迅速且幼葉不斷被毀，植株整體長(zhǎng)勢(shì)明顯下降，以致其中3株死亡。用未遭蟲害圓葉佛甲草的莖進(jìn)行扦插，成活率為100%、生長(zhǎng)迅速且長(zhǎng)勢(shì)良好。

總體看，隨著干旱脅迫程度加強(qiáng)，3種景天類植物的長(zhǎng)勢(shì)均趨于下降，表現(xiàn)為新萌生的枝葉數(shù)減少且生長(zhǎng)量下降，以胭脂紅景天表現(xiàn)最為明顯。圓葉佛甲草、西德景天與對(duì)照生長(zhǎng)勢(shì)相比相差較小。

干旱脅迫復(fù)水后，對(duì)植株長(zhǎng)勢(shì)恢復(fù)情況的觀察結(jié)果表明，3種景天類植物在中度干旱脅迫10d后復(fù)水，均能很快恢復(fù)正常狀態(tài);經(jīng)重度干旱脅迫處理的植株，在處理10～12d后進(jìn)行復(fù)水，除胭脂紅景天，圓葉佛甲草和西德景天均能較快恢復(fù)正常。而當(dāng)重度干旱脅迫處理10d后再持續(xù)7d不澆水，胭脂紅景天死亡，圓葉佛甲草和西德景天均能逐漸恢復(fù)正常。

22水分脅迫對(duì)葉片保水力和蒸騰速率的影響

葉片保水力是反映植物調(diào)節(jié)體內(nèi)生理機(jī)制和適應(yīng)環(huán)境變化的一個(gè)重要生理指標(biāo)。植物葉片保水力強(qiáng)度大小在一定程度上反映了植物調(diào)節(jié)水分損失的能力及適應(yīng)逆境的能力。

測(cè)定3種景天科植物離體葉片變化狀況見表1。

由表1可知，隨著失水時(shí)間的延長(zhǎng)，植株的萎蔫癥狀逐步加重。胭脂紅景天、圓葉佛甲草葉片在自然失水脅迫后先萎蔫經(jīng)干枯后死亡，西德景天葉片在自然失水脅迫后先變成黃色，再經(jīng)萎蔫、干枯后死亡。自然失水脅迫第5天，胭脂紅景天葉片60%出現(xiàn)萎蔫，葉片翻卷縮小，稍有韌性;第6天，萎蔫葉片就開始呈現(xiàn)干枯狀態(tài)，葉片部分顏色呈黑紅色，稍有韌性;第12天，葉片70%呈干枯狀態(tài)，顏色全部為黑紅色，質(zhì)地硬脆，面積明顯縮小;第22天，葉片全部死亡。自然失水第12天，圓葉佛甲草葉片出現(xiàn)萎蔫，隨著失水量的增多，萎蔫葉片數(shù)量逐漸增多;第19天，葉片出現(xiàn)干枯，顏色呈深綠色，稍有韌性，卷曲;第28天，葉片硬脆皺縮，出現(xiàn)死亡;第53天，葉片全部死亡。自然失水第4天，西德景天葉片開始出現(xiàn)黃色，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，變化不明顯;第19天，10%葉片的部分才出現(xiàn)干枯現(xiàn)象，具韌性，無(wú)明顯卷曲，顏色呈深黃色，隨著逐漸失水，干枯部分面積逐漸擴(kuò)大;第28天，葉片開始死亡，顏色為深黃色，變薄，稍有韌性，無(wú)卷曲;第65天后，葉片全部死亡。

測(cè)定3種景天科植物蒸騰速率如圖4、圖5和圖6所示，3種景天科植物蒸騰速率都為先下降后平緩趨勢(shì)。胭脂紅景天蒸騰速率在0～000035g·cm-2·h-1之間，圓葉佛甲草蒸騰速率在000004～000018g·cm-2·h-1之間，西德景天蒸騰速率在000002～000012g·cm-2·h-1之間，胭脂紅景天蒸騰速率變化范圍最大，西德景天蒸騰速率變化范圍最小。

圓葉佛甲草與胭脂紅景天和西德景天相比，在達(dá)到最低蒸騰速率前下降緩和，總體變化平穩(wěn)，葉片失水致死時(shí)間較長(zhǎng)，近40d。胭脂紅景天最先出現(xiàn)萎蔫，且萎蔫葉片數(shù)量是最多的，萎蔫葉片外觀效果最差，發(fā)干發(fā)黃，生命力減退;并且是葉片失水致死時(shí)間最短，近20d。西德景天葉片比其他兩品種提前出現(xiàn)失水癥狀，不影響葉片整體外觀;葉片失水致死時(shí)間最長(zhǎng)，近50d。

3結(jié)論

當(dāng)植株遇到缺水時(shí)，可能首先利用自身各器官的保水能力來(lái)適應(yīng)，然后通過(guò)代謝活動(dòng)或滲透調(diào)節(jié)來(lái)抵御，最終其細(xì)胞膜將受到傷害。抵抗干旱是一種綜合的生理過(guò)程。根據(jù)以上形態(tài)學(xué)和生理指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果

綜合分析后，結(jié)論如下：

在不同水分脅迫下，3種景天科植物的生長(zhǎng)狀況明顯不同。從總體觀察結(jié)果看，圓葉佛甲草、西德景天具有較強(qiáng)的耐旱能力，胭脂紅景天耐旱力相對(duì)較弱。

通過(guò)對(duì)3種景天科植物的蒸騰速率和葉片保水力的測(cè)定，將蒸騰速率與葉片至永久萎蔫所用時(shí)間結(jié)合起來(lái)分析表明，3種景天科植物中圓葉佛甲草抗旱力最強(qiáng)，西德景天次之，胭脂紅景天最差。

綜上所述，3種景天科植物的抗旱性由高至低依次為：圓葉佛甲草>西德景天>胭脂紅景天。地區(qū)氣候環(huán)境干燥，需要選擇淺根系、低矮健壯的植物，選擇能抗風(fēng)、具有較長(zhǎng)時(shí)間的耐旱能力、能經(jīng)受移植、生長(zhǎng)不太快的植物。通過(guò)本次試驗(yàn)的觀察證明，圓葉佛甲草抗旱能力強(qiáng)，且為匍匐生長(zhǎng)，易生根，葉片保水力良好等特點(diǎn)，是優(yōu)良綠化植物材料。

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作者簡(jiǎn)介：

魏曉菲（1982- ），女，山西大同人，本科，中級(jí)工程師，研究方向：植物研究。