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    濟南輕型屋頂綠化七種景天類植物的適應性研究

    2011-07-26 01:19:42布鳳琴張閩燕坤蛟
    山東建筑大學學報 2011年6期
    關(guān)鍵詞:景天八寶紅景天

    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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