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    青島市典型樹種葉片持水力特征及聚類分析

    2019-07-12 07:52:56李敏蓋甜甜宋澤君李海防
    現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 2019年11期
    關(guān)鍵詞:聚類分析

    李敏 蓋甜甜 宋澤君 李海防

    摘要? ? 林冠截留降水是森林植被對大氣降水的第一道阻截,是森林水文循環(huán)過程的重要環(huán)節(jié)。本研究選取青島農(nóng)業(yè)大學(xué)鼎盛花園內(nèi)10種典型樹種,包括洋白蠟(Fraxinus pennsylvanica)、懸鈴木(Platanus orientalis)、國槐(Sophora japonica)、元寶楓(Acer truncatum)、毛白楊(Populus tomentosa)、玉蘭(Magnolia denudata)、女貞(Ligustrum lucidum)、青桐(Firmiana simplex)、廣玉蘭(Magnolia grandiflora)和櫻花(Prunus subhirtella),采用葉面積測定、清水浸泡等方法,測定葉面積特征和持水力特征。結(jié)果表明,單葉面積較大的是青桐(352.42 cm2)且青桐葉面積指數(shù)最高(5.885),葉片持水量最大的是懸鈴木(0.40 g/g);樹冠持水量與單葉面積顯著相關(guān)(P<0.05),與葉面積指數(shù)、單葉重、1 m2地面投影對應(yīng)葉片重等極顯著相關(guān)(P<0.01),而與葉片持水量相關(guān)性弱(P>0.05);要提高城市森林的海綿體功能,應(yīng)優(yōu)先選擇單葉面積大且樹冠層次豐富的樹種。

    關(guān)鍵詞? ? 典型樹種;葉片持水力;聚類分析;山東青島

    中圖分類號? ? S718.43? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739(2019)11-0129-02

    林冠截留降水是森林植被對大氣降水的第一道阻截,是森林水文循環(huán)過程的重要環(huán)節(jié)[1-2]。林冠截留特征和機(jī)理一直是生態(tài)水文研究的前沿和熱點(diǎn)[3-4]。在林冠層,森林植被由于植物種類的不同,其葉片特征(如革質(zhì)化程度、單位面積葉片絨毛數(shù)量等)也存在差異,進(jìn)而對雨水的截留產(chǎn)生重要影響。雨滴落到葉片后,雨滴自身具有一定的粘滯力和表面張力,在浸潤枝葉表面時會形成一層水膜,降低林內(nèi)穿透雨量。同時,當(dāng)降雨量達(dá)到某一值時且葉片表面被水膜覆蓋后,隨著降雨量的增加,水滴沿葉緣滴落,林冠起不到截留作用時即達(dá)到林冠飽和截留量[5-6]。此外,林冠結(jié)構(gòu)不同,枝葉的排列方式和重疊方式不同,林冠截留量也會受到不同程度的影響[7-8]。

    在城市森林構(gòu)建中,選擇截留雨水能力強(qiáng)的植物,可提高對大氣降水的第一道阻截率,更好地發(fā)揮城市綠地的海綿作用。因此,研究典型植物的葉片特征及截留雨水能力,對建設(shè)海綿城市具有重要意義。目前,關(guān)于林冠層對降水截留方面的研究主要圍繞林冠截留率、林冠截留定量模型模擬以及林冠截留量的影響因子等方面[1],對典型植物的葉片特征和滯水特征的研究還相對較少。為此,本研究選取青島市區(qū)10種典型綠地植物,采用葉面積測定、清水浸泡等方法,測定不同植物葉片的最大截留量,探討影響植物葉片最大截留量的可能原因,以期為海綿城市建設(shè)樹種選擇提供科學(xué)依據(jù)[9]。

    1? ? 材料與方法

    1.1? ? 研究區(qū)概況

    研究地點(diǎn)位于青島市城陽區(qū),東經(jīng)120°12′、北緯36°20′,海拔為800~1 100 m。地處北溫帶季風(fēng)區(qū)域,屬溫帶季風(fēng)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(diǎn)??諝鉂駶?,雨量充沛,溫度適中,四季分明[10]。極端最高氣溫37.4 ℃,極端最低氣溫-16.4 ℃;全年8月最熱,平均氣溫25.1 ℃;1月最冷,平均氣溫-1.2 ℃,年平均降水量在 700 mm左右。2016年,青島市被列為第二批國家海綿城市試點(diǎn)。結(jié)合本地實(shí)際,探索適合青島市種植的綠地植物,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? ? 樣樹選擇。本研究選取城陽區(qū)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)鼎盛花園內(nèi)栽植較多的10種闊葉樹種,即洋白蠟(Fraxinus pennsylv-anica)、懸鈴木(Platanus orientalis)、國槐(Sophora japonica)、元寶楓(Acer truncatum)、毛白楊(Populus tomentosa)、玉蘭(Magnolia denudata)、女貞(Ligustrum lucidum)、青桐(Firmiana simplex)、廣玉蘭(Magnolia grandiflora)、櫻花(Prunus subhi-rtella)為研究對象且每個樹種選取1株長勢適中的樣樹,然后測定每種樹的單葉面積及葉片持水力。10種樣樹的本底特征如表1所示。

    1.2.2? ? 測定方法。

    (1)單葉面積的測定。在7月樹木生長定形期用葉面積測定儀對樣樹進(jìn)行單葉面積的掃描測定并記錄數(shù)據(jù)。掃描型葉面積儀主要由掃描器(掃描相機(jī))、數(shù)據(jù)處理器、處理軟件等組成,可以獲得葉片的面積、長度、寬度、周長、葉片長度比和形狀因子以及累積葉片面積等數(shù)據(jù)。

    (2)單葉葉片生物量的測定。在測定單葉面積時,每個樹種在樹冠上、中、下層摘取典型葉片20片,然后用天平稱取20片葉的鮮重,計(jì)算平均單葉重,記為單葉葉片生物量。

    (3)持水力的測定。于7月晴天中午,每個樹種平均取樹冠上、中、下層各部位共1.0~1.5 kg鮮葉,分別用小繩捆好稱其重量(m1),然后置于清水中浸泡3 min,再取出放在架子上晾掛,當(dāng)葉片不自然往下滴水時稱其重量(m2),m2-m1的值計(jì)為葉片的持水量[11]。

    2? ? 結(jié)果與分析

    2.1? ? 葉面積指數(shù)與葉片持水力

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