5種屋頂綠化植物耐熱性的測定

宋世杰，顏玉娟，賴小連，秦思思

(中南林業(yè)科技大學(xué) 風(fēng)景園林學(xué)院 ，湖南 長沙 410004)

1 引言

面對城市綠地資源有限，綠化需求提高的矛盾局面，屋頂綠化的出現(xiàn)很好地解決了這一問題。我國屋頂綠化的發(fā)展可以從20世紀(jì)60年代算起，但是發(fā)展到今天依舊存在許多的問題[1]?？蓱?yīng)用的屋頂綠化植物有限是其中的一個問題[2,3]，這也是造成屋頂綠化景觀效果單一的主要原因。因此，有必要加強(qiáng)屋頂綠化植物的選擇研究。

屋頂綠化能否取得良好的預(yù)期效果，主要取決于所選的植物能否在屋頂這一特殊環(huán)境下良好生長并形成綠化景觀[4]。我國南方地區(qū)夏季氣候炎熱，具有較好的耐熱性是該地區(qū)屋頂綠化植物材料需具備的首要條件[5,6]。測量植物耐熱性的方法有多種，通過電導(dǎo)率法結(jié)合Logistic方程判斷植物的耐熱性是其中一種。該方法通過將植物的離體葉片在不同溫度條件下進(jìn)行處理，測量細(xì)胞的電解質(zhì)外滲情況，最后運(yùn)用logistic方程計算植物的半致死溫度判斷植物的耐熱性。該方法被廣泛用于植物的耐熱性測量中[7,8]。

屋頂綠化植物的重要來源之一是地面綠化運(yùn)用的園林植物，韭蓮、月月粉、常春油麻藤、大葉落地生根、苦楝5種植物在園林中廣泛運(yùn)用，在屋頂綠化中運(yùn)用具有其獨(dú)特的運(yùn)用價值。韭蓮(Zephyranthesgrandiflora)具有花量大、色彩艷麗、適應(yīng)性強(qiáng)的特性，在屋頂成片種植或道路鑲邊運(yùn)用具有較好的景觀效果。月月粉(Rosachinensis‘Old Brush’)在我國具有悠久的種植歷史，多季開花，適合在屋頂轉(zhuǎn)角點綴或規(guī)則式種植。常春油麻藤(Mucunasempervirens)四季常綠，花序碩大，是屋頂棚架綠化的優(yōu)良材料。大葉落地生根(Kalanchoedaigremontiana)為多年生草本，四季常綠，頂生橙紅色花序，具有繁殖速度快、適應(yīng)性強(qiáng)的特性，適合在屋頂盆栽運(yùn)用?？嚅?Meliaazedarach)小花淡紫色，果實金黃色，適合在復(fù)雜式屋頂花園中作中層或上層植物材料。本研究希望通過電導(dǎo)率法結(jié)合logistic方程對韭蓮、月月粉、常春油麻藤、大葉落地生根、苦楝這5種各具特色的植物進(jìn)行耐熱性研究，以期為5種植物的屋頂綠化運(yùn)用提供參考。

2 實驗材料和方法

2.1 實驗材料

本實驗以韭蓮、月月粉、大葉落地生根、苦楝、常春油麻藤為材料，于2018年3月采用扦插、分株或移植的方式在中南林業(yè)科技大學(xué)西園苗圃統(tǒng)一培育。電導(dǎo)率測量儀器為上海雷磁儀器公司生產(chǎn)的DDS-308A型電導(dǎo)率測量儀。

2.2 實驗方法

參考張燕利[9]、龔萍[10]的研究方法，于2018年11月，在長勢基本一致的植物材料中選擇成熟的完全展開的葉片，用去離子水清洗后，用紙擦拭干凈。除韭蓮采用剪刀剪成長度約為0.5 cm的小葉塊外，其他4種植物通過直徑為0.5 cm的打孔器打孔(避開植物主脈和葉緣)。每次稱取0.4 g放入盛有20 mL的試管中，分別在30、35、40、45、50、55、60、65、70 ℃的水中水浴20 min，取出冷卻至室溫后用電導(dǎo)率儀測量電導(dǎo)率值(R)；然后，再將試管放入100 ℃的沸水中水浴加熱20 min，冷卻后再次測量電導(dǎo)率值(Ro)。每組重復(fù)3次，以30 ℃下的植物葉片的電導(dǎo)率(Rck)為對照。計算其電導(dǎo)率，即細(xì)胞傷害率，公式為：

REC=[(R-Rck)/(Ro-Rck)]×100。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同梯度溫度對5種植物離體葉片細(xì)胞傷害率的影響

從圖1中可以發(fā)現(xiàn)，韭蓮、苦楝、常春油麻藤在溫度范圍為35～50 ℃期間細(xì)胞傷害率緩慢上升，在55～60 ℃期間細(xì)胞傷害率迅速上升，在65～70 ℃期間細(xì)胞傷害率又趨于平緩。月月粉和大葉落地生根在30～45 ℃溫度范圍內(nèi)細(xì)胞傷害率緩慢上升，在50～55 ℃內(nèi)迅速上升，在60～70 ℃緩慢上升。5種植物的細(xì)胞傷害率隨著溫度的升高均呈現(xiàn)先緩慢升高，然后在特定溫度段內(nèi)快速升高，最后又緩慢上升的形式，為典型的“S”型曲線。

圖1 溫度與細(xì)胞傷害率之間的關(guān)系

3.2 Logistic方程參數(shù)的確定

Logistic方程：y=k/(1+ae-bt)。其中y代表細(xì)胞傷害率；t代表處理的溫度；k為細(xì)胞傷害飽和容量(為消除本底干擾，設(shè)為100%)；a和b為方程參數(shù)。將方程進(jìn)行線性化處理，ln[(k-y)/y]=lna-bt，令Y=ln[(k-y)/y]，得Y=lna-bt的線性方程，由k、y得到Y(jié)，即呈現(xiàn)轉(zhuǎn)化細(xì)胞傷害率與處理溫度之間的直線方程[11](圖2)。

3.3 半致死溫度的確定

利用SPSS22.0軟件對t、Y進(jìn)行線性回歸分析，得到a、b值及相關(guān)系數(shù)r。求 Logistic 方程的二階導(dǎo)數(shù)，令其等于零，則可獲得曲線的拐點t=lna/b，該t值即為植物的半致死溫度(LT50)[12](表1)。

從表1中可知5種植物的半致死溫度范圍在55.06～66.74 ℃之間，其中大葉落地生根和常春油麻藤半致死溫度為55～60 ℃期間，韭蓮、月月粉、苦楝位于60～66.67 ℃期間。從半致死溫度來看，從高到低依次為苦楝、韭蓮、月月粉、常春油麻藤、大葉落地生根。

表1 轉(zhuǎn)化方程參數(shù)與半致死溫度

注：“**”代表達(dá)到極顯著水平，“*”代表達(dá)到顯著水平

3.4 半致死溫度與近年長沙氣溫的比較

從圖3中可知，長沙近年5～9月出現(xiàn)的最高溫度范圍在30～40℃之間，最高溫度的月份是2017年7月，最高溫度達(dá)到了40 ℃。5種植物的半致死溫度顯著高于近年5～9月出現(xiàn)的最高溫度。通過對生長在中南林業(yè)科技大學(xué)西園苗圃的植物進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)5種植物在夏季高溫季節(jié)均未出現(xiàn)明顯熱傷害現(xiàn)象。

圖3長沙高溫氣候與半致死溫度的比較

4 討論

運(yùn)用電導(dǎo)率法結(jié)合logistic方程測量植物耐熱性方便、快捷，其結(jié)果的可靠性在許多研究中得到證實。陳艷等[13]將該方法運(yùn)用于6種觀果植物的耐熱性測定中，并與田間和高溫脅迫得到結(jié)果進(jìn)行對比，得出測量電導(dǎo)率結(jié)合logistic方程得到的結(jié)果與實際觀測情況相似的結(jié)論。田治國等[14]將該方法運(yùn)用到9種萬壽菊的耐熱性測定中，得到了與田間觀測結(jié)果相似的結(jié)論。

項延軍等[15]研究表明通過判斷細(xì)胞膜通透性可以作為常春油麻藤耐熱性判斷的指標(biāo)，并得出常春油麻藤具有良好的耐熱性，與本研究結(jié)果類似。鄧沛怡等[16]對常春油麻藤的耐旱性進(jìn)行研究，結(jié)果表明常春油麻藤相比于扶芳藤、常春藤、爬山虎等植物更耐旱，為常春油麻藤的屋頂綠化運(yùn)用提供了更多的理論基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

通過電導(dǎo)率法結(jié)合logistic方程計算出韭蓮、月月粉、大葉落地生根、苦楝、常春油麻藤這5種植物的半致死溫度。根據(jù)半致死溫度，5種植物耐熱性由高到低分別是苦楝(66.74 ℃)>韭蓮(65.08 ℃)>月月粉(62.79 ℃)>常春油麻藤(59.31 ℃)>大葉落地生根(55.06 ℃)。5種植物的半致死溫度顯著高于長沙近5年出現(xiàn)的最高溫度(40 ℃)。與常用的屋頂綠化植物佛甲草[17，18]相比常春油麻藤、大葉落地生根與佛甲草半致死溫度[19]差距不大，韭蓮、月月粉、苦楝3種植物的半致死溫度超過佛甲草，經(jīng)觀察5種植物均能在長沙高溫環(huán)境正常生長。由此可見這幾種植物具有較好的耐熱性，有望運(yùn)用于我國南方屋頂綠化，豐富并美化屋頂環(huán)境。