布鳳琴，張閩，燕坤蛟

(1.山東建筑大學(xué)藝術(shù)學(xué)院，山東濟(jì)南250101;2.山東建筑大學(xué)齊魯建筑文化與景觀藝術(shù)研究基地，山東濟(jì)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(zhǎng)建筑壽命，同時(shí)可美化城市、豐富景觀，因而越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。

屋頂綠化根據(jù)種植形式和景觀效果，分為簡(jiǎn)單式屋頂綠化和群落式屋頂綠化兩大類，簡(jiǎn)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(diǎn)［4］，其綠化植物要求更加苛刻，對(duì)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(jì)80年代以來(lái)，德國(guó)、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(yīng)用到輕型屋頂綠化中。我國(guó)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(yīng)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(bào)道［5］。

濟(jì)南市自2000年建造第一個(gè)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(diǎn)道路兩側(cè)及重點(diǎn)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(shè)計(jì)與屋頂綠化設(shè)計(jì)不同步的問(wèn)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(jì)南屋頂綠化的主導(dǎo)方向。濟(jì)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(jì)南市屋頂綠化植物選擇一個(gè)重要的限制因素。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)濟(jì)南屋頂綠化現(xiàn)狀的要求，選擇已在露地廣泛應(yīng)用的7種景天植物，對(duì)其進(jìn)行抗旱性實(shí)驗(yàn)和耐澇性實(shí)驗(yàn)，以期為濟(jì)南屋頂綠化建設(shè)提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

依照屋頂綠化植物就地取材、容易獲得、適應(yīng)環(huán)境氣候的原則，綜合考慮植物的應(yīng)用研究現(xiàn)狀和植被景觀效果，選擇已在濟(jì)南地面綠化中應(yīng)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(fèi)菜、佛甲草和垂盆草作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)照為玉帶草。植物材料均取自濟(jì)南百合園林集團(tuán)苗圃基地。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)，于2010年7月20日，取植物大小一致、長(zhǎng)勢(shì)正常的優(yōu)良植株移栽到裝有同樣基質(zhì)(草炭)的營(yíng)養(yǎng)缽中，進(jìn)行統(tǒng)一的澆水施肥管理，保持其正常生長(zhǎng)，在植物恢復(fù)生長(zhǎng)后自8月6日開始植物抗旱性實(shí)驗(yàn)和耐澇性試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)各設(shè)7個(gè)不同的水分處理，抗旱性實(shí)驗(yàn)為正常澆水(對(duì)照)、控水 7d，14d，21d，28d，35d，42d，耐澇性實(shí)驗(yàn)為正常澆水(對(duì)照)、淹水 7d，14d，21d，28d，35d，42d，每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)3盆，共126盆，每隔7d觀察觀察植物形態(tài)并拍照記錄，同時(shí)測(cè)定各項(xiàng)生理指標(biāo)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 形態(tài)指標(biāo)梯度評(píng)價(jià)

(1)抗旱性植物形態(tài)評(píng)價(jià)采用梯度評(píng)價(jià)法，每隔7d觀察記錄植株形態(tài)，設(shè)置5個(gè)梯度變化對(duì)脅迫期內(nèi)植物形態(tài)進(jìn)行評(píng)定:

Ⅰ表現(xiàn)良好，植物生長(zhǎng)不受影響，觀賞效果佳;Ⅱ植株生長(zhǎng)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(shì);Ⅴ植物葉片一半以上嚴(yán)重萎焉，大部分枝條死亡，失去觀賞價(jià)值。

(2)耐澇性植物形態(tài)評(píng)價(jià)采用實(shí)物觀測(cè)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(diǎn)記錄葉片受損害的情況，各個(gè)等級(jí)的受澇害葉片數(shù)，計(jì)算受淹等級(jí)，水淹后受損葉片調(diào)查分為5個(gè)等級(jí):

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(cè)定

在植物澆足水后進(jìn)行斷水處理，記錄當(dāng)日日期，當(dāng)植株葉片出現(xiàn)輕微下垂、卷曲，即輕度萎蔫時(shí)，用土鏟取出盆內(nèi)少量土樣，進(jìn)行土壤含水量測(cè)定。而后對(duì)花盆澆水移至濕潤(rùn)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(shí)萎蔫時(shí)間，而后將花盆移至原來(lái)耐旱測(cè)定區(qū)重復(fù)測(cè)定，當(dāng)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(fù)舒展，記錄當(dāng)日日期，即為永久萎蔫時(shí)間，測(cè)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(cè)定［7］:

1.3.3 干旱半致死時(shí)間測(cè)定

以植株地上部分死亡為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算植物自干旱脅迫處理實(shí)驗(yàn)開始至一半植株數(shù)量死亡所需的時(shí)間［8］，以 d 為單位。

1.3.4 葉綠素含量測(cè)定

采用浸提法測(cè)定葉綠素含量［9］，用紫外分光光度計(jì)測(cè)定其在645nm，663nm波長(zhǎng)處的O.D.值，以此來(lái)計(jì)算葉綠素含量:

1.3.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用excel表格和spss軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差差異顯著性檢驗(yàn)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 干旱脅迫對(duì)植物形態(tài)的影響

表1 干旱脅迫處理對(duì)景天類植物形態(tài)的影響

試驗(yàn)通過(guò)對(duì)不同品種的景天進(jìn)行干旱控水處理，觀測(cè)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(duì)于景天植物，對(duì)照玉帶草在干旱脅迫14d時(shí)最早出現(xiàn)脅迫癥狀，說(shuō)明其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)力低于景天植物，至試驗(yàn)結(jié)束42d時(shí)，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(shí)最先出現(xiàn)脅迫反應(yīng)，頂端葉片出現(xiàn)輕度萎蔫，但并沒有影響整個(gè)植株的生長(zhǎng)，在干旱脅迫35d時(shí)，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(shí)，葉片變薄，有葉片脫落，癥狀一直持續(xù)到實(shí)驗(yàn)結(jié)束;花葉八寶景天、八寶景天、佛甲草、費(fèi)菜在干旱脅迫28d時(shí)，出現(xiàn)脅迫反應(yīng)，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(yàn)結(jié)束42d時(shí)，植物整株生長(zhǎng)并沒有受影響?；ㄈ~八寶景天和費(fèi)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(cè)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(shí)間較長(zhǎng);景天屬植物中，抗旱性佛甲草＞八寶景天＞費(fèi)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(duì)植物的干旱半致死時(shí)間和萎蔫系數(shù)的影響

植物干旱半致死時(shí)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(yàn)期42d內(nèi)，對(duì)照玉帶草在實(shí)驗(yàn)36d時(shí)死亡，達(dá)到干旱半致死時(shí)間，白葉景天、花葉八寶景天、垂盆草在實(shí)驗(yàn)20d時(shí)出現(xiàn)脅迫癥狀，隨著干旱時(shí)間的延長(zhǎng)，植株的萎蔫癥狀逐步加重。但至試驗(yàn)結(jié)束42d時(shí)，7種景天植物均未死亡，景天各類均未達(dá)到干旱半致死時(shí)間。由此可見，多數(shù)景天類植物相對(duì)于非景天類植物具有較強(qiáng)的抗旱優(yōu)勢(shì)，適用于一般的屋頂綠化。

植物萎蔫系數(shù)測(cè)定受到植物的生存環(huán)境和自身特性的影響，試驗(yàn)期間內(nèi)(2010年8—9月)濟(jì)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(duì)干旱半致死時(shí)間和萎蔫系數(shù)測(cè)定可能有一定的影響，還有待繼續(xù)研究和實(shí)驗(yàn)。

2.2 水淹脅迫實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 水淹脅迫對(duì)植物形態(tài)的影響

本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)不同品種的景天進(jìn)行水淹處理，觀測(cè)其在不同水淹時(shí)間內(nèi)的植物形態(tài)變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn):對(duì)照玉帶草在水淹7d時(shí)出現(xiàn)脅迫癥狀，葉片邊緣開始變色。至試驗(yàn)結(jié)束，大部分葉片變色干枯，但未死亡，胭脂紅景天在實(shí)驗(yàn)30d時(shí)出現(xiàn)葉片脫落癥狀，但葉色一直未變，至試驗(yàn)結(jié)束，脫落葉片變多，但未影響其生長(zhǎng)，八寶景天在實(shí)驗(yàn)30d時(shí)葉片邊緣出現(xiàn)葉斑，但至試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)42d內(nèi)均生 長(zhǎng)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(zhǎng)狀況觀測(cè)可以得出:7種景天屬植物比較于對(duì)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(fèi)菜耐澇性大于胭脂紅景天、八寶景天。

2.2.2 水淹脅迫對(duì)植物葉綠素含量的影響

葉綠素是光合作用得以進(jìn)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(shí)，葉綠素分解，葉綠素的含量也就相應(yīng)的降低［11］。

從本實(shí)驗(yàn)來(lái)看 (圖1)，在實(shí)驗(yàn)期間內(nèi)，植物葉綠素含量呈整體下降趨勢(shì)，但并不是線性下降，自實(shí)驗(yàn)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(yàn)結(jié)束葉綠素含量變化不大，說(shuō)明佛甲草、垂盆草對(duì)環(huán)境敏感度較高，之后葉綠素含量變化不大，說(shuō)明其生理生化狀態(tài)相對(duì)良好，能維持正常的光合作用，抗性較強(qiáng)。白葉景天、胭脂紅景天21d之后轉(zhuǎn)而開始上升，分別恢復(fù)到對(duì)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(fù)調(diào)節(jié)能力相對(duì)較強(qiáng)，至脅迫25d時(shí)，葉綠素含量再次下降;八寶景天，花葉八寶景天、費(fèi)菜脅迫初始，葉綠素即急速上升，表明3種植物對(duì)環(huán)境的敏感性較高，因而表明其耐澇能力較低;費(fèi)菜至水淹脅迫35d后葉綠素開始急速下降，說(shuō)明費(fèi)菜在一定時(shí)間內(nèi)耐澇性較強(qiáng)，水淹時(shí)間加長(zhǎng)，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(guò)對(duì)不同植物不同處理時(shí)間葉綠素含量下降幅度進(jìn)行方差分析，見表3。

表3 不同植物不同處理時(shí)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(dá)顯著水平(p＞0.05)。對(duì)不同植物葉綠素變化幅度進(jìn)行多重比較，見表4。

表4 不同植物不同處理時(shí)間葉綠素含量變化多重比較

多重比較結(jié)果表明:在實(shí)驗(yàn)期間內(nèi)，Ⅲ紅胭脂紅景天、Ⅳ花葉八寶景天葉綠素變化無(wú)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(fèi)菜之間差異達(dá)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(fèi)菜，但這四種景天在實(shí)驗(yàn)期間內(nèi)葉綠素變化無(wú)顯著性差異(p＞0.05)。

總之，通過(guò)葉綠素變化分析，脅迫處理對(duì)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(shuō)明大多數(shù)景天比較耐澇，佛甲草、垂盆草、費(fèi)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(shí)驗(yàn)通過(guò)植物形態(tài)觀察直接結(jié)合葉綠素含量測(cè)定，結(jié)果表明:七種景天屬植物抗旱性強(qiáng)弱順序?yàn)?佛甲草＞八寶景天＞費(fèi)菜、花葉八寶景天＞胭脂紅景天、垂盆草＞白葉景天;耐澇性強(qiáng)弱順序?yàn)榉鸺撞荩敬古璨荩倦僦t景天＞白葉景天＞費(fèi)菜＞花葉八寶景天＞八寶景天，七種景天屬植物除白景天對(duì)干旱和淹水都有相對(duì)較長(zhǎng)的脅迫持續(xù)時(shí)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(jì)南輕型屋頂綠化建設(shè)中。

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