董謙，李艷，李佳琦，劉冬云

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園林與旅游學(xué)院，河北　保定071000)

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保定10種野生地被植物的生態(tài)效益研究*

董謙，李艷，李佳琦，劉冬云

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園林與旅游學(xué)院，河北保定071000)

為了探究10種野生地被植物的生態(tài)效益價(jià)值，通過(guò)田間引種栽培試驗(yàn)，測(cè)定其葉面積指數(shù)、滯塵量、日釋氧固碳量及日吸熱量。結(jié)果表明：藍(lán)花棘豆的葉面積指數(shù)最大，為6.66；斑葉堇菜的周滯塵量可達(dá)到2.41g/m2,滯塵效果明顯；鵝絨委陵菜的日釋氧固碳量及吸熱量均是10種野生地被植物中最大，表現(xiàn)出了優(yōu)良的生態(tài)效益價(jià)值。綜合以上指標(biāo)，可以看出鵝絨委陵菜、斑葉堇菜、藍(lán)花棘豆等地被植物具有較高的滯塵、固碳釋氧、吸熱等生態(tài)效益價(jià)值。

野生地被；生態(tài)效益指標(biāo)；鵝絨委陵菜；斑葉堇菜；藍(lán)花棘豆；綜合評(píng)價(jià)

城市綠化是環(huán)保的焦點(diǎn)。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)焦點(diǎn)，首先要聚焦地被植物，它是維護(hù)城市生態(tài)平衡，提高城市綠化質(zhì)量的關(guān)鍵素材[1]。在霧霾、地面揚(yáng)塵等環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重的今天，園林植物的生態(tài)效益價(jià)值顯得尤為重要，作為園林綠化必不可少的地被植物亦值得研究與探討。中國(guó)的野生地被植物種質(zhì)資源極為豐富，數(shù)量多、分布廣且適應(yīng)性強(qiáng)，開(kāi)發(fā)前景廣闊。但是，目前對(duì)野生地被植物的研究主要集中在引種、抗性及應(yīng)用方面，對(duì)野生地被植物的生態(tài)效益研究不多見(jiàn)[2～4]。本試驗(yàn)以10種野生地被植物為材料測(cè)定了其葉面積指數(shù)、滯塵量及釋氧固碳量等指標(biāo)，綜合以上指標(biāo)篩選出生態(tài)效益價(jià)值較為突出的植物，以期為園林應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料

本試驗(yàn)材料為禿瘡花(Dicranostigmaleptopodum)、野罌粟(Papavernudicaule)、求米草(Oplismenusundulatifolius)、大葉鐵線蓮(Clematisheracleifolia)、匍枝委陵菜(Potentillaflagellaris)、東方草莓(Fragariaorientalis)、鵝絨委陵菜(Potentillaanserina)、斑葉堇菜(Violavariegata)、藍(lán)花棘豆(Oxytropiscoerulea)、歪頭菜(Viciaunijuga)等10種野生地被植物。10種野生地被植物引種地及具體概況如表1所示。

表1　引種地概況Tab.1　The basic situation of species introduced area

注：引種地均為河北省。

本試驗(yàn)地設(shè)置在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田內(nèi)(北緯38°50′，東經(jīng)115°27′)，屬溫帶季風(fēng)性氣候，全年平均氣溫約12℃，年降水量約550mm，冬冷夏熱，春季多風(fēng)沙，雨熱同期。10種野生地被植物均在試驗(yàn)田內(nèi)露天栽植，株行距為70cm×70cm，并進(jìn)行正常的水肥管理，其中鵝絨委陵菜、匍枝委陵菜為4a生植物，大葉鐵線蓮、斑葉堇菜、東方草莓等8種植物為2a生植物。

1.2方法

1.2.1葉面積指數(shù)的測(cè)定

利用面積為100cm2的正方形木框，選擇長(zhǎng)勢(shì)旺盛的植株進(jìn)行測(cè)定。測(cè)試時(shí)，首先將正方形木框放在植物上，并將框外的葉子全部用剪刀去掉。再將剪下的葉片全部放在標(biāo)準(zhǔn)紙上繪制葉形，將紙張放在萬(wàn)分之一的天平上稱(chēng)重。將天平所呈現(xiàn)的重量和葉形占標(biāo)準(zhǔn)紙張的面積套入公式：葉面積指數(shù)=[標(biāo)準(zhǔn)方格紙面積×(剪下的紙模重/標(biāo)準(zhǔn)方格紙重)]/0.01[5]，即可得到葉片的總面積。最后，將葉片面積與正方形木框的面積做比值衡量，得出其葉面積即是每單位土地面積對(duì)應(yīng)的地被植物種植面積。試驗(yàn)進(jìn)行3次重復(fù)。

1.2.2滯塵量的測(cè)定

一般認(rèn)為，當(dāng)降雨量>15mm時(shí)，可將植物葉片上的塵土完全沖刷干凈[6]。于8月份在大雨后一周，每種植物隨機(jī)采集10片植物葉片，用蒸餾水對(duì)葉片進(jìn)行2h的沖洗與浸泡，直至所有葉片粘附物質(zhì)被清洗，取出葉片并將其晾干。用已經(jīng)烘干稱(chēng)重的濾紙(W1)，對(duì)葉片進(jìn)行過(guò)濾，再將過(guò)濾后的濾紙于110℃烘箱中烘干。再次稱(chēng)得濾紙重量(W2)。植物葉片粘附成分重量為：W=W2-W1。降塵重量與葉面積A的比值即為單位葉面積的滯塵量，即：?jiǎn)挝蝗~面積滯塵量(g/m2)=(W2-W1)/A[6]。再根據(jù)葉面積指數(shù)可得出單位面積地被植物的滯塵量。進(jìn)行3次重復(fù)測(cè)定。

1.2.3日釋氧固碳量、蒸騰水量、吸熱量的測(cè)定

將植物葉片的凈同化量換算為固定的CO2量，則可用公式W(CO2)=P×44/1000，式中44為CO2的摩爾質(zhì)量。

根據(jù)光合作用的反應(yīng)方程：W( O2)=P×32/1000計(jì)算得出地被植物每日對(duì)外釋放的氧氣質(zhì)量，式中32為O2的摩爾質(zhì)量。

在測(cè)試地被植物每天釋水吸熱量時(shí)，必須先做好蒸騰速率的測(cè)定。蒸騰總量的測(cè)定計(jì)算公式E=∑[(ei+ei+1)÷2×(ti+1-ti)×3 600÷1 000]。

E為測(cè)定日的蒸騰總量 [mol·m-2·d-1]；ei為初測(cè)點(diǎn)的瞬時(shí)蒸騰速率；ei+1為下一測(cè)點(diǎn)的瞬時(shí)蒸騰速率[μmol/(m2·s)]。ti為初測(cè)點(diǎn)的瞬時(shí)時(shí)間；ti+1為下一測(cè)點(diǎn)的時(shí)間(h)。

若將日釋水吸熱量換算為當(dāng)日釋水量，則需采用公式：WH2O=E×18。18為水的摩爾質(zhì)量。

受蒸騰作用，每平方米地被植物葉片都會(huì)丟失一定量的水分，那么計(jì)算這些葉片吸收的熱量Q時(shí)則可使用計(jì)算公式Q=WH2O×L×4.18。

Q為單位葉面積每日吸收的熱量，單位為J/(m2·d)。L為蒸發(fā)耗熱系數(shù)(L=597-0.57t，t為測(cè)定日的溫度35℃)。

1.3數(shù)據(jù)分析

用EXCEL、SPASS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算公式得出各個(gè)生態(tài)效益指標(biāo)的數(shù)值。

2　結(jié)果與分析

2.1葉面積指數(shù)

葉面積指數(shù)是指單位土地面積上植被葉片的總面積除去植被種植土地面積所得的商。該指數(shù)重在反映植被是否健康生長(zhǎng)。研究地被植物的生態(tài)效益，葉面積指數(shù)大小起著重要作用。葉面積指數(shù)越大說(shuō)明植物進(jìn)行光合作用的器官越多[8]。10種參試地被植物的葉面積指數(shù)詳見(jiàn)表2。由表2可知，10種野生地被植物的葉面積指數(shù)大小順序?yàn)椋核{(lán)花棘豆>鵝絨委陵菜>歪頭菜>匍枝委陵菜>斑葉堇菜>求米草>禿瘡花>野罌粟>大葉鐵線蓮>東方草莓，藍(lán)花棘豆的葉面積指數(shù)可達(dá)6.66±0.11，而東方草莓的僅有2.28±0.19。

表2　不同植物的葉面積指數(shù)Tab.2　Leaf area index of different species

注：小寫(xiě)字母所對(duì)應(yīng)的意義都為同列之間存在的整體差異(p)。表示p值在0.05以下，表3同。

2.2滯塵量

地被植物植株較灌、喬木低矮，能直接接受到機(jī)動(dòng)車(chē)排放的顆粒物和地面揚(yáng)起的塵土，對(duì)空氣中的灰塵具有很好的過(guò)濾、滯留和吸附作用。通常情況下，如果地被植物的葉片粘附成分要得到完全沖洗，此時(shí)降雨量必須要大于15mm。經(jīng)過(guò)測(cè)定，10種野生地被植物的滯塵能力強(qiáng)弱為：斑葉堇菜>藍(lán)花棘豆>禿瘡花>匍枝委陵菜>鵝絨委陵菜>東方草莓>大葉鐵線蓮>求米草>野罌粟>歪頭菜。斑葉堇菜(2.41±0.22g/m2)的滯塵量約為歪頭菜(0.43±0.10g/m2)的7倍。

表3　不同植物的周滯塵量Tab.3　Mass-based amount of dust absorption of different species

2.3不同植物的日釋氧固碳量、吸熱量和釋水量

植物通過(guò)光合作用發(fā)揮固碳釋氧的功能，對(duì)維持城市碳氧平衡、改善城市環(huán)境發(fā)揮重要功能。

表4　單位地被面積10種植物的日釋氧固碳量Tab.4　Mass-based releasing oxygen quantity and absorbing quantity of CO2of different species

根據(jù)表4可知，單位地被面積10種野生地被植物的凈同化量、釋氧固碳量的高低順序?yàn)轾Z絨委陵菜>歪頭菜>藍(lán)花棘豆>斑葉堇菜>匍枝委陵菜>大葉鐵線蓮>野罌粟>禿瘡花>求米草>東方草莓。鵝絨委陵菜的釋氧固碳能力最強(qiáng)，約是東方草莓的7倍，東方草莓能力最弱。在降低局部小環(huán)境二氧化碳濃度和提高含氧量方面，鵝絨委陵菜效果顯著，鵝絨委陵菜、歪頭菜等固碳釋氧能力較強(qiáng)的植物適宜在人群密集、耗氧量較大的區(qū)域栽植。

由表5可知，10種野生地被植物的日蒸騰量、吸熱量值從大到小依次為：鵝絨委陵菜>藍(lán)花棘豆>斑葉堇菜>歪頭菜>匍枝委陵菜>大葉鐵線蓮>禿瘡花>野罌粟>求米草>東方草莓。鵝絨委陵菜吸熱釋水量最高，單位面積可以達(dá)到37 837.21kJ/m2和15 686.62g/m2，表現(xiàn)出優(yōu)良的降溫增濕效益，同時(shí)，藍(lán)花棘豆、斑葉堇菜等植物的吸熱能力也較強(qiáng)，在城市綠化中合理與其他植物搭配能有效降低局部環(huán)境溫度。

表5　單位地被面積各植物日蒸騰量、釋水量、吸熱量Tab.5　Mass-based evaporation,releasing water and absorbing heat quantity of different species

3　結(jié)論與討論

馬潔[6]等研究了包括東方草莓、匍枝委陵菜在內(nèi)的16種北京地區(qū)草本地被植物的葉面積指數(shù)，發(fā)現(xiàn)其葉面積指數(shù)差異性很大，主要分布在2.38～16.36之間。本試驗(yàn)結(jié)果表明，10種野生地被植物的葉面積指數(shù)為2.28～6.66，與前人的研究結(jié)果相比其葉面積指數(shù)處于中下等水平，這可能是因?yàn)轳R藺(Irislactea)、矮紫苞鳶尾(Irisruthenicavar.nana)等植物為密叢生且單位葉面積大的緣故。10種植物中藍(lán)花棘豆的葉面積指數(shù)最大，對(duì)于裸露地表應(yīng)適地適量開(kāi)發(fā)對(duì)藍(lán)花棘豆的應(yīng)用；東方草莓的葉面積指數(shù)最小，約為藍(lán)花棘豆的三分之一，這主要是因?yàn)闁|方草莓為匍匐莖，且莖節(jié)之間的距離較大的原因。

不同植物的滯塵能力不同，但是園林植被的滯塵能力具有一定的“可塑性”[9]。植物葉片滯塵能力的強(qiáng)弱與植物的葉面積指數(shù)、植物的綠期、葉片表面粗糙度等密切相關(guān)。在重力和風(fēng)的作用下，粉塵降落到植物表面，通過(guò)葉片對(duì)粉塵的截留、吸附，從而實(shí)現(xiàn)植物的滯塵效益[10]。王杰青[5]研究發(fā)現(xiàn)每平方米連錢(qián)草(Glechoma longituba )每周滯塵量為1.06g，紫花地丁(Viola philippica)為6.49g。莊大偉[11]等研究了10種常用草坪地被的滯塵能力，其結(jié)果表明：26種草坪地被種萱草(Hemerocallis fulva )的單位綠地滯塵效益明顯優(yōu)于其他25種植物。本試驗(yàn)結(jié)果表明，10種野生地被植物滯塵能力差異顯著，其中斑葉堇菜的周滯塵量最大，為2.41g/m2，這與其葉面積較大、葉表面密被絨毛密切相關(guān)，尤其是密被的絨毛大大增加了對(duì)灰塵等的吸附作用，較適合于降塵較為嚴(yán)重的區(qū)域；歪頭菜滯塵量最小，僅為0.43g/m2，這可能主要是由于葉表面相對(duì)較光滑，不利于粉塵等顆粒物的附著。10種野生地被植物的滯塵量與其他研究結(jié)果略有不同，這是因?yàn)橹参锏臏m能力除了與自身形態(tài)和特性有關(guān)外，還與所處的環(huán)境密切相關(guān)，因此，對(duì)10種植物的滯塵量還需進(jìn)一步研究。

二氧化碳是“溫室效應(yīng)”形成的主要成因。當(dāng)前，隨著中國(guó)汽車(chē)CO2排放量日益提升，各種工業(yè)與家用生活對(duì)CO2的排放量也逐日提高，城市出現(xiàn)了明顯的“熱島效應(yīng)”問(wèn)題。值得關(guān)注的是，并不是每種地被植物都有著同樣的固碳能力與氧氣釋放能力，不同光照，不同的葉片結(jié)構(gòu)，都會(huì)影響地被植物的這兩種能力[12]。按每個(gè)成年人每天消耗1 380g氧氣[13]計(jì)算，依據(jù)10種野生地被植物的釋氧固碳量計(jì)算，保定市需要種植鵝絨委陵菜21m2、歪頭菜28m2、藍(lán)花棘豆32m2、斑葉堇菜34m2、匍枝委陵菜35m2、大葉鐵線蓮53m2、野罌粟55m2、禿瘡花72m2、求米草106m2、東方草莓153m2才能滿(mǎn)足1個(gè)成年人1天對(duì)氧氣的需求量。如果將每單位植物所具有的吸熱作用與1kw的空調(diào)機(jī)做對(duì)比，可知植物的吸熱時(shí)間：鵝絨委陵菜10.51h，藍(lán)花棘豆7.85h，斑葉堇菜7.28h，歪頭菜7.13h，匍枝委陵菜6.39h，大葉鐵線蓮6.23h，禿瘡花5.75h，野罌粟3.57h，求米草2.02h，東方草莓1.64h。

綜上可以看出，鵝絨委陵菜、斑葉堇菜、藍(lán)花棘豆、匍枝委陵菜等幾種地被植物都具有較高的生態(tài)效益價(jià)值，若能將其與體型較大的喬木進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐恋胤峙?，可有效維護(hù)園林環(huán)境的碳氧平衡，并由此有效保護(hù)環(huán)境。在園林配置中應(yīng)充分考慮植物的生態(tài)功能，以便發(fā)在改善環(huán)境方面的作用[14]，因此，在園林綠化中值得推廣應(yīng)用鵝絨委陵菜等4種野生地被植物。

[1]王雁.14種地被植物光能利用特性及耐陰性比較[J].浙江林學(xué)院學(xué)報(bào),2005,22(1):6-11.

[2]季慧穎.北京四種引進(jìn)植物光合特性及生態(tài)效益研究[D].北京:北京林業(yè)大學(xué)，2010.

[3]吳岱鑣.地被綠化植物二月蘭的生物生態(tài)學(xué)研究[D].長(zhǎng)沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué),2010.

[4]羅丹.5種園林植物生態(tài)效益研究[J].廣東林業(yè)科技,2014,30(3):47-51.

[5]王杰青.地被植物連錢(qián)草和紫花地丁的研究[D].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué),2002.

[6]馬潔,韓烈保,江濤.北京地區(qū)抗旱野生草本地被植物引種生態(tài)效益評(píng)價(jià)[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006,28(1):51-54.

[7]李輝,趙衛(wèi)智.北京5種草坪地被的生態(tài)效益研究[J].中國(guó)園林，1998(4):36-38.

[8]馬潔.北京地區(qū)野生草本地被植物引種、篩選及利用[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2006.

[9]Schabel H G.Urban forestry in Germany[J].Arbor,1980,6(11):281-286.

[10]陳自新,蘇雪痕,劉少宗,等.北京城市園林綠化生態(tài)效益的研究[J].中國(guó)園林,1998,14(6):55-56.

[11]莊大偉,周春玲,孫學(xué)武.常用草坪的滯塵能力研究[J].現(xiàn)代園藝，2013(1):13-14.

[12]趙萱,李海梅.11種地被植物固碳釋氧與降溫增濕效益研究[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，21(1):44-47.

[13]丁向陽(yáng),郭鵬,勇浩.城市森林地被植物的生態(tài)效益[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005,33(增刊):54-55.

[14]許宏剛,吳永華,廖偉彪,等.9種地被植物生態(tài)效益研究[J].甘肅林業(yè)科技,2012,37(1):18-20.

Ecological Benefits of The 10 Plant Species of Wild Ground Covers

DONG Qian,LI Yan,LI Jia-qi,LIU Dong-yun

(College of Gardens and Tourism,Agricultural University of Hebei,Baoding Hebei 071000,P.R.China)

In order to understand the ecological benefits of the 10 plant species of wild ground covers， LAI,dust detaining,the carbon-fixing,oxygen-releasing and absorbing heat quantity were measured in this study.The results showed that the LAI ofOxytropiscoeruleawas the biggest with 6.66,the dust detaining ofViolavariegatawas 2.41g/m2,the carbon-fixing,oxygen-releasing and absorbing heat quantity ofPotentillaanserinawere much bigger than the other 9 species.Based upon these measured indicators,Potentillaanserina,Violavariegata,Oxytropiscoeruleahave higher ecological benefit than those of other species.

wild ground covers;ecological benefit indicator;Potentillaanserina;Violavariegata;Oxytropiscoerulea;comprehensive evaluation

10.16473/j.cnki.xblykx1972.2016.05.021

2015-10-23

河北省教育廳項(xiàng)目“河北省野生耐陰性地被植物資源的收集篩選及應(yīng)用研究(2010253)”。

董謙(1990-)，女，碩士生，主要從事園林植物資源與應(yīng)用研究。E-mail：870168690@qq.com

簡(jiǎn)介：劉冬云(1971-)，女，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事百合遺傳育種工作研究。 E-mail：dongyunliu@hebau.edu.cn

S 688.4

A

1672-8246(2016)05-0108-05