溫雅琳，石萌，胡偉榮，董志君，姜 珊

宿根花卉植物生態(tài)效益研究

溫雅琳，石萌，胡偉榮，董志君，姜 珊

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，河北 保定 071000）

為綜合評價(jià)宿根花卉的園林生態(tài)效益，試驗(yàn)以黑心菊（Rudbeckiahirta）、芙蓉葵（Hibiscus moscheutos）、蜀葵（Althaea rosea）、賽菊芋（Heliopsishelianthoides）、紫茉莉（Mirabilis jalapa）、醉魚草（Buddlejalindleyana）等 6 種宿根花卉為試驗(yàn)材料，研究其光合有效輻射、二氧化碳的響應(yīng)以及光合速率日變化。光合特性研究表明：黑心菊、賽菊芋和醉魚草凈光合速率日變化表現(xiàn)為單峰曲線，未出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象；芙蓉葵、蜀葵和紫茉莉?yàn)槊黠@的雙峰曲線，有明顯的“午休”現(xiàn)象，且第二峰值出現(xiàn)的時(shí)間均為14時(shí)。對6種宿根花卉進(jìn)行了園林應(yīng)用綜合等級評定。結(jié)果表明：蜀葵達(dá)到Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)，可直接大面積開發(fā)利用；黑心菊等達(dá)到Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)，在園林中可根據(jù)具體生境栽植。

宿根花卉；光合特性；生態(tài)效益；綜合評價(jià)

在當(dāng)今的園林應(yīng)用中，宿根花卉是填補(bǔ)林下空間和裸露地面的有效綠化材料。宿根花卉不僅具有觀賞效果，而且具有可以調(diào)節(jié)氣溫、降低噪音、凈化空氣、保持水土等生態(tài)功能。大量使用園林生態(tài)效益較好的宿根花卉無疑會讓城市環(huán)境質(zhì)量上一個(gè)臺階[1]。現(xiàn)以6種宿根花卉為試材，對植物的生態(tài)效益進(jìn)行了較為全面的研究，為園林應(yīng)用提供基本的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗(yàn)材料為種植地保定市河北農(nóng)業(yè)大學(xué)西校區(qū)園林苗圃的黑心菊（Rudbeckiahirta）、芙蓉葵（Hibiscus moscheutos）、蜀葵（Althaea rosea）、賽菊芋（Heliopsishelianthoides）、紫茉莉（Mirabilis jalapa）、醉魚草（Buddlejalindleyana）等 6 種宿根花卉。

苗圃位于北緯 38°85′，東經(jīng) 115°48′，屬溫帶季風(fēng)性氣候，全年平均氣溫約12℃，年降水量約550nm，年日照時(shí)數(shù) 2500～2900h，無霜期 200d。四季分明，冬冷夏熱，春季多風(fēng)沙，雨熱同期。

1.2 方法

1.2.1 6種宿根花卉的園林生態(tài)效益研究

（1）葉面積指數(shù)。利用面積為100cm2的正方形木框，選擇長勢旺盛的植株進(jìn)行測定。測試時(shí)，首先將正方形木框放在植物上，并將框內(nèi)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，通過數(shù)格法計(jì)算出葉面積。最后，將葉片面積與正方形木框的面積做比值衡量，得出的葉面積即是每單位土地面積對應(yīng)的宿根花卉種植面積。試驗(yàn)進(jìn)行3次重復(fù)。

葉面積指數(shù)=數(shù)出的葉面積/0.01

（2）釋氧固碳量。測定方法參照參考文獻(xiàn)［2］計(jì)算植物的凈同化量。根據(jù)公式：

其中：P—測定日的同化總量（mmol·m2·S-1）；Pi—初測點(diǎn)的瞬時(shí)光合作用速率；Pi+1—下一測點(diǎn)的瞬時(shí)光合作用速率（μmol·m2·S-1）；ti—初測點(diǎn)的瞬時(shí)時(shí)間；ti+1-下一測點(diǎn)的時(shí)間（h）；j—測試次數(shù)。

將植物葉片的凈同化量換算為固定的CO2量，則可用公式：WCO2=P×44/1000，

根據(jù)光合作用的反應(yīng)方程：WO2=P×32/1000

（3）滯塵量。于7月份在大雨后1周，隨機(jī)采集植物葉片，用蒸餾水對葉片進(jìn)行2h的沖洗與浸泡，直至所有葉片粘附成分被清洗，取出葉片并將其晾干。用已經(jīng)烘干稱重的濾紙（W1），對葉片浸洗液進(jìn)行過濾，再將過濾后的濾紙于110℃烘箱中烘干。再次稱得濾紙重量（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：單位葉面積滯塵量（g/m2）=（W2-W1）/A[3]。再根據(jù)葉面積指數(shù)可得出單位面積宿根花卉的滯塵量。進(jìn)行3次重復(fù)測定。

1.2.2 6種宿根花卉的園林應(yīng)用綜合評價(jià)

（1）評價(jià)方法。綜合徐煒[4]和俞洋[5]對園林宿根花卉的評選要求，并結(jié)合試驗(yàn)材料的自身特性，共篩選出12個(gè)因子對材料進(jìn)行評價(jià)，以權(quán)重值進(jìn)行等級評定，較全面反映試驗(yàn)對象的各種特征，為園林應(yīng)用提供參考指標(biāo)，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 各評分標(biāo)準(zhǔn)

（2）等級評定標(biāo)準(zhǔn)。Ⅰ級：總估量值≥48分，即每一個(gè)評價(jià)因子的平均得分≥4分，可將材料視為優(yōu)秀，此類植物無論是觀賞價(jià)值或是生態(tài)效益價(jià)值都較突出，在園林綠化中可以直接進(jìn)行大面積的推廣種植。Ⅱ級：總估量值≥42分，即每一個(gè)評價(jià)因子的平均得分≥3.5分，可將材料視為良好。此類植物在觀賞和生態(tài)效益價(jià)值略低于Ⅰ級植物，但仍具有很大的開發(fā)利用潛力，在園林綠化中可根據(jù)生境進(jìn)行推廣種植。Ⅲ級：總估量值≥36分，即每一個(gè)評價(jià)因子的平均得分≥3分，可將材料視為及格。此類植物在園林應(yīng)用中具有較大的限制性，但可以在適宜的生境中擇優(yōu)進(jìn)行種植。

Ⅳ級：＜36分，此類植物現(xiàn)階段只能作為育種材料，若想進(jìn)行推廣繁殖還需進(jìn)一步進(jìn)行研究。

2 結(jié)果與分析

2.1 6種宿根花卉的園林生態(tài)效益分析

2.1.1 葉面積指數(shù)

6種宿根花卉的葉面積指數(shù)見表2。由表2可知：6種宿根花卉的葉面積指數(shù)大小為：蜀葵＞紫茉莉＞醉魚草＞賽菊芋＞黑心菊＞芙蓉葵，蜀葵的葉面積指數(shù)可達(dá)6.86，而芙蓉葵的葉面積指數(shù)僅有2.88，通過顯著性分析發(fā)現(xiàn)，芙蓉葵和黑心菊沒有顯著性差異；賽菊芋、醉魚草與紫茉莉的差異性不顯著；芙蓉葵、蜀葵、賽菊芋之間呈現(xiàn)出顯著性差異。

表2 6種宿根花卉的葉面積指數(shù)

2.1.2 滯塵量

6種宿根花卉的滯塵量見表3。由表3可知，6種宿根花卉的滯塵能力強(qiáng)弱順序?yàn)椋汉谛木眨拒饺乜臼窨举惥沼螅咀眙~草＞紫茉莉。黑心菊的滯塵量最大，為紫茉莉的3倍多。通過顯著性分析可知，醉魚草與賽菊芋之間差異性不顯著；黑心菊、醉魚草、蜀葵、芙蓉葵、紫茉莉之間差異顯著。

表3 6種宿根花卉的周滯塵量

2.1.3 日釋氧固碳量及吸熱量

6種宿根花卉的釋氧固碳量見表4。由表4可知：單位面積6種宿根花卉的凈同化量、釋氧固碳量的高低順序?yàn)檐饺乜臼窨咀眙~草＞賽菊芋＞黑心菊＞紫茉莉。芙蓉葵的釋氧固碳能力最強(qiáng)。由于植物的釋氧量和固碳量均是在凈同化量的基礎(chǔ)上算得的，所以二者與凈同化量成正比。在降低局部小環(huán)境二氧化碳濃度和提高氧氣濃度方面，芙蓉葵效果相對顯著，城市中人口較密集、對氧氣消耗量大的地區(qū)，如廣場、公園、道路等地，可大量栽植釋氧固碳能力較強(qiáng)的植物。在釋氧固碳量方面通過顯著性分析，醉魚草與蜀葵無顯著性差異；賽菊芋和紫茉莉之間差異不顯著；醉魚草、黑心菊、賽菊芋、芙蓉葵之間有顯著性差異（表4）。

表4 單位面積各植物釋氧固碳量

6種宿根花卉的日蒸騰、釋水、吸熱量見表5。由表5可知：6種宿根花卉的日蒸騰量、日吸熱量大小順序?yàn)椋很饺乜臼窨竞谛木眨举惥沼螅咀眙~草＞紫茉莉。6種宿根花卉中，芙蓉葵吸熱量與釋水量最高，單位面積可達(dá)22478.06kj/m2和9319.86g/m2，表現(xiàn)出良好的降溫增濕效益；另外，芙蓉葵、黑心菊等植物的吸熱量也較強(qiáng)，在城市綠化中合理與其他植物搭配布景具有降低局部環(huán)境溫度、增加濕度的功能。6種宿根花卉在日蒸騰量、釋水量和吸熱量方面，蜀葵和芙蓉葵之間無顯著差異；黑心菊和賽菊芋之間差異不顯著；醉魚草和紫茉莉無顯著差異；醉魚草、蜀葵、黑心菊之間差異顯著。

表5 單位面積各植物日蒸騰、釋水、吸熱量

2.2 園林應(yīng)用綜合評價(jià)

對宿根花卉進(jìn)行園林應(yīng)用綜合評價(jià)有利于為其在園林中的實(shí)際應(yīng)用提供科學(xué)合理的理論依據(jù)。通過評價(jià)可以篩選出適合不同生境的花卉，在園林中針對不同花卉進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行種植與養(yǎng)護(hù)，豐富園林綠化的植物種類，提高景觀的觀賞效果，提升城市生活環(huán)境質(zhì)量。

6種宿根花卉的綜合評選得分，見表6。由表6可看出：

表6 6種宿根花卉的綜合評選得分

（1）6種宿根花卉中蜀葵達(dá)到Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)，可以在園林綠化中直接進(jìn)行大規(guī)模的開發(fā)利用。蜀葵是夏季觀花植物，單株花量大，長勢旺盛，觀賞價(jià)值高，并有一定藥用價(jià)值，且在綠期、抗性等方面性狀優(yōu)良，應(yīng)用價(jià)值高。

（2）醉魚草、黑心菊、賽菊芋和芙蓉葵達(dá)到Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)，在園林中可根據(jù)具體環(huán)境栽植。黑心菊和賽菊芋具有亮麗的色彩，極大的提高外觀吸引力，且擁有優(yōu)良的滯塵效果、花期長、耐熱等特點(diǎn)，也是園林中栽培的良好選擇；芙蓉葵花大，可作為花境的中心材料應(yīng)用；醉魚草花形別致，管理簡單粗放。但此類植株高度較高，易倒伏，實(shí)際應(yīng)用應(yīng)注意植株矮化。

（3）紫茉莉達(dá)到了Ⅲ級標(biāo)準(zhǔn)，可根據(jù)環(huán)境適當(dāng)開發(fā)利用。紫茉莉花期較長，單株花量大，易繁殖，適應(yīng)性強(qiáng)，但其下午六點(diǎn)左右開花，園林生態(tài)效益價(jià)值相對較小，在園林中可適當(dāng)栽植。

3 討論

園林植物生態(tài)效益是指園林植物在城市生態(tài)系統(tǒng)中對自然環(huán)境的保護(hù)與修復(fù)作用，主要涉及固碳釋氧、涵養(yǎng)水源、凈化空氣、調(diào)節(jié)氣候、美化城市、滯塵減噪、增加生物多樣性等一系列內(nèi)容[6]。充分發(fā)揮園林植物生態(tài)效益，使之最大改善城市自然環(huán)境是現(xiàn)代園林綠化的重要目標(biāo)之一。

植物的葉面積指數(shù)是生態(tài)系統(tǒng)中重要參數(shù)之一，與綠色植物的碳物質(zhì)積累密切相關(guān)，并且能夠反映植物葉片數(shù)量的多少與植物群落的生命力狀況。葉面積指數(shù)越大說明植物的葉片結(jié)構(gòu)越密集，葉與葉之間的空間越稀疏，對光的多層利用能力越強(qiáng)，生態(tài)效益越能得到發(fā)揮[7]。試驗(yàn)結(jié)果表明：6種植物中蜀葵的葉面積指數(shù)最大，芙蓉葵的葉面積指數(shù)最小，這主要是因?yàn)檐饺乜N植稀疏，且莖節(jié)之間距離較大。葉片是綠色植物發(fā)揮園林生態(tài)效益的基礎(chǔ)要素之一，為了使園林綠化中單位土地達(dá)到最好的綠化效果和環(huán)境效益，應(yīng)盡量選擇葉面積指數(shù)大的植物，減少葉面積小的植物應(yīng)用，最終創(chuàng)造出環(huán)境效益更高的景觀效果。

試驗(yàn)結(jié)果表明：6種植物滯塵量各有差異，其中黑心菊的周滯塵量最大，為2.06g/m2，這與其葉表面密被絨毛密切相關(guān)，大大增加了對灰塵的吸附能力，適用于降塵量大的地區(qū)；紫茉莉滯塵量最小，僅有0.61g/m2，可能由于其葉片較小，表面光滑，因而不適合塵土附著。在園林綠化中，為達(dá)到凈化環(huán)境的作用，可盡量使用黑心菊等滯塵量大的植物。具體的應(yīng)用還需結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蚺c環(huán)境，滯塵量只是發(fā)揮環(huán)境效益中的一項(xiàng)，受天氣等因素影響較大，還需進(jìn)一步研究。

二氧化碳是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的最直接最重要因素。越來越多的尾氣排放使二氧化碳排放量不斷上升。植物的光合作用可以吸收大量二氧化碳，釋放氧氣；蒸騰作用可以起到降溫的效果。并不是每種植物都有同樣的釋氧固碳與降溫能力，不同光照，不同的葉片結(jié)構(gòu)都會影響植物的這兩種能力[8]。按每個(gè)成年人每天消耗1.38kg氧氣計(jì)算，依據(jù)6種宿根花卉的日釋氧固碳量計(jì)算，保定市需種植27m2醉魚草、29m2黑心菊、27m2蜀葵、28m2賽菊芋、26m2芙蓉葵、32m2紫茉莉才能滿足一個(gè)成年人一天對氧氣的需求。

綜上所述，蜀葵、黑心菊、芙蓉葵等幾種宿根花卉都具有比較突出的園林生態(tài)效益價(jià)值。與樹木相比，宿根花卉對環(huán)境的作用相對較小，但宿根花卉節(jié)省空間，可以達(dá)到固土、美化地面的作用，適當(dāng)與喬木進(jìn)行合理的土地分配規(guī)劃，可有效改善環(huán)境。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)通過對6種宿根花卉園林生態(tài)指標(biāo)的相關(guān)指標(biāo)的測定，得出以下結(jié)論：

（1）通過對6種植物的園林生態(tài)效益價(jià)值進(jìn)行測定，得出黑心菊的滯塵能力最強(qiáng)，可用于粉塵污染較為嚴(yán)重的地區(qū)；芙蓉葵的釋氧固碳量及日吸熱量都較為顯著，表現(xiàn)出良好的降溫增濕效益，可栽植于人群較密集的小區(qū)域內(nèi)；綜合分析比較，得出芙蓉葵、黑心菊、蜀葵等均有較高的園林生態(tài)效益價(jià)值，通過與其它植物搭配可以發(fā)揮出更好的園林生態(tài)效益價(jià)值，進(jìn)一步改善生態(tài)環(huán)境。

（2）采用定量與定性相結(jié)合的綜合評價(jià)方法，對6種宿根花卉園林生態(tài)效益進(jìn)行了等級評價(jià)，其中蜀葵可以達(dá)到Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)，不僅園林生態(tài)效益好且適應(yīng)性強(qiáng)，在園林中可以直接進(jìn)行大范圍推廣種植。

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Study on the Ecological Benefits of the Plants of 6 Species of Perennial Flowers

WEN Ya-lin，SHI Meng，HU Wei-rong，DONG Zhi-jun，JIANG Shan，LIU Dong-yun
（College of Landscape and Travel，Agricultural University of Hebei，Baoding，Hebei 071000，China）

The comprehensive evaluate the benefits of landscape ecology,the experiment has taken Rudbeckiahirta、Hibiscus moscheutos、Althaea rosea、Heliopsishelianthoides、Mirabilis jalapa、Buddlejalindleyana perennial flowers as experimental materials.The photosynthetically active radiation,the response of carbon dioxide and the diurnal variation of photosynthetic rate were studied.Through the study on Photosynthesis Characteristics of light show,Rudbeckiahirta,Heliopsishelianthoides and Buddlejalindleyana variation of net photosynthetic rate showed a single peak curve,not"break"phenomenon;Hibiscus moscheutos,Althaea rosea and Mirabilis jalapa showed clearly bimodal curves,which has clear"lunch break"phenomenon,and the second peak appeared in the time are 14 o'clock.Based on the 6 kinds of wild groundcover plants for Landscape Application of comprehensive assessment,results showed that the Althaea rosea reached gradeⅠstandard,which meant it can be developed directly to large area;RudbeckiahirtagradeⅡstandard,it can be planted according to the specific habitat.

Perennial flowers;Photosynthetic Characteristics;Ecological Benefit;Comprehensive evaluation

S682.1

A

1002-3356（2017）03-0013-05

2017-06-30

景觀林木、鄉(xiāng)土樹種種質(zhì)資源篩選與創(chuàng)新（15227534，14236001D，16236901D-5）。

溫雅琳（1996-），女，在讀本科生，研究方向：園林植物資源與應(yīng)用。E-mail:786153529@qq.com.

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