济南轻型屋顶绿化七种景天类植物的适应性研究

布凤琴，张闽，燕坤蛟

(1.山东建筑大学艺术学院，山东济南250101;2.山东建筑大学齐鲁建筑文化与景观艺术研究基地，山东济南250101)

0 引言

随着城市的发展，建筑用地与园林绿化用地之间的矛盾越发突出，城市生态环境日趋恶化，而屋顶绿化几乎等面积偿还了建筑物所占面积［1］，可有效地增加城市绿地面积，改善城市热环境，净化空气，节约能源［2］，延长建筑寿命，同时可美化城市、丰富景观，因而越来越受到世界各国的重视。

屋顶绿化根据种植形式和景观效果，分为简单式屋顶绿化和群落式屋顶绿化两大类，简单式屋顶绿化又称轻型屋顶绿化，是以种植屋顶表面植被层的低矮草本植物为主的屋顶绿化形式［3］。轻型屋顶由于荷载小，种植基质浅薄，保水保肥能力差，并且由于屋顶本身不通透，热容量小，易吸热也易散热的特点［4］，其绿化植物要求更加苛刻，对耐旱、耐贫瘠、耐高温及忍受短期的积水植物的选择成为重中之重。自20世纪80年代以来，德国、匈牙利、日本等相继开展了相关研究，目前已有40多种景天植物应用到轻型屋顶绿化中。我国的轻型屋顶绿化植物的选择是近几年才有所涉及，目前主要应用植物为佛甲草和垂盆草，且相关的生理生态研究少见报道［5］。

济南市自2000年建造第一个屋顶花园开始，发展缓慢，且多为群落式屋顶绿化。目前，除部分重点道路两侧及重点区域房屋施行了城市建筑“平改坡”外，新建建筑除少数大型公共建筑外也存在着建筑设计与屋顶绿化设计不同步的问题［6］，老建筑大部分仍为荷载小的非上人屋顶。因此，轻型屋顶绿化是济南屋顶绿化的主导方向。济南春季干旱少雨，夏季炎热多雨，降水主要集中在7月和8月份，因此水分成为济南市屋顶绿化植物选择一个重要的限制因素。本实验根据济南屋顶绿化现状的要求，选择已在露地广泛应用的7种景天植物，对其进行抗旱性实验和耐涝性实验，以期为济南屋顶绿化建设提供依据。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

依照屋顶绿化植物就地取材、容易获得、适应环境气候的原则，综合考虑植物的应用研究现状和植被景观效果，选择已在济南地面绿化中应用较好的的7种景天属植物，花叶八宝景天、八宝景天、白叶景天、胭脂红景天、费菜、佛甲草和垂盆草作为实验对象，对照为玉带草。植物材料均取自济南百合园林集团苗圃基地。

1.2 试验设计

采用田间试验设计，于2010年7月20日，取植物大小一致、长势正常的优良植株移栽到装有同样基质(草炭)的营养钵中，进行统一的浇水施肥管理，保持其正常生长，在植物恢复生长后自8月6日开始植物抗旱性实验和耐涝性试验。实验各设7个不同的水分处理，抗旱性实验为正常浇水(对照)、控水 7d，14d，21d，28d，35d，42d，耐涝性实验为正常浇水(对照)、淹水 7d，14d，21d，28d，35d，42d，每个处理3次重复，每个重复3盆，共126盆，每隔7d观察观察植物形态并拍照记录，同时测定各项生理指标。

1.3 试验方法

1.3.1 形态指标梯度评价

(1)抗旱性植物形态评价采用梯度评价法，每隔7d观察记录植株形态，设置5个梯度变化对胁迫期内植物形态进行评定:

Ⅰ表现良好，植物生长不受影响，观赏效果佳;Ⅱ植株生长缓慢，叶片变薄，主干顶部叶片出现轻微卷曲、萎焉;Ⅲ植株叶片三分之一出现萎焉，叶边缘干枯，部分老叶脱落;Ⅳ植株叶片二分之一出现萎焉，叶片大量失水脱落，变色，植株与枝条出现倒伏趋势;Ⅴ植物叶片一半以上严重萎焉，大部分枝条死亡，失去观赏价值。

(2)耐涝性植物形态评价采用实物观测与资料分析相结合的方法，每隔7d定期观察水淹情况下的植株表现，重点记录叶片受损害的情况，各个等级的受涝害叶片数，计算受淹等级，水淹后受损叶片调查分为5个等级:

Ⅰ出现受涝症状叶片数小于总叶片数的1/10;Ⅱ出现受涝症状叶片数占总叶片数的1/10～1/5;Ⅲ出现受涝症状叶片数占总叶片数的1/5～2/5;Ⅳ出现受涝症状叶片数占总叶片数的2/5～4/5;Ⅴ叶片全部枯死。

1.3.2 植物萎蔫系数测定

在植物浇足水后进行断水处理，记录当日日期，当植株叶片出现轻微下垂、卷曲，即轻度萎蔫时，用土铲取出盆内少量土样，进行土壤含水量测定。而后对花盆浇水移至湿润避光的环境，并且浇水，一昼夜后观察，如叶片重新舒展，记录日期，即为暂时萎蔫时间，而后将花盆移至原来耐旱测定区重复测定，当植株再次发生萎蔫，如24h后观察植株的叶片或嫩枝没有恢复舒展，记录当日日期，即为永久萎蔫时间，测定的土壤含水量即为植物永久萎蔫系数。土壤含水量采用烘干称重法测定［7］:

1.3.3 干旱半致死时间测定

以植株地上部分死亡为标准，计算植物自干旱胁迫处理实验开始至一半植株数量死亡所需的时间［8］，以 d 为单位。

1.3.4 叶绿素含量测定

采用浸提法测定叶绿素含量［9］，用紫外分光光度计测定其在645nm，663nm波长处的O.D.值，以此来计算叶绿素含量:

1.3.5 实验数据处理

运用excel表格和spss软件对实验数据进行方差差异显著性检验分析。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫实验结果与分析

2.1.1 干旱胁迫对植物形态的影响

表1 干旱胁迫处理对景天类植物形态的影响

试验通过对不同品种的景天进行干旱控水处理，观测其在不同干旱条件下的植物形态变化，结果发现:相对于景天植物，对照玉带草在干旱胁迫14d时最早出现胁迫症状，说明其对环境的适应力低于景天植物，至试验结束42d时，玉带草全部死亡。景天中白叶景天、胭脂红景天、垂盆草在干旱胁迫21d时最先出现胁迫反应，顶端叶片出现轻度萎蔫，但并没有影响整个植株的生长，在干旱胁迫35d时，白叶景天叶片边缘出现干枯现象，胭脂红景天和垂盆草在干旱胁迫42d时，叶片变薄，有叶片脱落，症状一直持续到实验结束;花叶八宝景天、八宝景天、佛甲草、费菜在干旱胁迫28d时，出现胁迫反应，叶片出现轻微萎蔫，八宝景天、佛甲草萎蔫症状一直持续至试验结束42d时，植物整株生长并没有受影响。花叶八宝景天和费菜植物萎蔫症状加重，小叶片出现干枯。

综上所述，单从植物形态表现观测可以得出:景天类植物抗旱能力大于非景天类植物，胁迫症状出现较晚，抗旱持续时间较长;景天属植物中，抗旱性佛甲草＞八宝景天＞费菜、花叶八宝景天＞胭脂红景天、垂盆草＞白叶景天。

2.1.2 干旱胁迫对植物的干旱半致死时间和萎蔫系数的影响

植物干旱半致死时间在一定程度上反映了植物的抗干旱能力，与植物萎蔫系数相关，试验期42d内，对照玉带草在实验36d时死亡，达到干旱半致死时间，白叶景天、花叶八宝景天、垂盆草在实验20d时出现胁迫症状，随着干旱时间的延长，植株的萎蔫症状逐步加重。但至试验结束42d时，7种景天植物均未死亡，景天各类均未达到干旱半致死时间。由此可见，多数景天类植物相对于非景天类植物具有较强的抗旱优势，适用于一般的屋顶绿化。

植物萎蔫系数测定受到植物的生存环境和自身特性的影响，试验期间内(2010年8—9月)济南市平均降水量为622.1mm，较常年偏多53%，较2010年同期偏多45%，且降水主要集中在8月，为426.4mm，降水较多使空气湿度较大，对干旱半致死时间和萎蔫系数测定可能有一定的影响，还有待继续研究和实验。

2.2 水淹胁迫实验结果与分析

2.2.1 水淹胁迫对植物形态的影响

本试验通过对不同品种的景天进行水淹处理，观测其在不同水淹时间内的植物形态变化，结果发现:对照玉带草在水淹7d时出现胁迫症状，叶片边缘开始变色。至试验结束，大部分叶片变色干枯，但未死亡，胭脂红景天在实验30d时出现叶片脱落症状，但叶色一直未变，至试验结束，脱落叶片变多，但未影响其生长，八宝景天在实验30d时叶片边缘出现叶斑，但至试验结束，症状一直未加深，其他景天类植物基本不受水淹胁迫影响，在实验42d内均生 长良好，未出现胁迫症状。

表2 各品种受涝后的症状变化

综上所述，单从生长状况观测可以得出:7种景天属植物比较于对照玉带草均能耐受20d以上的水淹，表明7种植物均为可耐水湿植物;景天属植物中，花叶八宝景天、白叶景天、佛甲草、垂盆草、费菜耐涝性大于胭脂红景天、八宝景天。

2.2.2 水淹胁迫对植物叶绿素含量的影响

叶绿素是光合作用得以进行的重要物质之一，其含量的变化是光合速率以及植株受环境因素影响的重要反映［10］。一般情况下，植物受到胁迫时，叶绿素分解，叶绿素的含量也就相应的降低［11］。

从本实验来看 (图1)，在实验期间内，植物叶绿素含量呈整体下降趋势，但并不是线性下降，自实验开始，白景天、胭脂红景天、佛甲草、垂盆草叶绿素含量均下降，7d之后佛甲草、垂盆草叶绿素含量开始上升，至试验结束叶绿素含量变化不大，说明佛甲草、垂盆草对环境敏感度较高，之后叶绿素含量变化不大，说明其生理生化状态相对良好，能维持正常的光合作用，抗性较强。白叶景天、胭脂红景天21d之后转而开始上升，分别恢复到对照的95.78%，49.14%，因此表明三种植物尤其是胭脂红景天，其修复调节能力相对较强，至胁迫25d时，叶绿素含量再次下降;八宝景天，花叶八宝景天、费菜胁迫初始，叶绿素即急速上升，表明3种植物对环境的敏感性较高，因而表明其耐涝能力较低;费菜至水淹胁迫35d后叶绿素开始急速下降，说明费菜在一定时间内耐涝性较强，水淹时间加长，则耐涝性大为降低。

图1 不同水淹条件下植物叶绿素含量的变化

通过对不同植物不同处理时间叶绿素含量下降幅度进行方差分析，见表3。

表3 不同植物不同处理时间叶绿素含量方差分析

从表3看出:不同植物品种之间叶绿素的变化达显著水平(p＞0.05)。对不同植物叶绿素变化幅度进行多重比较，见表4。

表4 不同植物不同处理时间叶绿素含量变化多重比较

多重比较结果表明:在实验期间内，Ⅲ红胭脂红景天、Ⅳ花叶八宝景天叶绿素变化无显著差异(p＞0.05)，但与Ⅰ白叶景天、Ⅱ花叶景天、Ⅴ佛甲草、Ⅵ垂盆草、Ⅶ费菜之间差异达显著性水平(p＜0.05)，叶绿素变化幅度显著大于Ⅰ白叶景天、Ⅱ花叶八宝景天、Ⅴ佛甲草、Ⅵ垂盆草、Ⅶ费菜，但这四种景天在实验期间内叶绿素变化无显著性差异(p＞0.05)。

总之，通过叶绿素变化分析，胁迫处理对景天植物叶绿素含量造成了一定的影响，但整体影响不大，说明大多数景天比较耐涝，佛甲草、垂盆草、费菜耐涝性大于白叶景天、花叶八宝景天大于胭脂红景天、花叶八宝景天。

3 结论

本实验通过植物形态观察直接结合叶绿素含量测定，结果表明:七种景天属植物抗旱性强弱顺序为:佛甲草＞八宝景天＞费菜、花叶八宝景天＞胭脂红景天、垂盆草＞白叶景天;耐涝性强弱顺序为佛甲草＞垂盆草＞胭脂红景天＞白叶景天＞费菜＞花叶八宝景天＞八宝景天，七种景天属植物除白景天对干旱和淹水都有相对较长的胁迫持续时间，白景天在灌溉条件受限的情况下慎用，其它6种景天均可广泛用于济南轻型屋顶绿化建设中。

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