3种观赏草的持水性能

陈 莹,彭正鑫,洪 伟

(1.福建农林大学园林学院，福建 福州 350002； 2.福建省高校森林生态系统过程与经营重点实验室，福建 福州 350002)

观赏草是地被植物中一类形态美丽、色彩丰富、观赏价值高的草本植物，以禾本科草本植物为主，还有部分莎草科、香蒲科、天南星科、百合科和鸢尾科等植物[1-3]。随着节约型社会的建设，观赏草因具有独特的株型、线条质地、花型花色、叶质叶色，以及植株强健易栽、成活率高、养护成本低廉等特点，已逐渐成为自然园林的主旋律[4-8]。观赏草有着广阔的市场前景，且在园林造景中重要地位，因此，研究观赏草具有较强的现实意义。

水是整个生物地球化学循环过程的重要因子，也是养分循环和能量流动的载体。地表植物通过自身的贮水持水能力来截持降水及阻延地表径流，在一定程度上能防止土壤溅蚀，增强土壤抗冲性，抑制土壤水分的蒸发[9]。因此，研究园林植物的持水性能不但能为我国建设节约型城市园林绿化提供重要的参考依据，而且对于地球水分循环和水量平衡等方面的研究也具有重要意义。

目前，国内外对于持水量的研究较多，该方面的研究已经由静态走向动态、由定性描述走向定量描述、由经验走向机理[10-13]。特别是20世纪80年代以后，计算机的应用使水分研究飞速发展，促使其进入了计算机化、程序化，并带动了一系列关于水分研究项目的发展[14]。随着水分研究手段的进步，植物的水分研究得到飞速发展。然而国内对植物的水分研究主要集中在林地生态系统中凋落物的持水性能上[15-20]，对于特定园林植物持水量的研究尚处于起步阶段，对观赏草的持水性能研究尚未见报道。本研究以福建地区常见的3种观赏草作为研究对象，对其持水性能进行分析，旨在探讨观赏草在生态保护中的应用价值，希望能为观赏草的推广与应用提供参考依据。

1 材料与方法

本研究采用福建地区园林景观中比较常见的旱伞草(Cyperusalternifolius)、狼尾草(Pennisetumalopecuroides)以及麦冬(Ophiopogonjaponicus)作为试验材料，3种草均处于营养生长阶段。试验于2011年4月18日09:00采用随机的方法在福州江滨公园、森林公园以及其他景观园林中将植物材料连根拔起，采集试验所需数量的材料带回实验室进行研究。

将各个地点采集的试验材料清洗干净至不带土，将观赏草的根、茎、叶分开，放入烘干箱，在85 ℃条件下烘干到质量恒定。然后将材料取出，分别称取等量的试验材料(200 g)各3份，用塑料袋装好，将塑料袋上挖孔(方便水的流入与流出)，或用带子绑好，将各种处理好的试验材料放入清水中，分别浸泡0.08、0.25、0.50、1.00、2.00、4.00、8.00和16.00 h 后，捞出称取材料不滴水时的质量并记录。然后再放入水中继续浸泡，直至所有时间段所需要的数据都测定记录结束。

将称量得到的试验数据记录好，用Excel软件处理数据，计算出各种材料各个时间的持水率和吸水速率[18]。

W=(m1-m2)/m2;

S=W×100%;

v=[(m1-m2)/m2]/t.

式中，W为植物样本的持水量，m1为植物样本的湿质量(g)，m2为植物样本的干质量(g)，S为植物样本的持水率(%)，v为植物样本的吸水速率，t为植物样本的吸水时间(h)。

运用单因素方差分析法分析各种植物的根系间、茎间、叶间的最大持水率的差异，各种植物根、茎、叶的吸水速率随浸泡时间的变化规律，以及植物各个部分在16.00 h内的吸水速率变化的规律及方程。

2 结果与分析

2.13种观赏草的持水率特征 随着浸泡时间的增加，观赏草各部位的持水量逐渐增加(表1)。狼尾草以及旱伞草根的持水率高于麦冬，显示出极强的持水能力，但随着浸泡时间的增加，狼尾草的持水率同其他植物相比依然保持较高的水平。旱伞草的根部的持水率增加很少，最终呈现同麦冬相当的持水率。麦冬的茎叶和旱伞草的茎经16.00 h浸泡的持水率只有150%上下，处于较低的水平。

2.23种观赏草吸水速率对比 3种观赏草在浸泡到16.00 h过程中，随着浸泡时间的增加，植物体吸水速率逐渐下降(图1，图2，图3)。浸泡时间在1.00～4.00 h时，3种观赏草各部位的吸水速率随浸泡时间的增长急剧下降，4.00～8.00 h时，各部位的吸水速率缓慢下降，8.00～16.00 h时，观赏草各部位的吸水速率基本保持不变。

表1 3种观赏草在不同浸泡时间下的持水率Table 1 Water-holding rate of three ornamental grasses under different soaking time %

3种观赏草根的吸水速率在处理2.00 h以内表现为旱伞草>狼尾草>麦冬，其中旱伞草根的吸水速率与狼尾草根的吸水速率基本相同，而麦冬根的吸水速率则一直保持较小水平(图1)，这说明麦冬根的吸水速率与狼尾草和旱伞草有较大的差距。3种观赏草茎的吸水速率在处理2.00 h以内表现为狼尾草>麦冬>旱伞草，其中，旱伞草和麦冬的吸水速率在浸泡8.00 h之前与狼尾草的吸水速率均有较大的差距，在浸泡8.00 h之后基本相同。麦冬茎的吸水速率在浸泡0.50 h前大于旱伞草茎的吸水速率，在0.50 h之后，两种观赏草茎的吸水速率基本保持同步，差距较小(图2)。3种观赏草叶的吸水速率表现为狼尾草>旱伞草>麦冬，其中，3种观赏草的吸水速率在浸泡4.00 h之前有较大的差距，在浸泡4.00 h之后吸水速率基本相同(图3)。

图1 观赏草根的吸水速率变化的对比Fig.1 Comparison of wate-absorbing rate of roots among three ornamental grass species

图2 观赏草茎的吸水速率变化的对比Fig.2 Comparison of wate-absorbing rate of stems amongthree ornamental grass species

图3 观赏草叶的吸水速率变化的对比Fig.3 Comparison of wate-absorbing rate of leaves among three ornamental grass species

2.33种观赏草各部分的持水率的比较

2.3.1不同观赏草根的平均持水率的比较分析 在浸泡16.00 h时，3种观赏草根的持水率高低表现为狼尾草(405.53%)>旱伞草(331.85%)>麦冬(250.32%)。分析显示，3种观赏草根的持水率具有显著性差异(P<0.05)(表2)，且持水率的高低变化也较大。其中，狼尾草根的持水能力最高，是麦冬根的1.6倍，是旱伞草根的1.2倍，而旱伞草根的持水率是麦冬根的持水率的1.3倍，麦冬根的持水能力最低。

2.3.2不同观赏草茎的平均持水率的比较分析 在浸泡16.00 h时，狼尾草茎的平均持水率是旱伞草茎的2.8倍，是麦冬茎叶的2.6倍，旱伞草茎的持水率和麦冬茎叶的持水率相近。3种观赏草茎的持水率具有显著性差异(P<0.05)(表2)，3种观赏草茎的持水率的高低主要表现为狼尾草(397%)>麦冬(155.17%)>旱伞草(140.34%)。

2.3.3不同观赏草叶的平均持水率的比较分析 在浸泡16.00 h时，狼尾草叶的持水率是旱伞草叶的持水量的2.7倍，是麦冬茎叶的3.8倍。3种观赏草叶的持水率具有显著性差异(P<0.05)(表2)，持水率的大小总体表现为狼尾草叶(590.79%)>旱伞草叶(214.69%)>麦冬茎叶(155.17%)。

表2 3种观赏草各部位平均持水率比较Table 2 Comparison of water-holding rate among three ornamental grasses %

2.4持水率、吸水速率与浸泡时间的关系 对3种观赏草各部分的吸水速率进行回归分析表明，吸水速率(v)与浸泡时间(t)的关系为v=atn，3种观赏草各部位在不同浸泡时间下的吸水理论速率与实测结果相近，决定系数(R2)大于0.996，浸泡时间与吸水速率呈极显著负相关关系(P<0.001)(表3)。

持水率与浸泡时间的关系按照y=a+b·lnt的规律变化(表4)，随着处理时间的增加,草的持水率先急剧下降,后缓慢下降,且浸泡时间与持水率呈极显著正相关关系(P<0.01)。这两个模型可以用来模拟观赏草持水率和吸水速率的实际变化。

总之，在浸泡16.00 h内，3种观赏草各部位的持水率呈现出随浸泡时间的增长，持水率逐渐上升、吸水速率逐渐下降的关系。

表3 3种观赏草各部分吸水速率与浸泡时间的关系Table 3 Relationship between water-absorbing rate and soaking time of three ornamental grasses

表4 3种观赏草各部分持水率与浸泡时间的关系Table 4 Relationship between water-holding rate and soaking time of three ornamental grasses

3 讨论与结论

植被的持水能力是表征植物水土保持功能的一个重要指标。各种植物的持水性能存在着差异[21-25]，这可能与植物的形态、叶面积、叶脉粗细等因素有关系。本研究3种观赏草的持水性能中，狼尾草的持水性能表现最好。这在孟广涛等[24]对狼尾草的相关研究中也得到了验证。

同时，观赏草的各部位持水性能也有差异，其它研究也证明了植物的各部位的持水性能存在差异，如对茎、叶、枝、种子、果壳等[24，26]持水性能的研究，这与不同部位的结构与功能存在联系。

当然，本研究只涉及了福建地区常见的3种观赏草，以后还会对本地区的其他观赏草做更为广泛与深入的研究。同时，本研究采取了目前比较常用的浸泡称重的方法，浸泡法具有简单、易操作的特点，但由于称量时材料因保持的状态没有准确的标准，造成标准难以把握，对试验的结果有一定的影响。今后，在试验的方法上也将会做进一步的探索和改进。本研究是一类尝试性的研究，但随着观赏草在园林景观中的广泛应用，对观赏草的研究必将成为未来观赏植物研究的一个重要方向。

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