6种藓类植物保水性能的研究

陈倩 车丽萍 娄玉霞

摘 要： 以青藓（Brachythecium albicans）、大羽藓（Thuidium cymbifolium）、东亚砂藓（Racomitrium japonicum）、鳞叶藓（Taxiphyllum taxirameum）、绢藓（Entodon cladorrhizans）、大灰藓（Hypnum plumaeforme）为材料，与假俭草（Eremochloa ophiuroides）、佛甲草（Sedum lineare）两种常用立体绿化植物作对比，比较了它们的吸水率及其在不同温度条件下的保水性.提出了对水分调节能力的评估方法，获得了8种植物水分调节能力的相对指标.按该指标由高到低，分别是大灰藓（0.8215）、大羽藓（0.6727）、青藓（0.5468）、东亚砂藓（0.5321）、鳞叶藓（0.5285）、绢藓（0.4374）、佛甲草（0.2843）和假俭草（0.2126）.

关键词： 藓类植物; 吸水率; 保水性

中图分类号： Q 494  文献标志码： A  文章编号： 1000-5137（2019）05-0521-05

Abstract： The saturated water absorption and retention rates of six mosses，namely Brachythecium albicans，Thuidium cymbifolium，Racomitrium japonicum，Taxiphyllum taxirameum，Entodon cladorrhizans and Hypnum plumaeforme，were determined and compared with those of Eremochloa ophiuroides and Sedum lineare.An integrated index to evaluate water regulation capacity was proposed.According to the integrated index concerning water regulation capacity from high to low，six moss species were ranked as H.plumaeforme （0.8215），T.cymbifolium （0.6727），B.albicans （0.5468），R.japonicum （0.5321），T.taxirameum （0.5285） and E.cladorrhizans （0.4374）.The water regulation capacity of the six moss species were all higher than those of S.lineare （0.2843） and E.ophiuroides （0.2126）.

Key words： moss; water absorption rate; water retention

0 引 言

苔蘚植物在我国种类多、分布广，具有色泽多样、生活型丰富、生长缓慢、基质需求少、重量轻、营养要求极低（主要从大气的尘埃中获取所需营养）等优点[1].另外，苔藓植物不易受病虫害的危害，部分种类抗旱能力强，对温度的适应范围大.苔藓植物的假根系统能够与基质紧密结合，不受风害影响，适于屋顶等环境的立体绿化[2-3]，例如砂藓属（Racomitrium）、灰藓属（Hypnum）等，是立体花坛、假山、阳台、廊架、柱栏、道路坡面与河道堤岸等环境绿化的可选材料.苔藓植物生活型和外观上明显不同于被子植物[4].近年来，在我国大力提倡“建设自然积存、自然渗透、自然净化的海绵城市”的政策背景下[5-8]，应用苔藓植物进行城市立体绿化具有潜在市场需求[9].

海绵城市建设的核心价值在于调节城市水分.但是苔藓植物种类繁多，生活型多样，不同气候条件下的水分吸收和保水能力差异极大.青藓（Brachythecium albicans）、大灰藓（Hypnum plumaeforme）、大羽藓（Thuidium cymbifolium）、东亚砂藓（Racomitrium japonicum）、绢藓（Entodon cladorrhizans）和鳞叶藓（Taxiphyllum taxirameum）在上海及周边地区有广泛分布.本文作者以这6种常见藓类植物为材料，以佛甲草（Sedum lineare）和假俭草（Eremochloa ophiuroides）这两种当前常用的立体绿化草本为对照，比较了它们的吸水率、湿干比和失水总量等参数，评估它们的水分调节能力，为建设海绵城市提供潜在的可选绿化植物种源.

1 材料与方法

1.1 试 样

于2018年4月12日—5月28日，在上海师范大学徐汇校区苔藓种植园（N31°09′47.81″，E121°24′43.62″）采集青藓、大灰藓、大羽藓、东亚砂藓、绢藓和鳞叶藓6种藓类植物及假俭草和佛甲草.采集时用铲子将所需藓类植物的配子体植株、假俭草和佛甲草植株与其底部厚度为0.5 cm的基质层一并取出，带回实验室进行预处理.贴近基质层剪取藓类植物配子体植株、假俭草和佛甲草植株，避免植株体黏附基质，保证植株均完整，清除植株体中混杂的其他植物和杂质并清洗干净，备用.

1.2 吸水率的测定

将清洗好的6种藓类植株、假俭草和佛甲草植株，放入小网筐内沥干水分，并用吸水纸吸干植株体表面水分，再自然晾干，分别称重（m1），然后将植株完全浸入清水中，待吸水饱和后取出，沥干多余水分并用吸水纸吸干植株体表面水分，进行第二次称重（m2），将前后两次质量之差除以植物干重即为试样的吸水率W=（m2-m1）/m1×100%，每个处理设置3次重复[10].

1.3 不同环境条件下试样保水能力的测定

以吸水饱和的6种藓类植物、假俭草和佛甲草为试样，将其放入敞口（直径12 cm）玻璃培养皿中，放置于RXZ智能型人工气候箱（宁波江南仪器厂RXZ-300D）内，气候箱设置两种环境条件：

1）温度25 ℃，空气相对湿度70%RH，光照强度12000 lx，光照时间14 h·d-1（适宜生长环境）;

2）温度38 ℃，空气相对湿度50%RH，光照强度19800 lx，光照时间14 h·d-1（高温干燥环境）.

环境1条件下每隔2 h测量一次试样的质量，环境2条件下每隔1 h测量试样的质量，测量12次.每次设置3次重复.计算每次测量得到试样的实际质量与吸水饱和前试样的质量即试样干重的比值（湿干比），在最后一次测量后，计算每种试样的失水总量，用于保水性的比较[11-12].

1.4 数据分析

所有数据均以平均值加标准差表示，用SPSS 19.0软件进行方差分析[13].

基于吸水率、两种环境条件下的失水总量及湿干比3组数据综合评价试样的水分调节能力，采用极值处理法进行原始数据标准化处理，得到第i种试样吸水率的对应数值Ai、在环境1条件和环境2条件下湿干比的对应数值Bi和Ci.对于两种环境条件下的失水总量，先将数据作极值标准化处理，分别获得第i种试样在环境1条件和环境2条件下的失水总量P1i和P2i，再取其倒数值，并对倒数值进行极值标准化处理（这一过程使得失水总量越小的种类，相应数值越大），获得8种试样在两种环境条件下失水总量的对应数值K1i和K2i，最后结合以上所得数值计算第i种试样的水分调节能力指标：Ri=[Ai+（Bi+Ci）/2+（K1i+K2i）/2]/3.

（1）2 结果与分析

2.1 吸水率比较

6种藓类植物的吸水率由高到低依次为大灰藓（152%）、大羽藓（136%）、东亚砂藓（89%）、青藓（71%）、绢藓（55%）和鳞叶藓（32%），如图1所示，相同环境条件下假俭草和佛甲草的吸水率分别为7%和15%.方差分析结果表明：大灰藓和大羽藓具有最高的吸水率，均极显著高于其他试样的吸水率（p<0.001），但两者之间在吸水率上没有显著差异（p=0.15）;另外，东亚砂藓和青藓的吸水率也没有显著差异（p=0.101）.6种藓类植物的吸水率均显著高于假俭草和佛甲草两种维管植物.

2.2 不同环境条件下试样保水能力的差异

如1.3节所述，利用智能人工气候箱设置了两种温度、湿度和光照不同的环境条件，各类试样处理12个时间段后测定失水总量，结果如图2所示.

在适宜生长环境（环境1）中，8种试样的失水总量由高到低依次为大羽藓（54.70 g）、大灰藓（52.14 g）、东亚砂藓（50.00 g）、绢藓（46.15 g）、假俭草（43.46 g）、佛甲草（41.59 g）、青藓（34.70 g）和鳞叶藓（22.04 g）.方差分析结果表明：在适宜生长环境下，试样统计指标为（df=7，XMSE=295.665，F=10.140，p=0.000）.鳞叶藓具有最低的失水总量，与其他7种试样均有显著差异，且极显著低于大羽藓、大灰藓、东亚砂藓和假俭草的失水总量（p<0.001）.

在高温干燥环境（环境2）中，8种试样的失水总量由高到低依次为大羽藓（74.52 g）、东亚砂藓（66.23 g）、大灰藓（57.99 g）、青藓（54.17 g）、绢藓（49.26 g）、假俭草（45.27 g）、鳞叶藓（31.70 g）和佛甲草（29.37 g）.方差分析结果表明：在高温干燥环境下，试样统计指标为（df=7，XMSE=566.118，F=9.503，p=0.000），佛甲草具有最低的失水总量，且极显著低于大羽藓和东亚砂藓的失水总量（p<0.001），与鳞叶藓没有显著差异（p>0.05）.

两种环境条件下，试样湿干比的数据分析结果如图3和图4所示.

当湿干比大于1.0时，说明试样散失的水分是饱和吸收的水分;當湿干比等于1.0时，说明试样吸收的水分已完全散失;当湿干比小于1.0时，说明试样散失的水分是植物自身所含水分.由图3可知：在适宜环境条件下，假俭草和佛甲草的湿干比在T2时段已经小于1.0了，说明假俭草与佛甲草很快就把饱和吸收的水分散失殆尽.其他6种藓类植物从T7时段开始湿干比才逐渐出现小于1.0的现象.由适宜环境条件下的湿干比可知，假俭草和佛甲草的保水性能均低于6种藓类，而在6种藓类植物中，绢藓、鳞叶藓和青藓的保水性能最好.

由图4可知：假俭草和佛甲草的湿干比从T2时段开始小于1.0，即在高温干燥环境条件下1 h后，假俭草与佛甲草饱和吸收的水分就已经散失殆尽，比在适宜生长的环境下水分散失速度提高了1倍.在T9时段以后，大羽藓和东亚砂藓的湿干比低于假俭草和佛甲草，并小于1.0.在后4个时间段，假俭草和佛甲草的湿干比趋于稳定，说明两种植物的水分已散失殆尽，而相同时间下其他几种藓类吸收的水分并没有完全散失.由高温干燥环境下的湿干比可知，假俭草和佛甲草的保水性能低于6种藓类，其中绢藓、鳞叶藓和青藓的保水性能最好.

2.3 立体绿化植物适宜性评估

根据（1）式计算得到8种试样的水分调节能力的相对指标值，按高低排序，分别为大灰藓（0.821 5）、大羽藓（0.672 7）、青藓（0.546 8）、东亚砂藓（0.532 1）、鳞叶藓（0.528 5）、绢藓（0.437 4）、佛甲草（0.284 3）和假俭草（0.212 6）.

综合2.1和2.2的研究结果，认为大灰藓、大羽藓、青藓和东亚砂藓适合作为立体绿化材料.

3 讨 论

苔藓植物因其需要营养量少、密集群生、颜色丰富且不易受病虫害等优点，适于绿化植物墙的应用[14].在一些发达国家和地区，苔藓已成为一种极好的专类园林造景材料[15].法国较早成功地将苔藓应用于垂直花园中[16].目前，我国对苔藓植物在立体绿化及园林景观建设方面的研究越来越重视，苔藓植物可以作为现行绿化植物材料的一种补充，应用于城市立体绿化和海绵城市建设[17].

吸水率测定表明：目前用于立体绿化的假俭草与佛甲草的吸水率远低于大灰藓等藓类植物.大灰藓、大羽藓、东亚砂藓等在高温干燥环境条件下，叶片会紧紧包裹在茎周围，卷曲叶片，通过叶细胞上的疣状突起来反射太阳辐射，以减小自身水分的散失[18].当环境变潮湿时，苔藓植物的茎叶会很快分离，使叶片展开并达到与水结合的最佳位置.通过叶片间、叶茎间、假根之间的缝隙，以及叶片或茎表面疣状突起之间的空隙产生的毛细管系统吸收水分[19].根据上海气候条件以及苔藓生长环境，在两种环境条件下比较了6种苔藓植物和假俭草、佛甲草的保水性，结果表明：苔藓植物的保水性优于这两种维管植物.综合考虑吸水率和保水性，本文作者推荐将大灰藓、大羽藓、青藓和东亚砂藓用于城市的立体绿化建设.

考虑到上海等沿海城市的环境特点，本研究设置了一定的温度、光照和相对湿度的环境条件进行实验观测.实验结果一定程度上反映了几种藓类植物在此类环境条件下水分调节的特点.今后将开展在不同自然环境条件下更多藓类植物水分调节能力的比较研究，为城市绿化提供更多的选择方案.

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（责任编辑：顾浩然）