濟南輕型屋頂綠化七種景天類植物的適應性研究

布鳳琴，張閩，燕坤蛟

(1.山東建筑大學藝術學院，山東濟南250101;2.山東建筑大學齊魯建筑文化與景觀藝術研究基地，山東濟南250101)

0 引言

隨著城市的發展，建筑用地與園林綠化用地之間的矛盾越發突出，城市生態環境日趨惡化，而屋頂綠化幾乎等面積償還了建筑物所占面積［1］，可有效地增加城市綠地面積，改善城市熱環境，凈化空氣，節約能源［2］，延長建筑壽命，同時可美化城市、豐富景觀，因而越來越受到世界各國的重視。

屋頂綠化根據種植形式和景觀效果，分為簡單式屋頂綠化和群落式屋頂綠化兩大類，簡單式屋頂綠化又稱輕型屋頂綠化，是以種植屋頂表面植被層的低矮草本植物為主的屋頂綠化形式［3］。輕型屋頂由于荷載小，種植基質淺薄，保水保肥能力差，并且由于屋頂本身不通透，熱容量小，易吸熱也易散熱的特點［4］，其綠化植物要求更加苛刻，對耐旱、耐貧瘠、耐高溫及忍受短期的積水植物的選擇成為重中之重。自20世紀80年代以來，德國、匈牙利、日本等相繼開展了相關研究，目前已有40多種景天植物應用到輕型屋頂綠化中。我國的輕型屋頂綠化植物的選擇是近幾年才有所涉及，目前主要應用植物為佛甲草和垂盆草，且相關的生理生態研究少見報道［5］。

濟南市自2000年建造第一個屋頂花園開始，發展緩慢，且多為群落式屋頂綠化。目前，除部分重點道路兩側及重點區域房屋施行了城市建筑“平改坡”外，新建建筑除少數大型公共建筑外也存在著建筑設計與屋頂綠化設計不同步的問題［6］，老建筑大部分仍為荷載小的非上人屋頂。因此，輕型屋頂綠化是濟南屋頂綠化的主導方向。濟南春季干旱少雨，夏季炎熱多雨，降水主要集中在7月和8月份，因此水分成為濟南市屋頂綠化植物選擇一個重要的限制因素。本實驗根據濟南屋頂綠化現狀的要求，選擇已在露地廣泛應用的7種景天植物，對其進行抗旱性實驗和耐澇性實驗，以期為濟南屋頂綠化建設提供依據。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

依照屋頂綠化植物就地取材、容易獲得、適應環境氣候的原則，綜合考慮植物的應用研究現狀和植被景觀效果，選擇已在濟南地面綠化中應用較好的的7種景天屬植物，花葉八寶景天、八寶景天、白葉景天、胭脂紅景天、費菜、佛甲草和垂盆草作為實驗對象，對照為玉帶草。植物材料均取自濟南百合園林集團苗圃基地。

1.2 試驗設計

采用田間試驗設計，于2010年7月20日，取植物大小一致、長勢正常的優良植株移栽到裝有同樣基質(草炭)的營養缽中，進行統一的澆水施肥管理，保持其正常生長，在植物恢復生長后自8月6日開始植物抗旱性實驗和耐澇性試驗。實驗各設7個不同的水分處理，抗旱性實驗為正常澆水(對照)、控水 7d，14d，21d，28d，35d，42d，耐澇性實驗為正常澆水(對照)、淹水 7d，14d，21d，28d，35d，42d，每個處理3次重復，每個重復3盆，共126盆，每隔7d觀察觀察植物形態并拍照記錄，同時測定各項生理指標。

1.3 試驗方法

1.3.1 形態指標梯度評價

(1)抗旱性植物形態評價采用梯度評價法，每隔7d觀察記錄植株形態，設置5個梯度變化對脅迫期內植物形態進行評定:

Ⅰ表現良好，植物生長不受影響，觀賞效果佳;Ⅱ植株生長緩慢，葉片變薄，主干頂部葉片出現輕微卷曲、萎焉;Ⅲ植株葉片三分之一出現萎焉，葉邊緣干枯，部分老葉脫落;Ⅳ植株葉片二分之一出現萎焉，葉片大量失水脫落，變色，植株與枝條出現倒伏趨勢;Ⅴ植物葉片一半以上嚴重萎焉，大部分枝條死亡，失去觀賞價值。

(2)耐澇性植物形態評價采用實物觀測與資料分析相結合的方法，每隔7d定期觀察水淹情況下的植株表現，重點記錄葉片受損害的情況，各個等級的受澇害葉片數，計算受淹等級，水淹后受損葉片調查分為5個等級:

Ⅰ出現受澇癥狀葉片數小于總葉片數的1/10;Ⅱ出現受澇癥狀葉片數占總葉片數的1/10～1/5;Ⅲ出現受澇癥狀葉片數占總葉片數的1/5～2/5;Ⅳ出現受澇癥狀葉片數占總葉片數的2/5～4/5;Ⅴ葉片全部枯死。

1.3.2 植物萎蔫系數測定

在植物澆足水后進行斷水處理，記錄當日日期，當植株葉片出現輕微下垂、卷曲，即輕度萎蔫時，用土鏟取出盆內少量土樣，進行土壤含水量測定。而后對花盆澆水移至濕潤避光的環境，并且澆水，一晝夜后觀察，如葉片重新舒展，記錄日期，即為暫時萎蔫時間，而后將花盆移至原來耐旱測定區重復測定，當植株再次發生萎蔫，如24h后觀察植株的葉片或嫩枝沒有恢復舒展，記錄當日日期，即為永久萎蔫時間，測定的土壤含水量即為植物永久萎蔫系數。土壤含水量采用烘干稱重法測定［7］:

1.3.3 干旱半致死時間測定

以植株地上部分死亡為標準，計算植物自干旱脅迫處理實驗開始至一半植株數量死亡所需的時間［8］，以 d 為單位。

1.3.4 葉綠素含量測定

采用浸提法測定葉綠素含量［9］，用紫外分光光度計測定其在645nm，663nm波長處的O.D.值，以此來計算葉綠素含量:

1.3.5 實驗數據處理

運用excel表格和spss軟件對實驗數據進行方差差異顯著性檢驗分析。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫實驗結果與分析

2.1.1 干旱脅迫對植物形態的影響

表1 干旱脅迫處理對景天類植物形態的影響

試驗通過對不同品種的景天進行干旱控水處理，觀測其在不同干旱條件下的植物形態變化，結果發現:相對于景天植物，對照玉帶草在干旱脅迫14d時最早出現脅迫癥狀，說明其對環境的適應力低于景天植物，至試驗結束42d時，玉帶草全部死亡。景天中白葉景天、胭脂紅景天、垂盆草在干旱脅迫21d時最先出現脅迫反應，頂端葉片出現輕度萎蔫，但并沒有影響整個植株的生長，在干旱脅迫35d時，白葉景天葉片邊緣出現干枯現象，胭脂紅景天和垂盆草在干旱脅迫42d時，葉片變薄，有葉片脫落，癥狀一直持續到實驗結束;花葉八寶景天、八寶景天、佛甲草、費菜在干旱脅迫28d時，出現脅迫反應，葉片出現輕微萎蔫，八寶景天、佛甲草萎蔫癥狀一直持續至試驗結束42d時，植物整株生長并沒有受影響。花葉八寶景天和費菜植物萎蔫癥狀加重，小葉片出現干枯。

綜上所述，單從植物形態表現觀測可以得出:景天類植物抗旱能力大于非景天類植物，脅迫癥狀出現較晚，抗旱持續時間較長;景天屬植物中，抗旱性佛甲草＞八寶景天＞費菜、花葉八寶景天＞胭脂紅景天、垂盆草＞白葉景天。

2.1.2 干旱脅迫對植物的干旱半致死時間和萎蔫系數的影響

植物干旱半致死時間在一定程度上反映了植物的抗干旱能力，與植物萎蔫系數相關，試驗期42d內，對照玉帶草在實驗36d時死亡，達到干旱半致死時間，白葉景天、花葉八寶景天、垂盆草在實驗20d時出現脅迫癥狀，隨著干旱時間的延長，植株的萎蔫癥狀逐步加重。但至試驗結束42d時，7種景天植物均未死亡，景天各類均未達到干旱半致死時間。由此可見，多數景天類植物相對于非景天類植物具有較強的抗旱優勢，適用于一般的屋頂綠化。

植物萎蔫系數測定受到植物的生存環境和自身特性的影響，試驗期間內(2010年8—9月)濟南市平均降水量為622.1mm，較常年偏多53%，較2010年同期偏多45%，且降水主要集中在8月，為426.4mm，降水較多使空氣濕度較大，對干旱半致死時間和萎蔫系數測定可能有一定的影響，還有待繼續研究和實驗。

2.2 水淹脅迫實驗結果與分析

2.2.1 水淹脅迫對植物形態的影響

本試驗通過對不同品種的景天進行水淹處理，觀測其在不同水淹時間內的植物形態變化，結果發現:對照玉帶草在水淹7d時出現脅迫癥狀，葉片邊緣開始變色。至試驗結束，大部分葉片變色干枯，但未死亡，胭脂紅景天在實驗30d時出現葉片脫落癥狀，但葉色一直未變，至試驗結束，脫落葉片變多，但未影響其生長，八寶景天在實驗30d時葉片邊緣出現葉斑，但至試驗結束，癥狀一直未加深，其他景天類植物基本不受水淹脅迫影響，在實驗42d內均生 長良好，未出現脅迫癥狀。

表2 各品種受澇后的癥狀變化

綜上所述，單從生長狀況觀測可以得出:7種景天屬植物比較于對照玉帶草均能耐受20d以上的水淹，表明7種植物均為可耐水濕植物;景天屬植物中，花葉八寶景天、白葉景天、佛甲草、垂盆草、費菜耐澇性大于胭脂紅景天、八寶景天。

2.2.2 水淹脅迫對植物葉綠素含量的影響

葉綠素是光合作用得以進行的重要物質之一，其含量的變化是光合速率以及植株受環境因素影響的重要反映［10］。一般情況下，植物受到脅迫時，葉綠素分解，葉綠素的含量也就相應的降低［11］。

從本實驗來看 (圖1)，在實驗期間內，植物葉綠素含量呈整體下降趨勢，但并不是線性下降，自實驗開始，白景天、胭脂紅景天、佛甲草、垂盆草葉綠素含量均下降，7d之后佛甲草、垂盆草葉綠素含量開始上升，至試驗結束葉綠素含量變化不大，說明佛甲草、垂盆草對環境敏感度較高，之后葉綠素含量變化不大，說明其生理生化狀態相對良好，能維持正常的光合作用，抗性較強。白葉景天、胭脂紅景天21d之后轉而開始上升，分別恢復到對照的95.78%，49.14%，因此表明三種植物尤其是胭脂紅景天，其修復調節能力相對較強，至脅迫25d時，葉綠素含量再次下降;八寶景天，花葉八寶景天、費菜脅迫初始，葉綠素即急速上升，表明3種植物對環境的敏感性較高，因而表明其耐澇能力較低;費菜至水淹脅迫35d后葉綠素開始急速下降，說明費菜在一定時間內耐澇性較強，水淹時間加長，則耐澇性大為降低。

圖1 不同水淹條件下植物葉綠素含量的變化

通過對不同植物不同處理時間葉綠素含量下降幅度進行方差分析，見表3。

表3 不同植物不同處理時間葉綠素含量方差分析

從表3看出:不同植物品種之間葉綠素的變化達顯著水平(p＞0.05)。對不同植物葉綠素變化幅度進行多重比較，見表4。

表4 不同植物不同處理時間葉綠素含量變化多重比較

多重比較結果表明:在實驗期間內，Ⅲ紅胭脂紅景天、Ⅳ花葉八寶景天葉綠素變化無顯著差異(p＞0.05)，但與Ⅰ白葉景天、Ⅱ花葉景天、Ⅴ佛甲草、Ⅵ垂盆草、Ⅶ費菜之間差異達顯著性水平(p＜0.05)，葉綠素變化幅度顯著大于Ⅰ白葉景天、Ⅱ花葉八寶景天、Ⅴ佛甲草、Ⅵ垂盆草、Ⅶ費菜，但這四種景天在實驗期間內葉綠素變化無顯著性差異(p＞0.05)。

總之，通過葉綠素變化分析，脅迫處理對景天植物葉綠素含量造成了一定的影響，但整體影響不大，說明大多數景天比較耐澇，佛甲草、垂盆草、費菜耐澇性大于白葉景天、花葉八寶景天大于胭脂紅景天、花葉八寶景天。

3 結論

本實驗通過植物形態觀察直接結合葉綠素含量測定，結果表明:七種景天屬植物抗旱性強弱順序為:佛甲草＞八寶景天＞費菜、花葉八寶景天＞胭脂紅景天、垂盆草＞白葉景天;耐澇性強弱順序為佛甲草＞垂盆草＞胭脂紅景天＞白葉景天＞費菜＞花葉八寶景天＞八寶景天，七種景天屬植物除白景天對干旱和淹水都有相對較長的脅迫持續時間，白景天在灌溉條件受限的情況下慎用，其它6種景天均可廣泛用于濟南輕型屋頂綠化建設中。

［1］陶莉.草地式屋頂綠化的應用現狀與發展［J］.計量與測試技術，2009，36(3):87 －88.

［2］魯敏，王菲，楊盼盼.城市生態綠地建設的理論基礎和途徑探索［J］.山東建筑大學學報，2011，26(4):369 －374.

［3］趙玉婷，胡永紅，張啟翔.屋頂綠化植物選擇研究進展［J］.山東林業科技，2004，27(2):27 －29.

［4］林夏珍.論屋頂環境與屋頂綠化［J］.浙江林學院學報，1998，15(1):91－95.

［5］黃衛昌，秦俊，胡永紅，等.屋頂綠化植物的選擇:景天類植物在上海地區的應用［J］.安徽農業科學，2005，33(6):1041－1043.

［6］慕德宇.城區屋頂綠化與植物配置技術的探討［J］.山東林業科技，2010(3):81－85.

［7］張志良.植物生理學實驗手冊［M］.上海:上海科學技術出版社，1985.

［8］陳樹鋼，丁彥芬.以電導法配合Logistic方程確定5種景天屬植物耐旱性［D］.江蘇農業科學，2011，39(3):213－216.

［9］蘇正淑，張憲政.幾種測定植物葉綠素含量的方法比較［J］.植物生理學通訊，1989(5):77－78.

［10］劉霞.Na2CO3脅迫對蠶豆幼苗生長及葉綠素含量的影響［J］.長江學術，2010(12):30 －32.

［11］高小燕.幾種景天科植物抗旱性及其生理機制的研究［D］.內蒙古:內蒙古農業大學，2009.