青島市典型樹(shù)種葉片持水力特征及聚類(lèi)分析

李敏 蓋甜甜 宋澤君 李海防

摘要? ? 林冠截留降水是森林植被對(duì)大氣降水的第一道阻截，是森林水文循環(huán)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)。本研究選取青島農(nóng)業(yè)大學(xué)鼎盛花園內(nèi)10種典型樹(shù)種，包括洋白蠟（Fraxinus pennsylvanica）、懸鈴木（Platanus orientalis）、國(guó)槐（Sophora japonica）、元寶楓（Acer truncatum）、毛白楊（Populus tomentosa）、玉蘭（Magnolia denudata）、女貞（Ligustrum lucidum）、青桐（Firmiana simplex）、廣玉蘭（Magnolia grandiflora）和櫻花（Prunus subhirtella），采用葉面積測(cè)定、清水浸泡等方法，測(cè)定葉面積特征和持水力特征。結(jié)果表明，單葉面積較大的是青桐（352.42 cm2）且青桐葉面積指數(shù)最高（5.885），葉片持水量最大的是懸鈴木（0.40 g/g）;樹(shù)冠持水量與單葉面積顯著相關(guān)（P<0.05），與葉面積指數(shù)、單葉重、1 m2地面投影對(duì)應(yīng)葉片重等極顯著相關(guān)（P<0.01），而與葉片持水量相關(guān)性弱（P>0.05）;要提高城市森林的海綿體功能，應(yīng)優(yōu)先選擇單葉面積大且樹(shù)冠層次豐富的樹(shù)種。

關(guān)鍵詞? ? 典型樹(shù)種;葉片持水力;聚類(lèi)分析;山東青島

中圖分類(lèi)號(hào)? ? S718.43? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A? ? ? ? 文章編號(hào)? ?1007-5739（2019）11-0129-02

林冠截留降水是森林植被對(duì)大氣降水的第一道阻截，是森林水文循環(huán)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)[1-2]。林冠截留特征和機(jī)理一直是生態(tài)水文研究的前沿和熱點(diǎn)[3-4]。在林冠層，森林植被由于植物種類(lèi)的不同，其葉片特征（如革質(zhì)化程度、單位面積葉片絨毛數(shù)量等）也存在差異，進(jìn)而對(duì)雨水的截留產(chǎn)生重要影響。雨滴落到葉片后，雨滴自身具有一定的粘滯力和表面張力，在浸潤(rùn)枝葉表面時(shí)會(huì)形成一層水膜，降低林內(nèi)穿透雨量。同時(shí)，當(dāng)降雨量達(dá)到某一值時(shí)且葉片表面被水膜覆蓋后，隨著降雨量的增加，水滴沿葉緣滴落，林冠起不到截留作用時(shí)即達(dá)到林冠飽和截留量[5-6]。此外，林冠結(jié)構(gòu)不同，枝葉的排列方式和重疊方式不同，林冠截留量也會(huì)受到不同程度的影響[7-8]。

在城市森林構(gòu)建中，選擇截留雨水能力強(qiáng)的植物，可提高對(duì)大氣降水的第一道阻截率，更好地發(fā)揮城市綠地的海綿作用。因此，研究典型植物的葉片特征及截留雨水能力，對(duì)建設(shè)海綿城市具有重要意義。目前，關(guān)于林冠層對(duì)降水截留方面的研究主要圍繞林冠截留率、林冠截留定量模型模擬以及林冠截留量的影響因子等方面[1]，對(duì)典型植物的葉片特征和滯水特征的研究還相對(duì)較少。為此，本研究選取青島市區(qū)10種典型綠地植物，采用葉面積測(cè)定、清水浸泡等方法，測(cè)定不同植物葉片的最大截留量，探討影響植物葉片最大截留量的可能原因，以期為海綿城市建設(shè)樹(shù)種選擇提供科學(xué)依據(jù)[9]。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 研究區(qū)概況

研究地點(diǎn)位于青島市城陽(yáng)區(qū)，東經(jīng)120°12′、北緯36°20′，海拔為800～1 100 m。地處北溫帶季風(fēng)區(qū)域，屬溫帶季風(fēng)氣候。市區(qū)由于海洋環(huán)境的直接調(diào)節(jié)，具有顯著的海洋性氣候特點(diǎn)。空氣濕潤(rùn)，雨量充沛，溫度適中，四季分明[10]。極端最高氣溫37.4 ℃，極端最低氣溫-16.4 ℃;全年8月最熱，平均氣溫25.1 ℃;1月最冷，平均氣溫-1.2 ℃，年平均降水量在 700 mm左右。2016年，青島市被列為第二批國(guó)家海綿城市試點(diǎn)。結(jié)合本地實(shí)際，探索適合青島市種植的綠地植物，對(duì)提高城市森林植被蓄水力、打造具有青島特色的海綿城市具有重要意義。

1.2? ? 研究方法

1.2.1? ? 樣樹(shù)選擇。本研究選取城陽(yáng)區(qū)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)鼎盛花園內(nèi)栽植較多的10種闊葉樹(shù)種，即洋白蠟（Fraxinus pennsylv-anica）、懸鈴木（Platanus orientalis）、國(guó)槐（Sophora japonica）、元寶楓（Acer truncatum）、毛白楊（Populus tomentosa）、玉蘭（Magnolia denudata）、女貞（Ligustrum lucidum）、青桐（Firmiana simplex）、廣玉蘭（Magnolia grandiflora）、櫻花（Prunus subhi-rtella）為研究對(duì)象且每個(gè)樹(shù)種選取1株長(zhǎng)勢(shì)適中的樣樹(shù)，然后測(cè)定每種樹(shù)的單葉面積及葉片持水力。10種樣樹(shù)的本底特征如表1所示。

1.2.2? ? 測(cè)定方法。

（1）單葉面積的測(cè)定。在7月樹(shù)木生長(zhǎng)定形期用葉面積測(cè)定儀對(duì)樣樹(shù)進(jìn)行單葉面積的掃描測(cè)定并記錄數(shù)據(jù)。掃描型葉面積儀主要由掃描器（掃描相機(jī)）、數(shù)據(jù)處理器、處理軟件等組成，可以獲得葉片的面積、長(zhǎng)度、寬度、周長(zhǎng)、葉片長(zhǎng)度比和形狀因子以及累積葉片面積等數(shù)據(jù)。

（2）單葉葉片生物量的測(cè)定。在測(cè)定單葉面積時(shí)，每個(gè)樹(shù)種在樹(shù)冠上、中、下層摘取典型葉片20片，然后用天平稱(chēng)取20片葉的鮮重，計(jì)算平均單葉重，記為單葉葉片生物量。

（3）持水力的測(cè)定。于7月晴天中午，每個(gè)樹(shù)種平均取樹(shù)冠上、中、下層各部位共1.0～1.5 kg鮮葉，分別用小繩捆好稱(chēng)其重量（m1），然后置于清水中浸泡3 min，再取出放在架子上晾掛，當(dāng)葉片不自然往下滴水時(shí)稱(chēng)其重量（m2），m2-m1的值計(jì)為葉片的持水量[11]。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 葉面積指數(shù)與葉片持水力