9种园林树种凋落叶的持水性能

来源：核心期刊咨询网时间：2022-01-19 10:5812

摘要：摘要：文章结合叶片性状，采用室内浸提法对9种园林绿化树种凋落叶的持水特性和失水特性进行研究，以探讨其凋落叶的持水性能。结果表明：1)最大持水率依次为香樟羊蹄甲丹桂黃槿紫叶李垂柳榔榆白兰印度榕，最大失水率依次为丹桂香樟白兰黄槿紫叶李垂柳印度榕羊蹄甲榔榆;2

　　摘要：文章结合叶片性状，采用室内浸提法对9种园林绿化树种凋落叶的持水特性和失水特性进行研究，以探讨其凋落叶的持水性能。结果表明：1)最大持水率依次为香樟>羊蹄甲>丹桂>黃槿>紫叶李>垂柳>榔榆>白兰>印度榕，最大失水率依次为丹桂>香樟>白兰>黄槿>紫叶李>垂柳>印度榕>羊蹄甲>榔榆;2)持水率及失水率与时间均存在对数函数方程关系，吸水速率及失水速率与时间均存在幂函数方程关系;3)持水性能与叶长、叶宽和叶面积等性状的相关性较强，持水性能的大小与凋落叶个体的形态结构及叶片之间的贴合度有关。总体上，香樟、丹桂、羊蹄甲及榔榆的持水性能相对较佳，具有较强的涵养水源能力。

　　关键词：园林绿化树种，凋落叶，持水性，失水性，叶片性状

　　凋落物[1]作为连接植被与土壤的中间层，分解释放的养分对维持土壤肥力起重要作用，同时对植被水环境平衡也具有重要意义[2-3]。一方面，附于地表的凋落物在一定程度上可减缓地表径流、防止土壤侵蚀、抑制水分蒸发和促进水分渗入土壤;另一方面，凋落物疏松结构可吸滞和分散降水，达到涵养水源的作用[4-7]。凋落物包括植物凋落于地面的枝、茎、叶、花、果实和种子等[8]，其中，凋落叶占比49.6%～100%[9]，是凋落物重要的组成成分[10]。当前对凋落叶的持水性能研究包括从不同树种角度研究凋落叶的持水特性 [11]、研究不同生境下凋落叶的持水特性 [12]和分析凋落叶多样性混合对其持水性能的影响等[13-14]。

　　以往研究多集中于森林生态系统凋落物的水文效应，对城市绿地单个树种的持水性能研究较少。为保证绿地的美观整洁性，在城市绿地管理中多对凋落物进行清除处理，而忽视其保持水土的作用，对其涵养水源能力的认识也不足。熊咏梅等[15]研究了广州市园林植物枝叶的枯落物的持水性能，但未涉及失水特性内容，且以往持水性能研究中少见结合叶片性状进行分析。因此，为验证叶片性状与其持水性能是否存在相关性，本文结合叶面积、比叶面积和叶形指数等叶片性状对9种园林树种凋落叶的持水及失水特性进行定量研究，解析其持水性及失水性过程，探究城市环境下树木凋落叶的持水性能，为城市绿地环境下涵养水源、保持水土功能的树种选择提供参考依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 研究地概况

　　福建农林大学金山校区(119.23°E，26.11°N)位于闽江与乌龙江交汇处的福州市西郊，占地面积为234 hm2，属典型的亚热带季风气候，年均气温22 ℃，极端气温最高42.3 ℃，最低-1.2 ℃，无霜期约326 d，年均日照时长1 700～1 980 h，年均降雨量900～2 100 mm，相对湿度77%[16]。土壤和植被类型分别以偏酸性的南方红壤和亚热带常绿阔叶林为主[17]。

　　1.2 试验材料

　　研究选用的白兰(Michelia alba)、丹桂(Osmanthus fragrans)、香樟(Cinnamomum camphora)、羊蹄甲(Bauhinia purpurea)、垂柳(Salix babylonica)、紫叶李(Prunus cerasifera)、黄槿(Hibiscus tiliaceus)、榔榆(Ulmus parvifolia)和印度榕(Ficus elastica)共9种园林绿化树种的凋落叶是在2019年10月于校园不同园林绿化区域内所收集。选择在晴朗无风的天气，拾取新鲜未分解、形态完整和无明显病虫害的凋落叶分别装入自封袋中，带到实验室后立即对凋落叶进行尘土、枯枝和碎屑等的清理，随机选取每个树种20片叶片，剪去叶柄，以测算叶面积(LA)、叶长(LL，叶片最长值)、叶宽(LW，叶片最宽值)、叶厚度(LT)及叶形指数(LI，叶长与宽的比值)，烘干后称其叶干重(LDW)，并计算比叶面积(SLA=LA/LDW)。

　　使用Epson Perfection V19扫描仪将叶片扫描成图后，将图片导入ImageJ软件计算LA;用直尺测量LL、LW，计算LI，用电子游标卡尺避开主脉测定LT，每片测3次取平均值。随后将叶片装入信封放入鼓风干燥箱(设置为75℃)烘干至恒重，称量LDW并记录。11月初，采用室内浸提法[14]进行实验。将凋落叶放入鼓风干燥箱10 min后取出，并称取凋落叶10 g装入0.1 mm孔径的尼龙袋中完全浸水，分别于0.5、1、1.5、2、4、6、8、10、12、14、16、20、24 h后取出，悬置至不滴水时立即称重。在凋落叶浸水24 h后，取出并悬挂以自然失水(室温25 ℃)，分别于0.5、1、1.5、2、4、6、8、10、12、14、16、20、24 h后称重，每组实验重复3次。

　　1.3 持水性能指标计算

　　式(1)和式(2)中，M0为凋落叶烘干后的净重; t1为凋落叶浸泡时间(h);Mt1为浸泡t1时间后凋落叶的质量。

　　式(3)和式(4)中，t2为凋落叶的失水时间(h);Mx為浸泡24 h的凋落叶的质量;Mt2为失水t2时间后凋落叶的质量。

　　1.4 数据处理

　　采用Excel 2016和SPSS 24.0软件进行数据统计分析。采用单因素方差分析(One-way ANOVA)和最小显著法(LSD)检验组间差异显著性，用皮尔逊相关性(Pearson)系数检验各指标的相关性。通过拟合各凋落叶的持水性、失水性与时间的多元回归关系经统计学检验得到拟合度参数R2，并在P<0.01水平检验相关系数的显著性。采用Origin2017软件进行绘图。

　　2 结果与分析

　　2.1 叶片性状差异

　　由表1可知，叶长大小依次为印度榕>白兰>丹桂>垂柳>羊蹄甲>黄槿>香樟>紫叶李>榔榆。叶宽为印度榕>羊蹄甲>黄槿>白兰>香樟>丹桂>紫叶李>垂柳>榔榆，其中，印度榕和白兰各自与其他树种间存在显著差异(P<0.05)。叶形指数为垂柳>丹桂>白兰>榔榆>香樟>紫叶李>印度榕>羊蹄甲>黄槿，其中，除印度榕与紫叶李、羊蹄甲与黄槿间不存在显著差异外，其余均存在显著差异(P<0.05)。叶面积为印度榕>白兰>羊蹄甲>黄槿>丹桂>香樟>垂柳>紫叶李>榔榆，其中，印度榕与其他树种均呈显著差异(P<0.05)。叶厚为印度榕>丹桂>黄槿>榔榆>白兰>香樟>羊蹄甲>紫叶李>垂柳，其中，印度榕、白兰和丹桂各自与其他树种均呈显著差异(P<0.05)。比叶面积为垂柳>羊蹄甲>白兰>紫叶李>香樟>黄槿>丹桂>印度榕>榔榆，均呈显著差异(P<0.05)。

　　2.2 凋落叶的持水特性

　　凋落叶持水率随浸水时间延长总体呈现两种不同的增加趋势(图1)。其一，持水率随时间逐渐上升，16～20 h增幅较大，之后又趋于平缓，如垂柳、丹桂和印度榕;其二，持水率在0～2 h表现出迅速上升的趋势，2 h后逐步变缓，10 h后逐渐趋于平稳，如羊蹄甲、香樟、黄槿、紫叶李、榔榆和白兰。最大持水率(浸水24 h后)[11]依次为：香樟(351.70%)、羊蹄甲(277.30%)、丹桂(274.13%)、黄槿(261.08%)、紫叶李(248.67%)、垂柳(221.77%)、榔榆(214.35%)、白兰(193.74%)、印度榕(116.87%)。除羊蹄甲与丹桂，榔榆与垂柳，黄槿与紫叶李3组之间的最大持水率无显著差异(P>0.05)外，其他树种间均存在显著差异(P<0.05)。

　　凋落叶吸水速率随浸水时间的增加而逐步降低(图2)，按时间变化可分为4个阶段：1)0～2 h，吸水速率呈现快速下降趋势，吸水速率(0.5 h后)[14]依次为香樟(2.908 g·g-1·h-1)、羊蹄甲(2.853 g·g-1·h-1)、丹桂(2.834 g·g-1·h-1)、白兰(2.360 g·g-1·h-1)、紫叶李(2.002 g·g-1·h-1)、黄槿(1.177 g·g-1·h-1)、垂柳(1.482 g·g-1·h-1)、榔榆(1.387 g·g-1·h-1)、印度榕(0.629 g·g-1·h-1)，其中，香樟、白兰、印度榕各自与其他树种存在显著差异(P<0.05)，其他树种间无显著差异(P>0.05)。2)2～6 h，吸水速率降幅减少，各树种的差异呈逐渐变小趋势;相比之下，印度榕始终保持低吸水速率、低降幅趋势。3)6～12 h，吸水速率均降至0.5 g·g-1·h-1以下，并维持缓慢下降趋势。4)12～24 h，各吸水速率曲线逐渐趋于重合且趋近0，说明叶片持水逐渐趋于饱和。经比较，0.5 h时吸水速率分别为1.5、2、4、6 h的1.6～2.8、1.9～3.6、3.3～6.4、4.5～8.7倍。由此可见，各凋落叶吸水速率的大小在时间上存在差异，2 h内的降幅相对较小，说明吸水能力主要体现在前2 h之内。

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