宿根花卉植物生态效益研究

温雅琳，石萌，胡伟荣，董志君，姜 珊

宿根花卉植物生态效益研究

温雅琳，石萌，胡伟荣，董志君，姜 珊

（河北农业大学，河北 保定 071000）

为综合评价宿根花卉的园林生态效益，试验以黑心菊（Rudbeckiahirta）、芙蓉葵（Hibiscus moscheutos）、蜀葵（Althaea rosea）、赛菊芋（Heliopsishelianthoides）、紫茉莉（Mirabilis jalapa）、醉鱼草（Buddlejalindleyana）等 6 种宿根花卉为试验材料，研究其光合有效辐射、二氧化碳的响应以及光合速率日变化。光合特性研究表明：黑心菊、赛菊芋和醉鱼草净光合速率日变化表现为单峰曲线，未出现“午休”现象；芙蓉葵、蜀葵和紫茉莉为明显的双峰曲线，有明显的“午休”现象，且第二峰值出现的时间均为14时。对6种宿根花卉进行了园林应用综合等级评定。结果表明：蜀葵达到Ⅰ级标准，可直接大面积开发利用；黑心菊等达到Ⅱ级标准，在园林中可根据具体生境栽植。

宿根花卉；光合特性；生态效益；综合评价

在当今的园林应用中，宿根花卉是填补林下空间和裸露地面的有效绿化材料。宿根花卉不仅具有观赏效果，而且具有可以调节气温、降低噪音、净化空气、保持水土等生态功能。大量使用园林生态效益较好的宿根花卉无疑会让城市环境质量上一个台阶[1]。现以6种宿根花卉为试材，对植物的生态效益进行了较为全面的研究，为园林应用提供基本的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

本试验材料为种植地保定市河北农业大学西校区园林苗圃的黑心菊（Rudbeckiahirta）、芙蓉葵（Hibiscus moscheutos）、蜀葵（Althaea rosea）、赛菊芋（Heliopsishelianthoides）、紫茉莉（Mirabilis jalapa）、醉鱼草（Buddlejalindleyana）等 6 种宿根花卉。

苗圃位于北纬 38°85′，东经 115°48′，属温带季风性气候，全年平均气温约12℃，年降水量约550nm，年日照时数 2500～2900h，无霜期 200d。四季分明，冬冷夏热，春季多风沙，雨热同期。

1.2 方法

1.2.1 6种宿根花卉的园林生态效益研究

（1）叶面积指数。利用面积为100cm2的正方形木框，选择长势旺盛的植株进行测定。测试时，首先将正方形木框放在植物上，并将框内的叶子全部用剪刀去掉。再将剪下的叶片全部放在标准纸上绘制叶形，通过数格法计算出叶面积。最后，将叶片面积与正方形木框的面积做比值衡量，得出的叶面积即是每单位土地面积对应的宿根花卉种植面积。试验进行3次重复。

叶面积指数=数出的叶面积/0.01

（2）释氧固碳量。测定方法参照参考文献［2］计算植物的净同化量。根据公式：

其中：P—测定日的同化总量（mmol·m2·S-1）；Pi—初测点的瞬时光合作用速率；Pi+1—下一测点的瞬时光合作用速率（μmol·m2·S-1）；ti—初测点的瞬时时间；ti+1-下一测点的时间（h）；j—测试次数。

将植物叶片的净同化量换算为固定的CO2量，则可用公式：WCO2=P×44/1000，

根据光合作用的反应方程：WO2=P×32/1000

（3）滞尘量。于7月份在大雨后1周，随机采集植物叶片，用蒸馏水对叶片进行2h的冲洗与浸泡，直至所有叶片粘附成分被清洗，取出叶片并将其晾干。用已经烘干称重的滤纸（W1），对叶片浸洗液进行过滤，再将过滤后的滤纸于110℃烘箱中烘干。再次称得滤纸重量（W2）。植物叶片粘附成分重量为：W=W2-W1。降尘重量与叶面积A的比值即为单位叶面积的滞尘量，即：单位叶面积滞尘量（g/m2）=（W2-W1）/A[3]。再根据叶面积指数可得出单位面积宿根花卉的滞尘量。进行3次重复测定。

1.2.2 6种宿根花卉的园林应用综合评价

（1）评价方法。综合徐炜[4]和俞洋[5]对园林宿根花卉的评选要求，并结合试验材料的自身特性，共筛选出12个因子对材料进行评价，以权重值进行等级评定，较全面反映试验对象的各种特征，为园林应用提供参考指标，评价标准见表1。

表1 各评分标准

（2）等级评定标准。Ⅰ级：总估量值≥48分，即每一个评价因子的平均得分≥4分，可将材料视为优秀，此类植物无论是观赏价值或是生态效益价值都较突出，在园林绿化中可以直接进行大面积的推广种植。Ⅱ级：总估量值≥42分，即每一个评价因子的平均得分≥3.5分，可将材料视为良好。此类植物在观赏和生态效益价值略低于Ⅰ级植物，但仍具有很大的开发利用潜力，在园林绿化中可根据生境进行推广种植。Ⅲ级：总估量值≥36分，即每一个评价因子的平均得分≥3分，可将材料视为及格。此类植物在园林应用中具有较大的限制性，但可以在适宜的生境中择优进行种植。

Ⅳ级：＜36分，此类植物现阶段只能作为育种材料，若想进行推广繁殖还需进一步进行研究。

2 结果与分析

2.1 6种宿根花卉的园林生态效益分析

2.1.1 叶面积指数

6种宿根花卉的叶面积指数见表2。由表2可知：6种宿根花卉的叶面积指数大小为：蜀葵＞紫茉莉＞醉鱼草＞赛菊芋＞黑心菊＞芙蓉葵，蜀葵的叶面积指数可达6.86，而芙蓉葵的叶面积指数仅有2.88，通过显著性分析发现，芙蓉葵和黑心菊没有显著性差异；赛菊芋、醉鱼草与紫茉莉的差异性不显著；芙蓉葵、蜀葵、赛菊芋之间呈现出显著性差异。

表2 6种宿根花卉的叶面积指数

2.1.2 滞尘量

6种宿根花卉的滞尘量见表3。由表3可知，6种宿根花卉的滞尘能力强弱顺序为：黑心菊＞芙蓉葵＞蜀葵＞赛菊芋＞醉鱼草＞紫茉莉。黑心菊的滞尘量最大，为紫茉莉的3倍多。通过显著性分析可知，醉鱼草与赛菊芋之间差异性不显著；黑心菊、醉鱼草、蜀葵、芙蓉葵、紫茉莉之间差异显著。

表3 6种宿根花卉的周滞尘量

2.1.3 日释氧固碳量及吸热量

6种宿根花卉的释氧固碳量见表4。由表4可知：单位面积6种宿根花卉的净同化量、释氧固碳量的高低顺序为芙蓉葵＞蜀葵＞醉鱼草＞赛菊芋＞黑心菊＞紫茉莉。芙蓉葵的释氧固碳能力最强。由于植物的释氧量和固碳量均是在净同化量的基础上算得的，所以二者与净同化量成正比。在降低局部小环境二氧化碳浓度和提高氧气浓度方面，芙蓉葵效果相对显著，城市中人口较密集、对氧气消耗量大的地区，如广场、公园、道路等地，可大量栽植释氧固碳能力较强的植物。在释氧固碳量方面通过显著性分析，醉鱼草与蜀葵无显著性差异；赛菊芋和紫茉莉之间差异不显著；醉鱼草、黑心菊、赛菊芋、芙蓉葵之间有显著性差异（表4）。

表4 单位面积各植物释氧固碳量

6种宿根花卉的日蒸腾、释水、吸热量见表5。由表5可知：6种宿根花卉的日蒸腾量、日吸热量大小顺序为：芙蓉葵＞蜀葵＞黑心菊＞赛菊芋＞醉鱼草＞紫茉莉。6种宿根花卉中，芙蓉葵吸热量与释水量最高，单位面积可达22478.06kj/m2和9319.86g/m2，表现出良好的降温增湿效益；另外，芙蓉葵、黑心菊等植物的吸热量也较强，在城市绿化中合理与其他植物搭配布景具有降低局部环境温度、增加湿度的功能。6种宿根花卉在日蒸腾量、释水量和吸热量方面，蜀葵和芙蓉葵之间无显著差异；黑心菊和赛菊芋之间差异不显著；醉鱼草和紫茉莉无显著差异；醉鱼草、蜀葵、黑心菊之间差异显著。

表5 单位面积各植物日蒸腾、释水、吸热量

2.2 园林应用综合评价

对宿根花卉进行园林应用综合评价有利于为其在园林中的实际应用提供科学合理的理论依据。通过评价可以筛选出适合不同生境的花卉，在园林中针对不同花卉进行适当的方式进行种植与养护，丰富园林绿化的植物种类，提高景观的观赏效果，提升城市生活环境质量。

6种宿根花卉的综合评选得分，见表6。由表6可看出：

表6 6种宿根花卉的综合评选得分

（1）6种宿根花卉中蜀葵达到Ⅰ级标准，可以在园林绿化中直接进行大规模的开发利用。蜀葵是夏季观花植物，单株花量大，长势旺盛，观赏价值高，并有一定药用价值，且在绿期、抗性等方面性状优良，应用价值高。

（2）醉鱼草、黑心菊、赛菊芋和芙蓉葵达到Ⅱ级标准，在园林中可根据具体环境栽植。黑心菊和赛菊芋具有亮丽的色彩，极大的提高外观吸引力，且拥有优良的滞尘效果、花期长、耐热等特点，也是园林中栽培的良好选择；芙蓉葵花大，可作为花境的中心材料应用；醉鱼草花形别致，管理简单粗放。但此类植株高度较高，易倒伏，实际应用应注意植株矮化。

（3）紫茉莉达到了Ⅲ级标准，可根据环境适当开发利用。紫茉莉花期较长，单株花量大，易繁殖，适应性强，但其下午六点左右开花，园林生态效益价值相对较小，在园林中可适当栽植。

3 讨论

园林植物生态效益是指园林植物在城市生态系统中对自然环境的保护与修复作用，主要涉及固碳释氧、涵养水源、净化空气、调节气候、美化城市、滞尘减噪、增加生物多样性等一系列内容[6]。充分发挥园林植物生态效益，使之最大改善城市自然环境是现代园林绿化的重要目标之一。

植物的叶面积指数是生态系统中重要参数之一，与绿色植物的碳物质积累密切相关，并且能够反映植物叶片数量的多少与植物群落的生命力状况。叶面积指数越大说明植物的叶片结构越密集，叶与叶之间的空间越稀疏，对光的多层利用能力越强，生态效益越能得到发挥[7]。试验结果表明：6种植物中蜀葵的叶面积指数最大，芙蓉葵的叶面积指数最小，这主要是因为芙蓉葵种植稀疏，且茎节之间距离较大。叶片是绿色植物发挥园林生态效益的基础要素之一，为了使园林绿化中单位土地达到最好的绿化效果和环境效益，应尽量选择叶面积指数大的植物，减少叶面积小的植物应用，最终创造出环境效益更高的景观效果。

试验结果表明：6种植物滞尘量各有差异，其中黑心菊的周滞尘量最大，为2.06g/m2，这与其叶表面密被绒毛密切相关，大大增加了对灰尘的吸附能力，适用于降尘量大的地区；紫茉莉滞尘量最小，仅有0.61g/m2，可能由于其叶片较小，表面光滑，因而不适合尘土附着。在园林绿化中，为达到净化环境的作用，可尽量使用黑心菊等滞尘量大的植物。具体的应用还需结合当地的气候与环境，滞尘量只是发挥环境效益中的一项，受天气等因素影响较大，还需进一步研究。

二氧化碳是导致温室效应的最直接最重要因素。越来越多的尾气排放使二氧化碳排放量不断上升。植物的光合作用可以吸收大量二氧化碳，释放氧气；蒸腾作用可以起到降温的效果。并不是每种植物都有同样的释氧固碳与降温能力，不同光照，不同的叶片结构都会影响植物的这两种能力[8]。按每个成年人每天消耗1.38kg氧气计算，依据6种宿根花卉的日释氧固碳量计算，保定市需种植27m2醉鱼草、29m2黑心菊、27m2蜀葵、28m2赛菊芋、26m2芙蓉葵、32m2紫茉莉才能满足一个成年人一天对氧气的需求。

综上所述，蜀葵、黑心菊、芙蓉葵等几种宿根花卉都具有比较突出的园林生态效益价值。与树木相比，宿根花卉对环境的作用相对较小，但宿根花卉节省空间，可以达到固土、美化地面的作用，适当与乔木进行合理的土地分配规划，可有效改善环境。

4 结论

本试验通过对6种宿根花卉园林生态指标的相关指标的测定，得出以下结论：

（1）通过对6种植物的园林生态效益价值进行测定，得出黑心菊的滞尘能力最强，可用于粉尘污染较为严重的地区；芙蓉葵的释氧固碳量及日吸热量都较为显著，表现出良好的降温增湿效益，可栽植于人群较密集的小区域内；综合分析比较，得出芙蓉葵、黑心菊、蜀葵等均有较高的园林生态效益价值，通过与其它植物搭配可以发挥出更好的园林生态效益价值，进一步改善生态环境。

（2）采用定量与定性相结合的综合评价方法，对6种宿根花卉园林生态效益进行了等级评价，其中蜀葵可以达到Ⅰ级标准，不仅园林生态效益好且适应性强，在园林中可以直接进行大范围推广种植。

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［2］O’NeillP.Natural selection on genetically correlated phonological characters in LythrumsalicariaL.Evolution，1997，51：267-274.

［3］马洁，韩烈保，江涛.北京地区抗旱草本宿根花卉引种生态效益评价［D］.北京：北京林业大学，2006（6）.

［4］徐炜.讨论园林宿根花卉综合评选标准［J］.中国园林.1993，（3）：52-55.

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［6］王忠君.基于园林生态效益的圆明园公园游憩机会谱构建研究［D］.北京：北京林业大学，2013.

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Study on the Ecological Benefits of the Plants of 6 Species of Perennial Flowers

WEN Ya-lin，SHI Meng，HU Wei-rong，DONG Zhi-jun，JIANG Shan，LIU Dong-yun
（College of Landscape and Travel，Agricultural University of Hebei，Baoding，Hebei 071000，China）

The comprehensive evaluate the benefits of landscape ecology,the experiment has taken Rudbeckiahirta、Hibiscus moscheutos、Althaea rosea、Heliopsishelianthoides、Mirabilis jalapa、Buddlejalindleyana perennial flowers as experimental materials.The photosynthetically active radiation,the response of carbon dioxide and the diurnal variation of photosynthetic rate were studied.Through the study on Photosynthesis Characteristics of light show,Rudbeckiahirta,Heliopsishelianthoides and Buddlejalindleyana variation of net photosynthetic rate showed a single peak curve,not"break"phenomenon;Hibiscus moscheutos,Althaea rosea and Mirabilis jalapa showed clearly bimodal curves,which has clear"lunch break"phenomenon,and the second peak appeared in the time are 14 o'clock.Based on the 6 kinds of wild groundcover plants for Landscape Application of comprehensive assessment,results showed that the Althaea rosea reached gradeⅠstandard,which meant it can be developed directly to large area;RudbeckiahirtagradeⅡstandard,it can be planted according to the specific habitat.

Perennial flowers;Photosynthetic Characteristics;Ecological Benefit;Comprehensive evaluation

S682.1

A

1002-3356（2017）03-0013-05

2017-06-30

景观林木、乡土树种种质资源筛选与创新（15227534，14236001D，16236901D-5）。

温雅琳（1996-），女，在读本科生，研究方向：园林植物资源与应用。E-mail:786153529@qq.com.

刘冬云（1971-），女，博士，副教授，硕士生导师，主要从事百合遗传育种工作。E-mail：dongyunliu@hebau.edu.cn.