园林植物的树冠截留雨水效果研究

程晓波

园林植物的树冠截留雨水效果研究

程晓波

四川工程职业技术学院, 四川 德阳 618000

园林植物是预防水土流失的重要措施之一，而树冠截留雨水效果则是筛选园林植物的核心指标。通过对成都市园林植物树冠截留雨水效果的实验分析，得出以下结论：植物的枝叶疏密度越高，树叶空隙就越小，有效降低穿透雨量，提高树冠截留效果；将树冠修剪成球状，可以增大采光面积，促进植物的整体增长，提高枝叶疏密度；群植模式能够促进各植物之间的枝叶交叉，有利于枝叶疏密度的提升。降雨量和降雨强度影响到树冠截留，园林种植应尽量选择枝叶疏密度高的植物，如罗汉松、黄葛树等。

园林植物; 树冠截留量; 枝叶疏密度

水土流失是我国当前的主要自然灾害之一，最有效的防范手段就是通过植被截留雨水，防止过多的雨水进入土壤[1]。树冠是植物直接触及雨水的部分，关于树冠截留雨水的观测研究起始于十九世纪末，英法两国的一些植物学家对树冠如何截留雨水进行了实验分析，获取大量的实测数据，包括树冠截留量、雨水截留率等[2]。但是树冠截留雨水的整个过程较为复杂，受到外界干扰及限制的因素很多，加大了研究难度，成为农业科学领域需要攻克的一个难题。国内关于这方面的研究起步较晚，直到上世纪九十年代初，我国部分学者才开始分析不同植物在不同气候条件下的树冠截留雨水效果，发现雨水截留率的变动范围较大[3,4]。国内相关研究主要集中在山地林木，包括马尾松、油松等，而对于园林植物的树冠截留雨水效果研究较少。本文以成都市园林植物为例，进行树冠截留雨水效果研究，筛选出拦截雨水较好的植物，为成都市园林建设的水土流失防范措施提供决策依据。

1 研究资料与方法

1.1 研究资料

成都市位于四川盆地西部，属亚热带季风气候，年降雨量1000 mm左右，雨水集中在7、8两个月，冬春两季干旱少雨，极少冰雪。在本次实验的观测期间，一共产生降雨46次，有效降雨27次，其中大雨2次，中雨11次，小雨14次。在2018年4月1日至2018年8月31日期间，对成都市每一次降雨情况进行记录。降雨强度根据1 h降雨量划分，小雨：1 h降雨量＜2.5 mm；中雨：1 h降雨量2.5~8.0 mm；大雨：1 h降雨量8~16 mm；暴雨：1 h降雨量＞16 mm。若降雨为间歇性，间隔1 h以上则可以分成两次观测。

在研究区中选择罗汉松、红豆杉等5种针叶类植物，银杏、桂花等5种乔木类植物，金叶女贞、棕竹等5种灌木类植物，一共15种植物作为研究对象，通过对这些植物树冠截留雨水效果的实验分析，筛选拦截雨水较好的植物。此次实验的图表绘制与数据计算采用Excel软件，相关性分析与回归分析采用SPSS19.0软件。

1.3 研究方法

1.3.1 树冠外降雨量测定使用AWS310小型综合自动气象站测定树冠外降雨量，每间隔1 h对植物周边的降雨量、温度、湿度、风速等气象数据进行自动记录，并将数据输送到与气象站连接的电脑中。其中树冠外降雨量为一次降雨的累积值。

1.3.2 树冠下穿透雨量测定按照所选植物的枝叶疏密情况，将若干个雨量筒（直径100mm）均匀分布在树冠下，对树冠下穿透雨量进行测定。雨量筒个数不超过6个，布置区域为距离树干二分之一冠幅的同心环内。

2 结果与分析

2.1 树冠截留效果分析

通过此次实验历时五个月的观测，记录了研究对象周边的降雨量、穿透雨量和树干茎流量，根据树冠截留量公式，计算出每种植物的树冠截留量，如表1所示。

表 1成都市园林植物实验对象的树冠截留量统计

Table 1 Statistics of crown interception amount of landscape plants in Chengdu

从该表的数据可以看出，在所有研究对象中，针叶类植物树冠截留效果最高的是罗汉松；乔木类植物树冠截留效果最高的是黄葛树；灌木类植物树冠截留效果最高的是苏铁。这三类植物可以对较多的雨水进行截留，面对雨水冲击有较高的抵挡能力，能有效防止地表的水土流失。针叶类植物树冠截留效果最低的是银杉；乔木类植物树冠截留效果最低的是银杏；灌木类植物树冠截留效果最低的是棕竹。在针叶类植物方面，由于罗汉松的刺叶非常密集，而且不容易弯曲，雨滴很难穿透树冠，所以树冠截留效果很高。而水杉、银杉的针叶分布较为稀疏，对雨水的承接能力有限，树冠截留效果偏低。在乔木类植物方面，黄葛树的树叶宽而厚，可以对雨水冲击力进行有效抵挡，且树叶边缘微卷，有利于收集雨水，所以有较高的树冠截留效果。法国梧桐的树叶表面有细绒毛，能够阻碍叶上的雨滴，使雨水不容易滑落，也具备一定的树冠截留效果。在灌木类植物方面，棕竹虽然叶片直径较大，但边缘呈掌状分裂，这些缝隙容易导致雨水流走，对树冠截留效果造成较大的影响。

2.2 树冠截留效果的影响因素分析

2.2.1 植物自身特征的影响在枝叶疏密度方面，根据相关文献的研究结果，园林植物的树冠截留效果与枝叶疏密度呈正比，当植物的枝叶越密，树冠截留效果就越好[6]。此次实验结果基本与文献报道一致，例如罗汉松的枝叶疏密度达到97%，雪松的枝叶疏密度92%，这两类植物的树冠截留量最高。而银杏的枝叶疏密度只有46%，树冠截留量在所有的实验植物中最低。

在树冠修剪状方面，本次实验将灌木类植物苏铁和金叶女贞分别修剪成球状、矩状，计算两种不同形状的树冠截留量和树冠截留率，发现球状的树冠截留效果更好，如表2所示。

表 2不同树冠修剪状的雨水截留效果对比

Table 2 Comparison of rainwater interception effect of different crown pruning shapes

据相关统计，在园林种植过程中将植物修剪成球状，对雨水的截留效果比矩状要高1.1倍左右[7]。当灌木类植物修剪成矩状时，会形成较大的受力面积，承受的雨水打击力度也相应增大，但阳光很难照射到底部枝叶，影响植物生长，导致枝叶疏密度降低。而灌木类植物修剪成球状时，虽然承受雨水打击的受力面积较小，但采光面积增大，提高了枝叶疏密度。在种植模式方面，本次实验对比了罗汉松单植模式和群植模式，发现群植模式的树冠截留量要比单植模式高1.6倍。在群植模式下，多棵罗汉松临近栽植，枝叶会呈现交叉重叠现象，有效提高了枝叶疏密度，增强了雨水截留能力。

2.2.2 气象的影响在降雨量方面，根据树冠截留量公式可知，降雨量的大小直接影响到树冠截留量，两者之间有着非常明显的线性关系：=+。如图1所示。从图中可以看出，拟合优度2超过了0.96，说明回归直线对观测值的拟合程度较好，降雨量越大，树冠截留量就越高。

在降雨强度方面，当强度增大时，树叶受到的雨滴冲击力就会相应增大，容易变成穿透雨，导致树冠截留量降低。当降雨强度减弱时，树叶受到的雨滴冲击力会相应减少，雨水容易被树叶阻隔，由此提高树冠截留量。树冠截留量、树冠截留率与降雨强度之间的关系如图2所示，从图中可以看出，树冠截留量、树冠截留率都会因为降雨强度增大而降低。

图 1 树冠截留量和降雨量的关系

图 2 树冠截留量、树冠截留率和降雨强度的关系

3 讨论

大量实践证明，树冠截留雨水效果已成为园林植物筛选的核心指标。澳大利亚植物学家Ben在研究堪培拉园林种植时，发现枝叶疏密度高的树冠截留雨水更有效，并将此作为选择园林植物的标准[8]。英国学者Jnanadevan对比气象因素，发现日照、风速、气温、降雨量等都会对椰树的树冠截留雨水效果造成一定影响，若植物的枝叶疏密度低，不仅难以截留雨水，阳光还容易照射到底部的土壤，使土壤水分蒸发更快，需要更多的灌溉水进行补充[9]。我国学者邹志谨和陈步峰研究了广州市帽峰山两种主要林型的暴雨水文特征，发现常绿阔叶林植物树冠对暴雨的平均截留率为14.5%，远高于杉木林植物树冠对暴雨的截留率[10]。树冠截留雨水效果的研究，具备了重要的水文生态意义。

4 结论

根据本次实验的研究结果，当园林植物的枝叶越密集，树叶之间存在的空隙就会越小，降低了穿透雨量，形成较好的树冠截留效果。而将树冠修剪成球状，可以增大树冠的采光面积，促进植物的整体增长，提高枝叶疏密度。园林植物的群植模式则会使枝叶交叉，有利于枝叶疏密度的提升。由于降雨量和降雨强度都会影响到树冠截留，当出现强降雨时，若园林植物的疏密度低，则会造成大量的穿透雨，导致水土严重流失。因此园林种植应尽量选择枝叶疏密度高的植物，如罗汉松、雪松、黄葛树、苏铁等。

[1] 魏曦,毕华兴,梁文俊.基于Gash模型对华北落叶松和油松人工林冠层截留的模拟[J].中国水土保持科学,2017,15(6):27-33

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[7] Thamban C, Subramanian P, Jayasekhar SManagement of coconut garden during rainy season[J]. Indian Coconut Journal, 2016,59(2):8-12

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[10] 邹志谨,陈步峰广州市帽峰山两种主要林型的暴雨水文特征[J].生态环境学报,2017,26(5):770-777

Study on Rainwater Interception Effect of Garden Plant Crown in Chengdu

CHENG Xiao-bo

618000,

Landscape plants are one of the important measures to prevent soil erosion, and the effect of rainwater interception by canopy is the core index to screen landscape plants. Through the experimental analysis of rainwater interception effect of garden plant crown in Chengdu, the following conclusions are drawn: the higher the sparse density of plant branches and leaves, the smaller the leaf gap, effectively reducing the penetrating rainfall and improving the effect of tree crown interception; pruning the crown into spherical shape can increase the lighting area, promote the overall growth of plants, and improve the sparse density of branches and leaves; The intersection of branches and leaves is beneficial to the increase of sparse density of branches and leaves. Rainfall and rainfall intensity affect canopy interception. Garden planting should try to select plants with high density of branches and leaves, such asand

Landscape plants; crown interception; leaf sparseness

S715.2

A

1000-2324(2019)04-0542-04

2018-06-23

2018-07-14

德阳市教育局一般基金项目:城市发展中的园林植物树冠截留雨水效果实证研究(LX20186)

程晓波(1981-),男,硕士,讲师,主要研究方向为园林景观设计,植物配置与造景. E-mail:jimmy23121@163.com