13 种绿墙植物的耐荫性研究

刘悦明 孙苗苗 余铭杰

城市的快速发展导致城市绿化用地缺乏，为了缓和钢筋水泥带来的压迫感，通过垂直绿化增加绿化面积，是近些年绿化研究和应用的主要方向。墙面垂直绿化（以下简称“绿墙”）形式独特、土地利用率高、艺术表现效果出色。尽管近年来垂直绿化已经广泛应用于各大城市，但我国绿墙的应用还属于初级阶段，只有在上海、深圳、香港、台湾等城市和地区发展较快[1]，其中，上海世博会主题馆的植物绿墙，单面长近200 m，高约26 m，总面积达5 000 m2，是世界上已建的面积最大的植物绿墙[2]。

广州市的绿墙多用于室外，光照条件差异较大。高大建筑物的背面，光照一般为6 000～8 000 Lux，立交桥下外侧面，光照在4 000 Lux以下，最低只有1 000 Lux。庞灿[3]等在研究广州市绿墙的应用中发现，在缺乏阳光的绿墙上，由于植物选择不当造成枯萎的现象较为严重。因此，开展绿墙植物耐荫性的研究，筛选耐荫的植物用于光照较弱的绿墙，是提高绿墙观赏效果、延长观赏期的重要技术关键。本文选取13种绿墙植物研究其耐荫性，为广州市绿墙的耐荫植物筛选与应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验于2017 年5—10 月在广州市林业和园林科学研究院东平基地（38°39′27″N，104°04′58″E）进行，该地属亚热带季风气候，年平均温度21.8℃，1 月份平均温度13.3℃，7 月份平均温度28.7℃，日平均温度超过25℃主要集中于5—9 月；降雨量为1 600 mm，4—9 月降雨量占全年的81.8%，有明显的旱季和雨季之分。

1.2 试验材料

试验材料为鹅掌藤Schefflera arboricola、 红 背 桂Excoecariacochinchinensis、红花檵木Loropetalum chinensevar.rubrum、 肾 蕨Nephrolepis cordifolia、彩虹竹芋Calathea roseopicta、波 士 顿 蕨Nephrolepis exaltata、 孔雀 竹 芋Calathea makoyana、 吊 兰Chlorophytum comosum、天门冬Asparagus cochinchinensis、红边龙血树Dracaena marginata‘Colorama’、 花 叶 小 蜡Ligustrum sinense、 山 菅 兰Dianella ensifolia、 络 石Trachelospermum jasminoides共13 种植物。其中鹅掌藤为生长25 d 的扦插苗，其他植物为生长2～3 月的植株。各种植株之间长势一致，生长健壮，栽培土壤为常用的泥炭与黄泥混合绿墙栽培基质，养护为常规养护管理。

表1 不同光照处理下13 种植物叶厚度的结果分析表（单位：mm）

1.3 试验设计

用不同规格的遮荫网，设置1个对照和3 个处理。处理Ⅰ（对照）：100%全光照，不搭遮阳网，测得光照强度为33 000～50 000 Lux。处理Ⅱ：50%光照，用遮光度为50%的遮阳网搭建，光照强度为18 000～26 000 Lux。处理Ⅲ：25%光照，用遮光度为75%的遮阳网搭建，光照强度为7 500～12 000 Lux。处理Ⅳ：10%光照，用2 层遮光度为45% 的遮阳网搭建，光照强度为3 400～4 600 Lux。

试验期间每天早中晚测量1 次各个遮荫处理的光照度，每种植物各个处理3 次重复，每个重复20 盆，共60 盆。试 验 从2017 年5 月8 日开始，将买回的植物进行扦插，幼苗进行分苗，放入到各个处理，从2017 年7 月10 日—9 月10 日，对植物的表型进行跟踪观测，处理结束后对数据进行采集，采集时间为9月10 日、9 月25 日和10 月10 日（叶面积、叶厚度当天采集当天测量，叶绿素当天采集后马上放入干冰到实验室测量），采集数据后进行分析。

1.4 观察指标和测定方法

1.4.1 叶厚度、叶面积的测定

将每种植物的每个处理随机选取8 株，共24 株作为样本，每个样本植株上选取顶芽以下第5 片成熟叶片，或由内向外的第5片成熟叶片，用游标卡尺测量其叶厚度值，精确到0.01 mm，将叶片置于扫描仪上扫描，将得到的图形，利用AutoCAD软件统计每片叶面积，取平均值作为叶面积的值，精确到0.01 cm2。

1.4.2 叶绿素含量测定

将每个处理下的每种植物的叶片剪成宽1 mm 的细条，用80%丙酮提取叶绿素，室温下置于暗处保存，待叶片完全发白，用紫外可见分光光度计TU1800 对提取液在663 nm 和645 nm 波长下进行测定，叶绿素a和叶绿素b 的值由2 个波长下的吸光度决定，每个处理3 次重复[4]。

2 结果与分析

2.1 不同光照对植物叶厚度的影响

研究结果表明（表1），不同光照强度处理下，多数植物的叶片厚度在p=0.05 水平上存在显著差异，其中络石、花叶小蜡、红花檵木差异较大，而山菅兰、天门冬、红背桂没有显著差异。有研究表明大部分植物经遮荫处理后叶片会变薄，变薄越多且差异明显则说明耐荫性越强[5]。在这13 种植物中，孔雀竹芋、吊兰、肾蕨、鹅掌藤的叶厚度都随着光照的减弱不断变薄，在光照强度为10%时最薄，且与其他处理具有显著差异，表明它们的耐荫性都较强。波士顿蕨和彩叶竹芋的叶厚度在4 个处理下有波动，波士顿蕨在处理Ⅱ到处理Ⅲ叶面厚度有增加，但差异不大，它的最强光照和最弱光照的叶片厚度相差0.1 mm，是所有植物里相差最大的，说明它耐荫性最强。彩叶竹芋的叶厚度在处理Ⅱ下比在处理Ⅰ下厚，是由于处理Ⅰ下叶片被阳光灼伤变薄，在后面的弱光处理下不断变薄，说明它耐荫性较强。部分植物存在叶厚度随着光照的减弱而增加的情况，如络石、花叶小蜡、红花檵木、红边龙血树，说明它们耐荫性较差。

2.2 不同光照对植物叶面积的影响

研究数据分析（表2）可知，除山菅兰、花叶小蜡、红花檵木外，大部分植物的叶面积在不同光照处理下存在显著差异。有研究表明，耐荫性强的植物为适应弱光，其茎不会徒长，而是尽量扩大叶片，因此，在光照不断减弱的情况下，叶面积增大明显说明它们耐荫性越强[6]。孔雀竹芋的叶面积在Ⅳ处理下最大，说明它最耐荫。络石、吊兰、肾蕨、天门冬、波士顿蕨、红背桂、彩虹竹芋在遮荫处理下叶面积不断增大，在Ⅲ处理下叶面积最大，但在Ⅳ处理下叶面积变小，说明它们较耐荫，但不能适应极弱光环境。红边龙血树的叶面积在全日照下最大，说明它耐荫性较弱。

2.3 不同光照对植物叶绿素含量的影响

由于叶绿素a 在红光带吸收长光波方面较多，叶绿素b 在蓝紫光带吸收短波较多，故荫生植物的叶绿素b 含量相对阳生植物较高，叶绿素a/b 的值也相对较小，能提高植物在弱光环境中吸收远红外光的能力，因此在光照不断减弱的情况下，耐荫植物的叶绿素a/b 会不断减小，减小多且差异明显的植物较耐荫[7]。由研究数据（表3）可知，大部分植物的叶绿素a/b 值随着光照的减弱不断减小，而且在不同光照处理下存在显著差异，其中孔雀竹芋下降幅度最大，为29%，说明孔雀竹芋最耐荫；红边龙血树下降最小，其下降幅度为8%，说明红边龙血树最不耐荫。因此，若以在弱光区（即Ⅳ处理）植物叶绿素a/b 的比值来判断耐荫性，可判断这些绿墙植物的耐荫性由强到弱的顺序为：孔雀竹芋＞络石＞彩虹竹芋＞红背桂＞肾蕨＞波士顿蕨＞鹅掌藤＞吊兰＞山菅兰＞红花檵木＞天门冬＞花叶小蜡＞红边龙血树。

2.4 不同光照对植物形态特征的影响

表2 不同光照处理下13 种植物叶面积的结果分析表（单位：cm2）

经过3 个月的生长，不同光照处理下的13 种植物形态特征发生了很大变化（表4）。在全光照处理下，由于光照太强，很多植物的叶片被阳光灼伤。波士顿蕨和肾蕨的叶片被阳光灼伤严重并干枯，彩虹竹芋和孔雀竹芋的叶片出现黄斑，吊兰的叶子卷曲。处理Ⅱ下所有植物的观赏性能良好，尤其是肾蕨、波士顿蕨、孔雀竹芋和彩虹竹芋，叶片大而薄，且叶色鲜嫩，与表1 和表2中的数据相吻合。少部分植物的形态变差，红背桂、花叶小蜡长势变差，叶片变少。Ⅳ处理下很多植物长势变差，花叶小蜡和红花檵木的叶子严重脱落，而孔雀竹芋和波士顿蕨长势却较好，有少许新叶。鹅掌藤在4 个光照处理下长势都较好，变化不明显。

表3 不同光照处理下13 种植物叶绿素a/b 比较

表4 不同光照处理下13 种植物的形态观测记录表

3 结论与讨论

遮荫对植物的影响常表现在植物的形态、生理、生化等众多指标上，因此对植物耐荫性的评价，应该是对其观察指标进行综合分析判断，才可以更加准确[8]。本文选择了与植物耐荫性相关的叶厚度、叶面积、叶绿素a/b 和外观形态特征等多个指标进行综合分析，将每个指标的排序进行加和求平均值，得到13 种植物的耐荫性，由强到弱为：孔雀竹芋＞波士顿蕨＞络石＞鹅掌藤＞彩虹竹芋＞红背桂＞肾蕨＞吊兰＞天门冬＞山菅兰＞红花檵木＞花叶小蜡＞红边龙血树。

结合实践应用分析，孔雀竹芋、波士顿蕨、络石在光照极弱的10%光照处理下依然能存活，在综合指标里排名前3位，说明它们极其耐荫，是光照不足5 000 Lux 的绿墙首选植物。彩虹竹芋、红背桂、肾蕨的综合指标排名在中上位置，表型观测在Ⅱ处理和Ⅲ处理下形态生长良好，但在Ⅳ处理下变差，说明它们较耐荫但不能适应极弱光环境，可以运用于光照6 000～8 000 Lux 高大建筑物的背面。红花檵木、花叶小蜡、红边龙血树综合指标排名倒数3 位，生长状况在全光照下最好，在遮光条件下生长较差，因此在绿墙运用中，可结合其艳丽色彩，种植在阳光较充足的地方为绿墙做点缀。鹅掌藤在4 个光照处理下生长状况都较好，而且差异不明显，说明鹅掌藤可适应光照范围很广，在实际运用中也证明，鹅掌藤不仅可以适应各种光照强度，其他的适应性也非常强，不用经常更换，是广州绿墙植物的首选。吊兰在耐荫性综合评价中耐荫性较强，但在Ⅱ处理和Ⅲ处理下生长都较差，还大量死亡，可能是因为摆放过于紧密造成的，有研究表明吊兰性喜温暖湿润、通风、凉爽的半荫环境，不宜摆放于光照强烈的地方[9]，但绿墙大多种植紧密，所以吊兰不太适合作为绿墙植物。