論常見水培植物與環境的關系

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1材料與方法

1．1試驗材料試驗選用觀賞性強，常見的3種植物：春羽（PhilodenronselloumKoch）、綠蘿（Scindapsusaure－un）和銅錢草（Hydrocotylevulgaris）。春羽屬天南星科喜林芋屬，是目前最普遍的觀葉類植物之一。綠蘿為天南星科藤芋屬常綠多年生草本植物，是非常優良的攀藤觀葉裝飾植物之一，氣根發達。銅錢草是多年生挺水或濕生草本，具有較好的觀賞性。2010年4月在青島市枯桃花卉市場選擇株型基本一致的這3種植物進行購置，供試3種植物株長20cm左右，鮮重約80g。

1．2試驗方法1．2．1試驗設計從2011年4～6月在實驗室內進行水培植物馴化，確保植物完全適應水生環境。7月將植物均移栽于直徑為10cm1．5L的大燒杯中，采用盆栽的方法，每種植物設定2個試驗水平，即保持杯內的水深分別處于900和800mL刻度線，深度分別是10．5，9．5cm，滿足根系生長的要求，每個試驗水平設置2個重復。試驗時段為2011年夏季（7～8月）、秋季（9～10月）、初冬（11月）。每月選擇典型天氣（連續晴天），把培養杯用塑料膜蓋住防止水面蒸發，從8：00～18：00在室外每隔2h測定耗水量與其他氣象因子的變化。1．2．2測定內容與方法（1）耗水量：利用盆栽稱重法，使用精密電子天平（最大稱重5kg，精度0．1g）定時稱重，2次稱重之差即耗水量。（2）氣象因子：空氣溫度、相對濕度的測定用干濕球溫度計，太陽輻射強度和風速的測定分別采用照度計和風速儀。（3）植物外形：株高、冠幅用直尺測定，每月測定1次。1．3數據處理利用Origin作圖軟件對水生植物的耗水規律進行分析。利用Spss（version18．0）對不同水培植物之間及不同試驗水平之間的耗水量進行相關、方差和回歸分析處理，其中回歸分析采用逐步回歸的方法。在文中出現的試驗水平編號Ⅰ、Ⅱ，分別代表10．5，9．5cm這2種不同水深。

2結果與分析

2．1水培植物耗水量日動態變化選取8月30，31日典型連續晴天春羽、綠蘿和銅錢草的日耗水動態見圖1。3種水培植物均呈現“單峰型”耗水曲線。從圖1中可見，春羽、綠蘿和銅錢草的耗水量從凌晨8：00開始，隨著氣溫的升高，太陽輻射的增強，春羽和銅錢草的耗水量于10：00～12：00時段達到峰值，如春羽在水深Ⅰ、Ⅱ下此時段的耗水量達到86．5和57g／（m2·h）。綠蘿的耗水量于12：00～14：00達到最高，多種水深下耗水量分別占全天的29．2％和28．4％。綠蘿耗水峰值相對春羽、銅錢草延后。下午太陽輻射減弱，溫度降低，3種水培植物的耗水量均開始降低。如16：00～18：00時段，春羽在水深Ⅰ、Ⅱ下的耗水量為23和12．9g／（m2·h）。圖12種水深條件下3種水培植物的耗水動態變化Fig．1Diurnalchangeofwaterconsumptionofthreeaqua－culturedplantsundertwowaterdepth圖1中還可以看到春羽和綠蘿在Ⅰ、Ⅱ水深間存在耗水差額，越接近耗水峰值，耗水差額越大。春羽、綠蘿峰值處的耗水差額分別為29．5、8．7g／（m2·h）。方差分析2種水深下春羽的耗水量之間差異顯著（P＜0．05），而綠蘿、銅錢草在2種水深下的耗水量沒有顯著差異（P＞0．05）。可見春羽的根系相對靠上是導致其在2種水深下，耗水差額大的主要原因。下午14：00～16：00以后，隨著耗水量減少，2種水深的耗水量之差也呈減小的趨勢。這主要是植物蒸騰過程中所需要的汽化潛熱能量來源于太陽能，下午16：00以后太陽輻射明顯降低，耗水量和耗水量之差都明顯減小。耗水量反映了植物的潛在蒸騰能力，是植物耗水特性的實際反映［4］。

2．2水培植物耗水量月變化春羽、綠蘿和銅錢草在2種水深條件下于各月連續晴天測定的耗水量日變化規律見。為了便于表示以連續晴天中間的日子作為橫坐標的標注。從圖中可知，各種水培植物的耗水變化曲線均不相同，不同水深之間的耗水差值也不同。春羽的耗水試驗從7月份開始到11月底結束，耗水量呈現先上升后下降的整體趨勢，7月份耗水量不高可能是由于空氣相對濕度相對較大，植物的氣壓梯度與周圍大氣中的水汽壓差異減小，從葉氣孔進入大氣的水汽也就減少。8月份天氣炎熱，溫度很高，太陽輻射也較大，植物的氣壓梯度增加，因此日耗水量達到峰值。8月30日春羽在水深Ⅰ、Ⅱ下的耗水量平均高達690和415g／（m2·d）。10月份天氣開始轉涼，春羽的耗水量下降，11月份春羽的耗水量降低到270和190g／（m2·d）。圖中可以看出，綠蘿整體上于8月份處于耗水高峰，9月份耗水量開始降低。銅錢草的耗水量曲線波動較大，7、8月耗水處于高峰。春羽的耗水規律呈現出隨水深的降低而減少的規律，圖中水深Ⅰ、Ⅱ下春羽的耗水波動趨勢一致，而水深低的春羽耗水量趨勢變化相對平緩。8月30日水深Ⅰ的耗水量是水深Ⅱ的1．48倍。2種水深之間春羽的耗水量在同一時段具有顯著的差異（P＜0．05）。水深越深，春羽耗水越多。隨著水深的下降，春羽耗水量逐漸減小。說明在相同的氣象環境因子下，春羽的根系特征比氣壓梯度和植物表面反射率對耗水量的影響大的多。綠蘿和銅錢草在水深Ⅰ、Ⅱ下的耗水曲線交叉，綠蘿耗水曲線較平緩，銅錢草耗水曲線波動較大。對2種水深條件下綠蘿和銅錢草的耗水量進行方差分析，綠蘿和銅錢草在水深Ⅰ、Ⅱ下的耗水曲線均差異不顯著（P＞0．05），這與綠蘿和銅錢草枝葉茂盛，根系在杯中的底部，以氣象因子影響為主有關。以8月30日為例，綠蘿和銅錢草于水深Ⅰ、Ⅱ的耗水量之比分別為1．06和1．05，這說明了水深的高低對這2種植物的耗水量影響不大。

2．3水培植物耗水量的影響因子

2．3．1水培植物耗水量與氣象因子的相關性分析在植物蒸騰不受供水限制時，植物耗水主要取決于能量的供給和氣壓梯度。利用Spss（version18．0）對耗水量與太陽光照強度、氣溫、空氣相對濕度和風速進行相關性分析，列出相關性分析表1。表中可見，3種水培植物耗水量與溫度的相關性系數中，13組極顯著，2組顯著；相對濕度與耗水量呈負相關，9組極顯著，1組顯著；光照強度與水培植物耗水量正相關，12組極顯著，2組顯著；而風速僅有1組極顯著關系，并且正負相關均存在，可見風速對植物耗水量的影響較復雜。太陽輻射可以直接影響葉面水汽流運動，也可以影響相對濕度和氣溫的變化，多種環境因子協同引起耗水量的一系列變化［13］。總結水培植物耗水量與環境因子的相關關系為空氣溫度＞光照強度＞相對濕度（負相關）＞風速。這是在蒸騰面上，水分子的氣壓必須大于空氣中的氣壓，蒸發才會發生。而水分子的氣壓主要是溫度的函數，因此空氣溫度對植物蒸騰的影響比其他氣象因子大。不同植物對氣象因子的響應程度是有差異的，這可能與植物自身的生理特點有關。

2．3．2水培植物耗水量與氣象因子的優化模型氣象因子與耗水量的相關關系，不但能揭示氣象因子對植物水氣流作用的影響，而且能利用氣象參數預測植物的耗水量。因此有必要利用逐步回歸分析建立水培植物耗水量與氣象因子關系的優化模型。擬合時以耗水量為因變量y，分別以光照強度x1、氣溫x2、空氣相對濕度x3和風速x4為自變量，置信度為95％。在逐步回歸的過程中，某些氣象因子沒有包含在方程中，這并不代表它們不影響水培植物的耗水量，這只能說明這些因子對耗水量的影響相對較小，不顯著。經過逐步回歸得出最優回歸方程見表2。表中可以看出除春羽外，綠蘿和銅錢草的回歸效果較好，R2均在0．8以上。從入選變量來看，大氣溫度、空氣相對濕度、光照強度是主要影響變量，風速是次要影響變量，這可能與室外實驗場地對風速的阻擋作用有關。

3結語

植物的日、月耗水過程與太陽輻射的變化基本一致，表現為早晚耗水量較少，中午的10：00～12：00和12：00～14：00耗水量較大，8月份耗水量最大，9月份耗水量開始下降。銅錢草的耗水量最高為1550g／m2·d，其次為春羽和綠蘿，最大耗水量分別為690，420g／m2·d，因此在缺水的城市水體景觀植物可以不考慮耗水大的銅錢草。通過方差分析春羽在2種水深條件下的耗水量差異顯著，而綠蘿和銅錢草差異不顯著，故在水位變化大的水體不宜栽培春羽。逐步回歸法建立的水培植物耗水量與主要氣象因子優化模型可利用氣象參數預測植物的耗水量，而且影響3種水培植物耗水量的氣象因子最主要是空氣溫度，其次是光照強度與空氣濕度，風速受場地的限制影響減弱。

作者：陳友媛崔香胡廣鑫李亞平韓亞軍單位：中國海洋大學