2.2 抗旱節水型園林灌木篩選

2.2.1 材料與方法

選擇10種常用園林灌木，具體見表2-7。采用盆栽的方法，設定盆栽土壤田間持水率的90%為土壤適宜含水率。每種設4個灌溉梯度處理，即灌溉后盆內土壤體積含水率分別為土壤適宜含水率的50%（Ⅰ）、75%（Ⅱ）、100%（Ⅲ）及按經驗正常灌溉的對照處理（0），每個處理3盆，共12盆/種，將每種植物按照統一標準進行修剪。除對照外，其余處理都放置于塑料大棚中，以防止降雨的影響。盆內覆蓋樹皮防止水分的蒸發與滲漏。

測試指標如下：

（1）土壤田間持水率。2009年4月，種植植物后，利用環刀取盆內土樣，室內測定田間持水率。

（2）灌溉量及灌溉周期。按照灌溉梯度對供試灌木分別進行灌溉，若其對照選為充足灌溉，即灌溉量為6.1L，則100%、75%、50%的灌溉量分別為5.5L、4.1L和2.8L。當土壤含水率低于土壤田間持水率60%時，進行灌溉，并在灌溉前后稱重。

（3）耗水量。采用盆栽稱重法測定植株耗水量。使用精密天平（DT-60KA）在灌溉前后稱重，測定整株苗木的耗水量。

（4）土壤含水率變化。灌溉前和灌溉4h后，使用TSC-Ⅱ型智能化土壤水分快速測試儀，測量0～20cm內土壤含水率變化。

（5）光合速率。2009—2010年，每月選擇一個晴天，于上午10時左右利用CI-340（CID.Inc）手持式輕便型光合系統測定植株光合速率。以當年生枝條中部外圍的葉片為監測點，每盆灌木選擇3片葉片進行監測。

（6）葉面積。2009年和2010年11月，采集葉片并掃描，利用R2V軟件進行數字化處理，計算葉片面積。

2.2.2 生長期耗水量

在灌木的生長期，即4—11月，不同處理下，其耗水量有很大變化，但變化趨勢基本一致。經聚類分析（見表2-8），10種灌木的總蒸散量排序為金葉女貞≥金銀木≥丁香＞膠東衛矛＞紫薇＞棣棠≥紅瑞木≥紫葉小檗＞大葉黃楊≥小葉黃楊。綜合來看，小葉黃楊（272～380mm）、大葉黃楊（272～430mm）在各處理中基本都屬于低耗水類型，金葉女貞（426～649mm）、金銀木（389～702mm）、丁香（350～634mm）基本都屬于高耗水類型，其他種類在不同處理中耗水類型有變化，但紫葉小檗（276～395mm）、棣棠（327～508mm）、紅瑞木（314～545mm）偏向于中等水平，而紫薇（339～584mm）和膠東衛矛（350～580mm）則更接近于高耗水類型。

2.2.3 不同灌溉條件下的耗水量

對10種灌木進行不同灌溉處理下的耗水量變化研究表明，不同灌溉處理對10種灌木植物蒸騰耗水量具有極顯著的影響（P＜0.01）。隨著水分脅迫的加強，10種灌木的蒸騰耗水量表現出依次下降的趨勢。

研究結果表明（見表2-9），各灌木蒸散量差異性表現為五種類型。膠東衛矛、紫薇、丁香、金銀木和紅瑞木各處理下蒸散量的差異性表現相同，100%處理、75%處理、50%處理間有極顯著差異，75%處理與對照無明顯差異；金葉女貞100%與其他處理有明顯差異，與對照和50%的處理間差異達極顯著水平；棣棠100%處理與75%處理間無明顯差異，與對照和50%處理間有極顯著差異；紫葉小檗只有100%處理與其他處理間有顯著差異；小葉黃楊、大葉黃楊100%處理與50%處理有極顯著差異。

通過這一特征可以進一步證實，耗水型灌木與非耗水型灌木對水分需求表現存在明顯差別，耗水型灌木如膠東衛矛、金銀木、丁香，對于灌溉量減少反應比較敏感，在低灌溉量條件下植物蒸騰作用明顯減弱，并且降雨的影響也很大；而非耗水型灌木如小葉黃楊對于灌溉量增加或減少反應比較平緩，只在充足灌溉的條件下才表明出明顯差異，而且有無降雨，對蒸散量的影響不明顯。

2.2.4 不同灌溉條件的光合與蒸騰速率

不同灌溉處理下，各灌木光合速率、蒸騰速率的顯著性分析結果見表2-10，可以看出，總體上光合速率、蒸騰速率與灌溉量間呈正相關關系。棣棠、丁香、紅瑞木只與對照有一定差異，其他差異不明顯；膠東衛矛在50%、75%處理下無明顯差異，但與100%及對照有極顯著差異；金葉女貞在50%處理下與其他三種處間有極顯著差異；金銀木三種處理下的光合速率有極顯著差異，但100%處理與對照無明顯差異，50%處理下的蒸騰速率與100%處理及對照有極顯著差異，與75%處理無差異；大葉黃楊、小葉黃楊50%處理下的光合速率與100%處理及對照有極顯著差異，大葉黃楊的蒸騰速率也表現相同的差異，但小葉黃楊的蒸騰速率無差異。

由表2-10可知，除對照的實際灌溉量與蒸散量比較接近外，其余三個處理中，實際灌溉量都遠遠大于蒸散量。這主要與植物是盆栽的有關，由于沒有降雨及地下水的補充，土壤干得快，形成許多裂紋，灌溉時會有大量的水滲漏，造成了浪費。而對照則由于有降雨補充，土壤裂隙少，滲漏損失則少。降雨能有效緩減干旱對植物的脅迫，但北京降雨分布不均，而且有相當一部分雨水還會通過徑流、滲漏、蒸發等形式損失掉，這些都是無效降雨，只有被植物吸收的才是有效降雨。本研究將無效降雨視為各測定周期內降雨量超過蒸散量的部分，而有效降雨量為降雨總量與無效降雨量之差，灌溉需水量為總蒸散量與有效降雨量之差，由此計算得出不同灌木的灌溉需水量見表2-11。從中可見，膠東衛矛、金銀木、金葉女貞的灌溉需水量比較高，分別為134.380mm、313.158mm、122.929mm，其次是丁香、紅瑞木、大葉黃楊、棣棠、紫薇，分別為95.859mm、78.484mm、72.023mm、55.799mm、54.743mm，小葉黃楊和紫葉小檗最少，分別為27.514mm、23.516mm。

2.2.5 不同灌溉處理的土壤含水率

不同灌溉處理下土壤含水率的動態變化如圖2-11所示。可以看出，四種灌溉處理下丁香、金銀木、金葉女貞、紅瑞木、棣棠的土壤含水率變化較一致，而且在灌溉點前都降到了同一水平，約10%左右，但50%處理下的土壤含水率較低，與其他處理間有一定差異；膠東衛矛、紫薇在5月至6月上旬，灌溉時土壤含水率較高，約20%左右，但6月后，每次灌溉時也基本降到了10%左右；大葉黃楊、小葉黃楊、紫葉小檗在四種灌溉處理下土壤含水率的變化表現不同：①大葉黃楊100%、75%處理與50%處理下土壤含水率的變化存在顯著性差異，尤其是5—7月，100%處理下的土壤含水率一直保持在較高水平，即使在灌溉點前，都高于理論灌溉點時土壤含水率10%，100%處理的灌溉用水量對于大葉黃楊來講，5—7月有可能過多，而7月后，各處理下的土壤含水率變化逐漸趨于一致，曲線重合率較高；②50%灌溉處理下小葉黃楊的土壤含水率較低，75%與100%處理下的土壤含水率變化一致，但大多數時候還略高于100%處理；③紫葉小檗各處理間無明顯差異，50%處理與100%處理，除7月、8月外，灌溉點時的土壤含水率基本處于同一水平。

不同灌溉處理的植物生長表現：采用切諾斯綜合評價法對四種灌溉處理的生長表現進行綜合評價，即除了節水抗旱外，還需要外觀長勢符合園林綠化的需要。綜合評價是植物能否利用的重要指標，按下式計算：

式中：P_i是第i種處理的綜合評價指標；i=1，2，3，4，為四種灌溉處理；j=1，2，3，為三個評價指標；W_j為j個評價指數的權重；a_ij為第i種處理第j個指標的數值；a_lj為基準模式第j個指標數值。

以100%處理為基準，樹高及冠幅的權重為0.3，葉面積指數的權重為0.4，評價結果見表2-12。可以看出，膠東衛矛、金葉女貞、丁香、紫薇都是對照的綜合評價最高，其次是75%的處理，50%處理下植株表現綜合評價最差；小葉黃楊、大葉黃楊各處理間無明顯差異；棣棠、紅瑞木在75%處理下的綜合評價最高，與對照比較接近，50%處理下最差；紫葉小檗對照的綜合評價最高，其次是50%處理，75%處理下的綜合表現較差；金銀木在75%與50%處理下的綜合表現基本相當，對照表現最差。三個評價指標中，植物冠幅、株高的變化不大，葉面積隨灌溉量增多而逐漸增大的趨勢比較明顯，表明葉面積是體現植株水分匱缺的一個重要指標，這與Ridge、Yailor的研究結果相同。