景天屬植物需水特性及節水灌溉研究

摘要 [目的]研究景天屬植物的耗水規律及需水特征，為景天屬植物在北方干旱地區進行抗旱節水生態建設提供理論依據。[方法]以草地早熟禾為對照，研究了德景天、八寶景天、三七景天、臥莖景天4種景天屬植物的耗水規律和需水特性。[結果]澆水后進行控水，4種景天屬植物及草地早熟禾的土壤水分在控水約10 d內大量蒸發，土壤相對含水量下降了60%左右，土壤已達重度干旱；4種景天屬植物及草地早熟禾的日蒸散量隨土壤水分的減少而減少，在控水約10 d內大量蒸散，之后日蒸散量極小。4種景天植物的年蒸散量為177.09～247.22 kg/m2，草地早熟禾年蒸散量為811.05 kg/m2，當地年降雨量為474.50 kg/m2，理論上4種景天植物均無需灌溉，草地早熟禾需年補充水分336.55 kg/m2、年澆水10次；園林綠化實踐中4種景天屬植物的澆水應為2次/年，草地早熟禾的澆水應為12次/年。[結論]景天屬植物抗旱性極強，能夠耐受極端干旱環境而保持正常生長和景觀，從而實現節水灌溉。

關鍵詞 景天；蒸散量；需水特性；節水灌溉

中圖分類號 S688.4 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）17-05352-03

Abstract [Objective] To study water consumption law and water requirement characteristics of Sedum plants， and provide theoretical basis for drought resistance and water saving in northern drought area. [Method] Water consumption pattern and water requirement characteristics of Sedum plants（Sedum hybridum， Sedum spectabile， Sedum aizoon， Sedum sarmentosum）were studied with Kentucky bluegrass as comparison. [Result] The results showed that： In the course of without watering after watering fully， soil water evaporated largely in about ten days， soil relative water content declined about 60% and soil was in severe drought for four Sedum plants and Kentucky bluegrass. Their daily evapotranspiration decreased with decrease of soil water， water in soil and plants evapotranspired largely in about ten days but evapotranspired fewer and fewer after ten days. Annual evapotranspiration of four Sedum plants was 177.09-247.22 kg/m2 and annual evapotranspiration of Kentucky bluegrass was 811.05 kg/m2， local rainfall capacity was 474.50 kg/m2. Accordingly， four Sedum plants had no demand for watering in a year and water demand of Kentucky bluegrass was 336.55 kg/m2 by watering ten times theoretically. While in greening practice， watering for Sedum plants should be two times yearly and twelve times yearly for Kentucky bluegrass. [Conclusion] Sedum plants realized watersaving irrigation because their super strong resistance to drought and they had characteristics to survive normally in severe drought conditions for longer time.

Key words Sedum plants； Evapotranspiration； Water requirement characteristics； Watersaving irrigation

目前在城市園林綠化中，地被綠化以草坪應用最多，草坪的栽植與養護需水量大，管理費工；地被植物資源豐富，很多種類具有觀賞價值高、適應性強、抗旱節水、耐粗放管理等優良特性。因此針對我國北方地區普遍存在園林綠地養護需要消耗大量水分、而水資源嚴重匾乏的現狀，應大力發展地被植物進行綠化，從而實現節水省工的生態綠化方式。

景天屬植物具有耐寒、耐旱、耐高溫、耐貧瘠、株叢矮小、生長整齊、花期及綠期長、低養護易管理、群體效果好等諸多優點，是園林中進行地被綠化的理想材料，在綠化中已逐漸成為公路邊、坡地、屋頂、瘠薄土壤等不良條件下綠化植物材料的首選，在增加城市植物物種豐富度和提升觀賞效果的同時，也大大減少了養護用水，降低了養護成本，具有極好的景觀效果和生態經濟效益[1-2]。許多研究表明，景天屬植物普遍具有極強的抗旱性[3]，但對景天屬植物的需水特性缺乏了解，在園林應用時水分管理存在一定的盲目性，造成水資源浪費。因此，筆者對景天屬植物的耗水規律及需水特性進行研究，以期為景天屬植物在北方干旱地區進行抗旱節水生態建設提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為德景天（Sedum hybridum）、八寶景天（Sedum spectabile）、三七景天（Sedum aizoon L）、臥莖景天（Sedum sarmentosum Bunge）、草地早熟禾（Poa pratensis）。試驗于內蒙古大地生態農林科技研究發展中心進行。

1.2 試驗方法

試驗材料為4種景天屬植物德景天、八寶景天、三七景天和臥莖景天，以草地早熟禾為對照。將各試驗材料栽植于花盆中，花盆直徑為40 cm、高20 cm，株行距10 cm×10 cm，3次重復，待各種材料生長至基本覆蓋盆土后于露地進行試驗。試驗地設計模擬材料田間生長情況，將試驗地整平，根據盆的大小和形狀在試驗地上挖坑，將盆放入坑中，使盆表面與地面齊平，試驗地四周做土埂，埂高15 cm，上鋪塑料，防止四周土壤進入盆中，試驗地上方搭塑料棚防止雨水淋入。試驗前1 d將所有材料澆透水，測定田間持水量，此后進行控水，如有材料出現明顯凋萎癥狀，影響觀賞時即復水，其余材料繼續進行控水，直到最后一種材料出現明顯凋萎癥狀，灌水周期結束。從控水的第1 d開始，每5～10 d稱量盆重并測定土壤含水量。試驗共進行2個灌水周期。試驗結束后計算各景天植物日蒸散量、土壤相對含水量、灌水周期蒸散量、年蒸散量、年需澆水量和灌溉次數。

土壤含水量采用便攜式土壤水分儀測量；日蒸散量為前后2 d盆重量之差；澆水周期蒸散量為周期內的日蒸散量總和；年蒸散量=年生長天數×日蒸散量；年需水量=年蒸散量一年降雨量；灌溉次數=年需水量/每次澆水量。

2 結果與分析

2.1 景天屬植物的耗水規律

2.1.1 澆水周期內土壤相對含水量的變化。在6月9日～8月2日和8月3日～9月12日的2個澆水周期內，各種景天屬植物及草地早熟禾的土壤相對含水量均呈現快速下降—緩慢下降—穩定的趨勢。在6月9日～8月2日的澆水周期內，控水5 d后景天屬植物的相對含水量下降了17.32%～40.10%，控水13 d后相對含水量下降了46.33%～59.06%，之后下降緩慢，相對含水量維持在30%左右；草地早熟禾控水5 d后相對含水量下降了36.56%，控水13 d后相對含水量下降了63.24%，之后進行復水。在8月3日～9月12日的澆水周期內，各景天屬植物及草地早熟禾控水4 d后相對含水量下降了30.00%以上，控水9 d后相對含水量下降了60.00%以上，之后草地早熟禾復水，各景天屬植物土壤相對含水量下降緩慢，最終維持在25%左右。以上結果說明，在2個澆水周期內，土壤中大量水分均在控水后約10 d內蒸發，相對含水量下降了60%左右，土壤已達到重度干旱（圖1）。

2.1.2 澆水周期內日蒸散量的變化。在6月9日～8月2日的澆水周期內，景天屬植物及草地早熟禾控水后前5 d的日蒸散量為0.372～0.514 kg，之后急劇下降，控水后第6～14 d的日蒸散量即為0.044～0.118 kg；草地早熟禾復水，景天屬植物繼續控水，日蒸散緩慢下降或基本維持穩定，至控水結束時，各景天植物的日蒸散為0.010～0.020 kg。在8月3日～9月12日的澆水周期內，景天屬植物及草地早熟禾控水后前10 d的日蒸散量高，之后草地早熟禾復水，景天屬植物繼續控水，日蒸散量急劇下降，控水15 d后日蒸散量基本

維持穩定。以上結果說明，在6～8月的澆水周期中，雨水較少，空氣濕度較小，土壤和各景天植物中的水分在控水5 d內

即大量蒸散，之后日蒸散量極小；在8～9月的澆水周期中，雨水較多，空氣濕度較高，土壤和各景天植物中的水分在控水10 d內大量蒸散，之后日蒸散量極小（圖2）。

2.2 景天屬植物的需水特性 在2 個澆水周期中，充分澆水后控水10 d左右，各種材料的土壤相對含水量均下降了60%左右，土壤已達重度干旱，此時，草地早熟禾干旱脅迫癥狀明顯，必須進行復水；而4種景天屬植物在土壤達到重度干旱及之后的極重度干旱情況下，沒有明顯的干旱脅迫癥狀，依然可以維持正常生長和景觀。6月9日～8月2日的澆水周期時長54 d，八寶景天、三七景天和德景天只澆水1次，臥莖景天澆水2次，而草地早熟禾共澆水5次；8月3日～9月12日的澆水周期時長39 d，4種景天屬植物只澆了1次水，而草地早熟禾共澆水4次。以上結果說明：4種景天屬植物因其具有極強的抗旱性，在土壤長時間處于極度干旱的情況下依然可以正常生長，從而實現節水灌溉（表1）。

蒸散量反應了植物生長對水分的需求，結合實際降雨情況，可以得知植物的理論需澆水量，從而定量指導灌溉。4種景天植物的年蒸散量為177.09～247.22 kg/m2，而呼和浩特市地區的年降雨量為474.50 kg/m2，從理論上可以滿足景天植物對水分的需求，均無需灌溉；草地早熟禾年蒸散量為811.05 kg/m2，理論上需年補充水分336.55 kg/m2、年澆水10次才滿足其正常生長需求。在實際園林應用中，內蒙古地區的返青水和越冬水為景天植物和草坪的必需水，而內蒙古地區在植物返青期間和越冬前幾乎沒有雨水，所以實際操作時必須補澆返青水和越冬水。因此，4種景天屬植物的實際澆水次數應為2次/年，草地早熟禾的澆水次數應為12次/年（表1）。

3 討論

3.1 景天屬植物的耗水規律

植物需水量包括植物同化過程耗水和植物體內包含的水分、蒸騰耗水、植株表面蒸發耗水以及土壤蒸發耗水4個部分。前兩部分是植物生理過程所必需的，稱為生理需水，后兩部分是植物生活環境條件形成中所必需的，稱為生態環境需水，其中蒸騰耗水和土壤蒸發是最主要的耗水項目，占植物需水量的99%，其他2項僅占l%。因而把植物需水量近似理解為植物葉面蒸騰和土壤蒸發水量之和，稱為蒸散[4-6]。草坪和地被植物蒸散量即為植物蒸騰和土壤蒸發水量的總和，在研究和實際應用中，主要用它來衡量草坪和地被植物的耗水量[7-12]。試驗研究發現，多年生黑麥草、草地早熟禾、高羊茅3種冷季型草坪草的蒸散量與土壤水分有直接關系，蒸散量隨土壤水分的增加而增大[13]。該試驗中4種景天屬植物表現出類似規律，日蒸散量在控水后短時間內很高，之后隨著土壤水分的迅速降低而大幅下降，在后期土壤處于極重度干旱的情況下，日蒸散量維持極低的水平。

3.2 景天屬植物的抗旱性與節水灌溉

抗旱性是植物耐受干旱引起水勢下降的能力，旱生植物對于干旱脅迫有許多適應對策，如植物體遍布茸毛、葉片針狀、氣孔深陷、枝葉多汁、根系發達、干旱脅迫嚴重時休眠進入假死狀態等。有研究將草坪蒸散量的大小作為節水的指標，甚至將它作為抗旱的參考指標，但蒸散量作為抗旱指標存在爭議，有些植物盡管蒸散量較大，但仍然耐旱，有些植物蒸散量很小，但并不耐旱[14-15]。該研究中，控水后當土壤達到重度干旱時，4種景天屬植物和草地早熟禾的蒸散量大小、蒸散量變化規律并無明顯區別，但草地早熟禾表現出明顯的干旱脅迫癥狀，需復水才能正常生長，而4種景天屬植物在土壤達到極重度干旱時，并沒有出現明顯的干旱脅迫癥狀，依然能維持長時期的正常生長。由此說明4種景天屬植物的年需水量和年澆水次數均遠低于草地早熟禾，其原因不是由于蒸散量大小存在差異，而是因為大多數草坪草在生命周期要求一定的水分環境，不能忍受過分的干旱脅迫，而景天屬植物具有極強的抗旱性，能夠耐受極端干旱環境而保持正常生長狀態和正常景觀，從而實現了節水灌溉，達到了生態節水的作用。

呼和浩特地區園林綠化中對景天屬植物和冷季型草坪草水分養護要求及實際水分管理情況為：一級養護草坪草澆水15～19次/年，景天植物3～6次/年；二級養護草坪草澆水12～14次/年，景天植物2～4次/年；三級養護草坪草澆水6～8次/年，景天植物1次/年。該試驗結果與園林綠化實踐中對景天植物和草坪草的水分管理情況相符。該試驗中，景天植物需水量為2次/年，草坪草為12次/年，其需水量是維持景天植物和草坪草正常生長和景觀下的需水量，其水分養護水平介于三級養護和二級養護水平之間，如景天植物和草坪草欲達到更佳的景觀效果或遇極端干旱年份，需酌情增加澆水次數。

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