青島市典型樹種葉片持水力特征及聚類分析

李敏 蓋甜甜 宋澤君 李海防

摘要? ? 林冠截留降水是森林植被對大氣降水的第一道阻截，是森林水文循環過程的重要環節。本研究選取青島農業大學鼎盛花園內10種典型樹種，包括洋白蠟（Fraxinus pennsylvanica）、懸鈴木（Platanus orientalis）、國槐（Sophora japonica）、元寶楓（Acer truncatum）、毛白楊（Populus tomentosa）、玉蘭（Magnolia denudata）、女貞（Ligustrum lucidum）、青桐（Firmiana simplex）、廣玉蘭（Magnolia grandiflora）和櫻花（Prunus subhirtella），采用葉面積測定、清水浸泡等方法，測定葉面積特征和持水力特征。結果表明，單葉面積較大的是青桐（352.42 cm2）且青桐葉面積指數最高（5.885），葉片持水量最大的是懸鈴木（0.40 g/g）;樹冠持水量與單葉面積顯著相關（P<0.05），與葉面積指數、單葉重、1 m2地面投影對應葉片重等極顯著相關（P<0.01），而與葉片持水量相關性弱（P>0.05）;要提高城市森林的海綿體功能，應優先選擇單葉面積大且樹冠層次豐富的樹種。

關鍵詞? ? 典型樹種;葉片持水力;聚類分析;山東青島

中圖分類號? ? S718.43? ? ? ? 文獻標識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）11-0129-02

林冠截留降水是森林植被對大氣降水的第一道阻截，是森林水文循環過程的重要環節[1-2]。林冠截留特征和機理一直是生態水文研究的前沿和熱點[3-4]。在林冠層，森林植被由于植物種類的不同，其葉片特征（如革質化程度、單位面積葉片絨毛數量等）也存在差異，進而對雨水的截留產生重要影響。雨滴落到葉片后，雨滴自身具有一定的粘滯力和表面張力，在浸潤枝葉表面時會形成一層水膜，降低林內穿透雨量。同時，當降雨量達到某一值時且葉片表面被水膜覆蓋后，隨著降雨量的增加，水滴沿葉緣滴落，林冠起不到截留作用時即達到林冠飽和截留量[5-6]。此外，林冠結構不同，枝葉的排列方式和重疊方式不同，林冠截留量也會受到不同程度的影響[7-8]。

在城市森林構建中，選擇截留雨水能力強的植物，可提高對大氣降水的第一道阻截率，更好地發揮城市綠地的海綿作用。因此，研究典型植物的葉片特征及截留雨水能力，對建設海綿城市具有重要意義。目前，關于林冠層對降水截留方面的研究主要圍繞林冠截留率、林冠截留定量模型模擬以及林冠截留量的影響因子等方面[1]，對典型植物的葉片特征和滯水特征的研究還相對較少。為此，本研究選取青島市區10種典型綠地植物，采用葉面積測定、清水浸泡等方法，測定不同植物葉片的最大截留量，探討影響植物葉片最大截留量的可能原因，以期為海綿城市建設樹種選擇提供科學依據[9]。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 研究區概況

研究地點位于青島市城陽區，東經120°12′、北緯36°20′，海拔為800～1 100 m。地處北溫帶季風區域，屬溫帶季風氣候。市區由于海洋環境的直接調節，具有顯著的海洋性氣候特點。空氣濕潤，雨量充沛，溫度適中，四季分明[10]。極端最高氣溫37.4 ℃，極端最低氣溫-16.4 ℃;全年8月最熱，平均氣溫25.1 ℃;1月最冷，平均氣溫-1.2 ℃，年平均降水量在 700 mm左右。2016年，青島市被列為第二批國家海綿城市試點。結合本地實際，探索適合青島市種植的綠地植物，對提高城市森林植被蓄水力、打造具有青島特色的海綿城市具有重要意義。

1.2? ? 研究方法

1.2.1? ? 樣樹選擇。本研究選取城陽區青島農業大學鼎盛花園內栽植較多的10種闊葉樹種，即洋白蠟（Fraxinus pennsylv-anica）、懸鈴木（Platanus orientalis）、國槐（Sophora japonica）、元寶楓（Acer truncatum）、毛白楊（Populus tomentosa）、玉蘭（Magnolia denudata）、女貞（Ligustrum lucidum）、青桐（Firmiana simplex）、廣玉蘭（Magnolia grandiflora）、櫻花（Prunus subhi-rtella）為研究對象且每個樹種選取1株長勢適中的樣樹，然后測定每種樹的單葉面積及葉片持水力。10種樣樹的本底特征如表1所示。

1.2.2? ? 測定方法。

（1）單葉面積的測定。在7月樹木生長定形期用葉面積測定儀對樣樹進行單葉面積的掃描測定并記錄數據。掃描型葉面積儀主要由掃描器（掃描相機）、數據處理器、處理軟件等組成，可以獲得葉片的面積、長度、寬度、周長、葉片長度比和形狀因子以及累積葉片面積等數據。

（2）單葉葉片生物量的測定。在測定單葉面積時，每個樹種在樹冠上、中、下層摘取典型葉片20片，然后用天平稱取20片葉的鮮重，計算平均單葉重，記為單葉葉片生物量。

（3）持水力的測定。于7月晴天中午，每個樹種平均取樹冠上、中、下層各部位共1.0～1.5 kg鮮葉，分別用小繩捆好稱其重量（m1），然后置于清水中浸泡3 min，再取出放在架子上晾掛，當葉片不自然往下滴水時稱其重量（m2），m2-m1的值計為葉片的持水量[11]。

2? ? 結果與分析

2.1? ? 葉面積指數與葉片持水力