5種屋頂綠化植物耐熱性的測定

宋世杰，顏玉娟，賴小連，秦思思

(中南林業科技大學 風景園林學院 ，湖南 長沙 410004)

1 引言

面對城市綠地資源有限，綠化需求提高的矛盾局面，屋頂綠化的出現很好地解決了這一問題。我國屋頂綠化的發展可以從20世紀60年代算起，但是發展到今天依舊存在許多的問題[1]。可應用的屋頂綠化植物有限是其中的一個問題[2,3]，這也是造成屋頂綠化景觀效果單一的主要原因。因此，有必要加強屋頂綠化植物的選擇研究。

屋頂綠化能否取得良好的預期效果，主要取決于所選的植物能否在屋頂這一特殊環境下良好生長并形成綠化景觀[4]。我國南方地區夏季氣候炎熱，具有較好的耐熱性是該地區屋頂綠化植物材料需具備的首要條件[5,6]。測量植物耐熱性的方法有多種，通過電導率法結合Logistic方程判斷植物的耐熱性是其中一種。該方法通過將植物的離體葉片在不同溫度條件下進行處理，測量細胞的電解質外滲情況，最后運用logistic方程計算植物的半致死溫度判斷植物的耐熱性。該方法被廣泛用于植物的耐熱性測量中[7,8]。

屋頂綠化植物的重要來源之一是地面綠化運用的園林植物，韭蓮、月月粉、常春油麻藤、大葉落地生根、苦楝5種植物在園林中廣泛運用，在屋頂綠化中運用具有其獨特的運用價值。韭蓮(Zephyranthesgrandiflora)具有花量大、色彩艷麗、適應性強的特性，在屋頂成片種植或道路鑲邊運用具有較好的景觀效果。月月粉(Rosachinensis‘Old Brush’)在我國具有悠久的種植歷史，多季開花，適合在屋頂轉角點綴或規則式種植。常春油麻藤(Mucunasempervirens)四季常綠，花序碩大，是屋頂棚架綠化的優良材料。大葉落地生根(Kalanchoedaigremontiana)為多年生草本，四季常綠，頂生橙紅色花序，具有繁殖速度快、適應性強的特性，適合在屋頂盆栽運用。苦楝(Meliaazedarach)小花淡紫色，果實金黃色，適合在復雜式屋頂花園中作中層或上層植物材料。本研究希望通過電導率法結合logistic方程對韭蓮、月月粉、常春油麻藤、大葉落地生根、苦楝這5種各具特色的植物進行耐熱性研究，以期為5種植物的屋頂綠化運用提供參考。

2 實驗材料和方法

2.1 實驗材料

本實驗以韭蓮、月月粉、大葉落地生根、苦楝、常春油麻藤為材料，于2018年3月采用扦插、分株或移植的方式在中南林業科技大學西園苗圃統一培育。電導率測量儀器為上海雷磁儀器公司生產的DDS-308A型電導率測量儀。

2.2 實驗方法

參考張燕利[9]、龔萍[10]的研究方法，于2018年11月，在長勢基本一致的植物材料中選擇成熟的完全展開的葉片，用去離子水清洗后，用紙擦拭干凈。除韭蓮采用剪刀剪成長度約為0.5 cm的小葉塊外，其他4種植物通過直徑為0.5 cm的打孔器打孔(避開植物主脈和葉緣)。每次稱取0.4 g放入盛有20 mL的試管中，分別在30、35、40、45、50、55、60、65、70 ℃的水中水浴20 min，取出冷卻至室溫后用電導率儀測量電導率值(R)；然后，再將試管放入100 ℃的沸水中水浴加熱20 min，冷卻后再次測量電導率值(Ro)。每組重復3次，以30 ℃下的植物葉片的電導率(Rck)為對照。計算其電導率，即細胞傷害率，公式為：

REC=[(R-Rck)/(Ro-Rck)]×100。

3 結果與分析

3.1 不同梯度溫度對5種植物離體葉片細胞傷害率的影響

從圖1中可以發現，韭蓮、苦楝、常春油麻藤在溫度范圍為35～50 ℃期間細胞傷害率緩慢上升，在55～60 ℃期間細胞傷害率迅速上升，在65～70 ℃期間細胞傷害率又趨于平緩。月月粉和大葉落地生根在30～45 ℃溫度范圍內細胞傷害率緩慢上升，在50～55 ℃內迅速上升，在60～70 ℃緩慢上升。5種植物的細胞傷害率隨著溫度的升高均呈現先緩慢升高，然后在特定溫度段內快速升高，最后又緩慢上升的形式，為典型的“S”型曲線。

圖1 溫度與細胞傷害率之間的關系

3.2 Logistic方程參數的確定

Logistic方程：y=k/(1+ae-bt)。其中y代表細胞傷害率；t代表處理的溫度；k為細胞傷害飽和容量(為消除本底干擾，設為100%)；a和b為方程參數。將方程進行線性化處理，ln[(k-y)/y]=lna-bt，令Y=ln[(k-y)/y]，得Y=lna-bt的線性方程，由k、y得到Y，即呈現轉化細胞傷害率與處理溫度之間的直線方程[11](圖2)。

3.3 半致死溫度的確定

利用SPSS22.0軟件對t、Y進行線性回歸分析，得到a、b值及相關系數r。求 Logistic 方程的二階導數，令其等于零，則可獲得曲線的拐點t=lna/b，該t值即為植物的半致死溫度(LT50)[12](表1)。

從表1中可知5種植物的半致死溫度范圍在55.06～66.74 ℃之間，其中大葉落地生根和常春油麻藤半致死溫度為55～60 ℃期間，韭蓮、月月粉、苦楝位于60～66.67 ℃期間。從半致死溫度來看，從高到低依次為苦楝、韭蓮、月月粉、常春油麻藤、大葉落地生根。

表1 轉化方程參數與半致死溫度

注：“**”代表達到極顯著水平，“*”代表達到顯著水平

3.4 半致死溫度與近年長沙氣溫的比較

從圖3中可知，長沙近年5～9月出現的最高溫度范圍在30～40℃之間，最高溫度的月份是2017年7月，最高溫度達到了40 ℃。5種植物的半致死溫度顯著高于近年5～9月出現的最高溫度。通過對生長在中南林業科技大學西園苗圃的植物進行觀察，發現5種植物在夏季高溫季節均未出現明顯熱傷害現象。

圖3長沙高溫氣候與半致死溫度的比較

4 討論

運用電導率法結合logistic方程測量植物耐熱性方便、快捷，其結果的可靠性在許多研究中得到證實。陳艷等[13]將該方法運用于6種觀果植物的耐熱性測定中，并與田間和高溫脅迫得到結果進行對比，得出測量電導率結合logistic方程得到的結果與實際觀測情況相似的結論。田治國等[14]將該方法運用到9種萬壽菊的耐熱性測定中，得到了與田間觀測結果相似的結論。

項延軍等[15]研究表明通過判斷細胞膜通透性可以作為常春油麻藤耐熱性判斷的指標，并得出常春油麻藤具有良好的耐熱性，與本研究結果類似。鄧沛怡等[16]對常春油麻藤的耐旱性進行研究，結果表明常春油麻藤相比于扶芳藤、常春藤、爬山虎等植物更耐旱，為常春油麻藤的屋頂綠化運用提供了更多的理論基礎。

5 結論

通過電導率法結合logistic方程計算出韭蓮、月月粉、大葉落地生根、苦楝、常春油麻藤這5種植物的半致死溫度。根據半致死溫度，5種植物耐熱性由高到低分別是苦楝(66.74 ℃)>韭蓮(65.08 ℃)>月月粉(62.79 ℃)>常春油麻藤(59.31 ℃)>大葉落地生根(55.06 ℃)。5種植物的半致死溫度顯著高于長沙近5年出現的最高溫度(40 ℃)。與常用的屋頂綠化植物佛甲草[17，18]相比常春油麻藤、大葉落地生根與佛甲草半致死溫度[19]差距不大，韭蓮、月月粉、苦楝3種植物的半致死溫度超過佛甲草，經觀察5種植物均能在長沙高溫環境正常生長。由此可見這幾種植物具有較好的耐熱性，有望運用于我國南方屋頂綠化，豐富并美化屋頂環境。