園林植物的樹冠截留雨水效果研究

程曉波

園林植物的樹冠截留雨水效果研究

程曉波

四川工程職業(yè)技術學院, 四川 德陽 618000

園林植物是預防水土流失的重要措施之一，而樹冠截留雨水效果則是篩選園林植物的核心指標。通過對成都市園林植物樹冠截留雨水效果的實驗分析，得出以下結論：植物的枝葉疏密度越高，樹葉空隙就越小，有效降低穿透雨量，提高樹冠截留效果；將樹冠修剪成球狀，可以增大采光面積，促進植物的整體增長，提高枝葉疏密度；群植模式能夠促進各植物之間的枝葉交叉，有利于枝葉疏密度的提升。降雨量和降雨強度影響到樹冠截留，園林種植應盡量選擇枝葉疏密度高的植物，如羅漢松、黃葛樹等。

園林植物; 樹冠截留量; 枝葉疏密度

水土流失是我國當前的主要自然災害之一，最有效的防范手段就是通過植被截留雨水，防止過多的雨水進入土壤[1]。樹冠是植物直接觸及雨水的部分，關于樹冠截留雨水的觀測研究起始于十九世紀末，英法兩國的一些植物學家對樹冠如何截留雨水進行了實驗分析，獲取大量的實測數據，包括樹冠截留量、雨水截留率等[2]。但是樹冠截留雨水的整個過程較為復雜，受到外界干擾及限制的因素很多，加大了研究難度，成為農業(yè)科學領域需要攻克的一個難題。國內關于這方面的研究起步較晚，直到上世紀九十年代初，我國部分學者才開始分析不同植物在不同氣候條件下的樹冠截留雨水效果，發(fā)現雨水截留率的變動范圍較大[3,4]。國內相關研究主要集中在山地林木，包括馬尾松、油松等，而對于園林植物的樹冠截留雨水效果研究較少。本文以成都市園林植物為例，進行樹冠截留雨水效果研究，篩選出攔截雨水較好的植物，為成都市園林建設的水土流失防范措施提供決策依據。

1 研究資料與方法

1.1 研究資料

成都市位于四川盆地西部，屬亞熱帶季風氣候，年降雨量1000 mm左右，雨水集中在7、8兩個月，冬春兩季干旱少雨，極少冰雪。在本次實驗的觀測期間，一共產生降雨46次，有效降雨27次，其中大雨2次，中雨11次，小雨14次。在2018年4月1日至2018年8月31日期間，對成都市每一次降雨情況進行記錄。降雨強度根據1 h降雨量劃分，小雨：1 h降雨量＜2.5 mm；中雨：1 h降雨量2.5~8.0 mm；大雨：1 h降雨量8~16 mm；暴雨：1 h降雨量＞16 mm。若降雨為間歇性，間隔1 h以上則可以分成兩次觀測。

在研究區(qū)中選擇羅漢松、紅豆杉等5種針葉類植物，銀杏、桂花等5種喬木類植物，金葉女貞、棕竹等5種灌木類植物，一共15種植物作為研究對象，通過對這些植物樹冠截留雨水效果的實驗分析，篩選攔截雨水較好的植物。此次實驗的圖表繪制與數據計算采用Excel軟件，相關性分析與回歸分析采用SPSS19.0軟件。

1.3 研究方法

1.3.1 樹冠外降雨量測定使用AWS310小型綜合自動氣象站測定樹冠外降雨量，每間隔1 h對植物周邊的降雨量、溫度、濕度、風速等氣象數據進行自動記錄，并將數據輸送到與氣象站連接的電腦中。其中樹冠外降雨量為一次降雨的累積值。

1.3.2 樹冠下穿透雨量測定按照所選植物的枝葉疏密情況，將若干個雨量筒（直徑100mm）均勻分布在樹冠下，對樹冠下穿透雨量進行測定。雨量筒個數不超過6個，布置區(qū)域為距離樹干二分之一冠幅的同心環(huán)內。

2 結果與分析

2.1 樹冠截留效果分析

通過此次實驗歷時五個月的觀測，記錄了研究對象周邊的降雨量、穿透雨量和樹干莖流量，根據樹冠截留量公式，計算出每種植物的樹冠截留量，如表1所示。

表 1成都市園林植物實驗對象的樹冠截留量統(tǒng)計

Table 1 Statistics of crown interception amount of landscape plants in Chengdu

從該表的數據可以看出，在所有研究對象中，針葉類植物樹冠截留效果最高的是羅漢松；喬木類植物樹冠截留效果最高的是黃葛樹；灌木類植物樹冠截留效果最高的是蘇鐵。這三類植物可以對較多的雨水進行截留，面對雨水沖擊有較高的抵擋能力，能有效防止地表的水土流失。針葉類植物樹冠截留效果最低的是銀杉；喬木類植物樹冠截留效果最低的是銀杏；灌木類植物樹冠截留效果最低的是棕竹。在針葉類植物方面，由于羅漢松的刺葉非常密集，而且不容易彎曲，雨滴很難穿透樹冠，所以樹冠截留效果很高。而水杉、銀杉的針葉分布較為稀疏，對雨水的承接能力有限，樹冠截留效果偏低。在喬木類植物方面，黃葛樹的樹葉寬而厚，可以對雨水沖擊力進行有效抵擋，且樹葉邊緣微卷，有利于收集雨水，所以有較高的樹冠截留效果。法國梧桐的樹葉表面有細絨毛，能夠阻礙葉上的雨滴，使雨水不容易滑落，也具備一定的樹冠截留效果。在灌木類植物方面，棕竹雖然葉片直徑較大，但邊緣呈掌狀分裂，這些縫隙容易導致雨水流走，對樹冠截留效果造成較大的影響。

2.2 樹冠截留效果的影響因素分析

2.2.1 植物自身特征的影響在枝葉疏密度方面，根據相關文獻的研究結果，園林植物的樹冠截留效果與枝葉疏密度呈正比，當植物的枝葉越密，樹冠截留效果就越好[6]。此次實驗結果基本與文獻報道一致，例如羅漢松的枝葉疏密度達到97%，雪松的枝葉疏密度92%，這兩類植物的樹冠截留量最高。而銀杏的枝葉疏密度只有46%，樹冠截留量在所有的實驗植物中最低。

在樹冠修剪狀方面，本次實驗將灌木類植物蘇鐵和金葉女貞分別修剪成球狀、矩狀，計算兩種不同形狀的樹冠截留量和樹冠截留率，發(fā)現球狀的樹冠截留效果更好，如表2所示。

表 2不同樹冠修剪狀的雨水截留效果對比

Table 2 Comparison of rainwater interception effect of different crown pruning shapes

據相關統(tǒng)計，在園林種植過程中將植物修剪成球狀，對雨水的截留效果比矩狀要高1.1倍左右[7]。當灌木類植物修剪成矩狀時，會形成較大的受力面積，承受的雨水打擊力度也相應增大，但陽光很難照射到底部枝葉，影響植物生長，導致枝葉疏密度降低。而灌木類植物修剪成球狀時，雖然承受雨水打擊的受力面積較小，但采光面積增大，提高了枝葉疏密度。在種植模式方面，本次實驗對比了羅漢松單植模式和群植模式，發(fā)現群植模式的樹冠截留量要比單植模式高1.6倍。在群植模式下，多棵羅漢松臨近栽植，枝葉會呈現交叉重疊現象，有效提高了枝葉疏密度，增強了雨水截留能力。

2.2.2 氣象的影響在降雨量方面，根據樹冠截留量公式可知，降雨量的大小直接影響到樹冠截留量，兩者之間有著非常明顯的線性關系：=+。如圖1所示。從圖中可以看出，擬合優(yōu)度2超過了0.96，說明回歸直線對觀測值的擬合程度較好，降雨量越大，樹冠截留量就越高。

在降雨強度方面，當強度增大時，樹葉受到的雨滴沖擊力就會相應增大，容易變成穿透雨，導致樹冠截留量降低。當降雨強度減弱時，樹葉受到的雨滴沖擊力會相應減少，雨水容易被樹葉阻隔，由此提高樹冠截留量。樹冠截留量、樹冠截留率與降雨強度之間的關系如圖2所示，從圖中可以看出，樹冠截留量、樹冠截留率都會因為降雨強度增大而降低。

圖 1 樹冠截留量和降雨量的關系

圖 2 樹冠截留量、樹冠截留率和降雨強度的關系

3 討論

大量實踐證明，樹冠截留雨水效果已成為園林植物篩選的核心指標。澳大利亞植物學家Ben在研究堪培拉園林種植時，發(fā)現枝葉疏密度高的樹冠截留雨水更有效，并將此作為選擇園林植物的標準[8]。英國學者Jnanadevan對比氣象因素，發(fā)現日照、風速、氣溫、降雨量等都會對椰樹的樹冠截留雨水效果造成一定影響，若植物的枝葉疏密度低，不僅難以截留雨水，陽光還容易照射到底部的土壤，使土壤水分蒸發(fā)更快，需要更多的灌溉水進行補充[9]。我國學者鄒志謹和陳步峰研究了廣州市帽峰山兩種主要林型的暴雨水文特征，發(fā)現常綠闊葉林植物樹冠對暴雨的平均截留率為14.5%，遠高于杉木林植物樹冠對暴雨的截留率[10]。樹冠截留雨水效果的研究，具備了重要的水文生態(tài)意義。

4 結論

根據本次實驗的研究結果，當園林植物的枝葉越密集，樹葉之間存在的空隙就會越小，降低了穿透雨量，形成較好的樹冠截留效果。而將樹冠修剪成球狀，可以增大樹冠的采光面積，促進植物的整體增長，提高枝葉疏密度。園林植物的群植模式則會使枝葉交叉，有利于枝葉疏密度的提升。由于降雨量和降雨強度都會影響到樹冠截留，當出現強降雨時，若園林植物的疏密度低，則會造成大量的穿透雨，導致水土嚴重流失。因此園林種植應盡量選擇枝葉疏密度高的植物，如羅漢松、雪松、黃葛樹、蘇鐵等。

[1] 魏曦,畢華興,梁文俊.基于Gash模型對華北落葉松和油松人工林冠層截留的模擬[J].中國水土保持科學,2017,15(6):27-33

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Study on Rainwater Interception Effect of Garden Plant Crown in Chengdu

CHENG Xiao-bo

618000,

Landscape plants are one of the important measures to prevent soil erosion, and the effect of rainwater interception by canopy is the core index to screen landscape plants. Through the experimental analysis of rainwater interception effect of garden plant crown in Chengdu, the following conclusions are drawn: the higher the sparse density of plant branches and leaves, the smaller the leaf gap, effectively reducing the penetrating rainfall and improving the effect of tree crown interception; pruning the crown into spherical shape can increase the lighting area, promote the overall growth of plants, and improve the sparse density of branches and leaves; The intersection of branches and leaves is beneficial to the increase of sparse density of branches and leaves. Rainfall and rainfall intensity affect canopy interception. Garden planting should try to select plants with high density of branches and leaves, such asand

Landscape plants; crown interception; leaf sparseness

S715.2

A

1000-2324(2019)04-0542-04

2018-06-23

2018-07-14

德陽市教育局一般基金項目:城市發(fā)展中的園林植物樹冠截留雨水效果實證研究(LX20186)

程曉波(1981-),男,碩士,講師,主要研究方向為園林景觀設計,植物配置與造景. E-mail:jimmy23121@163.com