飽和水汽壓差和溫濕度對5種藥用園林植物冬季葉含水率的影響

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收稿日期：2023-04-25

作者簡介：吳娟（2004—），女，四川大竹人，在讀本科生。

E-mail：525795412@qq.com。

吳娟，陳歡.飽和水汽壓差和溫濕度對5種藥用園林植物冬季葉含水率的影響[J].南方農業，2023，17（21）：12-16.

摘 要 水作為連接植物和環境的橋梁，影響著植物的生理活動，對植物的生長發育極為重要。以5種藥用常綠園林植物（冬青衛矛、梔子、女貞、南天竹、紅花檵木）為觀察對象，研究飽和水汽壓差（以下簡稱VPD）、氣溫、空氣相對濕度與冬季全葉、葉柄、葉片含水率的關系。結果表明：1）VPD、氣溫與5種植物葉含水率總體呈負相關，相對濕度與5種植物葉含水率總體呈正相關。2）VPD、氣溫、相對濕度與5種植物葉片含水率相關性略高于全葉、葉柄含水率。3）VPD與紅花檵木葉柄含水率相關性最強，與冬青衛矛、女貞的葉片、全葉含水率相關性次強；相對濕度與梔子葉片含水率相關性最強，與冬青衛矛葉片、梔子全葉含水率相關性次強；氣溫與紅花檵木葉柄含水率相關性最強。根據觀察結果，對達到強相關的9個關系項分別進行了線性擬合。

關鍵詞 飽和水汽壓差；氣溫；空氣相對濕度；園林植物；葉片；含水率；相關性

中圖分類號：S184 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.21.003

水作為植物體內含量最多的物質，影響植物的生長發育、形態和結構[1]。飽和水汽壓差（vapor pressure deficit，以下簡稱VPD）可由空氣相對濕度和氣溫估算得出，代表大氣干旱程度，影響植物的蒸騰速率和植物體內的水流。許多研究表明，VPD通過影響植物氣孔來調節水分平衡，進而影響植物的光合和生長[2-3]。這表明通過控制VPD，可以調節植物含水率，促進植物生長及提高產量。近年來，由于全球氣候劇烈變化，極端氣候加劇，VPD相關的研究得到了重視。空氣相對濕度（下文有時簡稱相對濕度）、氣溫與VPD密切相關，三者皆為氣象因子。空氣相對濕度過低，將引起空氣干旱，進而導致強烈的蒸騰作用。高溫破壞植物水分平衡，將導致植物枝葉干枯、營養傳導受阻等不利情況。由此可見，氣象因子對植物體水分有重要影響。同時，葉片相對含水率是衡量植物水分狀況非常重要的指標。因此，研究植物葉含水率對VPD、相對濕度、溫度的響應關系，有利于揭示植物對環境的適應機制。對多個物種的研究顯示，大葉需要葉柄具有更強的水分輸導能力以滿足蒸騰需求[4-5]。為了在冬季低溫環境下確保葉片的水分運輸安全，常綠植物需具有更強的抵抗冰凍能力，因而也需要提高葉柄分配比例[5-6]。因此，對植物葉不同部位相對含水率與VPD、相對濕度、氣溫關系的研究，有助于探究植物抗逆性及相關的生理反應等。

園林植物對城市大氣環境、城市水污染等均有調節作用[7]。常綠園林植物是構建城市生態系統的關鍵，對改善生態環境、促進人們身心健康有重要作用[8-9]。一些常綠園林植物不僅可以用于城市綠化，還具有藥用價值。如：已有研究發現，冬青衛矛體內的天然化學成分具有抗腫瘤、利尿、化瘀等作用[10]；南天竹能顯著提高砷中毒大鼠腎臟中SOD和CAT活性，且使MDA水平顯著降低[11]。因此，有必要研究具有藥用價值的常綠園林植物葉不同部位相對含水率與VPD、相對濕度、氣溫的關系。

為此，本實驗以北亞熱帶山地城市四川省綿陽市為研究區域，以梔子（Gardenia jasminoides Ellis）、紅花檵木（Loropetalum chinense var. rubrum）、南天竹（Nandina domestica Thunb.）、女貞（Ligustrum lucidum Ait.）、冬青衛矛（Euonymus japonicus Thunb.）為研究對象，通過對其進行實地取樣測量，系統分析這些植物的冬季全葉、葉片、葉柄含水率與VPD、氣溫、相對濕度的關系，旨在為常綠園林植物移植、栽培提供參考，為進一步探討植物應對外界不利條件所產生的生理活動等提供啟發。

1" 材料與方法

1.1" 研究區概況

四川省綿陽市（東經103°45′～105°43′，北緯30°42′～33°03′）位于四川盆地西北部。亞熱帶季風性濕潤氣候，冬季溫帶氣旋活動頻繁；自然景觀亦與亞熱帶季風氣候區相似。四季分明，夏季高溫多雨，冬季溫暖濕潤。年平均氣溫14.7～17.3 ℃，年均降水量825.8～1 417 mm，年均霧日3.3～61.0 d。西南科技大學位于四川省綿陽市，植被豐富，包含灌木、藤類、蕨類等多種植物，擁有豐富的園林植物，為本研究提供了良好的試驗場地和試驗材料。

1.2" 測定內容、方法

以西南科技大學青義校區為采樣點，選取冬青衛矛、梔子（采樣點在后山），女貞（采樣點在107廣場），南天竹、紅花檵木（采樣點在新區科技之光），共5種藥用常綠園林植物為研究對象。對所有采樣樹做好標記，每棵采樣樹以每周2～3次的頻率進行采樣，每次采樣時間皆在12：00—14：00，詳細記錄當天天氣及該地的氣溫（t）與相對濕度（RH）。每項指標的樣本數n=13。采樣時選取成熟完整葉，葉子采摘后立即稱其重量，包括全葉鮮重（mf1）、葉片鮮重（mf2）、葉柄鮮重（mf3）。記錄數據（各物種的mf1都控制在5 g左右），稱量后裝入標記好的信封。帶回室內放入75 ℃的烘箱烘干48 h，取出放置室溫后稱其重量即全葉干重（md1）、葉片干重（md2）、葉柄干重（md3）。

VPD的計算公式：

pVPD=0.611×e[17.502×t/（t+240.97）]×（1-RH/100） （1）

（1）式中，pVPD為飽和水汽壓差，單位是kPa；t為氣溫，℃；RH為空氣相對濕度，%。

含水率計算公式：

ω=（mf-md）/ mf×100 （2）

（2）式中，ω為含水率，單位是%；mf為鮮重，md為干重，g。

1.3" 數據分析

利用上述實測數據得到5種藥用常綠園林植物的葉柄含水率、葉片含水率及全葉含水率。基本統計分析采用Excel 2016完成。

將VPD、氣溫、相對濕度分別與各樹種的全葉、葉片、葉柄含水率，采用皮爾遜法進行相關系數計算。對達到強相關程度的關系項，再采用Origin繪制散點圖，并進行線性擬合。

2" 結果與分析

2.1" 皮爾遜相關系數分析結果

VPD、氣溫、相對濕度與各樹種的全葉、葉片、葉柄含水率的皮爾遜相關系數分析結果列于表1。

由表可知，5種植物中，VPD有4項屬于正相關、11項屬于負相關，氣溫有6項屬于正相關、9項屬于負相關，空氣相對濕度有9項屬于正相關、6項屬于負相關。按照通常判斷標準，相關系數0～0.2屬于極弱相關或無相關，共有14項；相關系數0.2～0.4屬于弱相關，共有12項；相關系數0.4～0.6屬于中等程度相關，共有10項。

相關系數＞0.6屬于強相關，如表中所示，有9個關系項達到強相關（**），正相關、負相關分別為4項、5項，因此有必要對這9項進一步分析討論。

2.2" 氣溫對5種植物葉含水率的影響

氣溫與5種植物葉含水率總體呈負相關，但與葉柄含水率呈正相關居多。氣溫與葉片含水率相關性略強于全葉、葉柄含水率。

氣溫與紅花檵木葉柄含水率呈正相關，擬合線性方程為y=-2.872 14+0.271 04x，R2=0.366 9（見圖1）。根據df=12、r=0.647 8查相關系數界值表（一階）可知，該方程式擬合度達到極顯著水平（α＜0.01）。

2.3" 相對濕度對5種植物葉含水率的影響

相對濕度與5種植物葉含水率總體呈正相關，但與葉柄含水率呈負相關。相對濕度與葉片含水率相關性稍強于全葉、葉柄含水率。

1）相對濕度與梔子全葉含水率呈正相關，擬合線性方程為y1=1.165 1+0.008 21x，R2=0.356 0（見圖2）。根據df=12、r=0.640 1查相關系數界值表（一階）可知，該方程式擬合度達到極顯著水平（α＜0.01）。

2）相對濕度與梔子葉片含水率呈正相關，擬合線性方程為y2=1.133 44+0.008 59x，R2=0.477 2（見圖2）。根據df=12、r=0.721 7查相關系數界值表（一階）可知，該方程式擬合度達到極顯著水平（α＜0.01）。

3）相對濕度與冬青衛矛葉片含水率呈正相關，擬合線性方程為y3=1.089 85+0.006 3x，R2=0.451 2（見圖2）。根據df=12、r=0.704 9查相關系數界值表（一階）可知，該方程式擬合度達到極顯著水平（α＜0.01）。

2.4" VPD對5種植物葉含水率的影響

VPD與5種植物葉含水率總體呈負相關，但與葉柄含水率呈正相關。VPD與葉片含水率相關性稍強于全葉、葉柄含水率。與氣溫和相對濕度兩項指標相比，VPD與植物葉含水率相關性更為明顯。

1）VPD與冬青衛矛全葉含水率呈負相關，擬合線性方程為y1=1.622 08-0.166 11x，R2=0.515 4

（見圖3A）；根據df=12、r=-0.745 1查相關系數界值表（一階）可知，該方程式擬合度達到極顯著水平

（α＜0.005）。VPD與冬青衛矛葉片含水率呈負相關，擬合線性方程為y2=1.629 8-0.184 25x，R2=0.515 4（見圖3A）；根據df=12、r=-0.745 9查相關系數界值表（一階）可知，該方程式擬合度達到極顯著水平

（α＜0.001）。

2）VPD與女貞全葉含水率呈負相關，擬合線性方程為y1=2.461 28-0.285 94x，R2=0.343 3（見圖3B）；根據df=12、r=-0.630 9查相關系數界值表（一階）可知，該方程式擬合度達到極顯著水平（α＜0.05）。VPD與女貞葉片含水率呈負相關，擬合線性方程為y2=2.456 21-0.297 49x，R2=0.350 6（見圖3B）；根據df=12、r=-0.636 0查相關系數界值表（一階）可知，該方程式擬合度達到極顯著水平（α＜0.05）。

3）VPD與紅花檵木葉柄含水率呈正相關，擬合線性方程為y=-0.690 56+2.642 28x，R2=0.660 7

（見圖3C）；根據df=12、r=0.830 1查相關系數界值表（一階）可知，該方程式擬合度達到極顯著水平

（α＜0.001）。

3" 小結與討論

梔子、紅花檵木、南天竹、女貞、冬青衛矛等5種常綠園林植物不僅有綠化城市的作用，還具藥用價值。同時，VPD、氣溫、相對濕度對植物含水率有重要影響，探究這5種植物葉不同部位含水率與氣象因素的具體關系具有重要意義。本文分別對5種植物全葉、葉片、葉柄含水率與VPD、相對濕度、氣溫的相關性進行了研究，結果顯示VPD、相對濕度、氣溫對葉含水率有影響，且VPD、氣溫與葉含水率總體呈負相關，相對濕度與葉含水率總體呈正相關。根據觀察結果，對達到強相關的9個關系項分別進行了線性擬合。

冬青衛矛、女貞的全葉含水率、葉片含水率易受VPD影響，與VPD呈負相關；紅花檵木葉柄對VPD敏感，與VPD呈正相關。目前已有研究表明，升高VPD影響葉綠體在植物細胞內的排布方式，從而減少植物吸收光能的面積[12-13]；低VPD降低植物的蒸發，使植物的蒸騰速率趨于穩定[14-15]，還能消除植物的光午休現象[16]。而本文結果證明VPD會對植物含水率產生影響。

相比于VPD、氣溫，相對濕度對該5種常綠園林植物葉含水率的影響更大。其中，冬青衛矛葉片、梔子全葉、梔子葉片含水率易受相對濕度影響，且呈正相關。目前已有研究表明，適當增加空氣濕度會促進植物的生長[13]。

紅花檵木葉柄含水率受氣溫影響，且與氣溫呈正相關。有研究表明，低溫限制植物的生長，影響著作物的產量[17]，受到低溫脅迫時，植物的光合作用受到各種不利的影響[18-19]。而本文結果證明氣溫會對某些植物葉含水率造成影響。

考慮到植物生存環境及在冬季可能發生的特殊生理反應，后續還將增加測量春、夏兩季植物含水率與氣象因子的關系，探究全年氣象因素對植物含水率的影響。通過對其系統全面地分析，以期建立自然狀態下的植物含水率對氣象因素的響應模型。

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（責任編輯：丁志祥）