北京城市优良抗旱节水植物材料的筛选与评价研究

【摘要】： 北京市属于严重缺水的地区,随着林木数量的增加和绿地覆盖率的增加,北京市缺水的问题势必会进一步加剧。为缓解北京城市绿化建设上规模和水分严重缺乏这一矛盾,筛选和应用抗旱节水的绿化植物材料成为关键因子。本文根据北京市近年来绿地建设的现状和城市缺水的实际状况,选取北京市常见的63种主要绿化植物材料(包括常绿针叶乔木6种、落叶阔叶乔木16种、灌木20种、木本地被5种、草本地被9种、藤本7种),从植物的解剖结构特征(主要包括上下表皮角质层厚度、上下表皮厚度、叶片厚度、海绵组织层数和厚度、栅栏组织层数和厚度、栅栏组织厚度与海绵组织厚度比值、叶片组织结构的紧密度和疏松度、气孔密度和气孔大小等)、生理特征(主要是植物春夏秋3个季节的长期和瞬时的水分利用效率及对环境因素的响应等)和苗木对水分胁迫的响应入手,进行多目标、多植物下的综合选择,从中选择一些具有一定抗旱潜力且观赏价值较高的绿化植物,并且对抗旱节水的指标进行综合评价,确定一些简便易操作并且指示抗旱节水比较可靠的指标,在此基础上建立北京城市绿化植物抗旱节水评价指标体系。本文主要有以下几个方面的研究结论: (1)通过叶片解剖结构指标初步确定4种类型绿化植物的抗旱性差异。常绿乔木树种的耐旱性为侧柏桧柏,油松白皮松雪松华山松;16种落叶乔木树种抗旱性强弱为馒头柳玉兰、杜仲、柿树和元宝枫国槐、栾树、毛白杨、刺槐、臭椿、山楂、白蜡、椴树和楸树银杏和杂种马褂木;20种灌木抗旱性强弱为沙棘Ⅰ类较抗旱的中生灌木(包括黄栌、金银木、银芽柳、珍珠梅、丁香、太平花、贴梗海棠、红玉海棠、紫穗槐、棣棠、醉鱼草和紫叶李)Ⅱ类相对不抗旱的中生灌木(糯米条、碧桃、榆叶梅、海仙花和天目琼花)大叶黄杨和红王子锦带;木本地被植物抗旱性强弱为平枝栒子金叶女贞紫叶小檗、金叶莸和月季;9个草本地被植物抗旱性强弱为八宝景天萱草孔雀草和金鸡菊美国薄荷、婆婆那、玉簪、二月兰和紫花地丁;攀援绿化植物中小叶扶芳藤为最耐旱的一类,其次是金银花、紫藤和美国凌霄,再次为五叶地锦和南蛇藤,抗旱性最差的是山荞麦。 (2)不同类型植物3个季节叶片碳同位素比率表明,常绿乔木叶片碳同位素比率种间差异达到极显著水平和季节差异未达到显著水平,而落叶乔木树种、灌木、地被和攀援植物叶片碳同位素比率值均是春季大于夏季和秋季,且落叶乔木树种、灌木和攀援植物季节间差异达到了极显著水平,种间差异(除木本地被植物外)也达到显著或极显著水平。由于水分利用效率与叶片碳同位素比率呈正比,可见落叶乔木树种、灌木、地被和攀援植物春季的水分利用效率大于夏秋两季,且通常夏季最小。木本植物的水分利用效率大于草本植物。瞬时水分利用效率的结果与长期水分利用效率的结果存在一致性,即春季和秋季瞬时水分利用效率大于夏季。 (3)综合分析不同类型植物3个季节叶片碳同位素比率、植物的光合速率及瞬时水分利用效率表明:桧柏水分利用效率高于侧柏,水分利用效率高说明植物节水性强,白皮松和油松节水性都较高,而雪松相反;银杏和杂种马褂木抗旱性较差,但水分利用效率较高,即节水性较强。馒头柳属于深根抗旱耗水型植物,白蜡、玉兰、柿树、杜仲和元宝枫是节水性都较强的绿化植物,国槐、毛白杨、臭椿和山楂属于节水较低的树种,其余居中等水平。对于灌木树种,金银木、红王子锦带、海仙花和天目琼花的长期水分利用效率较高,即较节水,大叶黄杨抗旱性和节水性均较低;木本地被中平枝栒子和金叶女贞在节水性方面表现较好，其次是月季；八宝景天以其独特的结构和景天酸代谢途径,表现出较好地抗旱节水性,玉簪和婆婆那节水性较高;金银花、紫藤为抗旱性和节水都比较好的攀援植物,山荞麦则正好相反。 (4)对4种类型的典型植物苗木进行水分胁迫试验表明,随着水分胁迫逐渐加剧,乔木树种白蜡苗木对干旱的适应性强于银杏、桧柏强于雪松;灌木树种天目琼花苗木抗旱性强于醉鱼草、碧桃和红王子锦带;地被植物中金叶女贞苗木的表现出较好的抗旱性,攀援植物小叶扶芳藤苗木抗旱性强于山荞麦。从苗木的水分胁迫试验来看,除天目琼花外其它植物均与前面的结论基本一致。 (5)建立城市园林绿化树种抗旱节水评价指标体系。经灰色关联分析,各类型与抗旱节水关联度大的指标都非常相近,主要是春夏秋3个季节的叶片碳同位素比率、叶片的厚度、比叶面积、气孔密度、气孔长径、单个气孔的大小、叶片的紧密度和叶片的疏松度,这些指标在反映抗旱方面贡献较大。利用灰色关联分析综合比较苗木的对水分胁迫的适应性与与苗木实际抗旱能力较吻合。

【关键词】：抗旱节水性 叶片解剖结构 水分利用效率 植物的碳同位素比率(δ~(13)C) 水分胁迫 北京市
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：S731
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