皖南地区15种雨水花园植物耐淹性比较研究_徐洪武.pdf
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1、58第 17 卷 第 4 期2022 年 12 月贵阳学院学报(自然科学版)(季刊)JOURNAL OF GUIYANG UNIVERSITY Natural Sciences(Quarterly)Dec.2022Vol.17No.4摘 要:雨水花园是海绵城市的重要设施,雨水花园中植物的配置需要考虑耐淹性。选取 15 种池州市雨水花园中常见园林植物进行耐淹性试验,试验分为对照组、水涝胁迫组,模拟雨水花园中植物在地表雨水径流的水淹胁迫下的生长情况。对 CK、24 h、48 h、72 h、96 h、120 h 等表观特征观察,综合分析不同植物的过氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量、叶
2、绿素(CHL)的变化,根据综合评价值确定植物的耐淹能力分级。结果表明:15 种植物的耐淹能力依次为:一级:千屈菜、鸢尾、黄菖蒲、翠芦莉、八宝景天、美人蕉、芒;二级:麦冬、金鸡菊、萱草、花叶青木;三级:红花檵木、万寿菊、海桐、月季。关键词:皖南地区;植物;水涝胁迫;耐淹性中图分类号:S68 文献标识码:A 文章编号:1673-6125(2022)04-0058-07Comparative Study on Flood Tolerance of 15 Rain Garden Plants in Southern AnhuiXU Hong-wu1,2,YU De-gui2,ZHOU Xiao-wen
3、3(1.Chizhou Vocational And Technical College,Chizhou 247000,Anhui,China;2.Nanjing Agricultural University Engineering Research institute for Digital Rural Devlopment,Nanjing 210000,Jiangsu,China;3.Chizhou Municipal Bureau of Landscape Architecture,Chizhou 247000,Anhui,China)Abstract:Abstract:The rai
4、n garden is an important facility of the sponge city,and the configuration of the plants in the rain garden needs to consider the flood tolerance.Fifteen species of common garden plants in rain gardens in Chizhou City were selected for flood tolerance test.The test was divided into control group and
5、 waterlogging stress group to simulate the growth of plants in rain gardens under the flooding stress of surface rainwater runoff.Observing the apparent characteristics of CK,24h,48h,72h,96h,120h,etc.,comprehensively analyzing the changes of superoxide dismutase(SOD)activity,malondialdehyde(MDA)cont
6、ent,and chlorophyll(CHL)in different plants.The evaluation value determines the submergence tolerance rating of the plant.The results showed that the flood tolerance of the 15 plants were as follows:Level 1:Lythrum salicaria、Iris tectorum、Iris pseudacorus、Ruellia brittoniana、Hylotelephium erythrosti
7、ctum、Canna indica、Miscanthus sinensis;Level 2:Ophiopogon japonicus、Coreopsis basalis、Hemerocallis fulva、Aucuba japonica var.variegata;Level 3:Loropetalum chinense var.Rubrum、Tagetes erecta、Pittosporum tobira、Rosa chinensis.Key word:Southern Anhui;Plant;Waterlogging stress;Flood tolerance皖南地区 15 种雨水花
8、园植物耐淹性比较研究徐洪武1,2,余德贵2,周小玟3(1.池州职业技术学院 建筑与园林系,安徽 池州 247000;2.南京农业大学 数字乡村发展与工程研究院,江苏 南京 210000;3.池州市园林局,安徽 池州 247000)收稿日期2022-08-25基金项目2021 年度安徽高校自然科学研究项目(项目编号:KJ2021A1419);安徽省 2020 年度高校优秀人才支持计划(项目编号:gxyq2020133);2020 年度安徽高校自然科学研究项目(项目编号:KJ2020A1005)作者简介徐洪武,男,安徽潜山人,讲师、硕士。主要研究方向:园林工程技术与海绵城市。余德贵,男,云南镇雄人
9、,副教授、博士。主要研究方向:城乡规划与生态管理。周小玟,女,安徽贵池人,工程师、学士。主要研究方向:园林绿化。雨水花园是海绵城市中的重要设施,是自然或者人工形成的下凹绿地,具有生态系统丰富稳定,海绵功能突出的特征1。雨水径流汇聚后,通过雨水花园内的植物、填充料等综合作用,净化并下渗,起到净化水质和补充地下水的作用2。因此雨水花园中的植物配置,在生态、美观以及净化DOI:10.16856/ki.52-1142/n.2022.04.002594 期徐洪武等 皖南地区 15 种雨水花园植物耐淹性比较研究能力等基础上,还应考虑植物的耐水性。水分是植物生长的必需要素,不同植物水分需求量不尽相同,水分过
10、多或者过少都会对植物的生长产生不利的影响3。水淹缺氧下的表观特征和生理生化特性的变化能体现植物的耐水淹能力的。相关研究表明,在水涝胁迫下植物的超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量和叶绿素(CHL)含量会发生变化4。SOD 是植物抗性系统酶,它能有效催化水涝胁迫下植物体内活性氧,使植物维持活性氧平衡代谢,从而保护植物能受一定程度的水涝胁迫5。MDA 是膜脂过氧化指标,是水涝胁迫下植物体内过氧化分解的主要产物之一,其含量是体现水涝胁迫程度的重要指标6。CHL 是植物光合作用的重要色素,它的含量高低是植物光合作用能力强弱的一个方面体现7。池州市是第一批国家海绵城市试点城市8,国家森林城
11、市,位于安徽南部,年均降水量 15001700 mm,多集中于 57 月,常出现短时降雨强、雨量大特征。以池州市海绵城市的雨水花园设施中常见 12 种植物为对象,观测水涝胁迫下植物的表观特征、SOD 活性、MDA 含量以及 CHL 含量等指标变化,综合评价植物的耐水涝胁迫能力,为池州市及皖南地区的海绵城市建设中植物的选择与应用提供理论依据。1 材料和方法1.1 试验材料对池州市雨水花园建设现状进行调查,选择池州市雨水花园中常用的 15 种植物(表 1)进行水涝胁迫试验。植物由池州市园林局提供,同种植物生长健壮,无病虫害,长势一致。SOD、MDA、CHL 的测定试剂盒由池州市海绵城市技术咨询办公
12、室统一提供,试剂盒生产商是南京建成生物工程研究所。1.2 试验方法试验地点位于池州职业技术学院植物园和池州市海绵城市试验室。试验对象分为对照组(CK)和水涝胁迫组,水涝胁迫组设置 5 个观察时间段,分别是24 h、48 h、72 h、96 h、120 h,每组5个重复。水涝胁迫组采用双套盆法,将盆栽植物整盆移放至大号塑料箱。根据海绵城市设计的要求,雨水花园设计深度为 100-250 mm,雨水花园 48h 内存入雨水渗透完全。选择种植盆土层深 150 mm,注入人工模拟雨水,统一设置蓄水深度 150 mm。低矮类植物属于全淹状态,即根部及枝叶全部淹入水中;较高植物属于半淹状态,即根部淹入,部分
13、枝叶高出水面。全淹与半淹共存,灌木与草本共生,符合雨水花园实际状态。记录植物表观特征变化,每 24 h 进行一次取样,进行生理生化测定,120 h 后排水持续观察生长状况。表 1 供试植物序号植物学名科属生长型1海桐Pittosporum tobira海桐科海桐花属灌木2红花檵木Loropetalum chinense var.rubrum金缕梅科檵木属灌木3花叶青木Aucuba japonica var.variegata山茱萸科桃叶珊瑚属灌木4月季Rosa chinensis蔷薇科蔷薇属灌木5翠芦莉Ruellia brittoniana爵床科芦莉草属草本6黄菖蒲Iris pseudacor
14、us鸢尾科鸢尾属草本7金鸡菊Coreopsis basalis菊科金鸡菊属草本8八宝景天Hylotelephium erythrostictum景天科景天属草本9麦冬Ophiopogon japonicus百合科沿阶草属草本10芒Miscanthus sinensis禾本科芒属草本11美人蕉Canna indica美人蕉科美人蕉属草本12千屈菜Lythrum salicaria千屈菜科千屈菜属草本13万寿菊Tagetes erecta菊科万寿菊属草本14萱草Hemerocallis fulva百合科萱草属草本15鸢尾Iris tectorum鸢尾科鸢尾属草本1.3 数据处理与分析方法运用 Ex
15、cel 软件进行数据处理,采用 Spsspro软件进行主成分分析,植物耐淹性采用隶属函数法进行综合评价9,相关计算公式如下:单指标耐淹系数()计算公式:60贵阳学院学报(自然科学版)(季刊)17 卷 (1)隶属函数值()计算公式:测定指标与耐淹性呈正相关测定指标与耐淹性呈负相关式中,:测定指标值;:指标最小值;:指标最大值。权重()计算公式:(2)式中,为测定指标与耐淹系数的相关系数,表示第 个指标贡献率。综合评价指标()计算公式:(3)2 结果与分析2.1 表观特征分析在对 CK 组 15 种植物的持续观测中发现,CK组植物表现良好,无萎蔫、死亡发生,均有不同程度新叶萌发。水涝胁迫组的植物在
16、 24 h 变化较小,48 h 小时表现出一定的生长状态差异。在 48 h 时,翠芦莉、海桐、月季花、万寿菊等,开始叶片出现卷曲情况;在 120 h 时,翠芦莉、海桐、红花檵木、花叶青木、月季、金鸡菊、八宝景天、芒、万寿菊、萱草等 10 种植物出现不同程度叶片发蔫的表征变化,与对照组有显著的表征差异;黄菖蒲、麦冬、美人蕉、千屈菜、鸢尾等 5 种植物表观特征一直稳定,与对照组无显著差异。解除水涝胁迫后的 15 d 继续观察,其中翠芦莉、美人蕉恢复较快,海桐、月季花两种植物中有部分样本死亡,其余植物均能逐步恢复。表 2 水涝胁迫下表观特征变化情况植物24 h48 h72 h96 h120 h解除水
17、涝胁迫后 15 d萱草正常正常叶子卷曲叶片局部发黄叶片发黄增多叶片发黄增多海桐正常叶片轻度卷缩叶片轻度卷缩叶片卷缩程度加剧,有叶片呈掉落趋势叶片卷缩严重,基部有叶片掉落有部分样本死亡,少数缓慢恢复红花檵木 正常正常叶片轻度皱缩叶片轻度皱缩叶片有少许掉落逐步恢复,较缓慢花叶青木 正常正常叶片下垂叶片下垂,叶尖局部有黑斑叶片下垂,黑斑增多叶片下垂,黑斑增多黄菖蒲正常正常正常正常正常正常月季正常叶出现皱缩叶出现皱缩下部有叶子掉落下部分落叶较多,顶部叶片卷曲一半样本死亡,一半恢复较缓,新叶长势不明显金鸡菊正常基部叶片卷曲叶片卷曲叶片卷曲,发蔫叶片卷曲下垂,有样本的茎弯折叶片卷曲下垂,有样本的茎弯折翠芦
18、莉正常叶片有卷缩趋势 叶片卷缩下部叶片有掉落趋势 开始落叶恢复较好麦冬正常正常正常正常正常正常芒正常正常正常正常叶片局部发黄叶片局部发黄美人蕉正常正常正常正常正常正常千屈菜正常正常正常正常正常正常万寿菊正常叶子有卷缩趋势 叶子有变黄叶子卷曲严重有样板开始落叶均有落叶八宝景天 正常正常基部叶子局部白色 基部叶子白色增多有样本叶子脱落有样本叶子脱落鸢尾正常正常正常正常正常正常(注:观测期内 CK 组生长势良好,无叶片发蔫、植物死亡现象,对照组均为正常)2.2 水涝胁迫下植物 SOD 变化由表 3 可知,在水涝胁迫条件下,所有植物的SOD 活性均有变化。海桐的 SOD 活性在 24 h 达到最高,月
19、季的 SOD 活性在 48 h 达到最高,随后两种植物的 SOD 活动开始下降,在 120 h 时低于对照组。其余 13 种植物的 SOD 活性在 120 h 观测中均呈不同程度的上升趋势。萱草、红花檵木、花叶青木、金鸡菊、麦冬在 120 h 相比对照组活性的增长在 150%以内,黄菖蒲、八宝景天、芒、美人蕉、千屈菜、万寿菊、翠芦莉、鸢尾在 120 h 相比对照组活动的增长超过 150%,其中千屈菜的活性变化最大为 194.32%。614 期徐洪武等 皖南地区 15 种雨水花园植物耐淹性比较研究表 3 水涝胁迫下 SOD 含量变化 植物SOD 含量(u g-1 min-1)CK水涝胁迫 24
20、h水涝胁迫 48 h水涝胁迫 72 h水涝胁迫 96 h水涝胁迫 120 h萱草89.261.79f119.332.06a95.140.77e101.370.81d108.292.11c112.431.86b海桐118.561.29b144.172.13a141.520.91a120.613.12b115.031.61c113.330.95c红花檵木55.590.95f60.552.60e65.611.12d68.571.03c72.361.07b77.431.10a花叶青木106.262.06c130.191.85ab132.84.52a128.643.84ab128.7310.53ab12
21、1.124.68b黄菖蒲148.301.10f168.181.72e175.391.01d198.391.85c253.982.16b283.511.98a月季110.562.95c141.423.03a145.361.90a141.44.62a125.313.05b103.283.01d金鸡菊120.322.95f130.402.05e135.531.85d143.472.60c148.231.26b164.354.00a翠芦莉65.391.95e78.591.80d98.331.64c100.612.72c108.281.99b116.661.86a麦冬143.343.05d130.592
22、.58e145.262.06d153.553.63c167.362.05b185.432.90a芒112.591.60e135.230.81d158.391.90c165.532.11b167.31.06b188.441.26a美人蕉208.778.64e283.238.59c255.3217.01d271.698.02cd315.797.68b354.365.95a千屈菜148.484.09e155.214.75e172.385.06d200.523.02c242.384.01b288.535.02a万寿菊115.453.96e119.882.97de124.403.86d153.384.0
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