论常见水培植物与环境的关系

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1材料与方法

1．1试验材料试验选用观赏性强，常见的3种植物：春羽（PhilodenronselloumKoch）、绿萝（Scindapsusaure－un）和铜钱草（Hydrocotylevulgaris）。春羽属天南星科喜林芋属，是目前最普遍的观叶类植物之一。绿萝为天南星科藤芋属常绿多年生草本植物，是非常优良的攀藤观叶装饰植物之一，气根发达。铜钱草是多年生挺水或湿生草本，具有较好的观赏性。2010年4月在青岛市枯桃花卉市场选择株型基本一致的这3种植物进行购置，供试3种植物株长20cm左右，鲜重约80g。

1．2试验方法1．2．1试验设计从2011年4～6月在实验室内进行水培植物驯化，确保植物完全适应水生环境。7月将植物均移栽于直径为10cm1．5L的大烧杯中，采用盆栽的方法，每种植物设定2个试验水平，即保持杯内的水深分别处于900和800mL刻度线，深度分别是10．5，9．5cm，满足根系生长的要求，每个试验水平设置2个重复。试验时段为2011年夏季（7～8月）、秋季（9～10月）、初冬（11月）。每月选择典型天气（连续晴天），把培养杯用塑料膜盖住防止水面蒸发，从8：00～18：00在室外每隔2h测定耗水量与其他气象因子的变化。1．2．2测定内容与方法（1）耗水量：利用盆栽称重法，使用精密电子天平（最大称重5kg，精度0．1g）定时称重，2次称重之差即耗水量。（2）气象因子：空气温度、相对湿度的测定用干湿球温度计，太阳辐射强度和风速的测定分别采用照度计和风速仪。（3）植物外形：株高、冠幅用直尺测定，每月测定1次。1．3数据处理利用Origin作图软件对水生植物的耗水规律进行分析。利用Spss（version18．0）对不同水培植物之间及不同试验水平之间的耗水量进行相关、方差和回归分析处理，其中回归分析采用逐步回归的方法。在文中出现的试验水平编号Ⅰ、Ⅱ，分别代表10．5，9．5cm这2种不同水深。

2结果与分析

2．1水培植物耗水量日动态变化选取8月30，31日典型连续晴天春羽、绿萝和铜钱草的日耗水动态见图1。3种水培植物均呈现“单峰型”耗水曲线。从图1中可见，春羽、绿萝和铜钱草的耗水量从凌晨8：00开始，随着气温的升高，太阳辐射的增强，春羽和铜钱草的耗水量于10：00～12：00时段达到峰值，如春羽在水深Ⅰ、Ⅱ下此时段的耗水量达到86．5和57g／（m2·h）。绿萝的耗水量于12：00～14：00达到最高，多种水深下耗水量分别占全天的29．2％和28．4％。绿萝耗水峰值相对春羽、铜钱草延后。下午太阳辐射减弱，温度降低，3种水培植物的耗水量均开始降低。如16：00～18：00时段，春羽在水深Ⅰ、Ⅱ下的耗水量为23和12．9g／（m2·h）。图12种水深条件下3种水培植物的耗水动态变化Fig．1Diurnalchangeofwaterconsumptionofthreeaqua－culturedplantsundertwowaterdepth图1中还可以看到春羽和绿萝在Ⅰ、Ⅱ水深间存在耗水差额，越接近耗水峰值，耗水差额越大。春羽、绿萝峰值处的耗水差额分别为29．5、8．7g／（m2·h）。方差分析2种水深下春羽的耗水量之间差异显著（P＜0．05），而绿萝、铜钱草在2种水深下的耗水量没有显著差异（P＞0．05）。可见春羽的根系相对靠上是导致其在2种水深下，耗水差额大的主要原因。下午14：00～16：00以后，随着耗水量减少，2种水深的耗水量之差也呈减小的趋势。这主要是植物蒸腾过程中所需要的汽化潜热能量来源于太阳能，下午16：00以后太阳辐射明显降低，耗水量和耗水量之差都明显减小。耗水量反映了植物的潜在蒸腾能力，是植物耗水特性的实际反映［4］。

2．2水培植物耗水量月变化春羽、绿萝和铜钱草在2种水深条件下于各月连续晴天测定的耗水量日变化规律见。为了便于表示以连续晴天中间的日子作为横坐标的标注。从图中可知，各种水培植物的耗水变化曲线均不相同，不同水深之间的耗水差值也不同。春羽的耗水试验从7月份开始到11月底结束，耗水量呈现先上升后下降的整体趋势，7月份耗水量不高可能是由于空气相对湿度相对较大，植物的气压梯度与周围大气中的水汽压差异减小，从叶气孔进入大气的水汽也就减少。8月份天气炎热，温度很高，太阳辐射也较大，植物的气压梯度增加，因此日耗水量达到峰值。8月30日春羽在水深Ⅰ、Ⅱ下的耗水量平均高达690和415g／（m2·d）。10月份天气开始转凉，春羽的耗水量下降，11月份春羽的耗水量降低到270和190g／（m2·d）。图中可以看出，绿萝整体上于8月份处于耗水高峰，9月份耗水量开始降低。铜钱草的耗水量曲线波动较大，7、8月耗水处于高峰。春羽的耗水规律呈现出随水深的降低而减少的规律，图中水深Ⅰ、Ⅱ下春羽的耗水波动趋势一致，而水深低的春羽耗水量趋势变化相对平缓。8月30日水深Ⅰ的耗水量是水深Ⅱ的1．48倍。2种水深之间春羽的耗水量在同一时段具有显著的差异（P＜0．05）。水深越深，春羽耗水越多。随着水深的下降，春羽耗水量逐渐减小。说明在相同的气象环境因子下，春羽的根系特征比气压梯度和植物表面反射率对耗水量的影响大的多。绿萝和铜钱草在水深Ⅰ、Ⅱ下的耗水曲线交叉，绿萝耗水曲线较平缓，铜钱草耗水曲线波动较大。对2种水深条件下绿萝和铜钱草的耗水量进行方差分析，绿萝和铜钱草在水深Ⅰ、Ⅱ下的耗水曲线均差异不显著（P＞0．05），这与绿萝和铜钱草枝叶茂盛，根系在杯中的底部，以气象因子影响为主有关。以8月30日为例，绿萝和铜钱草于水深Ⅰ、Ⅱ的耗水量之比分别为1．06和1．05，这说明了水深的高低对这2种植物的耗水量影响不大。

2．3水培植物耗水量的影响因子

2．3．1水培植物耗水量与气象因子的相关性分析在植物蒸腾不受供水限制时，植物耗水主要取决于能量的供给和气压梯度。利用Spss（version18．0）对耗水量与太阳光照强度、气温、空气相对湿度和风速进行相关性分析，列出相关性分析表1。表中可见，3种水培植物耗水量与温度的相关性系数中，13组极显著，2组显著；相对湿度与耗水量呈负相关，9组极显著，1组显著；光照强度与水培植物耗水量正相关，12组极显著，2组显著；而风速仅有1组极显著关系，并且正负相关均存在，可见风速对植物耗水量的影响较复杂。太阳辐射可以直接影响叶面水汽流运动，也可以影响相对湿度和气温的变化，多种环境因子协同引起耗水量的一系列变化［13］。总结水培植物耗水量与环境因子的相关关系为空气温度＞光照强度＞相对湿度（负相关）＞风速。这是在蒸腾面上，水分子的气压必须大于空气中的气压，蒸发才会发生。而水分子的气压主要是温度的函数，因此空气温度对植物蒸腾的影响比其他气象因子大。不同植物对气象因子的响应程度是有差异的，这可能与植物自身的生理特点有关。

2．3．2水培植物耗水量与气象因子的优化模型气象因子与耗水量的相关关系，不但能揭示气象因子对植物水气流作用的影响，而且能利用气象参数预测植物的耗水量。因此有必要利用逐步回归分析建立水培植物耗水量与气象因子关系的优化模型。拟合时以耗水量为因变量y，分别以光照强度x1、气温x2、空气相对湿度x3和风速x4为自变量，置信度为95％。在逐步回归的过程中，某些气象因子没有包含在方程中，这并不代表它们不影响水培植物的耗水量，这只能说明这些因子对耗水量的影响相对较小，不显著。经过逐步回归得出最优回归方程见表2。表中可以看出除春羽外，绿萝和铜钱草的回归效果较好，R2均在0．8以上。从入选变量来看，大气温度、空气相对湿度、光照强度是主要影响变量，风速是次要影响变量，这可能与室外实验场地对风速的阻挡作用有关。

3结语

植物的日、月耗水过程与太阳辐射的变化基本一致，表现为早晚耗水量较少，中午的10：00～12：00和12：00～14：00耗水量较大，8月份耗水量最大，9月份耗水量开始下降。铜钱草的耗水量最高为1550g／m2·d，其次为春羽和绿萝，最大耗水量分别为690，420g／m2·d，因此在缺水的城市水体景观植物可以不考虑耗水大的铜钱草。通过方差分析春羽在2种水深条件下的耗水量差异显著，而绿萝和铜钱草差异不显著，故在水位变化大的水体不宜栽培春羽。逐步回归法建立的水培植物耗水量与主要气象因子优化模型可利用气象参数预测植物的耗水量，而且影响3种水培植物耗水量的气象因子最主要是空气温度，其次是光照强度与空气湿度，风速受场地的限制影响减弱。

作者：陈友媛崔香胡广鑫李亚平韩亚军单位：中国海洋大学