5种屋顶绿化植物耐热性的测定

宋世杰，颜玉娟，赖小连，秦思思

(中南林业科技大学 风景园林学院 ，湖南 长沙 410004)

1 引言

面对城市绿地资源有限，绿化需求提高的矛盾局面，屋顶绿化的出现很好地解决了这一问题。我国屋顶绿化的发展可以从20世纪60年代算起，但是发展到今天依旧存在许多的问题[1]。可应用的屋顶绿化植物有限是其中的一个问题[2,3]，这也是造成屋顶绿化景观效果单一的主要原因。因此，有必要加强屋顶绿化植物的选择研究。

屋顶绿化能否取得良好的预期效果，主要取决于所选的植物能否在屋顶这一特殊环境下良好生长并形成绿化景观[4]。我国南方地区夏季气候炎热，具有较好的耐热性是该地区屋顶绿化植物材料需具备的首要条件[5,6]。测量植物耐热性的方法有多种，通过电导率法结合Logistic方程判断植物的耐热性是其中一种。该方法通过将植物的离体叶片在不同温度条件下进行处理，测量细胞的电解质外渗情况，最后运用logistic方程计算植物的半致死温度判断植物的耐热性。该方法被广泛用于植物的耐热性测量中[7,8]。

屋顶绿化植物的重要来源之一是地面绿化运用的园林植物，韭莲、月月粉、常春油麻藤、大叶落地生根、苦楝5种植物在园林中广泛运用，在屋顶绿化中运用具有其独特的运用价值。韭莲(Zephyranthesgrandiflora)具有花量大、色彩艳丽、适应性强的特性，在屋顶成片种植或道路镶边运用具有较好的景观效果。月月粉(Rosachinensis‘Old Brush’)在我国具有悠久的种植历史，多季开花，适合在屋顶转角点缀或规则式种植。常春油麻藤(Mucunasempervirens)四季常绿，花序硕大，是屋顶棚架绿化的优良材料。大叶落地生根(Kalanchoedaigremontiana)为多年生草本，四季常绿，顶生橙红色花序，具有繁殖速度快、适应性强的特性，适合在屋顶盆栽运用。苦楝(Meliaazedarach)小花淡紫色，果实金黄色，适合在复杂式屋顶花园中作中层或上层植物材料。本研究希望通过电导率法结合logistic方程对韭莲、月月粉、常春油麻藤、大叶落地生根、苦楝这5种各具特色的植物进行耐热性研究，以期为5种植物的屋顶绿化运用提供参考。

2 实验材料和方法

2.1 实验材料

本实验以韭莲、月月粉、大叶落地生根、苦楝、常春油麻藤为材料，于2018年3月采用扦插、分株或移植的方式在中南林业科技大学西园苗圃统一培育。电导率测量仪器为上海雷磁仪器公司生产的DDS-308A型电导率测量仪。

2.2 实验方法

参考张燕利[9]、龚萍[10]的研究方法，于2018年11月，在长势基本一致的植物材料中选择成熟的完全展开的叶片，用去离子水清洗后，用纸擦拭干净。除韭莲采用剪刀剪成长度约为0.5 cm的小叶块外，其他4种植物通过直径为0.5 cm的打孔器打孔(避开植物主脉和叶缘)。每次称取0.4 g放入盛有20 mL的试管中，分别在30、35、40、45、50、55、60、65、70 ℃的水中水浴20 min，取出冷却至室温后用电导率仪测量电导率值(R)；然后，再将试管放入100 ℃的沸水中水浴加热20 min，冷却后再次测量电导率值(Ro)。每组重复3次，以30 ℃下的植物叶片的电导率(Rck)为对照。计算其电导率，即细胞伤害率，公式为：

REC=[(R-Rck)/(Ro-Rck)]×100。

3 结果与分析

3.1 不同梯度温度对5种植物离体叶片细胞伤害率的影响

从图1中可以发现，韭莲、苦楝、常春油麻藤在温度范围为35～50 ℃期间细胞伤害率缓慢上升，在55～60 ℃期间细胞伤害率迅速上升，在65～70 ℃期间细胞伤害率又趋于平缓。月月粉和大叶落地生根在30～45 ℃温度范围内细胞伤害率缓慢上升，在50～55 ℃内迅速上升，在60～70 ℃缓慢上升。5种植物的细胞伤害率随着温度的升高均呈现先缓慢升高，然后在特定温度段内快速升高，最后又缓慢上升的形式，为典型的“S”型曲线。

图1 温度与细胞伤害率之间的关系

3.2 Logistic方程参数的确定

Logistic方程：y=k/(1+ae-bt)。其中y代表细胞伤害率；t代表处理的温度；k为细胞伤害饱和容量(为消除本底干扰，设为100%)；a和b为方程参数。将方程进行线性化处理，ln[(k-y)/y]=lna-bt，令Y=ln[(k-y)/y]，得Y=lna-bt的线性方程，由k、y得到Y，即呈现转化细胞伤害率与处理温度之间的直线方程[11](图2)。

3.3 半致死温度的确定

利用SPSS22.0软件对t、Y进行线性回归分析，得到a、b值及相关系数r。求 Logistic 方程的二阶导数，令其等于零，则可获得曲线的拐点t=lna/b，该t值即为植物的半致死温度(LT50)[12](表1)。

从表1中可知5种植物的半致死温度范围在55.06～66.74 ℃之间，其中大叶落地生根和常春油麻藤半致死温度为55～60 ℃期间，韭莲、月月粉、苦楝位于60～66.67 ℃期间。从半致死温度来看，从高到低依次为苦楝、韭莲、月月粉、常春油麻藤、大叶落地生根。

表1 转化方程参数与半致死温度

注：“**”代表达到极显著水平，“*”代表达到显著水平

3.4 半致死温度与近年长沙气温的比较

从图3中可知，长沙近年5～9月出现的最高温度范围在30～40℃之间，最高温度的月份是2017年7月，最高温度达到了40 ℃。5种植物的半致死温度显著高于近年5～9月出现的最高温度。通过对生长在中南林业科技大学西园苗圃的植物进行观察，发现5种植物在夏季高温季节均未出现明显热伤害现象。

图3长沙高温气候与半致死温度的比较

4 讨论

运用电导率法结合logistic方程测量植物耐热性方便、快捷，其结果的可靠性在许多研究中得到证实。陈艳等[13]将该方法运用于6种观果植物的耐热性测定中，并与田间和高温胁迫得到结果进行对比，得出测量电导率结合logistic方程得到的结果与实际观测情况相似的结论。田治国等[14]将该方法运用到9种万寿菊的耐热性测定中，得到了与田间观测结果相似的结论。

项延军等[15]研究表明通过判断细胞膜通透性可以作为常春油麻藤耐热性判断的指标，并得出常春油麻藤具有良好的耐热性，与本研究结果类似。邓沛怡等[16]对常春油麻藤的耐旱性进行研究，结果表明常春油麻藤相比于扶芳藤、常春藤、爬山虎等植物更耐旱，为常春油麻藤的屋顶绿化运用提供了更多的理论基础。

5 结论

通过电导率法结合logistic方程计算出韭莲、月月粉、大叶落地生根、苦楝、常春油麻藤这5种植物的半致死温度。根据半致死温度，5种植物耐热性由高到低分别是苦楝(66.74 ℃)>韭莲(65.08 ℃)>月月粉(62.79 ℃)>常春油麻藤(59.31 ℃)>大叶落地生根(55.06 ℃)。5种植物的半致死温度显著高于长沙近5年出现的最高温度(40 ℃)。与常用的屋顶绿化植物佛甲草[17，18]相比常春油麻藤、大叶落地生根与佛甲草半致死温度[19]差距不大，韭莲、月月粉、苦楝3种植物的半致死温度超过佛甲草，经观察5种植物均能在长沙高温环境正常生长。由此可见这几种植物具有较好的耐热性，有望运用于我国南方屋顶绿化，丰富并美化屋顶环境。