2.2 抗旱节水型园林灌木筛选

2.2.1 材料与方法

选择10种常用园林灌木，具体见表2-7。采用盆栽的方法，设定盆栽土壤田间持水率的90%为土壤适宜含水率。每种设4个灌溉梯度处理，即灌溉后盆内土壤体积含水率分别为土壤适宜含水率的50%（Ⅰ）、75%（Ⅱ）、100%（Ⅲ）及按经验正常灌溉的对照处理（0），每个处理3盆，共12盆/种，将每种植物按照统一标准进行修剪。除对照外，其余处理都放置于塑料大棚中，以防止降雨的影响。盆内覆盖树皮防止水分的蒸发与渗漏。

测试指标如下：

（1）土壤田间持水率。2009年4月，种植植物后，利用环刀取盆内土样，室内测定田间持水率。

（2）灌溉量及灌溉周期。按照灌溉梯度对供试灌木分别进行灌溉，若其对照选为充足灌溉，即灌溉量为6.1L，则100%、75%、50%的灌溉量分别为5.5L、4.1L和2.8L。当土壤含水率低于土壤田间持水率60%时，进行灌溉，并在灌溉前后称重。

（3）耗水量。采用盆栽称重法测定植株耗水量。使用精密天平（DT-60KA）在灌溉前后称重，测定整株苗木的耗水量。

（4）土壤含水率变化。灌溉前和灌溉4h后，使用TSC-Ⅱ型智能化土壤水分快速测试仪，测量0～20cm内土壤含水率变化。

（5）光合速率。2009—2010年，每月选择一个晴天，于上午10时左右利用CI-340（CID.Inc）手持式轻便型光合系统测定植株光合速率。以当年生枝条中部外围的叶片为监测点，每盆灌木选择3片叶片进行监测。

（6）叶面积。2009年和2010年11月，采集叶片并扫描，利用R2V软件进行数字化处理，计算叶片面积。

2.2.2 生长期耗水量

在灌木的生长期，即4—11月，不同处理下，其耗水量有很大变化，但变化趋势基本一致。经聚类分析（见表2-8），10种灌木的总蒸散量排序为金叶女贞≥金银木≥丁香＞胶东卫矛＞紫薇＞棣棠≥红瑞木≥紫叶小檗＞大叶黄杨≥小叶黄杨。综合来看，小叶黄杨（272～380mm）、大叶黄杨（272～430mm）在各处理中基本都属于低耗水类型，金叶女贞（426～649mm）、金银木（389～702mm）、丁香（350～634mm）基本都属于高耗水类型，其他种类在不同处理中耗水类型有变化，但紫叶小檗（276～395mm）、棣棠（327～508mm）、红瑞木（314～545mm）偏向于中等水平，而紫薇（339～584mm）和胶东卫矛（350～580mm）则更接近于高耗水类型。

2.2.3 不同灌溉条件下的耗水量

对10种灌木进行不同灌溉处理下的耗水量变化研究表明，不同灌溉处理对10种灌木植物蒸腾耗水量具有极显著的影响（P＜0.01）。随着水分胁迫的加强，10种灌木的蒸腾耗水量表现出依次下降的趋势。

研究结果表明（见表2-9），各灌木蒸散量差异性表现为五种类型。胶东卫矛、紫薇、丁香、金银木和红瑞木各处理下蒸散量的差异性表现相同，100%处理、75%处理、50%处理间有极显著差异，75%处理与对照无明显差异；金叶女贞100%与其他处理有明显差异，与对照和50%的处理间差异达极显著水平；棣棠100%处理与75%处理间无明显差异，与对照和50%处理间有极显著差异；紫叶小檗只有100%处理与其他处理间有显著差异；小叶黄杨、大叶黄杨100%处理与50%处理有极显著差异。

通过这一特征可以进一步证实，耗水型灌木与非耗水型灌木对水分需求表现存在明显差别，耗水型灌木如胶东卫矛、金银木、丁香，对于灌溉量减少反应比较敏感，在低灌溉量条件下植物蒸腾作用明显减弱，并且降雨的影响也很大；而非耗水型灌木如小叶黄杨对于灌溉量增加或减少反应比较平缓，只在充足灌溉的条件下才表明出明显差异，而且有无降雨，对蒸散量的影响不明显。

2.2.4 不同灌溉条件的光合与蒸腾速率

不同灌溉处理下，各灌木光合速率、蒸腾速率的显著性分析结果见表2-10，可以看出，总体上光合速率、蒸腾速率与灌溉量间呈正相关关系。棣棠、丁香、红瑞木只与对照有一定差异，其他差异不明显；胶东卫矛在50%、75%处理下无明显差异，但与100%及对照有极显著差异；金叶女贞在50%处理下与其他三种处间有极显著差异；金银木三种处理下的光合速率有极显著差异，但100%处理与对照无明显差异，50%处理下的蒸腾速率与100%处理及对照有极显著差异，与75%处理无差异；大叶黄杨、小叶黄杨50%处理下的光合速率与100%处理及对照有极显著差异，大叶黄杨的蒸腾速率也表现相同的差异，但小叶黄杨的蒸腾速率无差异。

由表2-10可知，除对照的实际灌溉量与蒸散量比较接近外，其余三个处理中，实际灌溉量都远远大于蒸散量。这主要与植物是盆栽的有关，由于没有降雨及地下水的补充，土壤干得快，形成许多裂纹，灌溉时会有大量的水渗漏，造成了浪费。而对照则由于有降雨补充，土壤裂隙少，渗漏损失则少。降雨能有效缓减干旱对植物的胁迫，但北京降雨分布不均，而且有相当一部分雨水还会通过径流、渗漏、蒸发等形式损失掉，这些都是无效降雨，只有被植物吸收的才是有效降雨。本研究将无效降雨视为各测定周期内降雨量超过蒸散量的部分，而有效降雨量为降雨总量与无效降雨量之差，灌溉需水量为总蒸散量与有效降雨量之差，由此计算得出不同灌木的灌溉需水量见表2-11。从中可见，胶东卫矛、金银木、金叶女贞的灌溉需水量比较高，分别为134.380mm、313.158mm、122.929mm，其次是丁香、红瑞木、大叶黄杨、棣棠、紫薇，分别为95.859mm、78.484mm、72.023mm、55.799mm、54.743mm，小叶黄杨和紫叶小檗最少，分别为27.514mm、23.516mm。

2.2.5 不同灌溉处理的土壤含水率

不同灌溉处理下土壤含水率的动态变化如图2-11所示。可以看出，四种灌溉处理下丁香、金银木、金叶女贞、红瑞木、棣棠的土壤含水率变化较一致，而且在灌溉点前都降到了同一水平，约10%左右，但50%处理下的土壤含水率较低，与其他处理间有一定差异；胶东卫矛、紫薇在5月至6月上旬，灌溉时土壤含水率较高，约20%左右，但6月后，每次灌溉时也基本降到了10%左右；大叶黄杨、小叶黄杨、紫叶小檗在四种灌溉处理下土壤含水率的变化表现不同：①大叶黄杨100%、75%处理与50%处理下土壤含水率的变化存在显著性差异，尤其是5—7月，100%处理下的土壤含水率一直保持在较高水平，即使在灌溉点前，都高于理论灌溉点时土壤含水率10%，100%处理的灌溉用水量对于大叶黄杨来讲，5—7月有可能过多，而7月后，各处理下的土壤含水率变化逐渐趋于一致，曲线重合率较高；②50%灌溉处理下小叶黄杨的土壤含水率较低，75%与100%处理下的土壤含水率变化一致，但大多数时候还略高于100%处理；③紫叶小檗各处理间无明显差异，50%处理与100%处理，除7月、8月外，灌溉点时的土壤含水率基本处于同一水平。

不同灌溉处理的植物生长表现：采用切诺斯综合评价法对四种灌溉处理的生长表现进行综合评价，即除了节水抗旱外，还需要外观长势符合园林绿化的需要。综合评价是植物能否利用的重要指标，按下式计算：

式中：P_i是第i种处理的综合评价指标；i=1，2，3，4，为四种灌溉处理；j=1，2，3，为三个评价指标；W_j为j个评价指数的权重；a_ij为第i种处理第j个指标的数值；a_lj为基准模式第j个指标数值。

以100%处理为基准，树高及冠幅的权重为0.3，叶面积指数的权重为0.4，评价结果见表2-12。可以看出，胶东卫矛、金叶女贞、丁香、紫薇都是对照的综合评价最高，其次是75%的处理，50%处理下植株表现综合评价最差；小叶黄杨、大叶黄杨各处理间无明显差异；棣棠、红瑞木在75%处理下的综合评价最高，与对照比较接近，50%处理下最差；紫叶小檗对照的综合评价最高，其次是50%处理，75%处理下的综合表现较差；金银木在75%与50%处理下的综合表现基本相当，对照表现最差。三个评价指标中，植物冠幅、株高的变化不大，叶面积随灌溉量增多而逐渐增大的趋势比较明显，表明叶面积是体现植株水分匮缺的一个重要指标，这与Ridge、Yailor的研究结果相同。