摘要：文章以重慶市主城區(qū)22個(gè)常見綠化樹種為研究對(duì)象，通過蒸餾水浸泡法測(cè)定凋落葉的持水特性;再通過測(cè)定不同樹種凋落葉的性狀，分析其與凋落葉持水特性之間的關(guān)系。結(jié)果表明：隨著浸泡時(shí)間的增加，所有樹種凋落葉的吸水量呈對(duì)數(shù)增加;不同樹種凋落葉的標(biāo)準(zhǔn)持水力(浸泡1 h)和最大持水力(浸泡24 h)均存在顯著差異(P<0.001)，其中黃葛樹的標(biāo)準(zhǔn)持水力最大(90.5±2.1)%，鴛鴦茉莉的最大持水力最大(268.0±22.5)%，而蚊母樹的標(biāo)準(zhǔn)持水力(5.8±0.4)%和最大持水力(21.3±2.3)%均最小;標(biāo)準(zhǔn)持水力和最大持水力均與葉干物質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，最大持水力還與比葉面積呈顯著正相關(guān)關(guān)系，說明葉的性狀可以預(yù)測(cè)其凋落葉的持水力特性。基于研究結(jié)果，在城市綠地中選擇種植鴛鴦茉莉、紅背桂、金絲桃、梔子花等灌木，以及黃葛樹、廣玉蘭等喬木將更有利于提高城市森林凋落物層的水源涵養(yǎng)能力。研究結(jié)果可為提升城市綠地水源涵養(yǎng)功能的樹種選擇提供參考。

　　關(guān)鍵詞：綠化樹種，凋落葉，葉片性狀，持水特性，水源涵養(yǎng)

　　森林通過林冠層、凋落物層和土壤層攔蓄降水、調(diào)節(jié)地表徑流和凈化水質(zhì)，從而在水土保持和水源涵養(yǎng)方面為人類提供重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[1-4]。凋落物層不僅通過分解為植物生長(zhǎng)提供養(yǎng)分，還具有重要的水文調(diào)節(jié)功能[3，5]。凋落物層通過截留和吸收降水，抑制土壤水分蒸發(fā)，增強(qiáng)地表和土壤的持水能力，在森林水源涵養(yǎng)和水土保持方面發(fā)揮著重要作用[6]。已有研究表明，凋落物的清除將使地表枯枝落葉層的降水截留量減少，導(dǎo)致洪峰流量增加[7]。目前，關(guān)于自然森林生態(tài)系統(tǒng)中凋落物持水特性的研究較多，主要關(guān)注不同區(qū)域不同森林類型中凋落物的蓄積量及其持水特性[8-11]。雖然城市綠化樹種的凋落物同樣可能對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)的水循環(huán)產(chǎn)生一定的影響，但這方面的研究還很缺乏。城市化發(fā)展過程中高強(qiáng)度的人工建設(shè)使城市不透水地面增加，地表保水性和透水性降低，城市內(nèi)澇問題時(shí)常發(fā)生[12-13]。在生態(tài)文明建設(shè)背景下，為應(yīng)對(duì)上述問題，我國(guó)正在大力推進(jìn)“海綿城市”建設(shè)，通過建設(shè)雨水花園、人工濕地、綠化屋頂、下沉式綠地、植草溝、生態(tài)公園等城市綠地，利用植被帶滯留與吸收下滲雨水的方式改善城市水循環(huán)[14-15]。綠地植物可以截留和緩沖降雨，其凋落物有助于減小地表徑流和凈化水質(zhì)[16-18]，但對(duì)城市綠化樹種凋落物的持水能力特性方面還鮮有研究。本研究以重慶市主城區(qū)常見的22個(gè)綠化樹種為研究對(duì)象，通過室內(nèi)浸泡實(shí)驗(yàn)量化不同樹種在持水力方面的差異，期望可以為面向水源涵養(yǎng)考量的城市綠化樹種選擇提供參考。此外，通過測(cè)定一些容易量化的凋落葉性狀，分析其與凋落葉持水特性之間的關(guān)系，為簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)不同樹種凋落葉的持水能力特性提供指標(biāo)。

　　1 研究區(qū)概況及研究方法

　　1.1 研究區(qū)概況

　　重慶市主城區(qū)(106°13′～106°45′E，29°23′～29°48′N)位于中國(guó)西南部，長(zhǎng)江與嘉陵江交匯的區(qū)域，包括渝中、江北、南岸、渝北、沙坪壩、九龍坡、巴南、大渡口和北碚9個(gè)區(qū)。該區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年均氣溫在19.0 ℃以上，年均降水量在1 000～1 450 mm，全年日照總時(shí)數(shù)1 000～1 200 h，無霜期長(zhǎng)，云霧較多，具有冬暖春早夏熱秋涼的氣候特點(diǎn)[19-20]。重慶市地貌以丘陵、山地為主，素有“山城”之稱，其特有的山地地貌使重慶城市綠化建設(shè)形成公園綠地、道路綠地、附屬綠地與立體綠化于一體的特點(diǎn)，綠化覆蓋率逐年增加[19]。重慶市綠化樹種豐富，常見的綠化喬木包括黃葛樹(Ficus virens)、小葉榕(Ficus microcarpa)、香樟(Cinnamomum camphora)、廣玉蘭(Magnolia grandiflora)等[20-22]。

　　1.2 研究方法

　　1.2.1 樣品采集

　　本研究以重慶主城區(qū)常見的22種綠化樹種為研究對(duì)象，包括小葉榕、黃葛樹、樂昌含笑(Michelia chapensis)、白蘭花(Michelia alba)、廣玉蘭、天竺桂(Cinnamomum japonica)、香樟、秋楓(Bischofia javanica)、紅葉石楠(Photinia serrulata)、桂花(Osmanthus fragrans)、蒲桃(Syzygium jambos)、杜英(Elaeocarpus decipiens)、含笑(M. figo)、紅背桂(Excoecaria cochinchinensis)、蚊母樹(Distylium racemosum)、梔子花(Gardenia jasminoides)、鴛鴦茉莉(Brunfelsia acuminata)、南天竹(Nandina domestica)、月季(Rosa chinensis)、金絲桃(Hypericum monogynum)、臘梅(Chimonanthus praecox)、龍牙花(Erythrina corallodendron)。選用的凋落葉在重慶大學(xué)校園綠地中收集，凋落葉收集方法為：在地面挑揀近期凋落的葉片，選取無分解痕跡、無破損和無病蟲害的新鮮凋落葉，每個(gè)樹種凋落葉的收集來源不少于5個(gè)植物個(gè)體。

　　1.2.2 凋落葉持水特性測(cè)定

　　本研究使用蒸餾水浸泡法測(cè)定凋落葉的持水能力。每個(gè)樹種凋落葉隨機(jī)挑選10片，置于65 ℃烘箱中干燥48 h至恒重，用精度為0.001 g的電子天平稱重，該重量即為葉片的干重。后將每個(gè)干燥的葉片完全浸泡在裝有蒸餾水的大燒杯中，間隔一段時(shí)間將葉片取出，用吸水紙吸走葉片表面的水分后稱重，稱重完成后放回繼續(xù)浸泡，依次進(jìn)行直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束。取出稱重的時(shí)間間隔為0.5、1、2、4、6、8、10、24 h。

　　根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別計(jì)算以下吸水特性指標(biāo)：?jiǎn)挝毁|(zhì)量凋落物在不同浸泡時(shí)間后的吸水量(Qt)、標(biāo)準(zhǔn)持水力(WHCstd)、最大持水力(WHCmax)。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)持水力和最大持水力分別用凋落葉浸泡1 h和24 h后單位質(zhì)量凋落葉的吸水量占其干重的百分比表示[23-24]，具體計(jì)算公式如式(1)至式(3)：

　　式(1)至式(3)中，M0為烘干凋落葉的質(zhì)量即干重，Mt為凋落葉浸泡t小時(shí)后的質(zhì)量，M1為凋落葉浸泡1 h后的質(zhì)量，M24為凋落葉浸泡24 h 后的質(zhì)量。

　　1.2.3 凋落葉性狀測(cè)定

　　測(cè)定的凋落葉性狀包括葉片厚度、葉面積、比葉面積和干物質(zhì)含量。葉片厚度使用厚度計(jì)對(duì)新鮮的凋落物進(jìn)行直接測(cè)量，每一葉片避開主葉脈位置重復(fù)測(cè)量3個(gè)位點(diǎn)，計(jì)算均值作為該葉片的厚度值。使用掃描儀對(duì)新鮮的凋落葉進(jìn)行掃描，然后在ImageJ軟件中計(jì)算葉面積的大小。然后將葉片置于65 ℃烘箱中烘干48 h測(cè)得其干重，葉面積除以葉干重即為比葉面積。干物質(zhì)含量即葉片干重占其濕重的百分比。

　　1.2.4 統(tǒng)計(jì)分析

　　用單因素方差分析(one-way ANOVA)檢驗(yàn)22個(gè)樹種間的持水特性(標(biāo)準(zhǔn)持水力、最大持水力)是否存在顯著差異。用自然對(duì)數(shù)函數(shù)方程：Q=aln(t)+b 擬合各樹種吸水量與浸泡時(shí)間的關(guān)系，方程中a，b為待估參數(shù)。用一元線性回歸分析最大持水力、標(biāo)準(zhǔn)持水力與葉片性狀之間的關(guān)系。

　　2 結(jié)果與分析

　　2.1 不同樹種凋落葉的吸水過程與持水特性

　　通過對(duì)22個(gè)綠化樹種凋落葉的浸泡實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同樹種凋落葉的吸水量隨著浸泡時(shí)間的變化表現(xiàn)出類似的特征，均是在浸泡初期以非常快的速度吸收水分，在浸泡后期逐漸趨向于飽和(圖1)。自然對(duì)數(shù)函數(shù)方程可以很好地?cái)M合凋落葉吸水量與浸泡時(shí)間的關(guān)系，除黃葛樹R2=0.86外，其他樹種的R2>0.93 (表1)。

　　從圖2a可知，22個(gè)樹種間凋落葉的標(biāo)準(zhǔn)持水力存在顯著差異(F21，198=63.12，P<0.001 )。喬木中的黃葛樹、灌木中的紅背桂的標(biāo)準(zhǔn)持水力顯著大于其他樹種，分別為(90.5±2.1)%和(79.06±3.56)%。喬木中的廣玉蘭和灌木中的鴛鴦茉莉、金絲桃的標(biāo)準(zhǔn)持水力也比較高，僅次于黃葛樹和紅背桂。蚊母樹的標(biāo)準(zhǔn)持水力最小，僅為(5.8±0.4)%。

　　從圖2b可知，22個(gè)樹種間凋落葉的最大持水力也存在顯著差異(F21，198=70.62，P<0.001)。灌木鴛鴦茉莉的最大持水力顯著高于其他樹種，達(dá)(268.0±22.5)%。金絲桃、紅背桂、梔子花和月季的最大持水力次之。類似于標(biāo)準(zhǔn)持水力，蚊母樹也是最大持水力最小的樹種，僅為(21.3±2.3)%。