哈爾濱居住區(qū)常用的12種園林植物固碳釋氧能力研究

摘要 [目的]研究哈爾濱居住區(qū)常用的12種園林植物固碳釋氧能力。[方法]該研究采用 Li6400 便攜式光合測定儀，對哈爾濱居住區(qū)常用的12種植物凈光合速率進(jìn)行測定。[結(jié)果]整個生長季中樹種單位葉面積日固碳釋氧能力隨季節(jié)性變化從大到小依次表現(xiàn)為夏季、秋季、春季。喬木單位葉面積日固碳釋氧量從大到小依次排序?yàn)椋河軜?、銀中楊、白樺、暴馬丁香、旱柳；灌木中植物單位葉面積日固碳釋氧量從大小到依次排序?yàn)椋鹤隙∠?、連翹、小葉丁香、水蠟、錦帶花、紅瑞木、雞樹條莢蒾。由于葉面積指數(shù)的不同，喬木單株植物單位面積固碳釋氧能力由強(qiáng)到弱為：榆樹、銀中楊、白樺、旱柳、暴馬丁香；灌木為連翹、紫丁香、錦帶花、紅瑞木、雞樹條莢蒾、水蠟、小葉丁香。[結(jié)論]該研究結(jié)果將為哈爾濱市居住區(qū)綠化樹種的選擇提供一定的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 居住區(qū)；園林植物；固碳釋氧；哈爾濱

中圖分類號 S688 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）17-05533-04

Abstract [Objective] The carbon fixation and oxygen release capacity of 12 commonly used plants for residential community of Harbin were studied. [Method]In this study， LI-6400 portable photosynthesis test system was used to observe photosynthetic rate of 12 commonly used plants for the residential community of Harbin. [Result]The results indicated that the capacity of carbon fixation and oxygen release per unit of leaf area was in the order of summer>autumn>spring. The arbor’s order of daily carbon fixation and oxygen release per unit of leaf area was in the order of Ulmus pumila>Poplus alba×P.beriliensis’>Betula platyphylla>Syringa reticulata>Salix matsudana. The shrub’s order of daily carbon fixation and oxygen release per unit of leaf area was in the order of Syringa oblata>Forsythia suspensa>Syringa microphylla>Ligustrum obtusifolium>Weigela florida> Cornus alba>Viburnum sargentii. The leaf area index of different，carbon fixation and oxygen release for every square meter of arbor from strong to weak was Ulmus pumila， Poplus alba×P. beriliensis’， Betula platyphylla， Salix matsudana， Syringa reticulate. The shrub was Forsythia suspense， Syringa oblate， Weigela florida， Cornus alba， Viburnum sargentii， Ligustrum obtusifolium， Syringa microphylla. [Conclusion]The result of this study was valuable to select plant for the residential community of Harbin.

Key words Residential； Landscaping plants； Carbon fixation and oxygen release； Harbin

自1998年我國施行住房體質(zhì)改革以來，住宅開始成為商品，購房者除了考慮房屋質(zhì)量和地理位置外，更加注重居住區(qū)環(huán)境質(zhì)量。居住區(qū)的生態(tài)效益越來越引起廣大園林工作者的重視。20世紀(jì)90年代初，陳自新等[1]對北京市園林植物生態(tài)效益進(jìn)行系統(tǒng)化研究，提出適合北京居住區(qū)綠化的復(fù)層模式。張風(fēng)[2]對呼和浩特市橋華世紀(jì)村居住綠地生態(tài)效益進(jìn)行研究，通過指標(biāo)估算整體經(jīng)濟(jì)效益。

盡管前人對植物固碳釋氧有一定研究[3-4]，但對哈爾濱市植物固碳釋氧的研究多集中在城市街道和公園植物中，而對于哈爾濱市居住區(qū)植物固碳釋氧效益的研究尚鮮見報(bào)道。該研究對哈爾濱居住區(qū)綠地常用的12種植物進(jìn)行測試，為生態(tài)化居住環(huán)境提供量化研究的依據(jù)，以期為哈爾濱市居住區(qū)樹種的合理選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

通過查閱哈爾濱市內(nèi)綠化樹種的相關(guān)資料[5]，并結(jié)合哈爾濱市主要居住區(qū)植物的調(diào)查，篩選出12種應(yīng)用頻率較高且體現(xiàn)哈爾濱綠化特色的園林植物作為試材，共包括喬木5種，灌木7種（表1）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 葉面積、冠幅面積的測定。

利用美國CI203激光葉面積儀直接測定各樹種單葉面積。在植株樹冠不同高度和4個方向選取健康、正常、無損傷的葉片進(jìn)行測量。為保證激光葉面積儀正常工作，將葉片表面灰塵擦拭干凈。每種植物取3株，每葉片3次重復(fù)，測量20枚葉片，取平均值[6]。采用皮尺測量植物東西和南北方向的冠幅大小，皮尺量程為50 m。

1.2.2 植物光合速率的測定。

采用美國Li6400便攜式植物光合測定儀，選擇晴朗、無風(fēng)或微風(fēng)的天氣，在自然光照條件下，選取向陽葉片中生長狀況良好，無損傷的功能葉片進(jìn)行活體測定。于2013年6～10月，每天從06：00～18：00，每2 h測定1次，在每種植物中選3株，每株測5枚葉片，每個葉片取5個瞬時光合速率值，重復(fù)3次，取平均值。

1.3 植物固碳釋氧量的計(jì)算

1.3.1 葉面積指數(shù)的計(jì)算。

葉面積指數(shù)是指植株葉面積總和與其所覆蓋的土地面積總和的比值[7]。葉面積指數(shù)反映出植物在單位土地面積上的葉片疏密程度和植物對光能的利用能力。

葉面積指數(shù)公式：LAI=總?cè)~面積（m2）/冠幅面積（m2）

總?cè)~面積通過標(biāo)準(zhǔn)枝法計(jì)算植物的枝條和枝葉數(shù)量，從而估算整株植株的總?cè)~片數(shù)量[4，8-10]。通過葉面積儀測量單葉面積，單位葉面積乘以植株總?cè)~片數(shù)量即為總?cè)~面積。

利用圓形和橢圓形面積公式估算植物冠幅面積。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面積指數(shù)分析

從表2可知，不同生活型植物間葉面積指數(shù)存在較大差異。12種常用園林植物中喬木葉面積指數(shù)均大于灌木。喬木類葉面積指數(shù)較大，范圍在4～6之間；灌木類葉面積指數(shù)較小，范圍在1～4之間。喬木中榆樹的葉面積指數(shù)最大，灌木中雞樹條莢蒾的葉面積指數(shù)最大。喬木類葉面積指數(shù)從大到小依次為：榆樹、銀中楊、旱柳、白樺、暴馬丁香。喬木類樹種中，榆樹和銀中楊的葉面積指數(shù)在6以上。白樺、旱柳和暴馬丁香的葉面積指數(shù)小于6。灌木類葉面積指數(shù)從大到小依次為：雞樹條莢蒾、錦帶花、連翹、紅瑞木、紫丁香、水蠟、小葉丁香。灌木類植物中紫丁香、連翹、紅瑞木、錦帶花和雞樹條莢蒾的葉面積指數(shù)均大于3，而小葉丁香和水蠟在3以下，其葉面積指數(shù)較低。

2.2 固碳釋氧量分析

2.2.1 單位葉面積植物固碳釋氧量。

通過測定園林植物光合作用的凈同化量值，計(jì)算出12種常用園林植物單位葉面積日固碳釋氧量（表3）。從表3可知，12種園林植物單位葉面積日固碳釋氧量存在差異。日固碳釋氧量最大的樹種是榆樹，最小的是雞樹條莢蒾，日固碳量的變化范圍在6.54～21.52 g/m2·d之間，日釋氧量的變化范圍在4.75～15.65 g/m2·d之間。除旱柳外，其他喬木日固碳釋氧量均大于灌木。5種喬木日固碳量平均值為15.11 g/m2·d，日釋氧量平均值為10.99 g/m2·d。

根據(jù)圖1得出喬木日固碳釋氧量從大到小排列順序?yàn)椋河軜?、銀中楊、白樺、暴馬丁香、旱柳；從圖2得出灌木的日固碳釋氧量從大到小排列順序?yàn)椋鹤隙∠?、連翹、小葉丁香、水蠟、錦帶花、紅瑞木、雞樹條莢蒾。

植物年固碳釋氧量的計(jì)算，要在植物的生長季節(jié)中減去降雨量超過5 mm的雨天，從而得到植物進(jìn)行光合作用的有效天數(shù)為137.5 d[1，4，8] 。

2.2.2 單株植物單位面積固碳釋氧量。

由表4得出，在測定的12種常用園林植物中，單位面積固碳釋氧量與單位葉面積的固碳釋氧量不同，說明單株植物單位面積的固碳釋氧量不僅取決于單位葉面積，還與植物的葉面積指數(shù)有關(guān)，其數(shù)值可以直接反映植株個體對生態(tài)環(huán)境的改善作用。單位面積日固碳釋氧量最大的樹種為榆樹，最小的為小葉丁香，固碳量的變化范圍在20.89～136.65 g/m2·d之間，釋氧量的變化范圍在15.21～99.38 g/m2·d之間。

根據(jù)圖3比較得出喬木的日固碳釋氧量從大到小排序?yàn)椋河軜?、銀中楊、白樺、旱柳、暴馬丁香；從圖4比較得出灌木的日固碳釋氧量從大到小排序?yàn)椋哼B翹、紫丁香、錦帶花、紅瑞木、雞樹條莢蒾、水蠟、小葉丁香。

3 結(jié)論與討論

（1）該研究是對哈爾濱市居住區(qū)綠地常用植物固碳釋氧能力的測定和研究，在樹種的選擇上具有一定的典型性，主要選擇了應(yīng)用頻率較高，生長與景觀效果良好的樹種。由于選擇樹種的環(huán)境條件和年份不同，與前人研究數(shù)據(jù)有些差異。不同樹種單位葉面積日固碳釋氧能力存在一定差異，即使同一樹種在不同季節(jié)也有顯著差異[15]。一般樹種單位葉面積日固碳釋氧能力從高到低隨季節(jié)性變化依次表現(xiàn)為夏季、秋季、春季[16]。葉面積指數(shù)是衡量單株植物固碳釋氧能力的一個極為重要的指標(biāo)。同一樹種的單位葉面積和單位面積固碳釋氧能力也存在不同。這不僅與單位葉面積有關(guān)，還與樹種的生長地點(diǎn)（接受光照多少）、生活型、總?cè)~面積、葉片結(jié)構(gòu)等有關(guān)。在測試的12種植物中，單位面積日固碳釋氧量從大到小依次表現(xiàn)為喬木、小喬木、灌木。由于喬木進(jìn)行光合作用時間長，又是上層樹種，從總?cè)~面積方面考慮，喬木同樣也占有優(yōu)勢[17]。因此對于樹種的選擇，應(yīng)以落葉喬木作為上層樹種，小喬木作為中層樹種，灌木作為中下層樹種，這樣可以充分利用光能，增加單位面積上的固碳釋氧能力。

（2）該研究僅對闊葉落葉的喬木、灌木進(jìn)行測定，但常綠針葉和地被植物同樣也是哈爾濱居住區(qū)綠化樹種的有益補(bǔ)充。單株植物單位面積固碳釋氧量是直接體現(xiàn)植株整體的效益指標(biāo)。通過對12種常用植物的測定，喬木單位面積固碳釋氧能力強(qiáng)弱依次為榆樹、銀中楊、白樺、旱柳、暴馬丁香；灌木為連翹、紫丁香、錦帶花、紅瑞木、雞樹條莢蒾、水蠟、小葉丁香。這將為哈爾濱市居住區(qū)綠化樹種的選擇提供一定的理論依據(jù)。

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