蘇州地區(qū)10種常見(jiàn)園林樹木光合特性研究

李 欣，蔣華偉，李靜會(huì)，江 君，靖 晶，姜紅衛(wèi)

（江蘇太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 蘇州 215155）

蘇州地區(qū)10種常見(jiàn)園林樹木光合特性研究

李 欣，蔣華偉，李靜會(huì)，江 君，靖 晶，姜紅衛(wèi)

（江蘇太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 蘇州 215155）

用LI-6400光合系統(tǒng)分析儀，測(cè)定10種蘇州常見(jiàn)園林配置樹木（香樟、玉蘭、無(wú)患子、紫薇、桂花、紫荊、楓香樹、杜鵑、海桐、紅花檵木）的光合特性及固碳釋氧能力。結(jié)果表明：10種樹木夏季晴天均有明顯的光合速率日變化。楓香樹、無(wú)患子光合速率表現(xiàn)為單峰曲線，8：00其凈光合速率就達(dá)到當(dāng)天的最大值；其他8種植物凈光合速率的日變化表現(xiàn)為雙峰曲線的。10種植物中喬木的單位葉面積日固碳釋氧量大小排序?yàn)橄阏?、玉蘭、桂花、無(wú)患子、楓香樹；灌木的單位葉面積日固碳釋氧量大小排序?yàn)樽限?、紫荊、海桐、紅花檵木、杜鵑。

光合特性；固碳釋氧；園林樹木；蘇州

城市園林綠地在改善城市環(huán)境、提高環(huán)境質(zhì)量方面的作用日益受到重視，園林綠化的發(fā)展也從過(guò)去的重觀賞價(jià)值，向生態(tài)、觀賞、游憩并重的方向發(fā)展，從而推動(dòng)城市園林綠地生態(tài)效益從定性研究轉(zhuǎn)向定量研究。在風(fēng)景園林建設(shè)要素中植物最重要的功能之一是通過(guò)光合作用固碳放氧。植物的固碳作用是其他生物所不能替代的［1］。不同植物、同一種植物在不同生長(zhǎng)季節(jié)的固碳釋氧能力均不同［2］。

植物進(jìn)行光合作用的有效部位是葉片，綠色植物發(fā)揮固碳釋氧作用的大小，中心問(wèn)題是如何發(fā)揮植物的光合效能。近幾年，國(guó)內(nèi)學(xué)者在部分地區(qū)對(duì)不同類型園林植物進(jìn)行了光合速率的測(cè)定、固碳釋氧能力的研究［3－6］。

蘇州作為世界聞名的園林城市，園林綠地不僅具有風(fēng)景名勝區(qū)的觀賞功能，對(duì)其生態(tài)環(huán)境、城市景觀風(fēng)貌也有著舉足輕重的作用，而蘇州在進(jìn)行植物配置時(shí)多存在單從其景觀效果考慮，缺乏對(duì)園林植物生理生態(tài)特性深入了解的現(xiàn)象；未能從發(fā)揮植物最大的生態(tài)效益出發(fā)，根據(jù)植物特性合理地配置喬木、灌木，以達(dá)到觀賞功能與生態(tài)功能并重的最佳狀況。本文選定了蘇州市常見(jiàn)的10種園林植物進(jìn)行了光合速率和固碳釋氧的測(cè)定，為蘇州園林植物栽培群落的構(gòu)建提供量化參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

蘇州市位于東經(jīng)119°55′～121°20′、北緯30°47′～32°2′，溫暖潮濕多雨，季風(fēng)明顯，四季分明，屬北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。年平均氣溫為15.7℃，年最高氣溫為39.3℃，最低氣溫－9.8℃。最熱月7月，平均氣溫28.2℃，最冷月1月，平均氣溫3.0℃。年平均降水量為1 094 mm，年降水日125 d。每年以6月降水量及降水日為最多，常年平均月降水量為160 mm。

1.2 試驗(yàn)材料

通過(guò)調(diào)查走訪蘇州市公園及道路綠地并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，選擇了蘇州市綠地中使用頻度較高的10種園林樹木。供試樹種為栽植于蘇州中國(guó)花卉植物園的香樟、玉蘭、楓香樹、無(wú)患子、桂花、紫薇、紫荊、海桐、紅花檵木、杜鵑（如表1），均為多年生壯齡樹種，長(zhǎng)勢(shì)良好，試驗(yàn)樹種的立地條件基本一致。

表1 10個(gè)供試樹種

1.3 植物光合速率的測(cè)定方法

于2013年7月樹木旺盛生長(zhǎng)季內(nèi)，用LI-6400光合系統(tǒng)測(cè)定儀對(duì)10種樹木進(jìn)行了測(cè)定。選擇晴朗、無(wú)風(fēng)的天氣，在自然光照條件下測(cè)量，每樹種選擇4～5株具有代表性的個(gè)體，每次每個(gè)供試樹種選取大小相似、生長(zhǎng)健壯、位于陽(yáng)面的5個(gè)葉片，每片葉記錄3個(gè)瞬時(shí)光合速率值，最后取其平均值。為了確保結(jié)果的可比性，所有供試樹種盡量在1 d內(nèi)完成測(cè)定，各個(gè)時(shí)間段內(nèi)測(cè)定樹種的順序保持不變，分別在上、中、下旬各測(cè)定1次，最后取均值。每次測(cè)定的時(shí)間為8：00，9：00，10：00，11：00，12：00，13：00，14：00，15：00，16：00和17：00。

1.4 植物固碳釋氧能力的計(jì)算方法

根據(jù)植物光合作用原理，固碳釋氧效應(yīng)的計(jì)算依據(jù)對(duì)樹種光合速率的測(cè)定，在光合作用日變化曲線中，其同化量是凈光合速率曲線和時(shí)間橫軸圍合的面積。當(dāng)日的凈同化量計(jì)算公式為其中，P單位mmol／（m2·d），Pi指初測(cè)點(diǎn)的瞬時(shí)光合速率值，Pi＋1為下1個(gè)測(cè)定點(diǎn)的瞬時(shí)光合速率值，單位為μmol／（m2·s）；ti為初測(cè)點(diǎn)的時(shí)間，ti＋1下1個(gè)測(cè)定點(diǎn)的時(shí)間，單位為h，j為測(cè)定次數(shù)。

以測(cè)定日的同化量換算成測(cè)定日的CO2固定量和O2釋放量，即WCO2＝P×44／1000，WO2＝P×32／1000。式中WCO2，WO2分別為單位面積葉片日固定CO2和釋放O2的質(zhì)量，單位為g／（m2·d）。

2 結(jié)果與分析

2.1 自然環(huán)境溫度日變化分析

溫度日變化情況觀測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 7月溫度日變化曲線

溫度值為全光照下測(cè)量，取3個(gè)測(cè)量日的平均值。從圖1中看出，7月蘇州地區(qū)的溫度7：00達(dá)到32℃，然后溫度持續(xù)升高，13：00達(dá)到最高值43.5℃，然后氣溫有所回落，17：00可達(dá)39.5℃，全天處于高溫狀態(tài)。

2.2 光合作用的日變化分析

從圖2中可看出，試驗(yàn)所得的10個(gè)樹種凈光合速率日變化曲線中，楓香樹和無(wú)患子2種植物在第1個(gè)測(cè)定時(shí)間點(diǎn)即8：00溫度達(dá)到34℃時(shí)，其凈光合速率就達(dá)到當(dāng)天的最大值。

其他8個(gè)樹種凈光合速率的日變化表現(xiàn)為雙峰曲線。第1個(gè)峰值海桐、紅花檵木、香樟、紫荊出現(xiàn)在10：00，桂花、杜鵑出現(xiàn)在9：00，紫薇、玉蘭出現(xiàn)在11：00；第2個(gè)峰值紅花檵木和紫薇出現(xiàn)在13：00外，其他出現(xiàn)在14：00或15：00。一般第1個(gè)峰值高于第2個(gè)峰值。之所以多數(shù)樹種的第2個(gè)峰值不出現(xiàn)在13：00，可能是因?yàn)樵谔K州13：00時(shí)氣溫過(guò)高，葉片萎蔫、氣孔導(dǎo)性下降，二氧化碳吸收減少，光呼吸增強(qiáng)，產(chǎn)生抑制。

圖2 10種樹種凈光合速率日變化曲線

2.3 不同樹種單位面積固碳釋氧量變化分析

從表2中知：?jiǎn)棠緲浞N單位葉面積日固碳釋氧量大小排序依次為香樟、玉蘭、桂花、無(wú)患子、楓香樹；灌木中樹種單位葉面積日固碳釋氧量大小排序依次為紫薇、紫荊、海桐、紅花檵木、杜鵑；凈同化量大小排序?yàn)樽限?、紫荊、香樟、海桐、玉蘭、紅花檵木、桂花、杜鵑、無(wú)患子、楓香樹。

10個(gè)供試樹種的單位面積固碳量分布在3.03～17.32 g／（m2·d）之間，紫薇最高，其次是紫荊和香樟，排在后3位的分別是楓香樹、無(wú)患子和杜鵑，喬灌木單位面積固碳量均值分別為6.39，10.53 g／（m2·d），灌木高于喬木。10種供試樹種的單位面積釋氧量分布在2.21～12.60 g／（m2·d）之間，紫薇最高，其次是紫荊和香樟，喬木灌木單位面積釋氧量分別為4.65，7.65 g／（m2·d），灌木高于喬木。喬木中，香樟的固碳釋氧量高于其他4種喬木，差異顯著；灌木中，紫薇的固碳釋氧量高于其他4種灌木，差異性顯著。喬木與灌木進(jìn)行比較，無(wú)患子與杜鵑、玉蘭與海桐之間的固碳釋氧量差異不顯著。

表2 10個(gè)樹種單位葉面積日凈同化量、日固碳釋氧量

3 結(jié)論與討論

不同園林植物光合特性對(duì)溫度變化的適應(yīng)性各不相同，溫度變化影響園林植物的光合特性指標(biāo)。供試樹木生長(zhǎng)環(huán)境均為全光照，研究發(fā)現(xiàn)，不同時(shí)刻園林樹木的凈光合速率不同，其值隨著溫度的變化而波動(dòng)。溫度過(guò)高抑制園林植物的光合作用，植物凈光合速率的峰值出現(xiàn)在溫度最高時(shí)刻的只有2種，而其余8種出現(xiàn)在溫度相對(duì)較低的時(shí)刻，夏季中午受溫度脅迫時(shí)易產(chǎn)生光合午休現(xiàn)象［7］。

試驗(yàn)選擇了蘇州地區(qū)出現(xiàn)頻度較高的10種園林植物，屬于基調(diào)樹種、骨干樹種或者優(yōu)勢(shì)樹種，這些樹種與蘇州地區(qū)的植被類型構(gòu)成比例基本一致，可以反映蘇州地區(qū)園林綠化狀況。植物的光合特性受生態(tài)因子和生物因子的多重作用，綠色植物的固碳釋氧效應(yīng)雖源于植物葉片的光合作用，但通過(guò)葉片表面與周圍環(huán)境產(chǎn)生的交流與相互作用時(shí)，葉片同時(shí)發(fā)生了蒸騰作用與呼吸作用，在評(píng)價(jià)綠地固碳釋氧效應(yīng)時(shí)，應(yīng)加以考慮。

試驗(yàn)對(duì)10個(gè)樹種光合特性和固碳釋氧能力進(jìn)行了測(cè)定。分析結(jié)果表明，10個(gè)樹種單位面積日固碳釋氧能力大小依次為紫薇、紫荊、香樟、海桐、玉蘭、紅花檵木、桂花、杜鵑、無(wú)患子、楓香樹。植物單位面積日固碳釋氧量均值灌木大于喬木。這并不說(shuō)明園林應(yīng)用中就應(yīng)多種植灌木，整體植物群落的固碳釋氧能力的發(fā)揮還與其中的植物個(gè)體本身的葉面積、冠幅等因素相關(guān)。植物群落的配置需要綜合考慮植物生態(tài)、觀賞與游憩功能的結(jié)合，才能最大程度滿足城市綠化與游人使用需求。

［1］ 黃 彥.低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代下的森林碳匯問(wèn)題研究［J］.西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，27（3）：260-268.

［2］ 陳自新，蘇雪痕，劉少宗，等.北京城市園林綠化生態(tài)效益研究［J］.中國(guó)園林，1998，14（5）：57-60.

［3］ 史紅文，秦 泉，廖建雄，等.武漢市10種優(yōu)勢(shì)園林植物固碳釋氧能力研究［J］.中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，31（9）：87-90.

［4］ 劉嘉君，王志剛，閻愛(ài)華，等.12種彩葉樹種光合特性及固碳釋氧功能［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，39（9）：23-30.

［5］ 董延梅，章銀柯，郭 超，等.杭州西湖風(fēng)景名勝區(qū)10種園林樹種固碳釋氧效益研究［J］.西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，28（4）：209-212.

［6］ 韓煥金.城市綠化植物的固碳釋氧效應(yīng)［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，33（5）：68-70.

［7］ 王麗勉，胡永紅，秦 俊，等.上海地區(qū)151種綠化植物固碳釋氧能力的研究［J］.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26（3）：399-401.

Photosynthetic characteristics of ten common landscape trees in Suzhou

LI Xin，JIANG Hua-wei，LI Jing-hui，JIANG Jun，JING Jing，JIANG Hong-wei
（Taihu Research Institute of Agricultural Sciences，Jiangsu Province，Suzhou 215155，China）

LI-6400 photosynthesis system was used to determine the photosynthetic characteristics and carbon fixation and oxygen release of ten common landscape trees in Suzhou.There occured obvious change in their photosynthetic rates in summer sunny day.A single peak curve featured the photosynthetic rate ofLiquidamba formosanaandSapindus mukurossi，but bimodal curve featured those of the others.The net photosynthetic rate reached its maximum of the day at 8：00 am ofLiquidamba formosana and Sapindus mukurossi.The order of daily carbon fixing and oxygen releasing capabilities of arbor from high to low was shown as follows，Cinnamomum camphora，Magnolia denudate，Osmanthus fragrans，Sapindus mukurossi and Liquidamba formosana.And the order of the capabilities of shrub from high to low was shown as follows，Lagerstroemia indica，Cercis chinensis Bunge，Pittosporum tobira，Loropetalum chinense var rubrum and Rhododendron simsii.

Photosynthetic characteristics；Carbon fixation and oxygen release；Landscape tree；Suzhou

S718.3

A

10.3969／j.issn.1001－7380.2014.01.005

1001－7380（2014）01－0020－04

2013-12-13

2013-12-16

江蘇太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所基金項(xiàng)目（SZJJ1204）

李 欣（1982－），女，助理研究員，從事園林植物研究。E-mail：lixin3736886＠163.com。