七種園林植物光合生理特性研究

王卓敏， 左煥煥， 薛 立*， 張 亨， 陳紅躍， 曾 鳳

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院, 廣東 廣州 510642; 2.廣州普邦園林股份有限公司， 廣東 廣州 510600)

七種園林植物光合生理特性研究

王卓敏1， 左煥煥2， 薛 立1*， 張 亨2， 陳紅躍2， 曾 鳳2

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院, 廣東 廣州 510642; 2.廣州普邦園林股份有限公司， 廣東 廣州 510600)

以廣州市南沙區(qū)的7種園林植物花葉鴨腳木、大紅花、水鬼蕉、朱蕉、鵝掌藤、綠朱蕉、射干為研究對象，利用Li — 6400便攜式光合測定系統(tǒng)測定其光合生理特性，以期選出光合能力強的園林植物；同時，以植物的光合指標(biāo)作為依據(jù)進行聚類分析。結(jié)果表明： 植物的凈光合速率為水鬼蕉>鵝掌藤>大紅花>射干>綠朱蕉>花葉鴨腳木>朱蕉；7種園林植物可分為3類，第1類有花葉鴨腳木和鵝掌藤，第2類有大紅花、朱蕉、綠朱蕉和朱蕉，第3類為水鬼蕉。水鬼蕉和鵝掌藤的凈光合速率和蒸騰速率高，光合能力、改善生態(tài)環(huán)境的功能強。

園林植物； 光合特性； 聚類

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，自然環(huán)境日益惡化[1]。園林植物固定CO2、釋放O2和降溫增濕等生態(tài)功能能顯著改善環(huán)境，而這些生態(tài)功能則通過光合作用來實現(xiàn)[2]。前人對園林植物光合生理的研究主要側(cè)重于大氣相對濕度、溫度、光照強度、土壤養(yǎng)分和水分引起的光合生理變化[3]，以及園林植物光合速率的日變化、光能利用、水分利用和CO2固定與園林植物的耐蔭性等方面的研究[2,4-7]，鮮有園林植物光合特性對比研究的報道[4,8-11]。廣州市擁有大面積的園林綠地，尚未見到其常見園林植物光合能力研究的報道。本研究以廣州南沙區(qū)常見的園林植物為研究對象，比較其光合生理特性，并對這些植物用聚類分析方法進行分類, 旨在為廣州市選擇高光合植物，充分發(fā)揮園林植物的生態(tài)效益提供依據(jù)。

1 試驗區(qū)概況

廣州市南沙區(qū)處于珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)的幾何中心，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，夏長冬短，雨量充沛， 最熱月(7月)平均氣溫28.3 ℃，最冷月(1月)平均氣溫13.2 ℃,年平均氣溫30.12 ℃，平均年降雨量1647.5 mm。

2 材料與方法

2.1試驗材料

調(diào)查的植物有花葉鴨腳木(Scheffleraodorata‘Variegata’)、大紅花(Hibiscusrosa-sinensis)、水鬼蕉(Hymenocallislittoralis)、朱蕉(Cordylinefruticosa)、鵝掌藤(Scheffleraarboricola)、綠朱蕉(Cordylinefruticosa‘Green Leaves')、射干(Belamcandachinensis)。其生長狀況見表1。

表1 園林植物生長狀況Tab 1 Generalsituationoflandscapeplants樹種平均地徑平均樹高平均冠幅花葉鴨腳木0 90±0 220 30±0 050 16±0 04大紅花1 14±0 250 87±0 110 26±0 05水鬼蕉2 19±0 330 29±0 060 53±0 18朱焦1 30±0 290 76±0 110 43±0 09鵝掌藤1 12±0 300 37±0 030 22±0 03綠朱焦2 02±0 350 99±0 050 67±0 15射干1 52±0 380 25±0 050 27±0 05

2.2試驗方法

2014年11月，在南沙住宅小區(qū)選擇上述7種園林綠化植物各5株，對其進行每木調(diào)查，用游標(biāo)卡尺測量地徑，用鋼卷尺測量樹高和冠幅。

選擇晴朗無風(fēng)的天氣，采用美國LI — COR公司生產(chǎn)的 Li — 6400便攜式光合作用測定系統(tǒng)，在開放氣路下對所調(diào)查的園林植物成熟葉片的氣體交換參數(shù)進行測定。每種植物選取生長狀況一致的5株植物，在每株植物中部成熟枝條上隨機選取由上而下第3位至第8位功能葉中5枚成熟葉片進行測定。為了盡量避免環(huán)境對測量結(jié)果產(chǎn)生的影響，以增強可比較性，所有測定均在同一天上午09:00—11:00時間段內(nèi)完成。每次測量的光照強度設(shè)為1000 μmol/(m2·s)，溫度為25～28 ℃，空氣的流量設(shè)為500 μmol/s；CO2濃度為測量時空氣中的CO2濃度，即400 μmol/mol。氣體交換參數(shù)包括凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)。

2.3數(shù)據(jù)分析方法

作圖均由Microsoft Excel完成，用SAS8.1軟件系統(tǒng)完成對植物光合生理指標(biāo)的多重比較和聚類分析。

3 結(jié)果與分析

3.17種園林植物的凈光合速率

圖1結(jié)果表明：7種園林植物的Pn差異顯著，表現(xiàn)為水鬼蕉(10.83 μmol/(m2·s))>鵝掌藤(6.49 μmol/(m2·s))>大紅花(6.12 μmol/(m2·s))>射干 (5.14 μmol/(m2·s))>綠朱蕉(4.96 μmol/(m2·s))>花葉鴨腳木(3.78 μmol/(m2·s))>朱蕉(3.00 μmol/(m2·s))，水鬼蕉的Pn為朱蕉的3.61倍(P<0.05)。水鬼蕉的Pn顯著大于其他植物的，而朱蕉的Pn顯著小于其他植物的(P<0.05)。

圖1 園林植物凈光合速率Fig.1 Pn of landscape plants

3.27種園林植物的氣孔導(dǎo)度

圖2結(jié)果表明： 7種園林植物的氣孔導(dǎo)度Gs表現(xiàn)為水鬼蕉>鵝掌藤>花葉鴨腳木>大紅花>綠朱蕉>射干>朱蕉，其中水鬼蕉的Gs值最高(0.15 mol/(m2·s))，朱蕉的Gs值最低(0.03 mol/(m2·s))，前者顯著大于后者(P<0.05)。水鬼蕉的Gs顯著大于其他植物的，鵝掌藤的Gs顯著大于花葉鴨腳木、大紅花、綠朱蕉、射干與朱蕉的，而朱蕉的Pn顯著小于其他植物的(P<0.05)。

圖2 園林植物氣孔導(dǎo)度Fig.2 Gsof landscape plants

3.37種園林植物的胞間CO2濃度

圖3結(jié)果表明： 7種園林植物的Ci含量為花葉鴨腳木>鵝掌藤>水鬼蕉>綠朱蕉>朱蕉>大紅花>射干，范圍在215.60～287.71 μmol/mol之間，其中花葉鴨腳木與鵝掌藤的Ci顯著大于其他植物的(P<0.05)。

圖3 園林植物胞間CO2濃度Fig.3 Ci of landscape plants

3.47種園林植物的蒸騰速率

圖4結(jié)果表明： 7種園林植物的Tr為鵝掌藤(2.26 mmol/(m2·s))>水鬼蕉(1.92 mmol/(m2·s))>綠朱蕉(1.14 mmol/(m2·s))>大紅花(1.10 mmol/(m2·s))>花葉鴨腳木(1.07 mmol/(m2·s)) >射干(0.84 mmol/(m2·s))>朱蕉(0.63 mmol/(m2·s))，其中鵝掌藤的Tr顯著大于其他植物的，朱蕉與射干的Tr顯著小于其他植物的(P<0.05)。

3.57種園林植物光合指標(biāo)聚類分析

圖5聚類分析結(jié)果表明：當(dāng)閾值為0.75時， 7種園林植物可分為3類，第1類為花葉鴨腳木和鵝掌藤，第2類有大紅花、射干、綠朱蕉和朱蕉，第3類為水鬼蕉?？傮w來看，第3類植物即水鬼蕉的光合特性表現(xiàn)最好，第1類的次之，第2類的最差。

圖4 園林植物蒸騰速率Fig.4 Tr of landscape plants

圖5 園林植物光合指標(biāo)聚類分析Fig.5 Cluster analysis of landscape plants

4 結(jié)論與討論

Pn主要受Gs、Tr和Ci的影響。植物進行光合作用主要是靠光所提供的能量，而葉片氣孔是植物葉片與外界交換氣體的通道，并控制植物葉片的水分，因而與Tr有著密切的相關(guān)關(guān)系[12-15]。Tr作為植物水分狀況最重要的生理指標(biāo)可以在一定程度上反映植物調(diào)節(jié)水分平衡的能力及適應(yīng)逆境的能力[16]，其數(shù)值直接影響著日蒸騰吸熱量的大小[17]。本研究中，水鬼蕉的Pn和Gs值均最高，說明其固碳釋氧的能力最強，有利于提高周圍環(huán)境的空氣質(zhì)量。由于其Gs大，所以植物葉片與外界交換的CO2和O2較多，也有利于蒸騰作用[14]。7種園林植物中，鵝掌藤的Pn僅次于水鬼蕉的，但其Tr最大，說明其固碳釋氧的能力較強，降溫增濕效應(yīng)最強，相應(yīng)的其耗水量可能較大。朱蕉和射干的Pn、Gs和Tr偏低，說明朱蕉的光合能力和蒸騰作用較弱。這些也表明了Pn與Gs、Tr和Ci的相關(guān)性。

從這7種植物的光合指標(biāo)聚類分析結(jié)果來看：水鬼蕉Pn和Gs均最高，Ci較低，Tr較大，即光合能力最強；花葉鴨腳木和鵝掌藤的光合能力次之；大紅花、射干、綠朱蕉和朱蕉的光合能力整體偏低，其中朱蕉的最弱。本研究中，光合能力和蒸騰作用強的水鬼蕉和鵝掌藤固定CO2和釋放O2方面的能力強，降溫效果好，有利于提高周圍環(huán)境的空氣質(zhì)量，可以作為園林配置中首選植物。朱蕉和射干的光合能力和蒸騰作用弱，改善生態(tài)環(huán)境的效果不佳。

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Photosyntheticcharacteristicsofsevenlandscapeplants

WANG Zhuomin1, ZUO Huanuan2, XUE Li1*, ZHANG Hen2,CHEN Hongyue1, ZENG Feng2

(1.College of Forestry and Landscape Architecture, South China Agricultural University,Guangzhou 510642, China;2.Guangzhou Pubang Landscape Architecture Co Lt, Guangzhou 510600, China)

In order to select landscape plants with high photosynthetic capacity, the photosynthetic characteristics of senven landscape plantsScheffleraodorata‘Variegata’,Hibiscusrosa-sinensis,Hymenocallislittoralis,Cordylinefruticosa,Scheffleraarboricola,Cordylinefruticosa‘Green Leaves' andBelamcandachinensiswere analyzed in Nansha of Guangzhou, Guangdong Province.Results showed that photosynthetic rate of plants decreased in the order ofH.littoralis.>S.arboricola>H.rosa-sinensis>B.chinensis>C.fruticosa‘Green Leaves'>S.odorata‘Variegata’ >C.fruticosa; the photosynthetic index of seven plants were grouped using cluster analysis: the first kind includedS.odorata‘Variegata’ and S.arboricola, the second kind includedH.rosa-sinensis,B.chinensis,C.fruticosaandC.fruticosa‘Green Leaves' and belonged to the third kind.H.littoralisand S.arboricolahave a strong improving environment function with high net photosynthetic rate and transpiration rate.

landscaple plant; photosynthetic characteristics; cluster analysis

2016-08-22

廣州市科信局項目(2014SY000010)。

王卓敏(1992-),女，碩士生，主要從事森林培育學(xué)和樹木抗逆生理學(xué)研究。

薛立，教授，博士；E-mail：forxue@scau.edu.cn。

Q 945

A

1003 — 5710(2016)06 — 0026 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2016. 06. 006

(文字編校：唐效蓉)