昆明市常見綠化植物冬季固碳釋氧能力研究

劉雪蓮，何云玲*，張淑潔，陳軍文

1. 云南大學(xué)資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650091；2. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201

昆明市常見綠化植物冬季固碳釋氧能力研究

劉雪蓮1，何云玲1*，張淑潔1，陳軍文2

1. 云南大學(xué)資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650091；2. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201

固碳釋氧是植物的一項(xiàng)重要功能。以昆明市18種常見綠化植物為研究對象，測定凈光合速率和葉面積指數(shù)，對其固碳釋氧能力進(jìn)行分析研究。結(jié)果表明：18種常見綠化植物的凈光合速率日變化曲線主要呈單峰型曲線或雙峰型曲線；單位葉面積日凈同化量為31.25～125.17 mmol·m-2·d-1，固碳量為1.10～4.41 g·m-2·d-1，釋氧量為0.80～3.20 g·m-2·d-1；單位土地面積日固碳量為2.43～24.68 g·m-2·d-1，釋氧量為1.17～17.95 g·m-2·d-1。單位葉面積固碳釋氧能力聚類分析表明，喬木（5種）、灌木（7種）、草本（3種）、藤本（3種）均可分為兩級；單位土地面積固碳釋氧能力分析表明，喬木（5種）、草本（3種）、藤本（3種）均分為兩級，灌木（7種）分為三級。其中，日固碳釋氧能力較強(qiáng)的喬木有山茶（Camellia japonica），灌木有鵝掌柴（Schefflera octophylla）和灑金葉珊瑚（Aucuba japonica），草本有扁穗雀麥（Bromus catharticus）和早熟禾（Poa pratensis），藤本有常春藤（Hedera nepalensis）；日固碳釋氧能力中等的灌木有八角金盤（Fatsia japonica）、紅花檵木（Loropetalum chinense）和假連翹（Duranta repens）；日固碳釋氧能力較弱的喬木有蒲葵（Livistona chinensis）、小葉榕（Ficus microcarpa）、長葉刺葵（Phoenix canariensis）和金桂（Osmanthus fragrans），灌木有銹葉杜鵑（Rhododendron siderophyllum）和紅葉石楠（Photinia×fraseri），草本有吊蘭（Chlorophytum comosum），藤本有爬山虎（Parthenocissus tricuspidata）和蔓長春花（Vinca major）。本研究旨在為城市綠化植物選擇提供參考依據(jù)，為構(gòu)建城市綠化植物群落提供理論支撐，為建設(shè)城市生態(tài)園林提供科學(xué)依據(jù)。

固碳釋氧；葉面積指數(shù)；綠化植物；聚類分析；昆明

LIU Xuelian， HE Yunling， ZHANG Shujie， CHEN Junwen. Study on carbon fixation and oxygen release capabilities of 18 afforestation plants in Kunming city ［J］. Ecology and Environmental Sciences， 2016， 25（8）: 1327-1335.

自工業(yè)革命開始，大氣中CO2濃度逐步上升（陳文婧，2013），溫室效應(yīng)也日益加劇（林欣等，2014）31，導(dǎo)致全球氣候變暖趨勢自20世紀(jì)90年代以來明顯加速；因全球氣候變暖而產(chǎn)生的巨大的危害嚴(yán)重影響了人類經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，如何減緩氣候變暖成為國際社會關(guān)注的熱點(diǎn)問題（IPCC，2013）。植物具有固碳釋氧的重要功能，即通過光合作用吸收二氧化碳和釋放氧氣，在一定程度上減弱溫室效應(yīng)（張艷麗等，2013）3879，對調(diào)節(jié)區(qū)域碳平衡起著重要的作用（IPCC，2007；Ravindranath et al.，2009；何云玲等，2015）。

城市綠化植物是城市綠化建設(shè)中最重要的組成部分，也是城市生態(tài)系統(tǒng)中的主要初級生產(chǎn)者（饒顯龍等，2014）。近年來各國學(xué)者圍繞城市綠化植物固碳釋氧功能做了大量的研究工作，取得了顯著的成就。國外主要針對綠地年固碳能力的研究較多（寇思勇，2016），例如Nowak et al.（2002）及Pataki et al.（2006）對美國各州的城市綠地進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)綠地主要通過調(diào)節(jié)局部溫度、濕度、熱量的方式固定CO2，進(jìn)而估算城市綠地每年的固碳量；Schmitt-Harsh et al.（2013）對美國中西部中型城市的森林結(jié)構(gòu)和碳儲量進(jìn)行了研究，得出城市森林碳儲量的范圍是0～11.22 kg·cm-2。Dung et al.（2016）用生物量法對越南湄公河三角洲紅樹林進(jìn)行碳儲量研究。國內(nèi)學(xué)者對綠化植物則以不同季節(jié)凈光合速率日變化、光合速率影響因子、光響應(yīng)特性等方面的研究為主，常用的方法主要是Ward法聚類分析和因子分析，如邵永昌（2016）等選取了上海地區(qū)17個(gè)主要綠化樹種，測定了植物的光合特性，分析了凈光合速率日變化及其與影響因子的相關(guān)性，并對測試樹種的單位葉面積和單位土地面積日固碳釋氧能力進(jìn)行了聚類分析；張嬌等（2013）選取了浙北地區(qū)30種常見綠化樹種，測定了樹木的凈光合速率日變化及不同光強(qiáng)梯度下光合作用的光響應(yīng)特性，并對其日凈固碳量和光合生理擬合參數(shù)進(jìn)行Ward法聚類分析和因子分析。

由于同一種植物在不同地區(qū)以及不同生長季節(jié)的固碳釋氧能力不同（王忠君，2010；陳月華等，2012116），不同的樹種因其生理特性的不同，固碳釋氧的能力也不同（張嬌等，2012），因此，為了正確評估綠化植物在區(qū)域碳平衡中的作用，對其固碳釋氧能力進(jìn)行更為深入的研究也日益成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。而且研究綠化植物的固碳釋氧能力，也可為城市綠化植物的選擇和配置提供科學(xué)的參考依據(jù)。昆明市地處中國的西南地區(qū)，氣候四季如春，草木四季常青，綠化植物是維護(hù)其城市生態(tài)平衡的主要基礎(chǔ)，然而目前對該地區(qū)植物固碳釋氧能力的研究鮮見報(bào)道。本研究結(jié)合昆明市的實(shí)際情況，選取了18種常見園林綠化植物，對其凈光合速率和葉面積指數(shù)進(jìn)行實(shí)際測定，對不同植物凈光合速率日變化、單位葉面積及單位土地面積的日固碳釋氧能力進(jìn)行分析研究。旨在探討該地區(qū)綠化植物固碳釋氧能力的特征，充分發(fā)揮植物的碳匯作用，以期為城市綠化植物的選擇提供參考依據(jù)，為構(gòu)建城市綠化植物群落提供理論支撐，以及為建設(shè)城市生態(tài)園林提供科學(xué)依據(jù)。

表1　昆明市18種常見綠化植物名稱Table 1　Eighteen common plants in Kunming City

1　研究區(qū)域概況

昆明市位于云南省中部，東經(jīng)102°10′～103°40′，北緯24°23′～26°22′之間。北部有烏蒙山等群山天然屏障，南部受海洋季風(fēng)暖濕氣候及高原湖泊調(diào)解溫濕度的影響，氣候?qū)俦眮啛釒У途暥雀咴降貪駶櫦撅L(fēng)氣候，全年溫和，四季如春，干濕季分明；年平均氣溫14.5 ℃，年降水量1035 mm，年均日照時(shí)數(shù)長達(dá)2400多小時(shí)，無霜期達(dá)230 d。昆明市處于亞熱帶常綠闊葉林區(qū)域的高原亞熱帶北部常綠闊葉林地帶（劉麗萍等，2011）。植物資源豐富，植物區(qū)系以熱帶、亞熱帶成分占優(yōu)勢，溫帶成分也占有較大比例。僅園林種子植物就有155科523屬1152種；同時(shí)存在一定的特有植物（彭建松等，2009）。

2　研究方法

2.1綠化植物的選擇

通過前期相關(guān)項(xiàng)目詳細(xì)的植被調(diào)查，經(jīng)過不斷篩選和比對，選取昆明市公園、道路及居住小區(qū)綠地中常見的5種喬木、7種灌木、3種草本和3種藤本作為研究對象。各種實(shí)際測試植物均選自昆明市新迎-楓藍(lán)國際居住小區(qū)內(nèi)，全部植物同期移栽、種植，環(huán)境、立地和管理?xiàng)l件一致。植株枝葉繁茂、生長狀況良好。測試的18種植物名錄詳見表1。

2.2試驗(yàn)方法

2.2.1植物光合速率和葉面積指數(shù)的測定

植物光合速率的測定采用美國LI-COR公司生產(chǎn)的LI-6400便攜式光合儀進(jìn)行測量。于2016年1月選擇光照充足、無風(fēng)或微風(fēng)的晴天，在自然光照條件下，從8:00—18:00每隔2 h測定1次。測定時(shí)每種植物選擇3株具有代表性的樣木，每次每種植物選取陽面的大小相近、生長健壯的5個(gè)葉片，在不離體的情況下每片葉記錄3～6個(gè)瞬時(shí)光合速率值，然后取其平均值，每種植物取3株樣木的平均值（熊向艷等，2014）250。每天分5個(gè)時(shí)間段進(jìn)行循環(huán)測定，同時(shí)各個(gè)時(shí)間段內(nèi)測定樹種的順序保持不變（董延梅等，2013）210。

很多研究者選擇在夏季測定植物的光合速率，是因?yàn)橄募局参锷L旺盛，有利于估算出植物一年中日固碳釋氧量的峰值（王立等，2012）。而本文選擇在冬季測定，是因?yàn)槎局参锷L較慢，估算出來的日固碳釋氧量一般為一年中的谷值，可以計(jì)算植物的最低固碳能力。

葉面積指數(shù)（leaf area index，簡稱LAI）是指植物所覆蓋土地面積上的植物葉片的總面積（李冰冰，2012），計(jì)算公式為：

式中，Y為植物的總?cè)~面積，單位為m2；S為植物所覆蓋的土地面積，即植物樹冠投影面積，單位為m2。植物單葉葉面積采用美國LI-COR公司生產(chǎn)的LI-3000C型便攜式葉面積儀測量。對每種植物取3株具有代表性的樣木，每株取6片單葉進(jìn)行測試并記錄，取所有葉面積測試數(shù)據(jù)的均值作為該種植物的單葉葉面積。采用標(biāo)準(zhǔn)枝法調(diào)查整株葉量，從而獲得整個(gè)調(diào)查植株的葉片總面積。植物樹冠投影面積使用皮尺測量其冠幅大小再通過計(jì)算得出（李永秀等，2008；朱燕青，201312）。

2.2.2植物固碳釋氧能力計(jì)算

在植物的光合作用日變化曲線中，其同化量是凈光合速率曲線與時(shí)間橫軸圍合的面積（韓煥金，2005）。根據(jù)各植物的凈光合速率日變化曲線圖，使用簡單積分法計(jì)算測試植物在測定當(dāng)日的凈同化量（劉嘉君等，2011），計(jì)算公式為：

式中，P為測定日單位葉面積的凈同化總量，單位為mmol·m-2·d-1；Pi為初測點(diǎn)的瞬時(shí)光合作用速率，Pi+1為i+1測點(diǎn)的瞬時(shí)光合作用速率，單位為μmol·m-2·s-1；ti為初測點(diǎn)的瞬時(shí)時(shí)間，ti+1為i+1測點(diǎn)的時(shí)間，單位為h；j為測試次數(shù)；3600為每小時(shí)3600 s；1000為mmol與μmol的轉(zhuǎn)化系數(shù)。

一般植物晚上的暗呼吸消耗量按照白天同化量的20%計(jì)算（王麗勉等，2007），則單位葉面積日凈固定CO2量按照以下公式計(jì)算：

式中，2COW為測定日單位葉面積的凈固定CO2的質(zhì)量，單位為g·m-2·d-1；44為CO2的摩爾質(zhì)量，單位為g·mol-1。

根據(jù)光合作用的反應(yīng)方程：CO2+4H2O→CH2O+3H2O+O2，測試植物在測定當(dāng)日釋放O2質(zhì)量計(jì)算公式為：

式中，2OW為測定日單位葉面積釋放O2的質(zhì)量，單位為g·m-2·d-1；32為O2的摩爾質(zhì)量，單位為g·mol-1。

測試植物在測定當(dāng)日單位土地面積上每天吸收CO2和釋放O2量分別按照以下計(jì)算（張娜等，2015）：

式中，2COQ為測定日單位土地面積的凈固定CO2的質(zhì)量，單位為g·m-2·d-1；2OQ為測定日單位土地面積釋放O2的質(zhì)量，單位為g·m-2·d-1。

3　結(jié)果與分析

3.1測試植物的光合速率日變化

從圖1植物凈光合速率變化曲線可以看出，昆明市18種常見植物的凈光合速率日變化曲線主要有單峰型和雙峰型兩類。單峰型曲線植物有小葉榕Ficus concinna、鵝掌柴Schefflera octophylla和吊蘭Chlorophytum comosum，這3種植物在8:00—11:59凈光合速率逐漸增大，12:00—13:59達(dá)到最大（分別為1.94、2.96和1.85 μmol·m-2·s-1），而后凈光合速率逐漸下降。其余呈現(xiàn)雙峰型曲線的植物，第1個(gè)峰值出現(xiàn)在10:00—11:59，第2個(gè)峰值出現(xiàn)在14:00—15:59，并且第1個(gè)峰值高于第2個(gè)峰值，谷值出現(xiàn)在12:00—14:59，即出現(xiàn)“光合午休”。例如，山茶Camellia japonica在10:00—11:59出現(xiàn)凈光合速率第1個(gè)峰值（5.22 μmol·m-2·s-1），在14:00—15:59出現(xiàn)第2個(gè)峰值（4.66 μmol·m-2·s-1），在12:00—14:59出現(xiàn)谷值（4.23 μmol·m-2·s-1）。植物出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象，主要是由于中午光照強(qiáng)度過大，蒸騰作用強(qiáng)烈，致使氣孔導(dǎo)性下降，植物葉片無法正常地與外界進(jìn)行氣體交換，二氧化碳吸收減少，呼吸作用增強(qiáng)，對光合作用產(chǎn)生抑制（陳月華等，2012）119。

3.2測試植物的日平均光合速率值和葉面積指數(shù)

從表2可知，18種測試植物的日平均光合速率值分布在0.96～3.98 μmol·m-2·s-1之間，其中早熟禾Poa annua、山茶、扁穗雀麥Bromus catharticus的日平均光合速率最大。喬木、灌木、草本及藤本植物平均光合速率值在1.79～2.62 μmol·m-2·s-1之間，大小排序?yàn)椋翰荼荆締棠荆咎俦荆竟嗄尽?/p>

參試植物的葉面積指數(shù)分布在1.24～6.16之間；其中山茶、小葉榕、鵝掌柴的葉面積指數(shù)較大。喬木、灌木、草本及藤本植物葉面積指數(shù)的平均值分布在2.09～3.42之間，大小排序?yàn)椋簡棠荆竟嗄荆静荼荆咎俦尽?/p>

圖1　測試植物的凈光合速率日變化Fig. 1　Diurnal variations of net photosynthetic rate of plants tested

3.3測試植物單位葉面積的固碳釋氧能力

根據(jù)圖1植物凈光合速率的日變化曲線，通過式（2）～（4）計(jì)算分別得到18種植物單位葉面積的日凈同化量、固碳量以及釋氧量，見表3。植物單位面積每天固碳釋氧量的大小與其光合作用速率呈正相關(guān)（本文用日平均光合速率表示）（史紅文等，2011）89。從表3可知，5種喬木的單位葉面積凈同化量、固碳量及釋氧量分別在39.24～113.83 mmol·m-2·d-1、1.38～4.01、1.08～2.91 g·m-2·d-1之間；3個(gè)指標(biāo)均以山茶最高，長葉刺葵最低。7種灌木的單位葉面積凈同化量、固碳量及釋氧量分別在38.51～68.72 mmol·m-2·d-1、1.36～2.42、0.99～1.76 g·m-2·d-1之間； 3個(gè)指標(biāo)均以紅花檵木Loropetalum chinense最高，銹葉杜鵑Rhododendron siderophyllum最低。3種草本的單位葉面積凈同化量、固碳量及釋氧量分別在31.25～125.17 mmol·m-2·d-1、1.10～4.41、0.80～3.20 g·m-2·d-1之間；3個(gè)指標(biāo)均以早熟禾最高，吊蘭最低。3種藤本的單位葉面積凈同化量、固碳量及釋氧量分別在56.59～63.90 mmol·m-2·d-1、1.99～2.25、1.45～1.64 g·m-2·d-1之間；3個(gè)指標(biāo)均以爬山虎Parthenocissus tricuspidata最高，蔓長春花Vinca major最低。喬木、灌木、草本及藤本植物單位葉面積凈同化量、固碳量及釋氧量平均值分別在55.45～82.67 mmol·m-2·d-1、1.95～2.91、1.42～2.12 g·m-2·d-1之間，大小排序均為：草本＞喬木＞藤本＞灌木。

表2　測試植物平均光合速率值和葉面積指數(shù)Table 2　Average photosynthetic rate and LAI of plants tested

3.4測試植物單位土地面積的固碳釋氧能力

根據(jù)表2、表3植物的葉面積指數(shù)及日固碳量，通過式（5）和（6）計(jì)算分別得到18種植物單位土地面積的日固碳量以及釋氧量，見表4。從表4可知，5種喬木的單位土地面積固碳量及釋氧量分別為2.43～24.68、1.77～17.95 g·m-2·d-1；2個(gè)指標(biāo)均以山茶最高，長葉刺葵最低。7種灌木的單位土地面積固碳量及釋氧量分別為2.56～7.48、1.86～5.44 g·m-2·d-1；2個(gè)指標(biāo)均以鵝掌柴最高，紅葉石楠Photinia fraseri最低。3種草本的單位土地面積固碳量及釋氧量分別為2.89～11.37、2.10～8.27 g·m-2·d-1；2個(gè)指標(biāo)均以早熟禾最高，吊蘭最低。3種藤本的單位土地面積固碳量及釋氧量分別為3.96～5.03、2.89～3.66 g·m-2·d-1；2個(gè)指標(biāo)均以常春藤Hedera nepalensis最高，蔓長春花最低。喬木、灌木、草本及藤本中植物單位土地面積固碳量及釋氧量平均值分別為4.48～9.17、3.26～6.67 g·m-2·d-1，大小排序均為：喬木＞草本＞灌木＞藤本。

受葉面積指數(shù)的影響，植物單位葉面積固碳釋氧量與單位土地面積固碳釋氧量有明顯差異。就灌木而言，鵝掌柴單位葉面積固碳量和釋氧量雖然不是最高，分別為2.17、1.58 g·m-2·d-1，但其葉面積指數(shù)最高，為3.45，故其單位土地面積固碳釋氧量最高。而紅花檵木單位葉面積固碳量和釋氧量雖然最高，分別為2.46、1.76 g·m-2·d-1，但其葉面積指數(shù)較低，為1.58，故其單位土地面積固碳釋氧量有所降低。因此，植物的固碳釋氧能力不僅受白天的凈光合速率和夜間呼吸速率的影響，還受該樹種葉面積指數(shù)的影響（張艷麗等，2013）3885。

表3　測試植物單位葉面積的日凈同化量、日固碳釋氧量Table 3　Daily net assimilation， carbon fixation and oxygen release capabilities of plants tested per unit leaf area

表4　測試植物單位土地面積的日固碳釋氧量Table 4　Daily carbon fixation and oxygen release capabilities of plants tested per unit land area

3.5測試植物固碳釋氧能力的聚類分析

利用IBM SPSS Statistics 22.0數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件，使用Word Method離差平方和法，對18種測試植物單位葉面積日固碳釋氧量進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見圖2?？蓪?種喬木單位葉面積固碳釋氧能力分成兩級，其中蒲葵Livistona chinensis、山茶為一級，固碳釋氧能力較強(qiáng)；長葉刺葵、小葉榕、金桂Osmanthus fragrans為二級，固碳釋氧能力較弱。7種灌木單位葉面積固碳釋氧能力分成兩級，鵝掌柴、灑金葉珊瑚Aucuba japonica、紅葉石楠、紅花檵木為一級，固碳釋氧能力較強(qiáng)；八角金盤Fatsia japonica、假連翹Duranta repens、銹葉杜鵑為二級，固碳釋氧能力較弱。3種草本單位葉面積固碳釋氧能力分成兩級，扁穗雀麥、早熟禾為一級，固碳釋氧能力較強(qiáng)；吊蘭為二級，固碳釋氧能力較弱。3種藤本單位葉面積固碳釋氧能力分成兩級，常春藤、爬山虎為一級，固碳釋氧能力較強(qiáng)；蔓長春花為二級，固碳釋氧能力較弱。

使用相同軟件和方法，對18種測試植物單位土地面積日固碳釋氧量進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見圖3。5種喬木單位土地面積固碳釋氧能力分成兩級，山茶為一級，固碳釋氧能力較強(qiáng)；蒲葵、小葉榕、長葉刺葵、金桂為二級，固碳釋氧能力較弱。7種灌木單位土地面積固碳釋氧能力分成三級，鵝掌柴、灑金葉珊瑚為一級，固碳釋氧能力較強(qiáng)；八角金盤、紅花檵木、假連翹為二級，固碳釋氧能力中等；銹葉杜鵑、紅葉石楠為三級，固碳釋氧能力較弱。3種草本單位土地面積固碳釋氧能力分成兩級，扁穗雀麥、早熟禾為一級，固碳釋氧能力較強(qiáng)；吊蘭為二級，固碳釋氧能力較弱。3種藤本單位土地面積固碳釋氧能力可以分成兩級，常春藤為一級，固碳釋氧能力較強(qiáng)；爬山虎、蔓長春花為二級，固碳釋氧能力較弱。

圖2　測試植物單位葉面積固碳釋氧能力聚類分析Fig. 2　Result of cluster analysis on the capability of carbon fixation and oxygen release per unit leaf area of plants tested

4　討論與結(jié)論

4.1討論

目前，不同學(xué)者對不同區(qū)域、不同環(huán)境下植物的固碳釋氧能力已經(jīng)進(jìn)行了大量研究。植物固碳釋氧能力受到多種因素的影響，其中植物本身和外界環(huán)境因素是重要的影響因素。影響固碳釋氧能力的植物自身因素主要有植物種類、株齡、葉位等。喬木、灌木、草本及藤本植物的固碳釋氧能力高低不同但差異不大，而具體植物種類的固碳釋氧能力差異較大。

本研究中所選取的18種綠化植物為昆明市綠地中最常見的植物種類。本研究測試時(shí)選取陽面的大小相近、生長健壯的葉片，而未考慮陰面的葉片，可能導(dǎo)致結(jié)果偏高。通過植物固碳釋氧能力的對比分析，固碳量高的植物，其釋氧量也相對高，固碳量低的植物，其釋氧量也相對較低。本研究中，早熟禾、山茶、扁穗雀麥的植物單位葉面積固碳釋氧能力和單位土地面積固碳釋氧能力均大于其他植物。山茶、紅葉石楠和紅花檵木3種植物平均光合速率值為：山茶＞紅花檵木＞紅葉石楠，朱燕青（2013）36-37對這3種植物12月平均光合速率值的研究結(jié)果為：紅葉石楠＞山茶＞紅花檵木，且其平均光合速率值均大于本研究。兩者研究時(shí)間較為接近，都屬于冬季，對比性較強(qiáng)，結(jié)果出現(xiàn)差異的原因可能是測試植物生境不同，本研究中綠化植物由于周圍樓房較高，光照強(qiáng)度較弱。本研究中小葉榕、鵝掌柴和吊蘭凈光合速率日變化呈單峰型曲線，原因可能是在其生長在光照較弱的地方；假連翹、八角金盤、紅花檵木、常春藤、爬山虎呈雙峰型曲線，與林欣等（2014）32-33對廣州市區(qū)假連翹、陳月華等（2012）118-119對長沙地區(qū)八角金盤和紅花檵木、劉敏敏等（2014）對南方公路常春藤及黃成林等（2004）對合肥市爬山虎的研究結(jié)果相一致。

圖3　喬木、灌木、草本和藤本植物單位土地面積固碳釋氧能力聚類分析Fig. 3　Result of cluster analysis on the capability of carbon fixation and oxygen release per unit land area of plants tested

本研究中昆明市常見喬木平均光合速率值均值大于灌木，與董延梅等（2013）211對10種園林植物及郭楊等（2014）對居住區(qū)12種園林植物光合速率的測定結(jié)果相一致。喬木、灌木和草本的單位土地面積日固碳釋氧量大小排序?yàn)椋簡棠荆静荼荆竟嗄荆芏嘌芯浚惿蠃i等，2012755；郭楊等，20145535-5536）主要針對喬木和灌木，結(jié)果與本研究相似，均為喬木大于灌木；熊向艷等（2014）251-252對北京市城鄉(xiāng)結(jié)合部17種常用綠化植物研究的結(jié)果為喬木＞灌木＞草本，引起差異的原因可能是本研究草本植物生長在光照較強(qiáng)的環(huán)境中。本研究中，喬木單位葉面積固碳釋氧量大于灌木，與郭楊等（2014）5535、熊向艷等（2014）251-252和董延梅等（2013）211研究結(jié)果相似，與陳月華等（2014）120、陳少鵬等（2012）752和史紅文等（2011）89-90研究結(jié)果不同，可能與測試時(shí)間、測試植物喬木與灌木樣本選取數(shù)量、植物所處生境有關(guān)。

在城市環(huán)境日益惡化的今天，研究城市植物及綠地固碳釋氧能力，對于資源優(yōu)化配置、區(qū)域競爭優(yōu)勢、經(jīng)濟(jì)合理布局和建立空間創(chuàng)新系統(tǒng)具有重大意義。在城市園林綠化樹種優(yōu)化配置時(shí)，需要充分發(fā)揮樹種的生態(tài)效益功能，綜合考慮樹種單株葉面積、葉面積指數(shù)、胸徑等形態(tài)等指標(biāo)，以及植物生態(tài)效益功能的發(fā)揮與空氣溫度、濕度、太陽輻射、風(fēng)速等環(huán)境因子之間的密切關(guān)系，下一步研究將深入量化探討固碳釋氧效應(yīng)與環(huán)境影響要素之間的關(guān)系。

4.2結(jié)論

（1）昆明市18種常見綠化植物中，小葉榕、鵝掌柴和吊蘭的光合作用日變化曲線呈單峰型曲線，峰值出現(xiàn)在12:00—13:59；其他植物呈雙峰型曲線，峰值一般出現(xiàn)在10:00—11:59和14:00—15:59。日平均光合速率值分布在0.96～3.98 μmol·m-2·s-1之間，葉面積指數(shù)分布在1.24～6.16之間。

（2）昆明市18種測試植物的單位葉面積凈同化量為31.25～125.17 mmol·m-2·d-1，固碳量為1.10～4.41 g·m-2·d-1，釋氧量為0.80～3.20 g·m-2·d-1。早熟禾、山茶、扁穗雀麥等植物單位葉面積固碳釋氧能力大于其他植物。而測試植物的單位土地面積固碳量為2.43～24.68 g·m-2·d-1，釋氧量為1.17～17.95 g·m-2·d-1。山茶、早熟禾、扁穗雀麥等植物單位土地面積固碳釋氧能力大于其他植物。

（3）昆明市18種測試植物固碳釋氧能力聚類分析表明，喬木、灌木、草本、藤本單位葉面積固碳釋氧能力分兩級；喬木、草本、藤本單位土地面積固碳釋氧能力分兩級，灌木分三級。其中，植物單位土地面積固碳釋氧能力喬木較強(qiáng)的有山茶，較弱的有蒲葵、小葉榕、長葉刺葵和金桂；灌木較強(qiáng)的有鵝掌柴和灑金葉珊瑚，中等的有八角金盤、紅花檵木和假連翹，較弱的有銹葉杜鵑和紅葉石楠；草本較強(qiáng)的有扁穗雀麥和早熟禾，較弱的有吊蘭；藤本較強(qiáng)的有常春藤，較弱的有爬山虎和蔓長春花。

致謝：云南中醫(yī)學(xué)院的楊禮攀副教授在植物選擇和物種鑒定中給予了悉心指導(dǎo)；云南大學(xué)資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院碩士研究生陳磊、殷亮、高勇、吳文秀、魏康洪同學(xué)在野外植物光合測定中給予了大力幫助；中國科學(xué)院西南生物多樣性實(shí)驗(yàn)室在觀測儀器鑒定和調(diào)試中給予了有力支持，作者在此表示衷心的感謝！

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Study on Carbon Fixation and Oxygen Release Capabilities of 18 Afforestation Plants in Kunming City

LIU Xuelian1， HE Yunling1， ZHANG Shujie1， CHEN Junwen2
1. College of Resources Environment & Earth Science， Yunnan University， Kunming 650091， China；2. College of Agronomy and Biotechnology， Yunnan Agricultural University， Kunming 650201， China

Carbon fixation and oxygen release is an important function of the plants. Eighteen common afforestation plants were selected in Kunming city. The net photosynthetic rate and leaf area index of tested plants were observed. The results indicated that the diurnal change curve of net photosynthesis rates of eighteen common afforestation plants has one or two peaks. The daily net assimilation， carbon fixation and oxygen release per unit leaf area was respectively 31.25～125.17 mmol·m-2·d-1， 1.10～4.41 g·m-2·d-1and 0.80～3.20 g·m-2·d-1. The daily carbon fixation and oxygen release per unit land area was respectively 2.43～24.68 g·m-2·d-1and 1.17～17.95 g·m-2·d-1. According to cluster analysis results， the carbon fixation and oxygen release capabilities per unit leaf area of 5 arbors are divided into two levels， 7 shrubs are divided into two levels， 3 herbs are divided into two levels， and 3 vines are divided into two levels. The carbon fixation and oxygen release capabilities per unit land area of 5 arbors are divided into two levels， 7 shrubs divided into three levels， 3 herbs divided into two levels， and 3 vines divided into two levels. For daily carbon storage and oxygen release capabilities， the higher arbor is Camellia japonica ， the higher shrubs are Schefflera octophylla and Aucuba japonica， the higher herbs are Bromus catharticus and Poa pratensis， the higher vine is Hedera nepalensis， the mediumshrubs are Fatsia japonica， Loropetalum chinense and Duranta repens， the lower arbors are Livistona chinensis， Ficus microcarpa and Osmanthus fragrans， the lower shrubs are Rhododendron siderophyllum and Photinia fraseri， the lower herb is Chlorophytum comosum， the lower vines are Parthenocissus tricuspidata and Vinca major. The study was expected to provide the reference basis for selecting afforestation plants， provide theoretical support for construction of urban greening plant community， and provide scientific basis for the construction of urban ecological garden.

carbon fixation and oxygen release； leaf area index； afforestation plants； cluster analysis； Kunming city

10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.08.011

Q945.79； X173

A

1674-5906（2016）08-1327-09

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFC0502105）；中國科學(xué)院西部之光“西部青年學(xué)者”項(xiàng)目

劉雪蓮（1992年生），女（彝族），碩士研究生，研究方向?yàn)槌鞘猩鷳B(tài)環(huán)境研究。E-mail: ynliuxl@163.com

何云玲（1978年生），女，副教授，博士，主要從事生態(tài)環(huán)境變化及其影響研究。E-mail: hyl610@126.com

2016-07-06

引用格式：劉雪蓮， 何云玲， 張淑潔， 陳軍文. 昆明市常見綠化植物冬季固碳釋氧能力研究［J］. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)， 2016， 25（8）: 1327-1335.