城市綠化樹木的日灼傷害研究

張德順 章麗耀 胡立輝 劉鳴 李科科

摘要：樹木作為城市綠地系統(tǒng)的重要組成部分，其應(yīng)對(duì)日灼傷害的能力直接影響城市各類綠地的景觀效果。通過(guò)文獻(xiàn)綜述，著重從樹木日灼傷害的范疇、類型與癥狀、影響因子指標(biāo)、防治措施等幾個(gè)方面進(jìn)行歸納，鑒于樹木應(yīng)對(duì)日灼傷害研究不足的狀況，文章提出相應(yīng)的對(duì)策以引起專業(yè)的重視。

關(guān)鍵詞：樹木，日灼傷害，影響因子，指標(biāo)體系

過(guò)高的太陽(yáng)輻射會(huì)對(duì)樹木造成非生物脅迫，產(chǎn)生日灼傷害。本文綜合學(xué)者的觀點(diǎn)，將日灼傷害定義為由于強(qiáng)烈太陽(yáng)輻射直接產(chǎn)生或引起的其他環(huán)境條件導(dǎo)致的植物組織溫度升高、失水、灼傷甚至植株死亡的現(xiàn)象。按照日灼產(chǎn)生部位的不同，傷害可以分為枝干日灼傷害和葉片日灼傷害兩類。枝干日灼傷害主要表現(xiàn)為枝干組織的失水、灼傷和死亡，在冬夏季節(jié)均有發(fā)生。葉片日灼傷害則主要表現(xiàn)為葉片邊緣、葉柄部分或中間部分組織死亡，在形態(tài)上表現(xiàn)為灼傷部位枯黃、卷曲，葉片日灼主要發(fā)生在樹冠的外圍[1]，并且只發(fā)生在夏季。

隨著太陽(yáng)輻射的不斷加劇以及全球氣候的持續(xù)增溫[2].日灼傷害在夏冬兩季逐漸成為制約城市景觀效果、影響后期養(yǎng)護(hù)管理的樹木傷害之一。因此，克服和解決樹木的日灼傷害成為當(dāng)前迫切研究的問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)外在研究和探討日灼傷害方面的報(bào)道多集中在夏季果樹的果實(shí)日灼方面[3-7].有關(guān)樹木日灼傷害的研究少見。目前國(guó)內(nèi)已報(bào)道過(guò)的受枝干日灼傷害的樹種有：苦楝（Melia azedfraclz）、垂柳（Salix babylonica）、欒樹（Koelreuteria paniculata），廣玉蘭（Magnolia gran-diflora）、紫玉蘭（M.lilifora）、白玉蘭（M.denudata），馬褂木（Lirioden，dron chinense）[1]，杜英（Elaeocarpus decipiens）[8]、毛泡桐（Paulowniatomentosa）[9]、加楊（Populus×canadensis）[1O]等；已報(bào)道過(guò)的受葉片日灼傷害的樹種有：雞爪槭（Acer palmat，um）[11]，紅楓（A.palmatum' Atro-purpureum）、五角楓（A.mon，o），七葉樹（Aesculus chinensi.s）、東京櫻花（Cerasus yedoensis）、枇杷（Eriobot，rya japonica）[1]、銀杏（Cinkgo b/-loba） [12]等。開展樹木的日灼傷害研究不僅可為樹木的日灼提供合理防治策略，還可為氣候變化特別是輻射加劇、濕度變小、溫度過(guò)高影響下樹木的選擇和配置提供依據(jù)。

1 城市樹木日灼傷害的影響因子

對(duì)于樹木本身而言，其種類[13]、樹齡[14]、樹勢(shì)、樹皮厚度[14]等都與日灼有關(guān)。至于環(huán)境因子與日灼傷害之間的關(guān)系，目前還未有定論，不同類型日灼傷害的主導(dǎo)環(huán)境因子也有所差異。歸納文獻(xiàn)中關(guān)于環(huán)境因子與日灼傷害的相關(guān)資料如表1所示，從中可知環(huán)境因子中的高光、高溫、干旱都與樹種日灼傷害的發(fā)生有著直接或間接、單個(gè)或疊加的關(guān)系。其中高溫與高光對(duì)于日灼傷害起主導(dǎo)作用，一定條件的土壤干旱和空氣高濕能夠加劇傷害的發(fā)生。栽植環(huán)境主要代表樹種的立地條件。銀杏栽植在綠地中與栽植在道路上所產(chǎn)生的日灼傷害是不同的。柏油路面和硬質(zhì)鋪裝能夠強(qiáng)烈反射太陽(yáng)光，導(dǎo)致地表空氣溫度升高，加劇銀杏樹冠外緣葉片的日灼程度：但是綠地中栽植的銀杏則較少發(fā)現(xiàn)日灼焦葉的現(xiàn)象[15]。

研究發(fā)現(xiàn)，在相同環(huán)境因子的影響下，樹皮薄的樹種較樹皮厚的樹種、幼齡樹苗較成年大樹、樹勢(shì)弱的較樹勢(shì)強(qiáng)的更容易遭受日灼傷害[14，18]。某些樹木特別是樹皮較為光滑且薄的樹種，在突然失去周圍遮蔭或暴露在太陽(yáng)直射的環(huán)境下，樹皮就會(huì)失去活性，產(chǎn)生傷口。一般說(shuō)來(lái)樹皮厚的樹種能夠減輕日灼傷害，因?yàn)檫@些樹種能儲(chǔ)存較多的熱能起到緩沖作用[14]。另外，齊茬、剪枝、深栽、傷干、損根等處理都會(huì)導(dǎo)致樹木日灼傷害的發(fā)生[22]。

2 城市樹木日灼傷害的指標(biāo)體系

日灼傷害的程度主要由形態(tài)指標(biāo)表示，而生理指標(biāo)揭示傷害發(fā)生的機(jī)理。

2.1 形態(tài)指標(biāo)

不同程度日灼傷害的樹木在葉片焦葉面積和枝干灼傷面積等形態(tài)指標(biāo)的變化方面不盡相同。可借助形態(tài)指標(biāo)判定植物遭受日灼傷害的程度。以形態(tài)指標(biāo)為基礎(chǔ)的傷害分級(jí)與傷害指數(shù)，可用于樹木的日灼傷害統(tǒng)計(jì)。目前傷害的分級(jí)方法有文字描述法和標(biāo)準(zhǔn)圖解法兩種。文字描述法使用文字描述植物受傷害的程度，將每一個(gè)描述類別分別歸納為定量化的數(shù)字、指數(shù)、級(jí)別或百分率。標(biāo)準(zhǔn)圖解法則是用圖片或照片表示植株的不同受害程度，能非常直觀地反映受害級(jí)別。而傷害指數(shù)=（∑傷害級(jí)數(shù)×相應(yīng)株數(shù)）/（最高傷害級(jí)數(shù)×總株數(shù)），其表現(xiàn)受害程度。張金環(huán)等[1]在夏季高溫對(duì)植物傷害的調(diào)查過(guò)程中使用文字描述法對(duì)常見植物的葉片日灼傷害及枝干日灼傷害情況進(jìn)行分級(jí)（表2，表3）。統(tǒng)計(jì)得到紅楓、銀杏、七葉樹等樹種葉片易受日灼傷害，日灼的株數(shù)占到總數(shù)70%以上，灼傷嚴(yán)重的占到30%以上。木蘭科植物廣玉蘭、白玉蘭、馬褂木等枝干易受日灼傷害。

文字描述法簡(jiǎn)單易操作，能直接通過(guò)實(shí)地調(diào)研等方法記錄數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析后得到不同區(qū)域或環(huán)境條件下日灼傷害的差異性。

2.2 生理指標(biāo)

2.2.1 溫度指標(biāo)

除了形態(tài)上的指標(biāo)外.Hartig[23]等人早在1892年就發(fā)現(xiàn)樹木枝干日灼來(lái)源于形成層過(guò)熱。因此在國(guó)外形成層溫度很早就被用作監(jiān)測(cè)枝干日灼傷害的直接生理指標(biāo)。使用水銀溫度計(jì)測(cè)試形成層溫度，會(huì)對(duì)樹木的枝干造成較大的創(chuàng)口，從而損傷形成層、影響被試樹木活力[24]。后來(lái)Har-vey[25]首先提出利用熱電偶測(cè)量形成層溫度，取得了很好的效果。Huberman[26]在Harvey的研究基礎(chǔ)上，對(duì)所選森林中的林木主干設(shè)置25%.50%.75%遮光3個(gè)實(shí)驗(yàn)梯度，并且用全光照作為對(duì)照組，于7月和11月分別測(cè)試不同方位、不同高度的形成層溫度，得到形成層溫度與枝干日灼傷害的相關(guān)性。通常情況下形成層的溫度在南方、西南方向溫度最高，日灼傷害也最為明顯。鄭曉輝[27]在揭示庫(kù)爾勒香梨枝干冬季日灼傷害的過(guò)程中通過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)香梨休眠初期至次年活動(dòng)期間樹干陽(yáng)面、陰面形成層溫度及相應(yīng)的太陽(yáng)輻射、空氣濕度等氣象因子，分析越冬期間形成層溫度變化特征及各個(gè)氣象因子與形成層溫度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)樹干陽(yáng)面的溫度日較差大于陰面，日灼傷害顯著，并且太陽(yáng)輻射是形成層溫度變化的根本原因。

2.2.2 葉綠素?zé)晒庵笜?biāo)

日灼作為逆境脅迫的一種，既能直接造成樹木的光合損傷，又能影響植物體內(nèi)光合電子的傳遞和暗反應(yīng)的發(fā)生。葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)作為一種新興的逆境脅迫研究方法，可以快速、靈敏、無(wú)損傷探測(cè)逆境對(duì)植物光合作用的影響。許多研究表明，逆境脅迫的輕重與葉綠素?zé)晒獾膮?shù)值被抑制的程度之間存在著正相關(guān)，可作為植物抗逆的指標(biāo)[28].揭示了參數(shù)變化與逆境傷害間的關(guān)系。

已有的研究中，通常使用部分葉綠素?zé)晒鈪?shù)指標(biāo)的大小或變化來(lái)揭示綠化樹種日灼抗性的差異。一些日灼抗性較好的樹種保持較高的原初光能轉(zhuǎn)換效率，吸收的能力較多地用于光化學(xué)反應(yīng)的耗散過(guò)程。葉片實(shí)際光化學(xué)效率及電子傳遞速率的差異也與日灼抗性之間存在密切對(duì)應(yīng)關(guān)系，較高的光化學(xué)效率及電子傳遞速率對(duì)應(yīng)著較高的抵抗日灼傷害的能力[11]。

2.2.3 抗氧化酶指標(biāo)

植物的抗性以及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)與過(guò)氧化物歧化酶（ SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）等抗氧化酶的含量密切相關(guān)[29]。

逆境脅迫下抗氧化酶的響應(yīng)依逆境脅迫類型與植物種類的不同而有所差異，現(xiàn)有的研究主要有水分脅迫、鹽脅迫、熱脅迫等逆境脅迫下各個(gè)抗氧化酶的響應(yīng)[36]。在庫(kù)爾勒香梨（Pyrus sinki-angensis）枝干冬季日灼傷害研究中，分析日灼傷害所引起的形成層溫度變化對(duì)形成層過(guò)氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）活性的影響，結(jié)果對(duì)比枝干日灼出現(xiàn)的時(shí)間以及各個(gè)指標(biāo)隨時(shí)間變化的差異發(fā)現(xiàn).POD、CAT的活性達(dá)到了極顯著差異。兩者在香梨枝干形成層中活性變化的大小反映香梨樹木受損害的程度，二月份枝干日灼傷害最為嚴(yán)重，對(duì)應(yīng)POD和CAT酶的活性也達(dá)到峰值，因此POD和CAT也可以表征冬季枝干日灼傷害[27]。

3 城市樹木日灼傷害的防治對(duì)策

現(xiàn)有樹木日灼傷害的防治措施主要基于樹種、環(huán)境和栽植養(yǎng)護(hù)3個(gè)方面。

1）在樹種的選擇和配置上，多選用耐日灼傷害的樹種。很多植物對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的變化有一定的適應(yīng)能力，因此，可以對(duì)植株（尤其是幼苗階段）有意識(shí)進(jìn)行適應(yīng)性鍛煉，以提高苗木對(duì)不利環(huán)境的抗性[30]。在做設(shè)汁與植物配置時(shí)，應(yīng)按照“適地適樹”的原則，根據(jù)樹種的生態(tài)習(xí)性，將它配置在合適的生長(zhǎng)環(huán)境中，如朝西方向有高大建筑物、山體，或有其他大喬木能有效擋住西照陽(yáng)光的區(qū)塊[30]。

2）環(huán)境的控制主要在于通風(fēng)條件的改善和降溫，盡量改善局部小環(huán)境以減少物理傷害[21]：同時(shí)注重上層的遮蔭和下部鋪裝的選擇。

3）在栽植養(yǎng)護(hù)上，樹木日灼傷害的防治主要表現(xiàn)為栽植朝向的選擇[8].修剪時(shí)西南方向枝條的適當(dāng)保留，冬夏季枝干的涂白與卷干包扎防護(hù)以及及時(shí)灌溉等[31]：同時(shí)，水分是限制樹木生長(zhǎng)的主要因素。樹木的日灼傷害常常伴隨著干旱脅迫，日灼和干旱的共同作用對(duì)植物的傷害會(huì)極顯著地高于單純的日灼和干旱的傷害。在夏季高溫高日照環(huán)境中，保持土壤中的水分充足，使植物保有較強(qiáng)的吸水能力和蒸騰作用以降低葉面溫度，從而降低日灼對(duì)植物的傷害。

4 展望

樹種的日灼傷害已有相關(guān)的評(píng)價(jià)指標(biāo)和書中篩選等階段性成果，但是在評(píng)價(jià)綠化樹種的日灼傷害時(shí)，應(yīng)把形態(tài)、生理及生態(tài)等多方面的指標(biāo)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)建完整的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系才能得到更加全面的結(jié)果。同時(shí)，對(duì)同一樹種的不同品種進(jìn)行日灼傷害鑒定時(shí)，單純地利用其中一些形態(tài)、生理指標(biāo)來(lái)區(qū)分樹種應(yīng)對(duì)日灼傷害的能力往往具有偏差，因?yàn)檫@些品種存在種源和遺傳差異，可通過(guò)基因的研究來(lái)揭示日灼傷害的不同，這樣才能在城市樹木日灼傷害和抗性的研究中有所突破。

城市綠化樹種通常種植在開放的空間環(huán)境中，相比于森林中的樹木，受到的環(huán)境干擾更大。由于受到道路等立地鋪裝及環(huán)境建筑的反射作用，更容易引起枝干、葉片的溫度波動(dòng)[20]。下層鋪裝的地面輻射反射增加了日灼傷害的程度。同樣是太陽(yáng)輻射和地面輻射的雙重作用和累加效應(yīng)，下層鋪裝為草地或硬質(zhì)鋪裝，對(duì)于同種樹種造成的日灼傷害是不同的?，F(xiàn)有的研究只籠統(tǒng)地肯定了林冠上層與下層鋪裝對(duì)于日灼傷害具有一定的影響，缺少具體的試驗(yàn)及數(shù)據(jù)支持。因此，從上層建筑物及冠層遮蓋、下層不同鋪裝反射太陽(yáng)輻射的角度出發(fā)，實(shí)施定量化的試驗(yàn)測(cè)定，建立城市綠化樹種日灼傷害與兩者的相關(guān)性，指導(dǎo)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的植物配置與栽植中的生境選擇，能夠?qū)⒁?guī)劃設(shè)計(jì)與后期養(yǎng)護(hù)相結(jié)合，群落配置搭配可以提升葉、干的潮度和蔭度，用規(guī)劃的手法預(yù)防日灼是解決日灼傷害的基礎(chǔ)，這讓城市樹木的日灼傷害研究更具現(xiàn)實(shí)意義。

今后對(duì)城市綠化樹種的日灼傷害研究應(yīng)從3個(gè)方面著手。

l）在日灼傷害指標(biāo)的選取上，應(yīng)從樹種的日灼傷害機(jī)理上進(jìn)行深入分析和探討，而不是停留在單一指標(biāo)的觀測(cè)上。

2）運(yùn)用日灼傷害指標(biāo)進(jìn)行樹種日灼傷害評(píng)價(jià)時(shí)，要結(jié)合多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，使日灼傷害的評(píng)價(jià)更具科學(xué)性。

3）結(jié)合每種樹種的生長(zhǎng)特性以及當(dāng)?shù)丶竟?jié)氣候特點(diǎn)，在規(guī)劃前期對(duì)樹種進(jìn)行科學(xué)的測(cè)評(píng)，綜合考慮樹種的上層環(huán)境與下層鋪裝，合理配置是減緩樹種日灼傷害、保證景觀效果的重要途徑。

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