淮南市9種園林灌木樹種夏季光合特性研究

劉海濤, 李亞亮, 王曦, 高雅, 母丹平, 童懷仙, 陶甜甜

?

淮南市9種園林灌木樹種夏季光合特性研究

劉海濤1,2*, 李亞亮1, 王曦3, 高雅1, 母丹平1, 童懷仙1, 陶甜甜1

1. 淮南師范學(xué)院生物工程學(xué)院, 淮南 232038 2. 資源與環(huán)境生物技術(shù)安徽普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 3. 淮南市政園林管理局,淮南 232001

采用TPS-2便攜式光合儀對淮南市9種園林綠化灌木樹種的夏季光合特性進(jìn)行了測定。結(jié)果表明, 各樹種光合生理參數(shù)(n、i、r、s、s、t)日均值差異顯著, 日變化趨勢不盡相同, 且金邊黃楊和臘梅的n日變化曲線為雙峰曲線, 桂花的n日變化曲線為三峰曲線, 皆出現(xiàn)了“光合午休”現(xiàn)象。根據(jù)n、r、t3個指標(biāo)的日均值進(jìn)行聚類分析, 可將供試樹種分為3個類群。Ⅰ類為低光合、低水分利用型(桂花、紅檵木、金邊黃楊、臘梅、紫荊、紫葉李), Ⅱ類為低蒸騰、高水分利用型(梔子), Ⅲ類為高光合、高蒸騰型(海桐、紫薇)。從生態(tài)效益的角度出發(fā), 海桐和紫薇的固碳釋氧、降溫增濕能力俱佳, 節(jié)水降耗效果處于中等水平, 可作為淮南市生態(tài)園林建設(shè)的優(yōu)先樹種。

園林灌木樹種; 光合特性; 蒸騰速率; 水分利用效率; 生態(tài)效益

0 前言

樹木是城市綠化的主體, 也是城市生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分。作為城市生態(tài)系統(tǒng)中主要的生產(chǎn)者, 其在固碳釋氧、調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、滯塵防風(fēng)、凈化空氣等方面發(fā)揮著重要作用[1-2]。在以往園林綠化進(jìn)行樹種選擇時, 往往注重樹種本身的景觀效果或經(jīng)濟(jì)價值[3-5]。在評價園林綠化樹種時, 一般也只考慮樹高、胸徑、生物量等生長指標(biāo)[6-8]。因此, 在園林綠化樹種的選擇和配置上常存在一些問題, 如樹種單一、配置不合理、環(huán)境效能低下。當(dāng)前, 在“生態(tài)園林”思想的指導(dǎo)下, 在進(jìn)行園林樹種的選擇、配置和評價時愈加重視其生態(tài)功能, 園林樹木的生態(tài)環(huán)境效益已成為城市綠地建設(shè)的重要內(nèi)容和研究熱點(diǎn)。如王芳等[9]以天津空港經(jīng)濟(jì)區(qū)主要綠化樹種為研究對象, 通過實(shí)地采樣調(diào)查和實(shí)驗(yàn)室分析, 對20種綠化樹種的滯塵能力進(jìn)行了初步研究; 張曉瑜等[10]基于ArcView3.3和CITYgreen5.0模型, 利用QUICKBird影像圖, 對昆明市城區(qū)的園林綠地進(jìn)行了生態(tài)效益分析, 主要包括碳存儲和吸收、清除大氣污染物、釋放氧氣等; 頡洪濤等[11]對浙北地區(qū)52種景觀樹種吸收富集大氣硫、氟污染物的能力進(jìn)行了研究評價。

樹木的光合速率、蒸騰速率以及水分利用效率是植物重要的生理過程, 能有效表征植物的固碳、增濕和節(jié)水的能力, 可作為評價其生態(tài)功能的重要指標(biāo)[12-13]。本研究以淮南市常見的園林灌木樹種為試驗(yàn)對象, 測定各樹種的光合生理特征參數(shù), 通過分析比較不同樹種的光合、蒸騰速率和水分利用效率的異同, 對不同樹種的固碳釋氧、降溫增濕和節(jié)水降耗等生態(tài)效益進(jìn)行評價。并利用分層聚類法對選取樹種進(jìn)行分類, 篩選確定生態(tài)效益較好的樹種, 以期為城市園林綠化樹種的選擇、配置和管理提供科學(xué)依據(jù)及“生態(tài)淮南”和“宜居淮南”建設(shè)提供實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)選在淮南師范學(xué)院泉山校區(qū)園林專業(yè)教學(xué)基地進(jìn)行?；茨鲜械靥幇不帐≈斜辈? 地理位置為東經(jīng)116°21′21″—117°11′59″, 北緯32°32′45″—33°0′24″, 處于暖溫帶向亞熱帶過度地帶, 屬暖溫帶季風(fēng)氣候, 雨量充沛, 日照充足, 四季分明。年均溫為15.3℃, 年日照總時數(shù)為2 300 h, 無霜期230 d。降雨量年季分配不均, 年均降雨量為960 mm左右, 主要集中在6—7月份, 占全年降雨量的50%以上, 年均蒸發(fā)量1 615 mm。地帶性植被為常綠落葉闊葉混交林, 植物區(qū)系表現(xiàn)出亞熱帶和暖溫帶植被過渡帶的特點(diǎn)。試驗(yàn)地土壤類型為黃棕壤土。

1.2 園林樹種選擇

在充分調(diào)查的基礎(chǔ)上, 選取桂花、海桐等9種淮南市園林綠化中應(yīng)用較為廣泛的代表性灌木樹種作為研究對象。測定灌木樹齡為12—15年, 生長狀況良好, 無病蟲害。每種樹種隨機(jī)選取10棵樣株進(jìn)行冠幅和樹高的測定。樹種具體信息見表1。

表 1 九種園林灌木樹種基本資料

注: E表示常綠, D表示落葉。

1.3 研究方法

在2017年7月24日—26日(晴天)植物生長盛期進(jìn)行各樹種光合生理參數(shù)的測定。日變化測定時間為08:00—18:00, 每2 h測定一次。每種樹種隨機(jī)選取3株健康、長勢一致的樣株, 選擇各待測樣株中上部、向陽、中等大小且健康的3個葉片作為標(biāo)準(zhǔn)葉樣。測量儀器為便攜式光合作用測定系統(tǒng)(TPS-2, PP-SYSTEMS, USA)。凈光合速率(n)、胞間CO2濃度(i)、蒸騰速率(r)、氣孔導(dǎo)度(s)等生理指標(biāo)參數(shù)由TPS-2系統(tǒng)同步測出。計算瞬時水分利用效率(t)及氣孔限制值(s)。計算公式為:t=n/r、s=1－i/a[14]。測量重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

用SPSS 16.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析, 單因素方差分析進(jìn)行不同樹種光合參數(shù)間的差異顯著性檢驗(yàn), 若差異顯著, SNK法進(jìn)行多重比較。采用分層聚類法, 以組間平均聯(lián)結(jié)法及平方歐式距離為基本選項(xiàng), 利用各樹種的關(guān)鍵光合生理參數(shù)n、r和t的平均值對供試樹種進(jìn)行聚類分析。Excel 2007軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌木樹種光合生理參數(shù)日變化

淮南市9種常用園林灌木樹種的光合生理參數(shù)表現(xiàn)出了不盡相同的日變化規(guī)律,n、i、r、s、s、t等光合生理參數(shù)日變化趨勢詳見表2。其中, 各樹種n的峰值大小和出現(xiàn)時間各異,n為單峰曲線的有6種, 分別為: 海桐、紅檵木、梔子、紫荊、紫薇、紫葉李;n為雙峰曲線的有2種, 分別為: 金邊黃楊和臘梅, 表明這2種樹種出現(xiàn)了“光合午休”現(xiàn)象; 此外, 還有一種樹種的n為三峰曲線, 為桂花, 同樣也出現(xiàn)了“光合午休”現(xiàn)象。各樹種n日變化瞬時最大值由大到小分別為紫薇、海桐、紅檵木、紫葉李、紫荊、梔子、桂花、臘梅、金邊黃楊。各樹種r日變化瞬時最大值由大到小分別為紫葉李、紫薇、海桐、紫荊、臘梅、紅檵木、金邊黃楊、桂花、梔子。各樹種t日變化瞬時最大值由大到小分別為梔子、桂花、紫薇、海桐、紅檵木、紫荊、紫葉李、金邊黃楊、臘梅。

表2 九種園林灌木樹種光合生理參數(shù)日變化

續(xù)表

時刻Pn/(μmol·m-2·s-1)Ci/(μmol·mol-1)Tr/(mmol·m-2·s-1)Gs/(mmol·m-2·s-1)LsWUEt/(μmol·mol-1) 金邊黃楊Buxus megistophylla 08:004.97±0.95387.33±36.911.87±0.15126.00±10.540.181±0.0652.69±0.72 10:004.20±1.31386.67±33.612.28±0.43160.00±31.560.136±0.0631.95±0.95 12:003.67±1.96387.67±23.863.20±0.20204.33±37.870.103±0.0471.14±0.59 14:002.80±1.85379.33±21.363.14±0.37183.33±19.600.096±0.0410.89±0.59 16:003.63±1.16372.67±16.292.97±0.33177.33±27.790.123±0.0331.22±0.38 18:001.07±0.21388.33±8.741.34±0.0982.00±8.190.088±0.0160.79±0.10 臘梅Chimonanthus praecox 08:006.50±2.13357.67±16.622.65±0.53427.33±145.720.109±0.0432.59±1.14 10:005.33±2.35339.33±27.153.53±0.67288.67±137.450.135±0.0701.60±0.83 12:003.87±2.06344.00±22.614.19±1.14274.67±157.750.108±0.0590.97±0.58 14:002.77±0.99343.00±15.724.81±1.41255.33±138.280.108±0.0390.63±0.32 16:003.40±1.31331.67±18.233.47±0.75186.67±54.000.129±0.0471.04±0.53 18:00-0.03±0.06380.67±2.081.72±0.93159.67±116.370.021±0.005-0.01±0.02 梔子Gardenia jasminoides 08:007.23±1.05236.67±35.530.86±0.1875.33±26.500.439±0.0908.56±1.02 10:007.37±1.03135.33±24.910.73±0.0345.00±5.290.674±0.05910.02±1.05 12:008.17±0.98189.33±30.661.48±0.3872.33±21.500.531±0.0785.65±0.70 14:007.40±0.89183.67±12.431.41±0.2158.67±12.220.543±0.0325.25±0.32 16:005.30±1.47194.00±3.611.16±0.3143.00±13.860.525±0.0034.54±0.13 18:001.60±0.46218.33±3.510.27±0.0215.00±2.000.473±0.0105.95±2.04 紫荊Cercis chinensis 08:0010.73±2.47315.00±20.073.88±0.63365.00±99.530.194±0.0642.88±1.05 10:0010.43±1.50306.67±20.654.76±0.36326.67±61.370.193±0.0452.21±0.45 12:0010.17±2.58311.00±14.736.27±0.20353.67±30.090.196±0.0431.63±0.43 14:008.50±2.07300.00±14.006.20±0.16308.67±18.770.186±0.0361.37±0.34 16:006.47±1.02294.67±22.854.41±0.81202.67±62.290.213±0.0601.52±0.46 18:00-0.07±0.90401.00±7.810.78±0.2845.33±16.740.002±0.019-0.44±1.56 紫薇Lagerstroemia indica 08:0024.20±0.78291.00±39.594.94±0.27394.67±313.770.214±0.0224.90±0.27 10:0025.53±1.36271.67±33.976.37±0.57469.67±326.300.222±0.0314.02±0.21 12:0017.40±0.98288.67±60.475.56±0.64266.00±184.300.205±0.0113.15±0.27 14:0013.77±5.05269.33±2.315.04±1.71167.00±31.240.205±0.0612.73±0.27 16:0011.37±3.10282.33±11.935.25±0.48177.00±143.630.167±0.0702.16±0.57 18:00-0.30±0.52361.33±30.661.18±0.24107.00±30.05-0.006±0.032-0.30±0.52 紫葉李Prunus ceraifera cv. pissardii 08:0011.23±2.52381.33±36.674.03±0.31666.67±54.100.121±0.0352.77±0.45 10:0011.10±1.75386.00±5.575.78±.031571.33±97.840.134±0.0151.92±0.26 12:007.83±0.96376.67±9.506.40±1.10453.67±172.800.118±0.0921.26±0.31 14:007.23±0.40373.33±14.506.06±1.23378.67±156.130.138±0.0351.22±0.23 16:001.77±3.35403.33±34.004.13±1.34305.67±169.390.069±0.0770.50±1.01 18:00-2.27±1.78469.33±13.202.04±1.00168.33±123.14-0.070±0.099-1.49±1.54

注: 表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2.2 不同灌木樹種光合生理參數(shù)日均值

淮南市9種常用園林灌木樹種的n、i、r、s、s、t等光合生理參數(shù)日均值方差分析的結(jié)果詳見圖1。所有供試樹種各指標(biāo)間日均值差異顯著(﹤0.05)。其中,n日均值從大到小依次為紫薇、海桐、紅檵木、紫荊、梔子、紫葉李、桂花、臘梅、金邊黃楊。r日均值從大到小依次為紫葉李、紫薇、海桐、紫荊、臘梅、紅檵木、金邊黃楊、桂花、梔子。t日均值從大到小依次為梔子、紫薇、海桐、紅檵木、桂花、紫荊、金邊黃楊、臘梅、紫葉李。

將供試灌木樹種按習(xí)性劃分為落葉和常綠兩類, 并將其光合生理參數(shù)進(jìn)行平均后得到落葉和常綠兩類灌木樹種的日均值。結(jié)果顯示(表3), 落葉樹種較常綠樹種具有更高的n和r, 但t更低, 且二者的r和t差異極顯著(<0.01)。

2.3 不同灌木樹種分層聚類分析

將供試9種灌木樹種的n、r、t3個可以反映樹種固碳、耗水能力的關(guān)鍵光合生理指標(biāo)進(jìn)行了平均, 其分層聚類結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出, 通過結(jié)合線L, 可以將供試樹種劃分為3個類群。Ⅰ類為低光合、低水分利用型, 包含6種樹種,分別為桂花、紅檵木、金邊黃楊、臘梅、紫荊、紫葉李; Ⅱ類為低蒸騰、高水分利用型, 只有1個樹種, 為梔子; Ⅲ類為高光合、高蒸騰型, 包含2種樹種, 分別為海桐和紫薇。同時, 如將Ⅰ類樹種進(jìn)一步細(xì)分的話, 桂花屬于低光合、低蒸騰、低水分利用型; 紫荊和紫葉李屬于低光合、高蒸騰、低水分利用型。

注: 圖中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差, 柱狀圖中無相同小寫字母表示某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。

Figure 1 Daily average of photosynthetic and physiological parameters of nine garden shrub species

表3 落葉與常綠灌木樹種間光合生理參數(shù)日均值

注: 不同小寫字母表示在0.01水平差異顯著。

圖 2 九種灌木樹種的分層聚類分析圖。L為結(jié)合線。

Figure 2 Dendrogram of hierarchical cluster analysis of nine garden shrub species

3 討論

3.1 供試園林灌木樹種的固碳釋氧能力比較

光合作用是植物最重要的生理生化過程, 植物的光合特性是評價其生產(chǎn)力和適應(yīng)性的重要指標(biāo)[15]。具體到某個樹種, 其光合能力的高低不僅與外界的環(huán)境因子密切相關(guān), 也受其自身遺傳特性的制約, 在相似的環(huán)境條件下, 后者是決定其光合能力的主導(dǎo)因素[16-17]。本研究所涉及的淮南市主要園林綠化灌木樹種的n日均值差異顯著(﹤0.05)。n日均值越高, 說明該樹種吸收的CO2以及放出O2量多, 即該樹種固碳(積累有機(jī)物)釋氧(改善空氣質(zhì)量)能力越強(qiáng)。因此, 在選擇淮南市園林綠化灌木樹種時, 如以固碳釋氧為目的, 應(yīng)選擇光合能力強(qiáng)的樹種, 如海桐和紫薇。同時, 本研究發(fā)現(xiàn)落葉樹種的n日均值要高于常綠樹種, 表明落葉樹種的固碳釋氧效果要好于常綠樹種。這與郭暉[18]、史紅文[19]等學(xué)者對常見園林樹種固碳釋氧能力的研究結(jié)果是相一致的。值得注意的是, 本研究涉及的部分樹種的n日變化曲線呈雙峰曲線, 即存在明顯的“光合午休”現(xiàn)象。但午間各供試樹種n下降的原因卻是不同的。導(dǎo)致n下降的原因無外乎兩種: 氣孔因素和非氣孔因素[20]。氣孔因素即是由于氣孔關(guān)閉導(dǎo)致的光合作用的原料CO2不足而引起的n下降, 是植物體的一種保護(hù)調(diào)節(jié)機(jī)制; 非氣孔因素則是因?yàn)槿~肉細(xì)胞的羧化能力降低或電子傳遞鏈?zhǔn)茏柙斐赏Σ蛔愣鴮?dǎo)致n下降, 此時植物的光合器官可能已經(jīng)受到損傷[21]。具體判斷主要看i和s的變化方向, 當(dāng)n下降時,i增加、s降低應(yīng)是非氣孔因素起主要作用;i降低、s增加應(yīng)是氣孔因素起主要作用[20]。據(jù)此判斷, 桂花和金邊黃楊午間n下降的原因主要是由非氣孔因素導(dǎo)致的; 而臘梅午間n下降的原因則是由氣孔和非氣孔因素共同造成的。同時, 可以看出,n較高的樹種海桐和紫薇都未出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象, 表明其對午間的強(qiáng)光和高溫有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。即n差異似乎更體現(xiàn)在物種水平上, 這也印證了趙曉焱等[16]對不同種源興安落葉松光合能力研究中得出的“相似環(huán)境條件下樹種光合能力的差異主要受自身遺傳特性制約”的論斷。

3.2 供試園林灌木樹種的降溫增濕能力比較

蒸騰作用在植物生命活動中起著非常重要的作用, 它不僅是植物物質(zhì)運(yùn)輸?shù)闹饕獎恿? 也是植物體調(diào)節(jié)自身溫度, 維持機(jī)體正常代謝功能的關(guān)鍵[22]。植物吸收的水分, 只有一小部分(1%～5%)用于代謝, 絕大多數(shù)都通過蒸騰作用散失到體外去了, 而通過蒸騰散失到空氣中水分的多少恰恰反映了植物的降溫增濕效果。本研究中9種供試樹種中具有高r的樹種為海桐、紫薇、紫荊和紫葉李, 即這4種樹種的降溫增濕效果較佳, 如以減弱城市的“熱島效應(yīng)”為目的, 這4種樹種為首選。各樹種r日均值的大小排序與一天中r最大值的樹種排序結(jié)果基本一致, 這反映了植物的蒸騰速率不但受自身的遺傳生理特性影響, 而且外界環(huán)境條件似乎更起到?jīng)Q定性作用。這與其他學(xué)者以往研究中得出的“蒸騰受環(huán)境條件的影響較光合作用大”的結(jié)論也是相一致的[23-24]。同時, 我們發(fā)現(xiàn)n高的樹種, 其r也相應(yīng)的較高, 二者呈顯著的正相關(guān)關(guān)系, 聚類分析的結(jié)果也給予了佐證, 如海桐和紫薇。這實(shí)際上反映了有機(jī)物積累和水分消耗之間的矛盾, 即光合作用的原料CO2和蒸騰耗散的水分都是通過同一個孔道即氣孔進(jìn)出植物體的。要想提高光合速率, 氣孔就必須要盡可能的打開以使更多的CO2進(jìn)入植株內(nèi)部, 在氣孔開放程度加大的情況下, 其蒸騰耗水就不可避免地會增加。在水分耗散一定的前提下, 如能盡可能多的積累有機(jī)物, 即為高光合、高水分利用型樹種, 很遺憾本研究中所涉及的9種灌木樹種并無此種類型。紫荊和紫葉李雖然表現(xiàn)出高蒸騰的特性, 但其光合能力和水分利用效率皆偏低, 說明其在夏季需要消耗較多的水分以抵御高溫逆境, 植株體內(nèi)的水分基本上都蒸散掉了, 并沒有被用于有機(jī)物質(zhì)的積累。這與廖建雄等[25]對紫荊和紫葉李夏季光合蒸騰特性的研究結(jié)果是相似的, 即二者皆屬于低光合、低水分利用型樹種。

3.3 供試園林灌木樹種的節(jié)水降耗能力比較

植物的水分利用效率是反映植物、土壤和大氣之間碳水交換、循環(huán)的重要因素[26], 可有效表征植物對水分的利用能力, 即單位耗水量下的碳同化量多少。在自然、生態(tài)園林觀念的影響下, 水分利用效率較高的園林樹種節(jié)水降耗能力相應(yīng)較強(qiáng), 往往成為城市綠化的首選。本研究中, 只有梔子一種灌木樹種屬于高水分利用型樹種。需要指出的是, 梔子n日均值在所有供試樹種中處于中等水平, 但其t日均值卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它樹種, 究其原因, 我們發(fā)現(xiàn)其r和s日均值在所有供試樹種中最低, 即梔子的高t是通過降低氣孔導(dǎo)度減少水分耗散實(shí)現(xiàn)的。這與以往對大多數(shù)植物的研究結(jié)果是相似的, 即高水分利用效率的維持往往是通過降低氣孔導(dǎo)度減少水分損失來獲得較高的碳同化速率達(dá)到的[27-28]。另外, 所有供試樹種的t基本上都是早晨8時最高, 這可能與淮南市夏季升溫較快且溫度高有關(guān)。值得關(guān)注的是桂花和紫葉李早晨8時的t分別為5.03 μmol·mol-1和2.77 μmol·mol-1, 在所有供試樹種中排第二位和第七位, 但t日均值卻大幅下降, 分別為2.41 μmol·mol-1和1.03 μmol·mol-1, 在所有供試樹種中排第五位和第九位, 這表明這兩種園林綠化灌木樹種的氣體交換特性更易受外界環(huán)境條件的影響和制約, 光合或蒸騰的波動范圍更大。建議在養(yǎng)護(hù)管理中采取遮蔭、灌溉處理以降低高溫、高光強(qiáng)對其的影響。同時, 值得注意的是, 在本研究選取的9種淮南市常用綠化園林灌木樹種中, 相對于常綠樹種, 落葉樹種具有更高的n、r及更低的t, 但落葉與常綠樹種n之間差異并不顯著(﹥0.05), 而r和t兩個指標(biāo)落葉與常綠樹種之間的差異達(dá)到了極顯著水平(﹤0.01), 即在光合固碳能力無明顯差異的情況下, 落葉灌木的水分消耗遠(yuǎn)大于常綠灌木, 水分利用效率卻遠(yuǎn)小于常綠灌木。這在強(qiáng)調(diào)“生態(tài)園林”的今天, 常綠灌木樹種在節(jié)水降耗方面無疑更具有吸引力和競爭力。本研究結(jié)果與廖建雄等[25]發(fā)現(xiàn)落葉園林樹種較常綠樹種在生長盛期具有更高的n、r和較低的t的結(jié)果相似。

4 結(jié)論

通過對淮南市9種園林綠化灌木樹種夏季光合生理參數(shù)的測定發(fā)現(xiàn), 各樹種n、r、t等指標(biāo)日均值差異顯著, 日變化規(guī)律不盡相同。其中, 金邊黃楊和臘梅的n日變化曲線為雙峰曲線, 桂花的n日變化曲線為三峰曲線, 皆出現(xiàn)了“光合午休”現(xiàn)象, 且桂花和金邊黃楊的“光合午休”是由非氣孔因素導(dǎo)致的, 臘梅的“光合午休”則是由氣孔和非氣孔因素共同造成的。利用n、r、t3個指標(biāo)的日均值對供試樹種進(jìn)行聚類, 可將所有樹種分為3個類群。根據(jù)本研究結(jié)果, 可因地制宜, 在生態(tài)園林思想指導(dǎo)下針對性的進(jìn)行淮南市園林綠化樹種的選擇配置。如以固碳釋氧為目的, 應(yīng)選擇高光合型樹種, 如海桐和紫薇。如以降溫增濕為目的, 應(yīng)選擇高蒸騰型樹種, 如海桐、紫薇、紫荊和紫葉李。如以節(jié)水降耗為目的, 應(yīng)選擇高水分利用型樹種, 如梔子。而對于光合、蒸騰速率和水分利用效率均較低的樹種, 如桂花、紅檵木、金邊黃楊和臘梅等, 可用于人流量、車流量頻繁或燃煤電廠等區(qū)域, 因這些區(qū)域的CO2濃度高, 可有效提高樹種的n, 固定更多的CO2, 減緩溫室效應(yīng)。值得一提的是, 海桐和紫薇的固碳釋氧、降溫增濕能力俱佳, 節(jié)水降耗效果處于中等水平, 可作為淮南市生態(tài)園林綠化建設(shè)的優(yōu)先考慮樹種。

[1] 趙煜, 趙千鈞, 崔勝輝, 等. 城市森林生態(tài)服務(wù)價值評估研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2009, 29(12): 6723–6732.

[2] 古潤澤, 李延明, 謝軍飛. 北京城市園林綠化生態(tài)效益的定量經(jīng)濟(jì)評價[J]. 生態(tài)科學(xué), 2007, 26(6): 519–524.

[3] 賈浩洋, 弓弼, 甘陶冉, 等. 楊凌道路園林樹木應(yīng)用現(xiàn)狀調(diào)查與景觀分析[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報, 2015, 30(6): 279– 283.

[4] 韓鵬, 劉俊, 劉冠志, 等. 呼和浩特市哈拉沁溝木本植物群落景觀優(yōu)勢樹種園林應(yīng)用前景預(yù)測[J]. 林業(yè)資源管理, 2016, 47(5): 124–130.

[5] JIM C Y, ZHANG H. Effect of habitat traits on tree structure and growth in private gardens[J]. Landscape Ecology, 2015, 30(7): 1207–1223.

[6] KABIR M E, WEBB E. Productivity and suitability analysis of social forestry woodlot species in Dhaka Forest Division, Bangladesh[J]. Forest Ecology and Management, 2005, 212: 243–252.

[7] WANG D, LEBAUER D, KLING G, et al. Ecophy-siological screening of tree species for biomass production: trade-off between production and water use[J]. Ecosphere, 2013, 4(11): 1–22.

[8] 李培坤, 牛帥, 王雪穎, 等. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)文化路校區(qū)校園植物調(diào)查與分析[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2017, 51(2): 243–249.

[9] 王芳, 熊善高, 李洪遠(yuǎn), 等. 天津空港經(jīng)濟(jì)區(qū)綠化樹種滯塵能力研究[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2015, 29(1): 100– 104.

[10] 張曉瑜, 趙林森. 基于QUICKBird和CITYgreen的昆明市綠地效益評價[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報, 2011, 26(6): 204– 207.

[11] 頡洪濤, 顧沈華, 劉麗月, 等. 浙北52種景觀樹種對大氣硫、氟污染物吸收富集能力研究[J]. 熱帶亞熱帶植物學(xué)報, 2017, 25(5): 456–464.

[12] 張艷麗, 費(fèi)世民, 李志勇, 等. 成都市沙河主要綠化樹種固碳釋氧和降溫增濕效益[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2013, 33(12): 3878–3887.

[13] 薛雪, 李娟娟, 鄭云峰, 等. 5個常綠園林樹種高的夏季光合蒸騰特性[J]. 林業(yè)科學(xué), 2015, 51(9): 150–156.

[14] Larcher W (翟志席等譯). 植物生理生態(tài)學(xué)[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社, 1997: 93–94.

[15] 許大全. 光合速率、光合效率與作物產(chǎn)量[J]. 生物學(xué)通報, 1999, 34(8): 8–9.

[16] 趙曉焱, 王傳寬, 霍宏. 興安落葉松 () 光合能力及相關(guān)因子的種源差異[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2008, 28(8): 3798–3807.

[17] 許大全. 回憶光合作用研究五十年[J]. 植物生理學(xué)報, 2016, 52(11): 159–1608.

[18] 郭暉, 周慧, 張家洋. 鄭州市15種常見園林樹種固碳釋氧能力分析研究[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報, 2017, 32(4): 52– 56.

[19] 史紅文, 秦泉, 廖建雄, 等. 武漢市10種優(yōu)勢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, 2011, 31(9): 87–90.

[20] 許大全. 光合作用氣孔限制分析中的一些問題[J]. 植物生理學(xué)通訊, 1997, 33(4): 241–244.

[21] 劉海濤, 賈志清, 朱雅娟, 等. 林齡對高寒沙地烏柳光合特性的影響[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2012, 40(12): 20–26.

[22] 潘瑞熾. 植物生理學(xué)[M]. 北京: 高等教育出版社(第7版), 2012: 22-23.

[23] 姚勇哲, 李建明, 張榮, 等. 溫室番茄蒸騰量與其影響因子的相關(guān)分析及模型模擬[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2012, 23(7): 1869–1874.

[24] LIAO Jianxiong, CHANG Jie, WANG Genxuan. Stomatal density and gas exchange in six wheat cultivars[J]. Cereal Research Communications, 2005, 33(4): 719–726.

[25] 廖建雄, 史紅文, 鮑大川, 等. 武漢市51種園林植物的氣體交換特性[J]. 植物生態(tài)學(xué)報, 2010, 34(9):1058–1065.

[26] 沈芳芳, 樊后保, 吳建平, 等. 植物葉片水平δ13C與水分利用效率的研究進(jìn)展[J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2017, 39(11): 114–124.

[27] 楊國敏, 王愛, 王力. 六道溝流域2種典型灌木不同季節(jié)水分來源及利用效率[J]. 西北植物學(xué)報, 2018, 38(1): 0140–0149.

[28] 劉自強(qiáng), 余新曉, 婁源梅, 等. 北京山區(qū)側(cè)柏水分利用策略[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2017, 37(11): 3697–3705.

Photosynthetic characteristics of nine gardening shrub species in the summer of Huainan city

LIU Haitao1*, LI Yaliang1, WANG Xi2, GAO Ya1, MU Danping1, TONG Huaixian1, TAO Tiantian1

1. School of Biological Engineering, Huainan Normal University, Huainan 232038, China 2. Key Laboratory of Bioresource and Environmental Biotechnology of Anhui Higher Education Institutes, Huainan Normal University, Huainan 232038, China 3. Huainan Municipal Gardening Administration Bureau, Huainan 232001, China

Photosynthetic characteristics of nine gardening shrub species were examined in the summer of Huainan city using the TPS-2 portable photosynthesis system. The results revealed that there were significant differences in daily average of photosynthetic parameters (n,i,r,s,s,t)and diurnal courses of gas exchange of tested gardening shrub species. The diurnal fluctuations of net photosynthesis rate (n) ofandcould be represented by a bimodal curve, and thenofshowed a trimodal curve. These results indicated that all of the three species entered the midday depression of photosynthesis in the noon. Based on daily averagen,r,t, all the gardening shrub species investigated in the present study could be clustered into three groups. The group Ⅰ was low photosynthesis and low water use efficiency species (,var.,,,andcv.). The group Ⅱ was low transpiration and high water use efficiency species (). The group Ⅲ was high photosynthesis and high transpiration species (and). From the point of ecological benefits, theandhad the characteristics of better carbon sequestration and oxygen release as well as cooling and humidification efficiency, and the water conservation and consumption reduction were also at a moderate level, Overall, it should be suggested thatandcould be chosenas the preferential gardening shrub species in ecological garden construction of Huainan city.

gardening shrub species; photosynthetic characteristics; transpiration rate; water use efficiency; ecological benefits

10.14108/j.cnki.1008-8873.2019.01.022

S157.2

A

1008-8873(2019)01-168-08

2018-06-28;

2018-08-02

安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(1608085QC50); 安徽省高校優(yōu)秀中青年骨干人才國內(nèi)外訪學(xué)研修重點(diǎn)項(xiàng)目(gxfxZD2016202); 淮南師范學(xué)院科學(xué) 研究重點(diǎn)項(xiàng)目(2015xj06ZD)

劉海濤(1983—), 男, 安徽淮南人, 博士, 講師, 主要從事植物生理生態(tài)學(xué)方面的研究, E-mail: forest_lau@163.com

劉海濤

劉海濤, 李亞亮, 王曦,等. 淮南市9種園林灌木樹種夏季光合特性研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2019, 38(1): 168-175.

LIU Haitao, LI Yaliang, WANG Xi, et al. Photosynthetic characteristics of nine gardening shrub species in the summer of Huainan city[J]. Ecological Science, 2019, 38(1): 168-175.