模擬氮—硫沉降對(duì)綠色建筑平安樹熒光特性的影響研究*

黃 婷，黃樹軍

(1.泉州職業(yè)技術(shù)大學(xué)人居環(huán)境學(xué)院，福建泉州，362000；2.泉州森林公園服務(wù)中心，福建泉州，362000)

平安樹(Cinnamomumkotoense)為常綠小喬木，具有凈化室內(nèi)空氣、吸收裝修污染等功能，適合綠色建筑種植。氮、硫作為葉綠素的重要合成元素，與植物葉綠體色素的含量有密切關(guān)系。有研究發(fā)現(xiàn)氮—硫作用下杉木的生物酶的變化特征[1]；前人研究發(fā)現(xiàn)氮沉降對(duì)植株生理特性有顯著影響[2]。目前，綠色建筑植物研究主要集中在綜合評(píng)價(jià)體系[3]、物種的選配[4]等，很少涉及植物生理特征。在全球酸沉降背景下，研究酸沉降對(duì)綠色建筑植物熒光特性的影響機(jī)制，可為提高綠色建筑樹種適應(yīng)性及資源利用率提供參考依據(jù)，但目前缺少相應(yīng)研究。鑒于校園綠色建筑廊道上種植有大量平安樹，本文模擬氮—硫沉降對(duì)平安樹熒光特性及相對(duì)生長(zhǎng)速率的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于泉州職業(yè)技術(shù)大學(xué)教學(xué)樓五樓廊道，地理坐標(biāo)24°30′～24°54′N、118°24′～118°43′E。泉州位于福建東南沿海，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，平均降水量1 147 mm，日照充足。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用二次正交回歸旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)[5]，共設(shè)置10個(gè)處理組，以Na2SO4為硫源，46% CO(NH2)2為氮源，并設(shè)置一個(gè)空白對(duì)照組(表1)。

1.3 試驗(yàn)方法

2020年4月初，在平安樹廊道內(nèi)分別設(shè)置27塊面積1 m×4 m的樣地，每月將硫源、氮源混合溶解于1 L水中，在樣地均勻噴灑，對(duì)照則噴灑等量水，持續(xù)4個(gè)月。每天上午7點(diǎn)自動(dòng)噴水10 min，使樣地保持濕潤(rùn)。2020年4—7月每月15日上午，選擇生長(zhǎng)健康、長(zhǎng)勢(shì)一致個(gè)體，選取葉片中部并避開葉片主脈的功能葉(從上往下數(shù)第3片或者第4片)，對(duì)植物的葉片光化學(xué)淬滅系數(shù)(qN)、PSII最大化學(xué)效率(Fv/Fm)進(jìn)行三次測(cè)定，取平均值。測(cè)定相應(yīng)的株高，計(jì)算出相對(duì)生長(zhǎng)速率RGR。

式中，H2、H1是時(shí)間點(diǎn)T2、T1對(duì)應(yīng)的株高。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)平安樹Fv/Fm的影響

Fv/Fm是一個(gè)最適宜狀態(tài)下光化學(xué)反應(yīng)效率的指標(biāo)，可反映平安樹潛在的最大光合能力。各組Fv/Fm呈先增后減趨勢(shì)，均在6月達(dá)到最大值，J組Fv/Fm最大值達(dá)0.75，I組Fv/Fm最大值達(dá)0.89。B、E、G、I組Fv/Fm均呈顯著差異(表2、p<0.05)。B、D、I組Fv/Fm顯著高于A、J組。表3可知，x1>0或x2>0時(shí)，F(xiàn)v/Fm逐漸減?。粁1<0或x2<0時(shí)，F(xiàn)v/Fm逐漸增大。

圖1 不同處理對(duì)平安樹Fv/Fm的影響

圖2 不同處理對(duì)平安樹qN的影響

圖3 不同處理對(duì)平安樹RGR的影響

2.2 不同處理對(duì)平安樹的影響

qN越大則越有利于耗散過剩激發(fā)能并防止其影響植物光合作用。各組qN呈先增后減趨勢(shì)，均在7月達(dá)到最大值，J處理組qN最大值達(dá)0.81，I處理組qN最大值達(dá)1.18。各組qN均呈顯著差異(表2、p<0.05)，B、F、I組qN顯著高于A、J組。表3可知，x1>-0.22或者x2>0.31時(shí)，qN逐漸減??；x1<-0.22或者x2<0.31時(shí)，qN逐漸增大。綜上，x1、x2在[0.31，1.414]或[-1.414，-0.22]編碼范圍內(nèi)，氮、硫兩因子相互增效。

2.3 不同處理對(duì)平安樹RGR的影響

各組在5月的相對(duì)生長(zhǎng)速率最大，6月開始呈下降趨勢(shì)，7月基本停止生長(zhǎng)。各組RGR呈顯著差異(表2、p<0.05)。B、F、I組的相對(duì)生長(zhǎng)速率顯著高于其他組；J組相對(duì)生長(zhǎng)速率顯著低于其他組。表3可知，x1>-0.1或者x2>0.47時(shí)，RGR逐漸減??；x1<-0.1或者x2<0.47時(shí)，RGR逐漸增大。綜上，x1、x2在[0.47，1.414]或[-1.414，-0.1]編碼范圍內(nèi)，氮、硫兩因子相互增效。

表2 各處理組熒光參數(shù)方差分析

表3 回歸方程式

3 結(jié)論與討論

Fv/Fm、qN在6月或7月達(dá)到最大值，表明平安樹在不同氮—硫處理下，6月份的熒光參數(shù)接近最大值，光合速率較快。B、I組Fv/Fm、qN、RGR顯著高于A組，I組的Fv/Fm、qN均高于其他組，J組的Fv/Fm、qN、RGR均低于其他組。本試驗(yàn)中，Na2SO4為96 kg·hm-2·a-1、46% CO(NH2)2為150 kg·hm-2·a-1時(shí)，平安樹的光合速率和相對(duì)生長(zhǎng)速率較快。x1、x2在[0.47，1.414]或[-1.414，-0.22]編碼范圍內(nèi)，氮、硫兩因子相互增效，F(xiàn)v/Fm、qN、RGR隨編碼值增加而增加。qN、RGR對(duì)氮—硫沉降的響應(yīng)相對(duì)顯著，F(xiàn)v/Fm對(duì)氮—硫沉降的響應(yīng)不顯著。學(xué)者研究表明氮輸入會(huì)引起植株葉氮含量上升，進(jìn)而影響植株光學(xué)吸收特性[6]，這與平安樹Fv/Fm的變化較小相一致。Fv/Fm、qN、RGR變化存在較大差異，說明平安樹對(duì)氮—硫沉降的響應(yīng)較為復(fù)雜，可能與氮—硫沉降水平及試驗(yàn)時(shí)間尺度等相關(guān)，這有待深入開展長(zhǎng)期氮—硫沉降試驗(yàn)研究。