第 32 卷第 10 期 2012 年 10 月中南林业科技大学学报 Journal of Central South University of Forestry & Technology Vol. 32 No. 10 Oct 长沙地区 19 种园林植物光合特性及

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1 第 32 卷第 10 期 2012 年 10 月 Journal of Central South University of Forestry & Technology Vol. 32 No. 10 Oct 长沙地区 19 种园林植物光合特性及固碳释氧测定陈月华廖建华覃事妮 ( 中南林业科技大学湖南长沙 ) 摘要采用 Li 6400XT 便携式光合作用测定系统对长沙地区 19 种常见园林植物 8 种乔木 10 种灌木 1 种草本植物的光合特性及净光合速率的日变化进行了测定依据植物的光合特性将 19 种植物分为 4 大类乔木中植物单位叶面积日固碳释氧量大小排序为二乔灌木中植物单位叶面积日固碳释氧量排序为洒金东瀛珊瑚草本植物的各项指数均为所测植物中最低关键词光合特性固碳释氧园林植物长沙中图分类号 S 文献标志码 A 文章编号 X(2012) Studies on photosynthetic characteristics and carbon fixation and oxygen release capabilities of 19 garden plants in Changsha area CHEN Yue-hua, LIAO Jian-hua, QIN Shi-ni (Central South University of Forestry & Technology, Changsha , Hunan, China) Abstract: LI-6400XT portable photosynthesis system was used to determinate the photosynthetic light-response curvesandthe diurnal variations of photosynthetic rate of 19 garden plants in Changsha area, the plant s photosynthetic was analyzed, and the plantcarbon fixation capacity was estimated. According to their photosynthetic characteristics, 19 kinds of garden plants were divided into four main categories; the order of daily carbon fixing and oxygen releasing capabilities of arbor from high to low was as follows: Cinnamomum camphora, Koelreuteria bipinnata, Magnolia denudate, Magnolia soulangeana, Osmanthus fragrans, Sapindus mukurossi, Ginkgo biloba, Aucuba japonica; the order of daily carbon fixing and oxygen releasing capabilities of shrub from high to low was as follows: Cercis chinensis, Lagerstroemia indica, Pittosporum tobira, Lorpetalum chinense var. rubrum, Aucuba japonica var. variegate, Forsythia viridissima, Ligustrum sinense, Rhododendron simsii, Fatsia japonica, Euonymus japonicas; and the herb (Reineckia carme) was the lowest. Key words: garden plants photosynthetic characteristics carbon fixation and oxygen release Changsha area 植物最重要的功能之一是通过光合作用固碳放氧通过吸收空气中的 CO2 而在一定程度上减弱温室效应国外目前对单种植物或植物小群落的固碳释氧能力的研究较多国内学者在不同地区对不同类型园林植物进行了光合速率的测定固碳释氧能力研究各植物类型单位土地面积上碳释氧的测定为园林植物栽培群落的构建进行量化提供参考材料与方法供试植物植物固碳释氧能力由大到小为常绿灌木落叶通过调查走访长沙市公园及道路绿地并进行乔木常绿乔木落叶灌木 [1] 灌木群落稍优于乔统计选择了长沙市绿地中使用频度较高常用 + 灌 + 草群落 [2] 灌木地被植物的固碳释氧量高的 8 种乔木 10 种灌木和 1 种草本 8 种乔木为于草本和藤本植物 [3] 速生树种的固碳能力明显二乔无高于慢生树种 [4] 同一种植物在不同的生长季节患子 10 种灌木为大的固碳释氧能力不同 [5] 本文在他人研究的基础上叶黄杨洒金东瀛珊瑚选定了长沙市 19 种园林植物进行了光合速率和固草本植物为选择收稿日期基金项目湖南省十二五重点学科资助项目湘教发作者简介陈月华 (1964-) 女湖南桃源人副教授研究方向为园林植物及景观

2 第 32 卷 117 中南林业科技大学校内枝叶繁茂生长状况优良 s 则是指 1 mmol 为 μmol 的植株测定了 19 种园林植物对光强变化的响应及净光合速率日变化供试的 19 种植物见表 1 树种拉丁名所在科属 Osmanthus fragrans 木犀科木犀属 Sapindus mukurossi 科属 Fatsia japonica 五加科属洒金东瀛珊瑚 Aucuba japonica var. variegata 山茱萸科桃叶珊瑚属 Rhododendron simsii 用的反应方程 CO2+4H2O CH2O+3H2O+O2 用测定日的同化量换算成测定日的日固定 CO2 量为 WCO2=P 44/ 表1 19种供试植物 Composition of 19 plants tested Table 1 植物固碳 CO2 释氧量的计算根据光合作花科花属 WO2=P 32/ 公式中 44 为 CO2 的摩尔质量单位为 g mol-1 WCO2 为单位叶面积的叶片每天固定 CO2 和 O2 的质量单位为 g m-2 d-1 32 为 O2 的摩尔质量单位为 g mol-1 WO2 为单位叶面积的叶片每天释放 O2 的质量单位为 g m-2 d-1 Ginkgo biloba 科属 Koelreuteria bipinnata 科栾树属 Cinnamomum camphora 樟科樟属 Lagerstroemia indica 千屈菜科属 Lorpetalum chinense var. rubrum 金缕梅科檵木属 Euonymus japonicus 卫矛科卫矛属对于植物的光合作用光响应曲线采用 Li6400XT 自动测定程序仪器的红蓝光源可提供不同的 PAR( μmol m-2 s-1) 光照强度结果及分析植物光合特性 Ligustrum sinense 木犀科女贞属 Liquidamba formosana 金缕梅科属 Magnolia denudate 木兰科木兰属二乔 Magnolia soulangeana 木兰科木兰属 Cercis chinensis 豆科属 Forsythia viridissima 木犀科连翘属 Pittosporum tobira 花科花属曲线进行拟合得到 19 种植物的光响应曲线见 Reineckia carme 百合科属图 1 光补偿点 LCP 光饱和点 LSP 梯度设为对实验所得数据进行处理运用 Photosynthesis 软件对植物的光合作用光响应最大净光合速率 Pn max 和暗呼吸速率 Rd 1.2 详见表 2 实验方法生长在不同环境中的植物光补偿点不同一采用 Li 6400XT 美国 LI-COR 公司生产便携式光合作用测定系统, 对 19 种植物 Pn-PAR 般而言阳生植物的光补偿点较高约为 μmol m-2 s-1 阴生植物的呼吸速率较低其光补偿曲线的测定在室内完成于 6 月晴好无风的天气情况下固定 CO2 浓度约为 400 μmol mol-1 采点也低约为 0 5 μmol m-2 s-1 多数植物的光饱和点在 μmol m-2 s-1 且 LCP 可作为测用系统提供的自动测定程序得到递变的光照强度定植物耐荫程度的一个标志 LCP 越小表明植物利及对应的叶片净光合速率值采用相关软件进行数据处理得到 8 种乔木的光补偿点 LCP 光用弱光的能力越强植物的耐荫性越强 [6] 阴生植物叶片的光饱和点为 μmol m-2 s-1 阳生植饱和点 LSP 及最大净光合速率物叶片的光饱和点为 μmol m-2 s-1 植物植物叶片净光合速率日变化的测定于 9 月晴好无风的天气情况下每日 8:00 17:00 每 1h 测量 1 次当日的净同化量计算公式为的光饱和点和光补偿点都不是固定不变的它们会随外界条件的变化而变化 [7] 从植物生理角度来看光补偿点和光饱和点 i [( pi +1 + pi ) 2 (ti +1 ti ) ] 都相对低的植物则说明其耐荫性很强光补偿点 1 境其适生范围就相对较宽光补偿点较高而光其中 P 为测定日的同化总量单位是饱和点较低的植物则其对光照的适应范围相对 mmol m -2 d -1 Pi 指初测点的瞬时光合速率值 Pi+1 为下一个测定点的瞬时光合速率值单位为较窄适合种植于侧方有其他物体或植物遮挡或 μmol m-2 s-1 ti 为初测点的时间 ti+1 下一测定点的时间单位为 h j 为测定次数是指每小时光补偿点均较高的植物则为喜光的阳生植物 P= i =1 低而光饱和点相对较高的植物能适应多种光环者一天中的某一时段有荫蔽的地段光饱和点和根据数据分析处理结果结合前人的测定分

3 陈月华等长沙地区 19 种园林植物光合特性及固碳释氧测定 118 表2 19种植物的光补偿点光饱和点最大净光合速率及暗呼吸速率 Table 2 The LCP, LSP, Pnmax and Rd of 19 plants 植物光饱和点最大净光合速率暗呼吸速率光补偿点 /(μmol m-2s-1) /(μmol m-2s-1) /(μmol m-2s-1) /(μmol m-2s-1) 第 10 期上处在较高水平的位置而的光补偿点为 16 μmol m-2s-1 相比于其它 4 种植物耐荫性稍差 5 种植物的光补偿点与光饱和点相差大说明其适生范围较广可以适应多种不同的光照条件第三类 4 种分别为桂花银杏无患子 4 种植物的光补偿点较高分别为 μmol m-2s-1 为阳生植二乔物同时这 4 种植物的光饱和点较低分别为 μmol m-2s-1 4 种植物有相对较高的光补偿点较低的光饱和点较为适合侧方庇荫或者一天中的某一时段庇荫的环境适宜种植在传统民居的庭院现代建筑的中庭等侧方有围墙及其他强阳性等植物遮挡的区域洒金东瀛珊瑚析将实验测定的 19 种园林植物分为 4 类第一类 5 种分别为二乔这 5 种植物其光补偿点均处于较高水平达到了 μmol m-2s-1 以上为阳生不耐荫植物二乔的光饱和点处于高水平超过 μmol m-2s-1 具较高的光饱和点说明其能充分利用强光进行光合作用同时不使自身受到伤害利用强光的能力较强适合种植于光照强度较强的区域或者处于植物群落的上层的光补偿点 28 μmol m-2s-1 较高而光饱和点 908 μmol m-2s-1 所处范围为一般植物的光饱和点范围说明喜光不耐荫但其利用强光的能力较前 4 种植物稍弱第二类 5 种分别为这 5 种植物的光补偿点均介于 8 16 μmol m-2s-1 之间除和红花檵木具有较低的光补偿点 8 μmol m-2s-1 耐荫性较好外其他植物光补偿点均处于一般植物的光饱和点范围 μmol m-2s-1 为阳生植物相比于前一类植物其光补偿点则处在一个较低水平为一类有一定耐荫能力或者能适合多种光环境的植物只是各个树种之间耐荫程度有所不同其中的其光补偿点均为 μmol m-2s-1 其光饱和点则在 μmol m-2s-1 以第四类 5 种分别为八角金盘洒金东瀛珊瑚的光补偿点分别为 μmol m-2s-1 接近一般植物的光补偿点范围的下限光饱和点 μmol m-2s-1 也处于较低水平表明其有一定程度的耐荫性利用强光的能力较弱八角金盘洒金东瀛珊瑚光补偿点都为 8 μmol m-2s-1 低于 10 μmol m-2s-1 同时其光饱和点处于低水平分别为 μmol m-2s-1 表明这 2 种植物耐荫性强适合种植于林下或者建筑物北面等无强光直射的地方草本地被植物光补偿点和光饱和点均为所调查的 20 种植物中最低分别为 μmol m-2s-1 表明为典型的阴生植物其耐荫性极强忌强光直射适合作林下地被也可种植于郁闭度较高的林下以上实验数据分析所得结论与植物实际生态习性符合程度高个别植物可能存在一定程度的差异 2.2 光合作用的日变化规律本实验对 19 种植物的净光合速率的日变化进行了测定绘制了植物的净光合速率日变化曲线 19 种植物净光合速率的日变化曲线见图 1 从图中可看出实验所得 19 种植物净光合速率的日变化曲线中除和外其他 17 种植物净光合速率日变化曲线均表现为双峰曲线或者近双峰曲线即出现光合午休现象枫香和两种植物出现了类似的情况即在第一个测定时间点即 8:00 其净光合速率就达到当天的最大值前人的实验测定中某些树种也有类似的情况出现 [5] 乔木中除和外其余 6 种植物

4 第 32 卷 Fig 图 1 19 种植物净光合速率及光照强度的日变化 Diurnal variations of net photosynthetic rate (Pn), photosynthetic active radiation (RPAR) of 19 plants 净光合速率日变化均为双峰曲线主要是因为在干热的中午叶片萎蔫气孔导性实验测定中 10 种灌木净光合速率的日变化下降二氧化碳吸收减少在这种情况下光呼均表现双峰曲线第一个峰值除出现在吸增强产生抑制研究表明光合午休可 11:00 外其他出现在 9:00 或 10:00 第二个峰使光合生产损失 30%[9] 值除和出现在 13:00 外其他出现在 14:00 或 15:00 草本植物净光合速率的日变化表现双通过植物净光合速率的日变化曲线经过公式计算得出 19 种植物净同化量固碳量以及释氧量见表 3 峰曲线第一个峰值出现在上午 9:00 第二个峰值出现在 15:00 分别为 μmol m-2s-1 释氧量大小排序为不同植物其净光合速率的峰值出现时刻有二乔与史红所不同除个别植物外第一个峰值一般出现在文 [8] 等人的研究类似灌木中植物单位叶面积日 9:00 至 11:00 第二个峰值一般出现在 14:00 至固碳释氧量排序为 16:00 且第一个峰值一般要高于第二个峰值洒金东瀛珊瑚净光合速率的日变化出现光合午休现象从表中得出乔木中植物单位叶面积日固碳草本植物的各项指数均为所测

5 陈月华等长沙地区 19 种园林植物光合特性及固碳释氧测定 120 表 3 19种植物单位叶面积日净同化量日固碳释氧量 Table 3 Daily carbon assimilation and oxygen releasing capabilities by unit leaf area of 19 different plants 序号植物名称净同化量 /(mmol m-2d-1) 固碳量 /(g m-2d-1) 释氧量 /(g m-2d-1) 二乔第 10 期湿度及 CO2 浓度有较大差异导致了植物光合作用固碳能力的发挥存在差异进而出现了植物最大净光合速率排序与植物固碳释氧量排序的不同而在同一测定组内植物最大净光合速率排序与固碳释氧量排序则基本保持一致 3 结论实验选择了长沙地区 19 种常用园林植物对其光合特性及固碳释氧能力进行了测定分析研究表明 19 种植物中阳生植物有 9 洒金东瀛珊瑚二乔红枫阴生植物有洒金东瀛珊瑚对比乔木和灌木就植物单位叶面积日固碳释氧量的均值灌木高于乔木落叶植物高于常绿植物单位叶面积日固碳量灌木高于乔木落叶植物高于常绿植物这并不说明园林应用中就应该多种植灌木或者说多种植落叶植物整体植物群落的固乔木碳释氧能力的发挥还与其中的植物个体本身的叶面灌木常绿植物落叶植物积冠幅等因素相关植物群落的配置需要综合考虑植物的光合特性灌木与乔木常绿与落叶植物的搭配才能最大程度的发挥其生态效益植物中最低 19 种植物单位叶面积日固碳释氧量总体由大到小排序为复羽叶栾树二乔洒金参考文献 [1] 东瀛珊瑚究 [D]. 扬州 : 扬州大学学位论文, [2] 对比乔木和灌木常绿植物与落叶植物吉祥草不计算在内单位叶面积日固碳释氧量可 [3] 知乔木和灌木该值分别为 g m d 赵萱, 李海梅. 11 种地被植物固碳释氧与降温增湿效益研究 [J]. 江西农业学报,2009,21(1):44-47 [4] g m d 落叶植物高于常绿植物对比表 2 和表 3 发现植物最大净光合速率徐永荣, 王斗天, 冯宗炜, 等. 天津滨海几种人工植被的碳汇作用研究 [J]. 华中农业大学学报, 2003, 22(6): 灌木高于乔木落叶植物和常绿植物该值分别为徐玮玮. 扬州古运河生态环境林绿地树种配置及环境效应研刘常富, 赵爽, 李玲, 等. 沈阳城市森林固碳和污染物净化效益差异初探 [J]. 西北林学院学报, 2008, 23(4): [5] 排序与植物固碳释氧量排序存在较大的差异而王忠君. 福州植物园绿量与固碳释氧效益研究 [J]. 中国园林, 2010, (12): 1-6. 每个测定组内这两者的排序则大致相同分组情 [6] 武维华. 植物生理学 [M]. 北京 : 科学出版社, 况 [7] W. 拉夏埃尔. 李博等译. 植物生理生态学 [M]. 北京 : 科学出洒金东瀛珊瑚二乔版社, [8] 原因可能为在测定植物光响应曲线时除不同植物种类这一不同点史红文, 秦泉, 廖建雄, 等. 武汉市 10 种优势园林植物固碳释氧能力研究 [J]. 中南林业科技大学学报,2011,31(9): [9] 武维华. 植物生理学 [M]. 北京 : 科学出版社, 外其他条件基本一致而每组植物净光合速率日变化的测定不在同一天外界条件如光强温 [ 本文编校吴彬]

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Untitiled 中国农学通报 2009,25(18):283-287 Chinese Agricultural Science Bulletin 道观园林植物景观营造初探张丽丽 1, 王立君 1 2, 吴同强 ( 1 河北农业大学, 河北保定 071000; 2 农友种苗 ( 中国 ) 有限公司廊坊分公司, 河北廊坊 065000)

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