苏州地区10种常见园林树木光合特性研究

李 欣，蒋华伟，李静会，江 君，靖 晶，姜红卫

（江苏太湖地区农业科学研究所，江苏 苏州 215155）

苏州地区10种常见园林树木光合特性研究

李 欣，蒋华伟，李静会，江 君，靖 晶，姜红卫

（江苏太湖地区农业科学研究所，江苏 苏州 215155）

用LI-6400光合系统分析仪，测定10种苏州常见园林配置树木（香樟、玉兰、无患子、紫薇、桂花、紫荆、枫香树、杜鹃、海桐、红花檵木）的光合特性及固碳释氧能力。结果表明：10种树木夏季晴天均有明显的光合速率日变化。枫香树、无患子光合速率表现为单峰曲线，8：00其净光合速率就达到当天的最大值；其他8种植物净光合速率的日变化表现为双峰曲线的。10种植物中乔木的单位叶面积日固碳释氧量大小排序为香樟、玉兰、桂花、无患子、枫香树；灌木的单位叶面积日固碳释氧量大小排序为紫薇、紫荆、海桐、红花檵木、杜鹃。

光合特性；固碳释氧；园林树木；苏州

城市园林绿地在改善城市环境、提高环境质量方面的作用日益受到重视，园林绿化的发展也从过去的重观赏价值，向生态、观赏、游憩并重的方向发展，从而推动城市园林绿地生态效益从定性研究转向定量研究。在风景园林建设要素中植物最重要的功能之一是通过光合作用固碳放氧。植物的固碳作用是其他生物所不能替代的［1］。不同植物、同一种植物在不同生长季节的固碳释氧能力均不同［2］。

植物进行光合作用的有效部位是叶片，绿色植物发挥固碳释氧作用的大小，中心问题是如何发挥植物的光合效能。近几年，国内学者在部分地区对不同类型园林植物进行了光合速率的测定、固碳释氧能力的研究［3－6］。

苏州作为世界闻名的园林城市，园林绿地不仅具有风景名胜区的观赏功能，对其生态环境、城市景观风貌也有着举足轻重的作用，而苏州在进行植物配置时多存在单从其景观效果考虑，缺乏对园林植物生理生态特性深入了解的现象；未能从发挥植物最大的生态效益出发，根据植物特性合理地配置乔木、灌木，以达到观赏功能与生态功能并重的最佳状况。本文选定了苏州市常见的10种园林植物进行了光合速率和固碳释氧的测定，为苏州园林植物栽培群落的构建提供量化参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

苏州市位于东经119°55′～121°20′、北纬30°47′～32°2′，温暖潮湿多雨，季风明显，四季分明，属北亚热带湿润季风气候。年平均气温为15.7℃，年最高气温为39.3℃，最低气温－9.8℃。最热月7月，平均气温28.2℃，最冷月1月，平均气温3.0℃。年平均降水量为1 094 mm，年降水日125 d。每年以6月降水量及降水日为最多，常年平均月降水量为160 mm。

1.2 试验材料

通过调查走访苏州市公园及道路绿地并进行统计，选择了苏州市绿地中使用频度较高的10种园林树木。供试树种为栽植于苏州中国花卉植物园的香樟、玉兰、枫香树、无患子、桂花、紫薇、紫荆、海桐、红花檵木、杜鹃（如表1），均为多年生壮龄树种，长势良好，试验树种的立地条件基本一致。

表1 10个供试树种

1.3 植物光合速率的测定方法

于2013年7月树木旺盛生长季内，用LI-6400光合系统测定仪对10种树木进行了测定。选择晴朗、无风的天气，在自然光照条件下测量，每树种选择4～5株具有代表性的个体，每次每个供试树种选取大小相似、生长健壮、位于阳面的5个叶片，每片叶记录3个瞬时光合速率值，最后取其平均值。为了确保结果的可比性，所有供试树种尽量在1 d内完成测定，各个时间段内测定树种的顺序保持不变，分别在上、中、下旬各测定1次，最后取均值。每次测定的时间为8：00，9：00，10：00，11：00，12：00，13：00，14：00，15：00，16：00和17：00。

1.4 植物固碳释氧能力的计算方法

根据植物光合作用原理，固碳释氧效应的计算依据对树种光合速率的测定，在光合作用日变化曲线中，其同化量是净光合速率曲线和时间横轴围合的面积。当日的净同化量计算公式为其中，P单位mmol／（m2·d），Pi指初测点的瞬时光合速率值，Pi＋1为下1个测定点的瞬时光合速率值，单位为μmol／（m2·s）；ti为初测点的时间，ti＋1下1个测定点的时间，单位为h，j为测定次数。

以测定日的同化量换算成测定日的CO2固定量和O2释放量，即WCO2＝P×44／1000，WO2＝P×32／1000。式中WCO2，WO2分别为单位面积叶片日固定CO2和释放O2的质量，单位为g／（m2·d）。

2 结果与分析

2.1 自然环境温度日变化分析

温度日变化情况观测结果见图1。

图1 7月温度日变化曲线

温度值为全光照下测量，取3个测量日的平均值。从图1中看出，7月苏州地区的温度7：00达到32℃，然后温度持续升高，13：00达到最高值43.5℃，然后气温有所回落，17：00可达39.5℃，全天处于高温状态。

2.2 光合作用的日变化分析

从图2中可看出，试验所得的10个树种净光合速率日变化曲线中，枫香树和无患子2种植物在第1个测定时间点即8：00温度达到34℃时，其净光合速率就达到当天的最大值。

其他8个树种净光合速率的日变化表现为双峰曲线。第1个峰值海桐、红花檵木、香樟、紫荆出现在10：00，桂花、杜鹃出现在9：00，紫薇、玉兰出现在11：00；第2个峰值红花檵木和紫薇出现在13：00外，其他出现在14：00或15：00。一般第1个峰值高于第2个峰值。之所以多数树种的第2个峰值不出现在13：00，可能是因为在苏州13：00时气温过高，叶片萎蔫、气孔导性下降，二氧化碳吸收减少，光呼吸增强，产生抑制。

图2 10种树种净光合速率日变化曲线

2.3 不同树种单位面积固碳释氧量变化分析

从表2中知：乔木树种单位叶面积日固碳释氧量大小排序依次为香樟、玉兰、桂花、无患子、枫香树；灌木中树种单位叶面积日固碳释氧量大小排序依次为紫薇、紫荆、海桐、红花檵木、杜鹃；净同化量大小排序为紫薇、紫荆、香樟、海桐、玉兰、红花檵木、桂花、杜鹃、无患子、枫香树。

10个供试树种的单位面积固碳量分布在3.03～17.32 g／（m2·d）之间，紫薇最高，其次是紫荆和香樟，排在后3位的分别是枫香树、无患子和杜鹃，乔灌木单位面积固碳量均值分别为6.39，10.53 g／（m2·d），灌木高于乔木。10种供试树种的单位面积释氧量分布在2.21～12.60 g／（m2·d）之间，紫薇最高，其次是紫荆和香樟，乔木灌木单位面积释氧量分别为4.65，7.65 g／（m2·d），灌木高于乔木。乔木中，香樟的固碳释氧量高于其他4种乔木，差异显著；灌木中，紫薇的固碳释氧量高于其他4种灌木，差异性显著。乔木与灌木进行比较，无患子与杜鹃、玉兰与海桐之间的固碳释氧量差异不显著。

表2 10个树种单位叶面积日净同化量、日固碳释氧量

3 结论与讨论

不同园林植物光合特性对温度变化的适应性各不相同，温度变化影响园林植物的光合特性指标。供试树木生长环境均为全光照，研究发现，不同时刻园林树木的净光合速率不同，其值随着温度的变化而波动。温度过高抑制园林植物的光合作用，植物净光合速率的峰值出现在温度最高时刻的只有2种，而其余8种出现在温度相对较低的时刻，夏季中午受温度胁迫时易产生光合午休现象［7］。

试验选择了苏州地区出现频度较高的10种园林植物，属于基调树种、骨干树种或者优势树种，这些树种与苏州地区的植被类型构成比例基本一致，可以反映苏州地区园林绿化状况。植物的光合特性受生态因子和生物因子的多重作用，绿色植物的固碳释氧效应虽源于植物叶片的光合作用，但通过叶片表面与周围环境产生的交流与相互作用时，叶片同时发生了蒸腾作用与呼吸作用，在评价绿地固碳释氧效应时，应加以考虑。

试验对10个树种光合特性和固碳释氧能力进行了测定。分析结果表明，10个树种单位面积日固碳释氧能力大小依次为紫薇、紫荆、香樟、海桐、玉兰、红花檵木、桂花、杜鹃、无患子、枫香树。植物单位面积日固碳释氧量均值灌木大于乔木。这并不说明园林应用中就应多种植灌木，整体植物群落的固碳释氧能力的发挥还与其中的植物个体本身的叶面积、冠幅等因素相关。植物群落的配置需要综合考虑植物生态、观赏与游憩功能的结合，才能最大程度满足城市绿化与游人使用需求。

［1］ 黄 彦.低碳经济时代下的森林碳汇问题研究［J］.西北林学院学报，2012，27（3）：260-268.

［2］ 陈自新，苏雪痕，刘少宗，等.北京城市园林绿化生态效益研究［J］.中国园林，1998，14（5）：57-60.

［3］ 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）：87-90.

［4］ 刘嘉君，王志刚，阎爱华，等.12种彩叶树种光合特性及固碳释氧功能［J］.东北林业大学学报，2011，39（9）：23-30.

［5］ 董延梅，章银柯，郭 超，等.杭州西湖风景名胜区10种园林树种固碳释氧效益研究［J］.西北林学院学报，2013，28（4）：209-212.

［6］ 韩焕金.城市绿化植物的固碳释氧效应［J］.东北林业大学学报，2005，33（5）：68-70.

［7］ 王丽勉，胡永红，秦 俊，等.上海地区151种绿化植物固碳释氧能力的研究［J］.华中农业大学学报，2007，26（3）：399-401.

Photosynthetic characteristics of ten common landscape trees in Suzhou

LI Xin，JIANG Hua-wei，LI Jing-hui，JIANG Jun，JING Jing，JIANG Hong-wei
（Taihu Research Institute of Agricultural Sciences，Jiangsu Province，Suzhou 215155，China）

LI-6400 photosynthesis system was used to determine the photosynthetic characteristics and carbon fixation and oxygen release of ten common landscape trees in Suzhou.There occured obvious change in their photosynthetic rates in summer sunny day.A single peak curve featured the photosynthetic rate ofLiquidamba formosanaandSapindus mukurossi，but bimodal curve featured those of the others.The net photosynthetic rate reached its maximum of the day at 8：00 am ofLiquidamba formosana and Sapindus mukurossi.The order of daily carbon fixing and oxygen releasing capabilities of arbor from high to low was shown as follows，Cinnamomum camphora，Magnolia denudate，Osmanthus fragrans，Sapindus mukurossi and Liquidamba formosana.And the order of the capabilities of shrub from high to low was shown as follows，Lagerstroemia indica，Cercis chinensis Bunge，Pittosporum tobira，Loropetalum chinense var rubrum and Rhododendron simsii.

Photosynthetic characteristics；Carbon fixation and oxygen release；Landscape tree；Suzhou

S718.3

A

10.3969／j.issn.1001－7380.2014.01.005

1001－7380（2014）01－0020－04

2013-12-13

2013-12-16

江苏太湖地区农业科学研究所基金项目（SZJJ1204）

李 欣（1982－），女，助理研究员，从事园林植物研究。E-mail：lixin3736886＠163.com。