西藏两种杨树光合特性及其释氧价值评估

普 罗，边巴多吉，普布顿珠，旦 增

(西藏自治区林业调查规划研究院，拉萨 850000)

西藏两种杨树光合特性及其释氧价值评估

普 罗，边巴多吉，普布顿珠，旦 增

(西藏自治区林业调查规划研究院，拉萨 850000)

采用Li-Cor-6400光合仪对藏川杨和北京杨的日光合特性进行测定，结果表明：藏川杨和北京杨的日光合进程均表现为双峰曲线，藏川杨与北京杨的净光合速率日变化最大峰值均在14:00出现，分别为16.62 μmol/(m2·s)和15.52 μmol/(m2·s);两种杨树的蒸腾速率日变化均呈单峰曲线,峰值均出现在12:00，藏川杨峰值为8.47 mmol/(m2·s)，北京杨峰值是8.74 mmol/(m2·s)；单株藏川杨的年释氧生态价值高于北京杨，分别为348元和210元。

藏川杨；北京杨；光合特性；生态效益

光合作用是植物体内极为重要的代谢过程，它的强弱对于植物生长、发育及抗逆性均具有十分重要的影响，因而可将光合作用大小作为判断植物生产力的指标[1-2]。北京杨作为钻天杨和二青杨的人工杂交杨，具有明显的杂种优势，易繁殖、造林快、绿化快，作为速生用材林，在华北、华西广泛栽植，在土壤、水肥条件较好的立地条件下生长较快，但在高寒、干旱、贫瘠、盐碱性土壤上生长较慢。藏川杨属杨柳科属植物，主要分布在西藏、四川等海拔2 400 m以上的山地，因其生长速度快、寿命长、干形通直、材质好、适应性强等优点，近年来深受当地人民喜爱，并广泛应用于防风固沙、生态安全屏障建设等造林绿化工程[3-4]。虽然对藏川杨和北京杨的光合特性的研究有所报道，但是只限于平原地区，且没有对其释氧价值进行定量评价与比较[5-6]。本文通过对藏川杨和北京杨的日光合特性进行比较分析，并对其释氧产生的生态效益进行评价，定量评估两种杨树生态价值，对提高人们的生态保护意识和实现绿色GDP具有重大的现实意义。

1 研究地概况

研究的地点位于西藏林芝八一镇西藏大学农牧学院，94°20′33″E，29°40′24″N，海拔2 900 m，属高原半湿润气候区，年均气温8.6℃，年均降水量634 mm，年均日照时数为1 988.06 h，日照百分率为46%，无霜期200 d左右。土壤以山地棕壤为主，土层厚，土质粉砂性，pH<7。植被以稀疏的耐干旱植物为主，其中乔木以柏树、冷杉、松树、云杉、杨树为主，灌木主要有川滇高山栎(在林芝地区因樵采等因素皆呈灌木状)、工布小檗等，草本植物主要有狗尾草、米林黄芪等。分别选取生长发育正常、具代表性的藏川杨和北京杨各一株，样本概况见表1。

表1 样木概况树种树龄/a胸径/cm单叶面积/cm2叶片数量藏川杨2568242025北京杨2563183026

2 研究方法

2.1 实验材料

实验材料为林龄25年的成年树种，并且生长良好，无病虫害的藏川杨和北京杨。

2.2 测定方法

在每株的阳面中上部各选择三片功能叶进行光合速率及其相关生理生态指标测定。所用仪器为美国产Li-6400便携式光合仪，仪器进气管口置于CO2浓度较稳定的3 m高处，光合测定时间为7月下旬晴天，从08:00-20:00，每隔2 h测定1次，同时记录与光合作用相关的气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、气温、叶温、环境相对湿度、环境CO2浓度等生理指标。

释氧效益的确定： 单个平均叶面积为A(cm2)，一株树的叶片数为B，叶片总面积为S=A×B；以1年中植株叶片存活5个月(根据林芝地区气候，杨树叶片一般5—9月为生长季)共150 d计算，单叶释氧量为C(根据CO2+H2O→CH2O+O2，可计算出单叶释氧量C)，总的释氧量=S×C×150，释氧价值参考《森林生态系统服务功能评估规范》，为1 000元/t O2，对这两种树种的释氧生态效益进行定量评价。

3 结果与分析

3.1 环境因子的日变化

从图1(a)可以看出，从08:00—20:00，温度总体趋势是先上升后下降，在14:00时达到最大值29.34 ℃，之后逐渐降低，在中午12V00时比10:00稍有下降；图1(b)表明，从早上08:00—20:00，CO2浓度先降低后上升，最低值为14:00的993.05 mg/m3，这是由于在傍晚CO2浓度的富集，早上较高，日出后，随着植物的光合作用，CO2的浓度开始降低，到中午14:00时达到最低，之后，由于光照强度降低光合作用减弱，固碳能力降低，CO2的浓度又逐渐回升，晚上20:00是又达到较高值。

图1 环境因子日变化

3.2 生理因子日变化

3.2.1 蒸腾速率

图2 两种杨树的蒸腾速率日变化

蒸腾作用是树种体内水分代谢的重要生理过程之一[7]，蒸腾速率既可表示植物的耗水量，又可表征被动吸水的能力。通过对蒸腾速率的测定可以了解一种植物的水分消耗情况及对环境的适应性[8]。蒸腾速率越大，其吸水能力越强，水分的代谢速度也快。由图2可以看出，藏川杨与北京杨的蒸腾速率都呈单峰曲线，从上午08:00开始两种杨树的蒸腾速率随时间变化开始上升，到中午12:00时都同时达到峰值，北京杨为8.74 mmol/(m2·s)，藏川杨为8.47 m mol/(m2·s)，之后开始下降。两种杨树的蒸腾速率存在差异，从上午08:00到下午14:00北京杨的蒸腾速率大于藏川杨，而到14:00后藏川杨的蒸腾速率大于北京杨。

3.2.2 气孔导度

气孔对植物的水分散失及O2及CO2气体交换过程具有显著的调控作用[9-10]。从图3可以看出两种树种的气孔导度的日变化曲线呈单峰曲线，峰值同时出现在12:00，其中北京杨和藏川杨分别为0.893 4 mol/(m2·s)和0.768 6 mol/(m2·s)。两种杨树的气孔导度的变化存在时间上的差异，从早上08:00到下午14:00北京杨的气孔导度大于藏川杨，而在14:00后藏川杨大于北京杨，这与二者蒸腾速率的变化曲线相一致，证明了气孔导度与蒸腾速率之间的相关性[5]。

图3 两种杨树气孔导度日变化

3.2.3 净光合速率

净光合速率是衡量光合作用量的重要指标，表征了植物的光合作用强度[1]。藏川杨与北京杨净光合速率的日变化状况见图4，可以看出，两种杨树净光合速率的日变化均呈双峰曲线。北京杨净光合速率从08:00到10:00逐渐上升，12:00时有所下降，这是由于在12:00时外界空气温度较10:00有所下降，影响到了光合作用，到14:00达到峰值15.52 μmol/(m2·s)，经过峰值后，开始下降并到最低值。相对而言，藏川杨净光合速率从08:00到14:00逐渐上升，到14:00达到峰值16.62 μmol/(m2·s)，经过峰值净光合速率开始下降。18:00时仍保持了较高的净光合速率，印证了18:00时环境中的CO2的浓度低于16:00。两种树种08:00时的光合速率均明显高于20:00时的光合速率，这是因为白天植物的呼吸作用使得环境中的CO2浓度减少，到傍晚CO2浓度明显少于早晨，CO2浓度作为光合因素，它的减少影响到了光合作用，并使其减弱。通过比较，除了在16:00时的净光合速率二者基本相等外，其他时刻均表现为藏川杨的净光合速率值大于北京杨，这可能是由于北京杨的生长需要更多的水分，而环境相对干燥引起的[6]，藏川杨作为乡土树种具有耐干旱胁迫的适应性。

图4 两种杨树净光合速率日变化及平均值

3.3 释氧效益

固碳、释氧作为生态服务的重要功能[11]，在全球气候变化的情况下，西藏高原林木的固碳、释氧能力对于减缓温室气体升高速度显得十分重要，按氧气价格1 000元/t计算，一株藏川杨的年释氧价值为348元，北京杨的年释氧价值为210元 。

4 讨论

1) 北京杨和藏川杨的日光合速率变化都为双峰曲线，最高峰值同时出现在14:00，分别为15.52 μmol/(m2·s)和16.62 μmol/(m2·s)，但是出现峰值的时间比在平原地区出推迟了4 h[5]，主要由于高原地区夏天气温较内地低，日出时间较晚，推迟了树种的光合作用。两种树种的净光合速率，早上要明显高于傍晚，藏川杨的光合速率总体高于北京杨，反映了不同树木的光合作用对高原环境的适应性不同，藏川杨具有更好的适应性。

2) 两树种的蒸腾速率日变化曲线均为单峰型，12:00时同时出现峰值，北京杨8.74 mmol/(m2·s)，藏川杨8.47 mmol/(m2·s)。从早上08:00到下午14:00北京杨的蒸腾速率大于藏川杨，而到14:00后藏川杨的蒸腾速率大于北京杨。说明北京杨在早上对环境因子的利用能力高于藏川杨，而下午藏川杨高于北京杨。两种杨树的气孔导度存在时间的差异[5]，从早上08:00到下午14:00北京杨的气孔导度大于藏川杨，而在14:00后藏川杨的大于北京杨，说明北京杨的细胞活性早上高于藏川杨，而下午低于藏川杨。

3) 植物通过光合作用可以吸收CO2和放出O2，具有很好的净化空气和改善小气候的功能[12]。通过对北京杨与藏川杨两树种光合速率及其它生理特性的测定可知：藏川杨作为青藏高原的乡土树种，对本地环境影响因子(CO2、温度、光照)的变化，表现得没有北京杨敏感。经估算，一株北京杨和藏川杨年释氧价值分别为210元和348元，说明藏川杨在高原地区具有更高的生态释氧价值。

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ValuationonPhotosyntheticCharacteristicsandOxygenReleaseofTwoKindsofPoplarinTibet

Puluo，Bianba Duoji，Pubu Dunzhu，Danzeng

(Forest Inventory and Planning Institute of Tibet Autonomous Region, Lhasa 850000, Tibet，China)

Diurnal photosynthetic characteristics ofPopulusszechuanicaandPopulusbeijingensiswere measured by using Li-Cor-6400 photosynthesis system. The results showed that: Daily photosynthetic process of both kinds of Poplar showed bimodal curve, diurnal variation peak of net photosynthetic rate ofPopulusszechuanicaandPopulusbeijingensisappeared in 14:00, the peak data were 16.62 μmol/(m2·s)and 15.52 μmol/(m2·s), respectively. Diurnal variation of transpiration rate of two poplar both showed single peak curve, and peak were 8.47 mmol/(m2·s) and 8.74 mmol/(m2·s), respectively, occurred at 12:00, Annual oxygen releasing ecological value per tree ofPopulusszechuanicawas higher than that ofPopulusbeijingensis, which was 348 yuan and 210 yuan.

Populusszechuanica；Populusbeijingensis；photosynthetic characteristics；ecological benefits

2014-03-18

普罗(1981-)， 男,西藏拉萨人,工程师,主要从事林业调查规划和设计。

S 792.119; Q 945.11

A

1003-6075(2014)02-0056-03