漳州市13种园林植物光合及蒸腾特性

郑素兰，康红涛，连先发

(1.闽南师范大学生物科学与技术学院，福建 漳州 363000； 2.苏州大学，江苏 苏州 215000)

漳州市13种园林植物光合及蒸腾特性

郑素兰1，康红涛1，连先发2

(1.闽南师范大学生物科学与技术学院，福建 漳州 363000； 2.苏州大学，江苏 苏州 215000)

在对漳州市绿化树种调查的基础上，选择13种常见的园林绿化植物，利用CIRAS-2便携式光合作用测定系统对植物光合及蒸腾等生态指标进行测定及量化分析。结果表明：13种植物的瞬时光合速率曲线多为单峰曲线，峰值多出现在10∶00—12∶00之间；而供试植物日间的瞬时蒸腾速率多呈现单峰曲线，峰值多出现在14∶00左右。金心榕、垂榕、樱花、红花檵木、三角梅、黄蝉、海桐的日间固碳释氧及蒸腾吸热能力较强，而杨桃、红背桂的日间固碳释氧及蒸腾吸热能力较弱。

园林植物；光合速率；蒸腾特性

城市绿地作为城市的“绿肺”，不仅可以提升城市景观形象，同时具有生态、经济、社会等多重属性，在城市复合系统中占有不可替代的位置[1]。城市绿地具有良好的生态功能：可以吸附灰尘，净化空气；吸收二氧化碳，放出氧气；杀菌；降低环境温度；增加湿度等。近年来，城市生态系统中绿地植物群落的生态功能是学界关于城市生态研究的热点之一[2]。然而，当前园林景观绿化设计中主要集中关注群落的种类组成、生物多样性、垂直分层等结构性方面，对于具体植物的生态功能效应方面的系统研究仍然较少[3]。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

漳州市位于福建省东南沿海，地处东经117°—118°、北纬23.8°—25°之间。全年冬短夏长，气候温和，属亚热带季风性湿润气候，年平均气温21 ℃，年均日照时间2000 h，雨量充沛，无霜期330 d以上，年均降水量1500 mm左右，是个天然“大温室”。

1.2 试验材料

在对漳州市城区现有园林绿地植物种类实地调查基础上，在闽南师范大学校园内选择13种常见绿化植物作为研究对象。其中包括6种乔木：金心榕(Ficusmicrocarpacv.Golden Leaves)、垂榕(Ficusbenjamina)、山杜英(Elaeocarpussylvestris)、桂花(Osmanthusfragrans)、杨桃(Averrhoacarambola)、樱花(Cerasusserrulata(Lindl.) G.Don ex London)，7种灌木：海桐(Pittosporumtobira)、扶桑(Hibiscusrosa-sinensis)、红花檵木(Loropetalumchinensevar.rubrum)、栀子花(GardeniajasminoidesEllis)、红背桂(ExcoecariacochinchinensisLour)、三角梅(Bougainvillea)、黄蝉(Allemandaneriifolia)。试验选择长势良好、无病虫害的植株为试验材料。

1.3 试验方法

选择在晴朗、无风的天气情况下，利用CIRAS-2便携式光合作用测定系统。在2014年6—8月期间，分别为6月28、29、30日，7月29、30、31日，8月10、11、12日，共9 d。在自然光照条件下从8∶00—18∶00，每隔2 h测定1次。每个树种选树龄、立地环境、树木冠幅与高度基本相同的3～5株，选择位于树木朝阳面中部并生长状况良好的叶片进行测定。每株取4～6片叶，待系统稳定后，每片取3～6个瞬时光合速率值(Pn)。

1.3.1 光合速率计算

2)将测定日的同化总量换算为测定日固定CO2的量，计算公式为：MCO2=P·44/1000，式中：44为CO2的摩尔质量；MCO2为单位面积的叶片固定CO2的质量(g·m-2·d-1)。

3)根据光合作用的反应方程式CO2+4H2O→CH2O+3H2O+O2，计算出该测定日植物释放O2的质量(g·m-2·d-1)，计算公式为：MO2=P·32/1000。

1.3.2 日蒸腾量计算

2)设每平方米叶片在一天中因蒸腾作用散失水分而吸收的热量为Q，则Q=MH2O×L，式中：Q为单位叶面积每日吸收的热量(J·m-2·d-1)；L为蒸发耗热系数(L=2495-238×t，t为测定日的温度)。由此可计算出各植物每平方米叶片在测定日吸收热量的值[4]。

3)单株植物单位体积上的日固碳释氧量为：QCO2=ILA×MCO2；QO2=ILA×MO2。式中：ILA为叶面积指数；QCO2为单位体积日固定CO2的量(g·m-2·d-1)；QO2为单位体积的日释放O2的量(g·m-2·d-1)。

1.3.3 叶面积指数的测定 叶面积指数ILA是每单位树冠体积上的叶片面积。使用LAI-2200冠层分析仪对植物进行测量，用CAD软件对植物的轮廓进行定位。最后将所有的数据导入FV 2200软件中进行分析数据，算出植物的叶面积指数。

2 结果与分析

图1 乔木类瞬时光合速率

2.1 植物光合特性分析

图2 灌木类瞬时光合速率

2.1.1 植物光合速率日间变化情况分析 光照、温度、湿度等外界环境是影响园林植物生长发育的因素，光合速率、叶片细胞间的CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度等植物生理条件也会影响园林植物的蒸腾作用和 光合作用[5]。在特定的生活环境下，植物不断地与外界环境之间进行着物质能量的交换。随着光照强度、温度、湿度等外界环境因子在一天中发生着明显变化，光合速率也出现相应的规律性的变化[6]。

由于测量时间为夏季，8∶00的光照强度已较高，因此从图1可以看出，6种乔木光合速率的表现中有金心榕、垂榕、桂花3种乔木第1个峰值多出现在8∶00，随后下降；另外3种植物的峰值出现在10∶00—12∶00之间。金心榕的光合速率曲线明显高于其他植物，金心榕的峰值出现在8∶00左右，峰值为13.39 μmol·m-2·s-1，之后曲线一直下降，但还是处于较高的数值。金心榕喜半阴、温暖而湿润的气候，温度在25～30 ℃时生长较快，可能是由于随着光强和温度的升高，空气湿度降低、阳光直射而导致光合速率下降。12∶00之后，多数植物出现光合午休现象，为减少蒸腾失水，在高光强下气孔关闭造成的[7]。桂花在10∶00左右光合速率曲线急剧下降，可能是由于气温升高加剧了植物蒸腾作用，导致水分缺失，光合作用强度降低。垂榕的光合速率曲线第1个峰值出现在12∶00左右，峰值为7.39 μmol·m-2·s-1，其日变化幅度较小，为3.34～8.14 μmol·m-2·s-1。

从图2可以看出，灌木类植物的瞬时光合速率曲线多为单峰曲线，峰值多出现在10∶00—12∶00之间。其中，黄蝉的峰值最高，为13.75 μmol·m-2·s-1。三角梅、扶桑的瞬时光合速率曲线为双峰曲线，第1个峰值出现在10∶00左右，第2个峰值出现在16∶00左右。三角梅第1个峰值为10.92 μmol·m-2·s-1，之后光合速率急剧下降，在12∶00左右降为5.45 μmol·m-2·s-1，可能是由于光照强度不断增强，温度持续升高，而导致光合速率逐渐下降；第2个峰值为5.97 μmol·m-2·s-1。扶桑第1个峰值为7.75 μmol·m-2·s-1；第2个峰值为6.89 μmol·m-2·s-1。

2.1.2 叶面积指数分析 植物叶面积大小对净化空气、防污滞尘、降低噪音等综合环境效应有很大影响，单株叶面积较大的树种对环境的生态贡献率会更大些。由表1可知，灌木类植物中，红花檵木的叶面积指数最高，为9.95 m2·m-3；依次为三角梅、扶桑、海桐、栀子花、黄蝉；红背桂最低，为1 m2·m-3。乔木类植物中金心榕的叶面积指数最高，为4.99 m2·m-3；依次为桂花、垂榕、杨桃、山杜英，樱花最低，为1.53 m2·m-3。这反映了金心榕枝叶茂密，而樱花枝叶相对稀疏，导致其单位体积内的叶面积最低。因此，植物单位体积叶面积不能仅由植物的叶面积决定。

2.1.3 植物的光合速率强弱分析 植物通过光合作用进行能量的转换、固碳释氧、蒸发水分等生理活动，为人类生存提供了物质和能量来源。通过增加空气含氧量、降低环境温度的作用，进而改善空气质量，将人居生态系统导入良性循环[7]。

从表1可以看出，乔木类中单位体积当日固碳量及释氧量的大小顺序为：金心榕>山杜英>垂榕>樱花>杨桃>桂花；灌木类当日单位体积的固碳量及释氧量的大小顺序为：红花檵木>三角梅>海桐>扶桑>黄蝉>栀子花>红背桂。说明乔木中的桂花和杨桃的固碳释氧能力相对较弱；灌木类植物中，固碳释氧能力较强的有红花檵木、三角梅，而栀子花、红背桂最弱。

乔木植物中金心榕日间光合速率最强，单位面积固碳量是桂花的3倍。从表1发现，单位体积当日固碳量排序结果与单位面积当日固碳量存在一定的差异，如红花檵木的单位面积固碳量为0.22 g·m-2·d-1<栀子花0.27 g·m-2·d-1，而红花檵木的单位体积固碳量为2.19 g·m-3·d-1>栀子花0.78 g·m-3·d-1。这说明植物固碳量不仅由单位面积的固碳量决定，还跟植株的叶片多少及总叶面积相关，因此在试验中加入了叶面积指数的测定。

表1 供试植物单位体积的日固碳释氧量

图3 乔木类瞬时蒸腾速率曲线

2.2 植物日间蒸腾特性分析

图4 灌木类瞬时蒸腾速率曲线

2.2.1 植物光合速率日间变化情况分析 蒸腾作用指水分从活的植物体表面(主要是叶片)以水蒸气状态散失到大气中的过程。蒸腾作用是植物体内物质运输的一个主要动力。蒸腾作用为大气提供大量的水蒸气，降低气温，保持空气湿润，使生态系统形成良性循环。蒸腾速率的高低直接影响着日蒸腾吸热量的大小[8]。不同类型的植物由于自身内部气孔频度、气孔大小等原因，蒸腾作用就存在差异[9]。光照、温度、湿度、风速等这些外界环境因素都会影响植物的蒸腾作用。

从图3～图4可以看出，乔木类植物日间的瞬时蒸腾速率多呈现单峰曲线，峰值多出现在14∶00左右，其中樱花的蒸腾速率曲线明显高于其他植物，其峰值为4.53 μmol·m-2·s-1。桂花的瞬时蒸腾速率曲线为双峰曲线，第1个峰值出现在10∶00左右，峰值为2.74 μmol·m-2·s-1；第2个峰值出现在14∶00左右，峰值为3.18 μmol·m-2·s-1。灌木类植物的瞬时蒸腾速率多呈现单峰曲线，峰值多出现在14∶00—16∶00之间，其中黄蝉的瞬时蒸腾速率曲线明显高于其他植物，其峰值出现在14∶00左右，峰值为6.33 μmol·m-2·s-1。

2.2.2 植物的蒸腾能力强弱分析 从表2可以看出，乔木类植物中，单位体积日蒸腾水总量和蒸腾吸热量的排序均为：金心榕>桂花>垂榕>樱花>山杜英>杨桃。其中金心榕的蒸腾吸热量最高，为451.25 kJ·m-3，蒸腾水总量为670.96 g·m-3；最弱的是杨桃，蒸腾吸热量为134.73 kJ·m-3，蒸腾水总量为200.42 g·m-3。灌木类植物中，单位体积日蒸腾水总量和蒸腾吸热量的排序为：红花檵木>三角梅>黄蝉>海桐>扶桑>栀子花>红背桂。其中红花檵木的蒸腾水总量和蒸腾吸热量最高，分别为1328.26 g·m-3、892.81 kJ·m-3。最弱的是红背桂，蒸腾水总量和蒸腾吸热量分别为75.49 g·m-3、50.75 kJ·m-3。

表2 供试植物单位体积的日蒸腾水量及蒸腾吸热量

3 结论与讨论

通过对金心榕、海桐等13种植物进行光合指标的测定，发现植物日间净同化量和蒸腾总量直接受到光合速率和蒸腾速率高低的影响。这13种植物的瞬时光合速率曲线多为单峰曲线，峰值多出现在10∶00—12∶00之间。而供试植物日间的瞬时蒸腾速率多呈现单峰曲线，峰值多出现在14∶00左右。

在所调查的植物中，乔木类中金心榕、垂榕、樱花的日间固碳释氧及蒸腾吸热能力较强；灌木类中红花檵木、三角梅、黄蝉、海桐的日间固碳释氧及蒸腾吸热能力较强。而杨桃、红背桂的日间固碳释氧及蒸腾吸热能力较弱。

本次研究只是针对13种常见乔木和灌木的固碳释氧和蒸腾吸热效果进行初步观测分析，研究范围相对狭窄且不够深入。在今后的研究中，应将不同植物群落的配置方式作为主要研究方向，同时扩大研究植物的种类，进一步分析园林绿化植物的综合生态效益。加强植物生态作用在园林绿地景观配置中的应用研究，为园林绿化树种选择提供参考，全面发挥城市绿地系统的生态功能。

[1]张庆费，杨文悦，乔平.国际大都市城市绿化特征分析[J].中国园林，2004(7)：76- 78.

[2]李伟华，陈章和.城镇绿地对空气质量的影响——以中山市小榄镇为例子[J].应用与环境生物学报，2003，9(4)：362-366.

[3]聂磊，代色平，陆璃.广州城市绿地植物群落生态效应分析[J].福建林业科技，2008(4)：30-33.

[4]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.

[5]幸宏伟，代雪.6种热带园林植物在温室环境下的光合及蒸腾特性的研究[J].西南大学学报：自然科学版，2012，34(6)：64-68.

[6]王保忠，王彩霞，何平，等.城市绿地研究综述[J].城市规划汇刊，2004(2)：62-68.

[7]韩焕金.哈尔滨市主要植物生理生态功能研究[J].江苏林业科技，2005，32(4)：5-10.

[8]振才，黄利斌.常熟虞山森林空气环境效应测定分析[J].南京农业大学学报，2007，30(2)：31-32.

[9]张文豹，徐敏，张小茜.城市绿地空间3种配置模式降温增湿效应比较[J].江苏林业科技，2011，38(6)：22-25.

[10]许宏刚，吴永华，廖伟彪，等.9种地被植物生态效益研究[J].甘肃林业科技，2012，37(1)：20-21.

Study on the Characteristics of Photosynthetic and Transpiration of 13 Kinds of Greening Plants in Zhangzhou

ZHENG Su-lan1，KANG Hong-tao1，LIAN Xian-fa2

(1.DepartmentofBiologyTechnology，MinnanNormalUniversity，Zhangzhou363000，Fujian，China； 2.SoochowUniversity，Suzhou215000，Jiangsu，China)

This paper，on the basis of investigating greening plants in Zhangzhou and choosing 13 common landscape plants，aims to measure and quantitatively analyze the plants′ ecological index that including photosynthesis and transpiration by using CIRAS-2 portable photosynthesis system.The results show that most of the 13 plants′ instantaneous photosynthetic rate curves are unimodel curves.The peaks mostly appear between the hours 10 to 12.And most of the tested plants′ daytime instantaneous transpiration rates appear unimodel curves.And their peaks mostly happen around 14 o′clock.Some plants′ carbon fixation and oxygen release and transpiration endothermic ability appear strong during the daytime.These plants areFicusmicrocarpacv.Golden Leaves，Ficusbenjamina，Cerasusssp.，Loropetalumchinensevar.rubrum，Bougainvilea，AllamandaneriifoliaHook andP.tobira′s.WhileCarambolaandExcoecariacochinchinensisLour′s daytime carbon fixation and oxygen release and the ability of transpiration endothermic appear weak.

greening plants；photosynthetic rate；transpiration characteristics

2015-05-22；

2015-08-11

漳州市自然科学基金项目(ZZ2012J04)

郑素兰(1982—)，女，福建漳州人，闽南师范大学讲师，硕士，从事园林设计与园林植物与观赏园艺研究。E-mail：xiaoxiao304@gmail.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.04.008

S688

A

1002-7351(2015)04-0037-05