七种园林植物光合生理特性研究

王卓敏， 左焕焕， 薛 立*， 张 亨， 陈红跃， 曾 凤

(1.华南农业大学林学与风景园林学院, 广东 广州 510642; 2.广州普邦园林股份有限公司， 广东 广州 510600)

七种园林植物光合生理特性研究

王卓敏1， 左焕焕2， 薛 立1*， 张 亨2， 陈红跃2， 曾 凤2

(1.华南农业大学林学与风景园林学院, 广东 广州 510642; 2.广州普邦园林股份有限公司， 广东 广州 510600)

以广州市南沙区的7种园林植物花叶鸭脚木、大红花、水鬼蕉、朱蕉、鹅掌藤、绿朱蕉、射干为研究对象，利用Li — 6400便携式光合测定系统测定其光合生理特性，以期选出光合能力强的园林植物；同时，以植物的光合指标作为依据进行聚类分析。结果表明： 植物的净光合速率为水鬼蕉>鹅掌藤>大红花>射干>绿朱蕉>花叶鸭脚木>朱蕉；7种园林植物可分为3类，第1类有花叶鸭脚木和鹅掌藤，第2类有大红花、朱蕉、绿朱蕉和朱蕉，第3类为水鬼蕉。水鬼蕉和鹅掌藤的净光合速率和蒸腾速率高，光合能力、改善生态环境的功能强。

园林植物； 光合特性； 聚类

随着现代社会经济的快速发展，自然环境日益恶化[1]。园林植物固定CO2、释放O2和降温增湿等生态功能能显著改善环境，而这些生态功能则通过光合作用来实现[2]。前人对园林植物光合生理的研究主要侧重于大气相对湿度、温度、光照强度、土壤养分和水分引起的光合生理变化[3]，以及园林植物光合速率的日变化、光能利用、水分利用和CO2固定与园林植物的耐荫性等方面的研究[2,4-7]，鲜有园林植物光合特性对比研究的报道[4,8-11]。广州市拥有大面积的园林绿地，尚未见到其常见园林植物光合能力研究的报道。本研究以广州南沙区常见的园林植物为研究对象，比较其光合生理特性，并对这些植物用聚类分析方法进行分类, 旨在为广州市选择高光合植物，充分发挥园林植物的生态效益提供依据。

1 试验区概况

广州市南沙区处于珠江三角洲经济区的几何中心，属南亚热带季风气候区，夏长冬短，雨量充沛， 最热月(7月)平均气温28.3 ℃，最冷月(1月)平均气温13.2 ℃,年平均气温30.12 ℃，平均年降雨量1647.5 mm。

2 材料与方法

2.1试验材料

调查的植物有花叶鸭脚木(Scheffleraodorata‘Variegata’)、大红花(Hibiscusrosa-sinensis)、水鬼蕉(Hymenocallislittoralis)、朱蕉(Cordylinefruticosa)、鹅掌藤(Scheffleraarboricola)、绿朱蕉(Cordylinefruticosa‘Green Leaves')、射干(Belamcandachinensis)。其生长状况见表1。

表1 园林植物生长状况Tab 1 Generalsituationoflandscapeplants树种平均地径平均树高平均冠幅花叶鸭脚木0 90±0 220 30±0 050 16±0 04大红花1 14±0 250 87±0 110 26±0 05水鬼蕉2 19±0 330 29±0 060 53±0 18朱焦1 30±0 290 76±0 110 43±0 09鹅掌藤1 12±0 300 37±0 030 22±0 03绿朱焦2 02±0 350 99±0 050 67±0 15射干1 52±0 380 25±0 050 27±0 05

2.2试验方法

2014年11月，在南沙住宅小区选择上述7种园林绿化植物各5株，对其进行每木调查，用游标卡尺测量地径，用钢卷尺测量树高和冠幅。

选择晴朗无风的天气，采用美国LI — COR公司生产的 Li — 6400便携式光合作用测定系统，在开放气路下对所调查的园林植物成熟叶片的气体交换参数进行测定。每种植物选取生长状况一致的5株植物，在每株植物中部成熟枝条上随机选取由上而下第3位至第8位功能叶中5枚成熟叶片进行测定。为了尽量避免环境对测量结果产生的影响，以增强可比较性，所有测定均在同一天上午09:00—11:00时间段内完成。每次测量的光照强度设为1000 μmol/(m2·s)，温度为25～28 ℃，空气的流量设为500 μmol/s；CO2浓度为测量时空气中的CO2浓度，即400 μmol/mol。气体交换参数包括净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)。

2.3数据分析方法

作图均由Microsoft Excel完成，用SAS8.1软件系统完成对植物光合生理指标的多重比较和聚类分析。

3 结果与分析

3.17种园林植物的净光合速率

图1结果表明：7种园林植物的Pn差异显著，表现为水鬼蕉(10.83 μmol/(m2·s))>鹅掌藤(6.49 μmol/(m2·s))>大红花(6.12 μmol/(m2·s))>射干 (5.14 μmol/(m2·s))>绿朱蕉(4.96 μmol/(m2·s))>花叶鸭脚木(3.78 μmol/(m2·s))>朱蕉(3.00 μmol/(m2·s))，水鬼蕉的Pn为朱蕉的3.61倍(P<0.05)。水鬼蕉的Pn显著大于其他植物的，而朱蕉的Pn显著小于其他植物的(P<0.05)。

图1 园林植物净光合速率Fig.1 Pn of landscape plants

3.27种园林植物的气孔导度

图2结果表明： 7种园林植物的气孔导度Gs表现为水鬼蕉>鹅掌藤>花叶鸭脚木>大红花>绿朱蕉>射干>朱蕉，其中水鬼蕉的Gs值最高(0.15 mol/(m2·s))，朱蕉的Gs值最低(0.03 mol/(m2·s))，前者显著大于后者(P<0.05)。水鬼蕉的Gs显著大于其他植物的，鹅掌藤的Gs显著大于花叶鸭脚木、大红花、绿朱蕉、射干与朱蕉的，而朱蕉的Pn显著小于其他植物的(P<0.05)。

图2 园林植物气孔导度Fig.2 Gsof landscape plants

3.37种园林植物的胞间CO2浓度

图3结果表明： 7种园林植物的Ci含量为花叶鸭脚木>鹅掌藤>水鬼蕉>绿朱蕉>朱蕉>大红花>射干，范围在215.60～287.71 μmol/mol之间，其中花叶鸭脚木与鹅掌藤的Ci显著大于其他植物的(P<0.05)。

图3 园林植物胞间CO2浓度Fig.3 Ci of landscape plants

3.47种园林植物的蒸腾速率

图4结果表明： 7种园林植物的Tr为鹅掌藤(2.26 mmol/(m2·s))>水鬼蕉(1.92 mmol/(m2·s))>绿朱蕉(1.14 mmol/(m2·s))>大红花(1.10 mmol/(m2·s))>花叶鸭脚木(1.07 mmol/(m2·s)) >射干(0.84 mmol/(m2·s))>朱蕉(0.63 mmol/(m2·s))，其中鹅掌藤的Tr显著大于其他植物的，朱蕉与射干的Tr显著小于其他植物的(P<0.05)。

3.57种园林植物光合指标聚类分析

图5聚类分析结果表明：当阈值为0.75时， 7种园林植物可分为3类，第1类为花叶鸭脚木和鹅掌藤，第2类有大红花、射干、绿朱蕉和朱蕉，第3类为水鬼蕉。总体来看，第3类植物即水鬼蕉的光合特性表现最好，第1类的次之，第2类的最差。

图4 园林植物蒸腾速率Fig.4 Tr of landscape plants

图5 园林植物光合指标聚类分析Fig.5 Cluster analysis of landscape plants

4 结论与讨论

Pn主要受Gs、Tr和Ci的影响。植物进行光合作用主要是靠光所提供的能量，而叶片气孔是植物叶片与外界交换气体的通道，并控制植物叶片的水分，因而与Tr有着密切的相关关系[12-15]。Tr作为植物水分状况最重要的生理指标可以在一定程度上反映植物调节水分平衡的能力及适应逆境的能力[16]，其数值直接影响着日蒸腾吸热量的大小[17]。本研究中，水鬼蕉的Pn和Gs值均最高，说明其固碳释氧的能力最强，有利于提高周围环境的空气质量。由于其Gs大，所以植物叶片与外界交换的CO2和O2较多，也有利于蒸腾作用[14]。7种园林植物中，鹅掌藤的Pn仅次于水鬼蕉的，但其Tr最大，说明其固碳释氧的能力较强，降温增湿效应最强，相应的其耗水量可能较大。朱蕉和射干的Pn、Gs和Tr偏低，说明朱蕉的光合能力和蒸腾作用较弱。这些也表明了Pn与Gs、Tr和Ci的相关性。

从这7种植物的光合指标聚类分析结果来看：水鬼蕉Pn和Gs均最高，Ci较低，Tr较大，即光合能力最强；花叶鸭脚木和鹅掌藤的光合能力次之；大红花、射干、绿朱蕉和朱蕉的光合能力整体偏低，其中朱蕉的最弱。本研究中，光合能力和蒸腾作用强的水鬼蕉和鹅掌藤固定CO2和释放O2方面的能力强，降温效果好，有利于提高周围环境的空气质量，可以作为园林配置中首选植物。朱蕉和射干的光合能力和蒸腾作用弱，改善生态环境的效果不佳。

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Photosyntheticcharacteristicsofsevenlandscapeplants

WANG Zhuomin1, ZUO Huanuan2, XUE Li1*, ZHANG Hen2,CHEN Hongyue1, ZENG Feng2

(1.College of Forestry and Landscape Architecture, South China Agricultural University,Guangzhou 510642, China;2.Guangzhou Pubang Landscape Architecture Co Lt, Guangzhou 510600, China)

In order to select landscape plants with high photosynthetic capacity, the photosynthetic characteristics of senven landscape plantsScheffleraodorata‘Variegata’,Hibiscusrosa-sinensis,Hymenocallislittoralis,Cordylinefruticosa,Scheffleraarboricola,Cordylinefruticosa‘Green Leaves' andBelamcandachinensiswere analyzed in Nansha of Guangzhou, Guangdong Province.Results showed that photosynthetic rate of plants decreased in the order ofH.littoralis.>S.arboricola>H.rosa-sinensis>B.chinensis>C.fruticosa‘Green Leaves'>S.odorata‘Variegata’ >C.fruticosa; the photosynthetic index of seven plants were grouped using cluster analysis: the first kind includedS.odorata‘Variegata’ and S.arboricola, the second kind includedH.rosa-sinensis,B.chinensis,C.fruticosaandC.fruticosa‘Green Leaves' and belonged to the third kind.H.littoralisand S.arboricolahave a strong improving environment function with high net photosynthetic rate and transpiration rate.

landscaple plant; photosynthetic characteristics; cluster analysis

2016-08-22

广州市科信局项目(2014SY000010)。

王卓敏(1992-),女，硕士生，主要从事森林培育学和树木抗逆生理学研究。

薛立，教授，博士；E-mail：forxue@scau.edu.cn。

Q 945

A

1003 — 5710(2016)06 — 0026 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2016. 06. 006

(文字编校：唐效蓉)