2种行道树光合特性研究

2017-10-28胡勇宣文良王希春

现代农业科技 2017年18期

胡勇+宣文良+王希春

摘要本文对广玉兰、二乔玉兰2种行道树的光合特性进行了测定。结果表明，自然状态下，广玉兰、二乔玉兰光合曲线呈双峰型，发生明显的“午休”现象，但二者光合速率的峰值和谷值有一定差异。广玉兰的谷值较低，为3.07 μmol CO2/（m2·s）；二乔玉兰的谷值相对较高，为5.45 μmol CO2/（m2·s）。广玉兰和二乔玉兰的光补偿点分别为23.87、17.80 μmol CO2/（m2·s），而两者的光饱和点为1 500、 1 200 μmol CO2/（m2·s）左右，分别显示了两者对弱光的利用和对强光的适应能力。

关键词行道树；广玉兰；二乔玉兰；光合特性

中图分类号 S687.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）17-0141-03

Study on Photosynthetic Characteristics of Two Street Trees

HU Yong 1 XUAN Wen-liang 1 WANG Xi-chun 2 *

（1 Integrated Service Centres of Chengjiaji Town of Lixin County in Anhui Province，Lixin Anhui 236741； 2 College of Animal Science and Technology，Anhui Agricultural University）

Abstract In this paper，the photosynthetic characteristics in leaves of two evergreen species（Magnolia grandiflom.L and Magnolia×soulangeana（Lindl.）Soul.-Bod.） were determined.The results indicated that under natural conditions，the diurnal variations of net photosynthetic rate of Magnolia grandiflom.L and Magnolia×soulangeana（Lindl.）Soul.-Bod. had a typical midday depression pattern，but the peak and valley two photosynthetic rate value was different，the Magnolia grandiflom.L valley value was low with 3.07 μmol CO2/（m2·s），Magnolia×soulangeana（Lindl.） Soul.-Bod Valley value was relatively high with 5.45 μmol CO2/（m2·s）.The light compensation point of Magnolia grandiflom.L and Magnolia×soulangeana（Lindl.）Soul.-Bod. was 23.87 and 17.80 μmol CO2/（m2·s），respectively. The light saturation point of the two evergreen species was 1 500 and 1 200 μmol CO2/（m2·s），which showed the use to weak light and the adaptability to blaze light.

Key words street trees；Magnolia grandiflom.L；Magnolia×soulangeana（Lindl.）Soul.-Bod.；photosynthetic characteristics

近年来，城市化进程的加快，给城市带来了一系列问题，对人类的身体健康产生了严重影响。城市绿地可以在一定程度上缓解城市生态问题，改善生态环境[1-4]。

植物光合作用是植物生长和一切代谢活动的生理基础，有助于减弱温室效应[5-7]。通过对光合特性的测量能够了解植物在特定环境的碳收获、水分平衡等情况[8-13]。气体交换测定技术已经成为研究森林植物和作物生理活性和生产力预测与评估的重要手段。近年来，国内学者对城市常见树种的光合特性研究得较多。陈月华等[5]测定研究了长沙地区19种园林植物光合与固碳釋氧特性；刘欣欣等[14]探讨了浙江省15个常见树种的光适应和耐阴性；胡耀升等[15]通过分析北京市8个引进树种和乡土树种的光合与生态效益，探讨最适合北京的绿化树种及其配置方式；蒋华伟等[16]分析比较了苏州主要园林树种光合固碳能力，为苏州园林规划及树种选择提供依据。

本文在他人研究的基础上，通过对自然环境中生长的广玉兰和二乔玉兰2种行道树的光合特性进行研究，以期为城市绿化规划、树种选择和日常养护提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验概况

根据市园林局行道树绿化等已有资料和实际广泛调查，确定试验对象为2种主要道路绿化树——二乔玉兰、广玉兰。本次试验的时间为2016年5月。

1.2 测定方法

采用美国Li-cor公司生产的Li-6400便携式光合测定系统，在5月上中旬选择晴朗的天气进行观测，地点是长江中路—环城路（广玉兰）、阜南路—环城路桥（二乔玉兰）。

1.2.1 光合作用的日变化。每个树种选2株中部外围生长正常的功能叶8片进行测定，测定时采用透明叶室，利用自然光照，每个方向选2片叶片。8：00—18：00，每隔1 h测定1次，主要测定指标有净光合速率（Pn）、气孔导度（Cond）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Trmmo1）、空气温度（Tair）、叶面温度（Tleaf）、光照强度（PAR）等指标。数据处理分析，采用SPSS 17.0统计分析软件进行数据分析。

1.2.2 光合作用的光响应曲线。每个树种在9：00以后，选择生长正常的阳生叶，采用Li-6400光合仪，光源为6400—02B红蓝光源，测定广玉兰和二乔玉兰的光合响应曲线。

2 结果与分析

2.1 净光合速率日变化

2种树种净光合速率的日变化见图1。可以看出，2种树种的净光合速率随时间变化趋势相似，均呈双峰曲线，具明显“光合午休”现象。

8：00—12：00广玉兰净光合速率迅速增加，12：00时达全天净光合速率的最高值，为11.27 μmol CO2/（m2·s）；12：00后迅速下降，14：00时降到最低值，为3.07 μmol CO2/（m2·s），即“光合午休”现象；14：00以后又出现回升的趋势，15：00时再次达到高峰，此时的净光合速率为9.06 μmol CO2/（m2·s）；接着缓慢下降。

二乔玉兰和广玉兰的光合速率日变化基本上一致，8：00—12：00，净光合速率随着时间的推移而迅速增加，并在12：00达到全天净光合速率的最高值，为12.70 μmol CO2/（m2·s）；在13：00时下降为5.45 μmol CO2/（m2·s），15：00时再次上升达到高峰，此时的净光合速率为8.19 μmol CO2/（m2·s），之后缓慢下降。但二乔玉兰的光合峰值要高于广玉兰，广玉兰的低谷值也较低。

2.2 光合响应曲线

从图2可以看出，随着光照强度的增加，光合速率明显增大，当光合速率与呼吸速率相等，净光合为0时，即达到了光的补偿点；随光强增加光合速率继续增大，当光照强度达到一定值后，光合速率基本上稳定在一定水平，即达到光饱和。通过光合响应曲线可以计算出二乔玉兰和广玉兰树种的光补偿点和光饱和点。光补偿点是植物利用弱光能力的重要指标，光补偿点越小，表明植物利用弱光的能力越强。从图中可以看出，广玉兰的光补偿点为23.87 μmol CO2/（m2·s），二乔玉兰的光补偿点为17.8 μmol CO2/（m2·s），小于广玉兰，因而二乔玉兰利用弱光的能力要比广玉兰强，即二乔玉兰生长季比广玉兰更能适应耐阴环境。光饱和点反映了植物利用强光的能力，光饱和点越高说明植物在受到强光刺激时不易发生抑制，植物的耐阳性越强。二乔玉兰的光饱和点为1 200 μmol CO2/（m2·s）左右，广玉兰的光饱和点为1 500 μmol CO2 /（m2·s）左右，在允许的光强范围内，同样的光照强度下，广玉兰的净光合速率明显比二乔玉兰的高，这可能与广玉兰叶片比较厚有关。

2.3 气孔导度（Cond）、胞间CO2浓度的日变化

气孔导度表示植物气孔的开张程度，它不但能反映植物蒸腾耗水的大小，而且是反映植物抗旱性能的重要指标。

根据Farquhar和Sharkey的观点，细胞间隙CO2浓度的下降，可以确定气孔导度的降低成为光合速率减少的主要原因；相反，当细胞间隙CO2浓度的变化与光合速率变化方向相反，即光合速率的减少伴随着细胞间隙CO2浓度的提高时，光合速率降低的主要原因一定是非气孔因素。

从图3可以看出，从8：00—9：00的数值看，二乔玉兰气孔导度的上升并伴随着相应的细胞间CO2浓度的下降和净光合速率增加，是由于气孔导度（Cond）增加所决定的；从9：00—12：00的数值看，二乔玉兰的气孔导度的下降伴随着相应的细胞间隙CO2浓度的下降和净光合速率增加，主要是由于光照强度的增加引起净光合速率增加；12：00—13：00，二乔玉兰的气孔导度的下降伴随着相应的细胞间CO2浓度的下降和净光合速率下降，是因为气孔对空气相对湿度非常敏感，湿度降低将会导致气孔关闭，使气孔导度下降，细胞间隙CO2浓度降低；13：00以后气孔导度的下降并伴隨着相应的细胞间CO2浓度的上升，光合速率的降低则主要是由非气孔因素所决定的。8：00—12：00，广玉兰气孔导度和细胞间CO2浓度降低，而净光合速率增加，说明是由光照强度的增加引起的；12：00—14：00，气孔导度和细胞间CO2浓度同时升高，而净光合速率也降低，这说明是由于非气孔因素影响的，如蒸腾速率的增加也可使净光合速率降低；14：00—15：00，气孔导度和细胞间CO2浓度都降低，而净光合速率增加，这也是非气孔因素影响的，是蒸腾速率降低等原因影响的；15：00—17：00，气孔导度和细胞间CO2浓度都呈下降的趋势，净光合速率也下降，说明气孔导度下降，气孔关闭，是由气孔因素影响的；17：00以后，气孔导度下降，细胞间CO2浓度升高，净光合速率也还是下降，则是由非气孔因素影响的。

2.4 蒸腾速率的日变化

蒸腾速率的日变化节律与测定时生态环境中的气温、相对湿度、光合有效辐射、风速、叶片气孔导度等因素密切相关。从图4可以看出，2种树种蒸腾速率的日变化规律呈先上升后下降的趋势。

二乔玉兰在8：00时蒸腾速率逐渐增加，在10：00达到最大值，然后基本上保持较高的的水平，到15：00以后，才缓慢下降，到18：00几乎没有蒸腾速率了。

广玉兰从8：00开始逐渐增加到13：00，达到一天中的最大值，然后又逐渐下降，到18：00时，和二乔玉兰几乎一样，均很低。由以上可知，早晨时，大气环境中的气温低、相对湿度高、光照强度低，蒸腾速率也较低；中午时，大气中的气温高、相对湿度低、光照强度高，蒸腾速率高，广玉兰在中午时表现最为明显；午后，2个树种又迅速降低，是因为大气中的温度降低，相对湿度高，光照强度降低。

2.5 光合速率与各环境因子的关系

从表1可以看出，二乔玉兰的光合速率与光强呈极显著相关，与胞间CO2浓度呈显著相关，其中与光强、蒸腾速率、气温成正相关关系，与气孔导度、胞间CO2浓度、大气CO2浓度和大气相对湿度成负相关关系；而广玉兰的光合速率与大气相对湿度成极显著相关，与大气相对湿度、光强和气孔导度成正相关关系，与蒸腾速率、气温、大气CO2浓度和胞间CO2浓度成负相关关系。用SPSS对以上因子作逐步回归分析，结果也表明，在当天的气候条件下光强和大气相对湿度分别是二乔玉兰和广玉兰光合速率影响最大的因子。即在合肥的5月夏季，二乔玉兰的光合速率主要受光强的影响；而在光照充足的环境条件下，高温低湿导致的叶片气孔因素，为避免蒸腾失水而关闭的部分气孔导致气孔导度的下降，同时降低了植物的蒸腾速率，进而影响叶片的生理机能是导致广玉兰光合速率下降的主要原因。

3 结论

二乔玉兰与广玉兰的净光合速率的日变化很相似，均呈双峰曲线，但二者光合速率的峰值和谷值有一定差异，广玉兰的谷值较低，为3.07 μmol CO2/（m2·s），二乔玉兰的谷值相对较高，为5.45 μmol CO2/（m2·s），“午休”现象极为明显。广玉兰和二乔玉兰的光补偿点分别为23.87、17.80 μmol CO2/（m2·s），而二者的光饱和点为1 500、1 200 μmol CO2/（m2·s）左右，分别显示了二者对弱光的利用和对强光的适应能力。广玉兰与二乔玉兰光合速率的决定影响因子分别是大气相对湿度和光强，从此点也能反映落叶树种和常绿树种、叶片薄厚对光合速率的影响。

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