蔣華偉，羅紅雨，李 欣，李靜會，靖 晶，江 君，姜紅衛(wèi)

（1.江蘇太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 蘇州 215155；2.江蘇三維園藝有限公司，江蘇 昆山 215341）

蘇州主要園林樹種的光合固碳能力對比分析

蔣華偉1，羅紅雨2，李 欣1，李靜會1，靖 晶1，江 君1，姜紅衛(wèi)1

（1.江蘇太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 蘇州 215155；2.江蘇三維園藝有限公司，江蘇 昆山 215341）

園林樹種的光合固碳能夠維持城市空氣中CO2和O2的平衡。以蘇州地區(qū)32個(gè)園林樹種為材料，利用Li－6400便攜式光合作用儀測定了其光合日變化，并利用測定結(jié)果計(jì)算其日凈固碳能力，再以聚類分析法對其日凈固碳量進(jìn)行分類。結(jié)果如下：第1類［日凈固碳量極高，17.55～18.76 g／（m2·d）］有紫荊、楓楊、垂柳，第2類［日凈固碳量高，12.25～16.02 g／（m2·d）］有大葉女貞、烏桕、櫸樹、楓香樹、垂絲海棠、櫻花、夾竹桃，第3類［日凈固碳量中等，8.57～11.97 g／（m2·d）］有銀杏、紅花檵木、樸樹、樂昌含笑、紅葉李、杜英、海桐、金邊黃楊、杜鵑、重陽木、樟樹、金絲桃、紅葉石楠，第4類［日凈固碳量低，3.81～7.64 g／（m2·d）］有紅楓、灑金東瀛珊瑚、金葉女貞、八角金盤、五角楓、鵝掌楸、紫薇、木芙蓉、桂花。上述分析結(jié)果可對蘇州的園林規(guī)劃及樹種選擇提供一定的理論指導(dǎo)。

固碳量；固碳能力；光合作用；光合日變化；園林樹種

城市綠地是城市生態(tài)系統(tǒng)的組成部分，發(fā)揮著重要的生態(tài)功能，為城市提供了諸多的生態(tài)服務(wù)［1］。園林植物是城市綠地的主體，植物通過光合作用和環(huán)境進(jìn)行氣體交換，維持CO2與O2的平衡，同時(shí)通過蒸騰作用、滯塵作用、殺菌等生態(tài)功能，對維持城市生態(tài)系統(tǒng)的健康做出積極的貢獻(xiàn)［2］。目前全球氣候變暖，極端氣象災(zāi)害頻繁，植物具有重要的碳匯功能，對緩解全球氣候變暖、穩(wěn)定和降低大氣中溫室氣體濃度起著極為重要的作用，通過森林碳匯來減少大氣中二氧化碳的濃度，已成為國際上公認(rèn)的緩解氣候變暖的有效途徑［3］。

高速城市化及人們對城市環(huán)境的高要求，使得以自然、生態(tài)為主導(dǎo)的園林代替以視覺景觀為主的園林是未來城市發(fā)展的必然趨勢。城市園林植物是構(gòu)建生態(tài)城市和城市森林的主體。如何正確選擇、配置和管理城市園林植物已成為生態(tài)園林城市綠地建設(shè)過程中迫切需要解決的問題［4］。近年來，國內(nèi)學(xué)者對許多城市園林植物的光合作用、固碳釋氧等方面進(jìn)行過大量的研究［5－10］。蘇州園林綠化在上世紀(jì)90年代以后迎來了大的發(fā)展，近年來分別被評為國家園林城市，全國園林綠化先進(jìn)城市，建成區(qū)綠化率已經(jīng)達(dá)到44.2%，蘇州地區(qū)共有高等植物737種［11］，園林綠化中應(yīng)用的植物有160種以上［12］。目前，李欣等［13］對蘇州園林樹種光合特性方面的研究進(jìn)行過相關(guān)報(bào)道，本研究選擇在蘇州應(yīng)用量較大，且具有蘇州特色的樹種，對其光合作用、固碳能力進(jìn)行研究，以期為蘇州的園林規(guī)劃、樹種選擇提供一定的理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 測定地點(diǎn)

蘇州市中心位于東經(jīng)119°55′～121°20′、北緯30°47′～32°2′，地處溫帶，四季分明，屬北亞熱帶季風(fēng)氣候，年均降水量1 100 mm，年均溫15.7℃，1月均溫2.5℃，7月均溫28℃。

測定位于蘇州獨(dú)墅湖白鷺園內(nèi)，公園總面積約23 hm2，綠化面積約18 hm2，園內(nèi)主要種植鄉(xiāng)土樹種，植物生長繁茂，蘇州園林綠地中的常見優(yōu)勢種類均有種植。

1.2 測定方法

在前期調(diào)查的基礎(chǔ)上，選擇32種蘇州園林綠地中常見的樹種作為研究對象，具體名錄見表1。測定時(shí)間為2013年5月下旬，此時(shí)大部分植物的當(dāng)年生新葉基本成熟，植株處于旺盛的生長階段。利用Li-6400光合作用測定儀測定葉片凈光合速率，儀器同時(shí)記錄氣溫、空氣CO2濃度，光合有效輻射等數(shù)據(jù)。每個(gè)物種選擇2株生長狀況良好的個(gè)體，測定時(shí)根據(jù)太陽角度選擇向陽面枝條中上部成熟葉片，一般為枝條頂端第5～7片。測定時(shí)天氣晴朗少云，時(shí)間為8：00～16：00，每隔1 h測定光合有效輻射，每個(gè)數(shù)據(jù)測定各重復(fù)3次，共測定27次；每隔2 h測定凈光合速率，每個(gè)數(shù)據(jù)測定各重復(fù)3次，共測定15次。氣溫27～33℃，空氣CO2濃度為395～425 μmol／mol，葉室面積6 cm2，每個(gè)葉片測定1 min，每隔10 s自動記錄數(shù)據(jù)1次。固碳量計(jì)算參照張嬌等［5］及李欣等［13］的方法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)使用Microsoft excel 2010進(jìn)行預(yù)處理，統(tǒng)計(jì)中使用數(shù)據(jù)均為測定數(shù)據(jù)的平均值，曲線圖在excel中完成，聚類分析利用SPSS 19.0軟件（SPSS Inc.，Chicago，USA）完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 光合有效輻射日變化

外界光合有效輻射隨時(shí)間的變化而變化（見圖1），上午8：00前后已經(jīng)超過1 000 μmol／（m2·s），隨著時(shí)間而逐漸增加，在正午12：00到13：00前后達(dá)到最高值，超過1 800 μmol／（m2·s），隨后逐漸下降。

2.2 32個(gè)樹種的凈光合速率日變化

32個(gè)樹種的凈光合速率日變化見圖2。根據(jù)凈光合速率的日變化曲線可以將其分為2種類型，單峰型，共8種，分別為樟樹、垂柳、杜英、樸樹、紫薇、金絲桃、紅花檵木、紅葉石楠；其余24個(gè)樹種的光合作用均有“午休現(xiàn)象”，呈雙峰型。

圖1 光合有效輻射強(qiáng)度日變化

從圖1可以看出，各樹種的凈光合速率基本在8：00～9：00達(dá)到1 d中的最大值，而垂柳、海桐、重陽木3樹種的峰值出現(xiàn)在下午，垂柳種植于河邊，空氣濕度大，溫度相對較低，葉片氣孔導(dǎo)度基本不受光強(qiáng)增加的影響，因此葉片光合速率能隨著光強(qiáng)的增加而增加。而重陽木和海桐葉片凈光合速率上午和下午的峰值之間的差值較小，估計(jì)是由于植株不同方位葉片之間的細(xì)微差異所致。

圖2 32個(gè)園林樹種的凈光合速率日變化

2.3 32種樹種的光合固碳能力

32個(gè)樹種單位葉面積的日凈同化量及固碳量見表1，將32個(gè)樹種樣本各自看成一類，以日凈固碳量作為衡量樹種吸收CO2能力的特征向量，用Ward法對樹種日凈固碳量進(jìn)行聚類，結(jié)果見圖3。通過結(jié)合線L，32個(gè)樹種的日凈固碳量高低可分為4類，根據(jù)計(jì)算得出的日凈固碳量值進(jìn)行類間排序，依次為

第1類［日凈固碳量極高，17.55～18.76 g／（m2·d）］：紫荊、楓楊、垂柳。

第2類［日凈固碳量高，12.25～16.02 g／（m2·d）］：大葉女貞、烏桕、櫸樹、楓香樹、垂絲海棠、櫻花、夾竹桃。

第3類［日凈固碳量中等，8.57～11.97 g／（m2·d）］：銀杏、紅花檵木、樸樹、樂昌含笑、紅葉李、杜英、海桐、金邊黃楊、杜鵑、重陽木、樟樹、金絲桃、紅葉石楠。

第4類［日凈固碳量低，3.81～7.64 g／（m2· d）］：紅楓、灑金東瀛珊瑚、金葉女貞、八角金盤、五角楓、鵝掌楸、紫薇、木芙蓉、桂花。

3 結(jié)論與討論

本次研究中32個(gè)園林樹種的凈光合速率日變化，只有7種植物的曲線呈單峰型，其他均為雙峰型，具有“光合午休”現(xiàn)象。陳月華等［7］測定長沙市19種園林植物的凈光合速率日變化，凈光合速率日變化曲線呈單峰型的只有2種，其余均呈雙峰型。這些結(jié)果說明大部分植物均具“光合午休”現(xiàn)象，分析認(rèn)為，其主要原因?yàn)樵诟蔁岬闹形?，葉片萎蔫，氣孔導(dǎo)性下降，二氧化碳吸收減少，光呼吸增強(qiáng)。研究表明，“光合午休”可使光合產(chǎn)量損失30%［14］。

表1 32個(gè)園林樹種的日凈固碳量

圖3 32個(gè)園林樹種的日凈固碳量聚類分析

植物的光合作用，即CO2和O2交換過程，實(shí)際上是植物與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)化的過程。凈固碳量高說明此樹種與外界交換的CO2和O2較多［15］，積累于體內(nèi)的有機(jī)質(zhì)含量高。就日凈固碳量而言，王麗勉等［6］在夏季對上海151個(gè)綠化樹種單葉日凈固碳釋氧量能力進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，垂柳固碳能力很強(qiáng)，桃、冬青、香樟、銀杏、浙江柿、欒樹、女貞、廣玉蘭的固碳量能力為中等，櫸樹、楓香樹、日本晚櫻、紅葉石楠、桂花的固碳能力較弱，而張嬌等［5］對浙江北部園林樹種固碳能力的研究表明：香樟固碳能力最強(qiáng)，其次為碧桃、垂柳、大葉女貞、楓香樹等，櫸樹、紅葉李固碳能力最小。本研究中，垂柳的固碳能力最強(qiáng)，櫸樹、楓香樹的固碳能力也比較高，和前人的研究結(jié)果有所不同，這可能與測定時(shí)的季節(jié)及樹木生長立地環(huán)境不同有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。本文中有8個(gè)樹種與李欣等［13］的研究相重復(fù)，但測定時(shí)間和地點(diǎn)選取都不同，本文中的測定結(jié)果普遍較高，可能由于李欣等測定于7月，其氣溫相對較高，8：00氣溫即達(dá)到34℃，10：00后超過38℃，13：00～16：00均超過40℃，高溫、高光強(qiáng)對植物的光合抑制較大，而本文中測定時(shí)氣溫在27～33℃之間，且5月下旬正是植物葉片發(fā)育生長的旺盛期，所以植物葉片光合能力較強(qiáng)，所測數(shù)據(jù)較高。宋青［11］在對蘇州園林植物調(diào)查后得出，香樟在蘇州道路綠化中的出現(xiàn)頻率達(dá)70%，在本次實(shí)驗(yàn)中測定的固碳能力只算中等，比之固碳能力強(qiáng)的櫸樹、楓香樹、楓楊，均可作為行道樹種植。從營造碳匯林的角度來說，香樟作為一種常綠植物，光合時(shí)間上能夠彌補(bǔ)固碳能力不足的問題，因此建議大量種植香樟、垂柳、楓楊等樹種，同時(shí)可以搭配櫸樹、垂絲海棠等觀葉觀花植物，以滿足森林景觀和園林景觀需求。在行道樹的種植規(guī)劃中，可以改變樟樹一家獨(dú)大的情形，適當(dāng)增加楓楊、楓香樹、櫸樹及重陽木等其他樹種的種植。

植物的光合作用是一個(gè)復(fù)雜的生理過程，尤其是受到外界多變的環(huán)境因素對其的影響。植物生長階段、季節(jié)氣候條件、植物生長環(huán)境等各種因素都對植物的光合作用能力產(chǎn)生影響，在今后的研究中，應(yīng)在更長的時(shí)間尺度和不同的生境中測定植物的光合固碳能力，以進(jìn)一步反映植物在當(dāng)?shù)卣麄€(gè)生長季節(jié)的光合固碳能力。

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Comparative analysis of photosynthetic carbon fixation ability of main landscape tree species in Suzhou City

JIANG Hua-wei1，LUO Hong-yu2，LI Xin1，LI Jing-hui，JING Jing1，JIANG Jun1，JIANG Hong-wei1

（1.Institute of Agricultural Sciences in Taihu Region of Jiangsu Province，Suzhou 215155，China；2.Jiangsu Sanwei Gardening Co.，Ltd，Kunshan 215341，China）

Photosynthetic carbon fixation of landscape tree species can maintain the equilibrium between CO2and O2in the city.We selected 32 landscape tree species in Suzhou City to gain the photosynthetic diurnal variation by a portable LI－6400 photosynthesis system，and their diurnal carbon fixation capability also calculated.Cluster analysis on diurnal net carbon fixation revealed that they could be divided into 4 categories：first［high，17.55～18.76 g／（m2·d）］：Cercis chinensis，Pterocarya stenoptera，Salix babylonica；second［rather high，12.25～16.02 g／（m2·d）］：Ligustrum lucidum，Sapium sebiferum，Zelkova schneideriana，Liquidambar formosana，Malus halliana，Prunus serrulata，Nerium indicum；third［middle，8.57～11.97 g／（m2·d）］：Ginkgo biloba，Lorpetalum chinensevar.rubrum，Celtis sinensis，Michelia chapensis，Prunus ceraiferacv.Atropurpurea，Elaeocarpus sylvestris，Pittosporum tobira，Euonymus japonicuscv.Aureo－ma，Rhododendron simsii，Bischofia polycarpa，Cinnamomum camphora，Hypericum monogynum，Photinia×fraseri‘Red Robin’；and fourth［low，3.81～7.64 g／（m2·d）］：Acer palmatumcv.Atropurpurea，Aucuba japonicavar.variegata，Ligustrum×vicaryi，F(xiàn)atsia japonica，Acer mono，Liriodendron chinensis，Lagerstroemia indica，Hibiscus mutabilis，Osmanthus fragrans.

Carbon fixation；Carbon fixation ability；Photosynthesis；Photosynthetic diurnal variation；Landscape tree species

S792.11

A

10.3969／j.issn.1001－7380.2014.06.003

1001－7380（2014）06－0007－05

2014-10-19；

2014-10-28

江蘇省農(nóng)業(yè)自主創(chuàng)新基金“微型碗蓮資源收集、新品種選育及關(guān)鍵栽培技術(shù)研究”［CX（12）5075］；江蘇太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所基金“蘇州市主要園林植物生態(tài)功能評價(jià)研究”［SZJJ1311］

蔣華偉（1981－），男，江蘇沭陽人，工程師，碩士研究生，從事園林植物生理生態(tài)研究。Email：jhw0128＠126.com。