代新竹 林 萌 郭太君 黃 勇

(長(zhǎng)春市動(dòng)植物公園，長(zhǎng)春，130022) (吉林農(nóng)業(yè)大學(xué))

園林樹木樹冠不同部位的蒸騰速率1)

代新竹 林 萌 郭太君 黃 勇

(長(zhǎng)春市動(dòng)植物公園，長(zhǎng)春，130022) (吉林農(nóng)業(yè)大學(xué))

以吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)校園內(nèi)的6種園林樹木為研究對(duì)象，將樹冠由外向內(nèi)分為表層(距樹冠表面10 cm)，外層、中層和內(nèi)層(各占剩余部分的1/3)。分別取上述各層的中間部位葉片(記為表層A、外層B、中層C、內(nèi)層D)，測(cè)定單位葉面積蒸騰速率的變化規(guī)律，探討園林樹木蒸騰速率測(cè)定的合理取樣部位。結(jié)果表明：9種園林樹木單位葉面積蒸騰速率的變化，均為由樹冠表層向樹冠內(nèi)層順次降低。表層A單位葉面蒸騰速率(Tr)是全株平均值的1.3倍，Tr(外層B)∶Tr(全株平均值)≈1∶1。因此，在測(cè)定園林樹木單位葉面積蒸騰速率時(shí)，以外層B或與中層C偏向外層B處的葉片作為取樣部位更為合理。

園林樹木；蒸騰速率；取樣部位

Journal of Northeast Forestry University.-2014,42(7).-24～26,55

We studied the variation of transpiration rate and light intensity of unit leaf area of six kinds of landscape trees cultivated in Jilin Agricultural University. We divided the crown of each tree outside-in and named layer into four parts of 0-10 cm to the crown surface (Part A), outer part (Part B), middle part (Part C) and inner part (Part D), and selected the leaves in the middle position of four parts. The variation of transpiration rate and light intensity of unit leaf area of nine kinds of landscape trees decreased from Part A to Part D. Transpiration rate in Part A of unit leaf area is 1.3 times as large as that of the average of the entire plant’s. The ratio of the average of the entire plant and the mean value of Part B is close to 1∶1. Therefore, it is reasonable to select the leaf in Part B or Part C but close to Part B as experimental materials for evaluating the transpiration rate of unit leaf area of the landscape trees.

Keywords Landscape trees; Transpiration rate; Sampling location

隨著城市化的急劇發(fā)展，城市用地日益緊張，如何在城市有限的土地資源上通過(guò)優(yōu)化城市綠地的空間布局和結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮綠地的綜合功能,協(xié)調(diào)城市發(fā)展與環(huán)境建設(shè)的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展,成為亟待解決的問(wèn)題[1]。城市園林綠地不僅是城市功能的重要組成部分，同時(shí)，城市綠地的植物還具有美化、改善和保護(hù)城市環(huán)境的功能，在城市生態(tài)系統(tǒng)中具有不可替代性，已經(jīng)成為景觀生態(tài)學(xué)、城市園林生態(tài)學(xué)以及環(huán)境科學(xué)的熱點(diǎn)[2]。

影響城市綠地生態(tài)效應(yīng)的特征因素，主要包括綠地面積、綠地形狀(長(zhǎng)寬比、高度、邊界曲度、周長(zhǎng)、面積比等)、綠地景觀結(jié)構(gòu)、綠地內(nèi)部組成、植被指數(shù)、生物量等景觀生態(tài)因子[2]。由于園林植物種類自身屬性不同，構(gòu)成了城市綠地景觀和生態(tài)的多樣性。為了更好地發(fā)揮園林植物的生態(tài)功能，人們從不同的角度評(píng)價(jià)和篩選園林綠化樹種。比如對(duì)園林樹木增濕降溫生態(tài)功能的評(píng)價(jià)和優(yōu)良資源的篩選，取樣測(cè)定部位基本是利用樹冠邊緣葉片的蒸騰速率，來(lái)估算增濕降溫的生態(tài)效應(yīng)[3-6]。由于樹冠質(zhì)地(如郁閉度)的不同，樹冠表面和樹冠內(nèi)部的光照條件等環(huán)境因子會(huì)發(fā)生變化，利用樹冠邊緣葉片的蒸騰速率進(jìn)行估算全株的增濕降溫生態(tài)效應(yīng)的方法，仍有待商榷。因此，文中以9種園林樹木為研究對(duì)象，試圖通過(guò)對(duì)樹冠不同部位葉片蒸騰速率變化規(guī)律的研究，并結(jié)合試材的生活型和樹冠投影系數(shù)，力求探討園林樹木蒸騰速率測(cè)定的合理取樣部位，為篩選生態(tài)效益優(yōu)良的園林樹木提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)校園內(nèi)進(jìn)行。吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)位于吉林省長(zhǎng)春市東南部，北緯43°80′～43°82′，東經(jīng)125°40′～125°42′，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。年平均降水量568.5 mm，年平均氣溫4.8 ℃，最高溫度39.5 ℃，最低溫度-39.8 ℃,日照時(shí)間2 688 h。

2 材料與方法

試驗(yàn)材料及其基本特征見(jiàn)表1。

將樹冠由外向內(nèi)分為表層、外層、中層和內(nèi)層(記為表層A、外層B、中層C、內(nèi)層D)(圖1)。表層為距樹冠表面10 cm處，外層、中層和內(nèi)層各占剩余部分的1/3，分別取上述各層的中間部位葉片測(cè)定蒸騰速率(Tr)。

表1 試驗(yàn)材料基本特征

圖1 樹冠分層及測(cè)定點(diǎn)分布模式圖

測(cè)定時(shí)間為7月下旬，為排除氣象因素干擾，測(cè)定時(shí)間均安排在天氣晴朗的條件下進(jìn)行。測(cè)定儀器采用英國(guó)PP Systems國(guó)際有限公司生產(chǎn)的TPS-1便攜式光合作用測(cè)定系統(tǒng)。在自然光照條件下，為保證每個(gè)時(shí)刻和測(cè)定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，測(cè)定時(shí)分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段與第二階段測(cè)定的樹種順序相反。每天測(cè)定3個(gè)樹種。每日測(cè)定時(shí)間從08:00—18：00，每隔2 h測(cè)定1次，每種樹木選擇長(zhǎng)勢(shì)相似的3株，每個(gè)測(cè)定點(diǎn)選取3枚葉片。光照強(qiáng)度的測(cè)定與蒸騰速率測(cè)定同時(shí)進(jìn)行。結(jié)果取2個(gè)階段的平均值。

投影系數(shù)的測(cè)定采用數(shù)碼相機(jī)拍照結(jié)合Photoshop圖像處理軟件計(jì)算的方法得出，具體方法與柏軍華等[7]報(bào)道相同。

3 結(jié)果與分析

3.1 樹冠不同部位單位葉面積蒸騰速率的變化

6個(gè)樹種單位葉面積蒸騰速率的變化規(guī)律表現(xiàn)為(表2、表3)，同一樹種樹冠不同部位單位葉面積蒸騰速率的變化，均呈現(xiàn)由表層向內(nèi)層逐漸下降的趨勢(shì)，且樹種間相差較大。如長(zhǎng)白忍冬表層A蒸騰速率是內(nèi)層D的1.3倍，桃葉衛(wèi)矛則高達(dá)3.1倍；不同樹種單位葉面積蒸騰速率的變化較大，如梓樹最高為6.47 mmol·m-2·s-1，遼杏最低，為2.39 mmol·m-2·s-1，二者相差4.08 mmol·m-2·s-1；無(wú)論是同一樹種各測(cè)定部位與其平均值比較，還是6個(gè)樹種蒸騰速率平均值與各測(cè)定部位平均值比較，均表現(xiàn)出與外層B比較接近，而表層A為平均值的1.3倍。

表2 不同樹種樹冠不同部位單位葉面積蒸騰速率的變化

為了對(duì)比分析同一樹種不同部位，以及不同樹種相同部位的蒸騰速率相對(duì)于平均值的偏離程度和離散度，以及差異顯著性。對(duì)6種園林樹木種內(nèi)和種間不同部位的蒸騰速率進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)差(SD)以及變異系數(shù)(CV)的統(tǒng)計(jì)分析表明(表2)：樹冠不同部位蒸騰速率的變化種內(nèi)大于種間，如SD在種間變化在0.27(長(zhǎng)白忍冬)～1.35(桃葉衛(wèi)矛)，平均0.87；種內(nèi)在1.24(內(nèi)層D)～1.79(表層A)，平均為1.47。變異系數(shù)種間為0.10(長(zhǎng)白忍冬)～0.47(桃葉衛(wèi)矛)，平均為0.25；種內(nèi)變異系數(shù)為0.32～0.47，平均為0.40。喬木生活型樹冠不同部位蒸騰速率標(biāo)準(zhǔn)差(SD)以及變異系數(shù)(CV)大于灌木生活型的。如試材中梓樹、桃葉衛(wèi)矛和遼杏為喬木，SD和CV平均值分別為1.18和0.35，變化幅度分別在0.92～1.35和0.20～0.47；而紅瑞木、榆葉梅和長(zhǎng)白忍冬這3種灌木SD和CV平均值分別為0.57和0.16，變化幅度分別為0.27～0.77和0.10～0.22。

各樹種不同部位之間蒸騰速率的多重比較顯示(表2)，表層A與其他部位比較，除桃葉衛(wèi)矛外層B和紅瑞木中層C外，其他各部位均顯著或極顯著低于表層A；外層B與中層C和內(nèi)層D之間，差異明顯和不明顯基本占一半。說(shuō)明表層A與樹冠其他部位的蒸騰速率差異已經(jīng)達(dá)到極顯著水平。方差分析結(jié)果(表3)表明,6個(gè)樹種在不同的樹冠部分對(duì)單位葉面積蒸騰速率的影響達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。

3.2 樹冠不同部位相對(duì)光照強(qiáng)度的變化

樹冠不同部位光照強(qiáng)度的變化，各樹種均呈由外至內(nèi)依次明顯降低的趨勢(shì)，如外層B、中層C、內(nèi)層D的光照強(qiáng)度僅為表層A的21.87%～39.56%。樹冠冠投影系數(shù)與樹冠內(nèi)部的光照強(qiáng)度相對(duì)較高，樹冠冠投影系數(shù)則相對(duì)較低，如梓樹、遼杏和長(zhǎng)白忍冬樹冠投影系數(shù)較小，如遼杏外層B、中層C、內(nèi)層D的光照強(qiáng)度占表層A的68.82%、56.99%和48.39%；而桃葉衛(wèi)矛分別占20.19%、12.26%和10.51%。不同樹種樹冠不同測(cè)定部位之間，除桃葉衛(wèi)矛和長(zhǎng)白忍冬的中層C和內(nèi)層D之間差異不明顯外，其他均達(dá)到極顯著水平(表4)。方差分析結(jié)果(表5)表明，6個(gè)樹種在不同的樹冠部分的光照強(qiáng)度之間達(dá)到極顯著差異(P<0.01)。

表3 各樹種蒸騰速率方差分析結(jié)果

注:P<0.01為極顯著差異。

表4 各樹種各層光照強(qiáng)度的變化

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)；同列不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)。

表5 各樹種光照強(qiáng)度方差分析結(jié)果

注：P<0.01為極顯著差異。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于樹冠質(zhì)地(如枝條長(zhǎng)短、數(shù)量、葉片數(shù)量和大小等)直接影響樹冠內(nèi)部的微生境，如光照、溫度和風(fēng)速等，致使樹冠不同部位葉片蒸騰速率存在較大的差異。樹冠投影系數(shù)是樹冠質(zhì)地的綜合反映，投影系數(shù)大則樹冠內(nèi)部的光照強(qiáng)度及風(fēng)速等相對(duì)減弱，葉片蒸騰速率也會(huì)隨之發(fā)生變化。因此，合理的取樣測(cè)定部位直接影響蒸騰速率測(cè)定結(jié)果的代表性和準(zhǔn)確性。在進(jìn)行園林樹木增濕降溫生態(tài)功能評(píng)價(jià)時(shí)，有關(guān)以基本測(cè)定樹冠外緣南側(cè)葉片的蒸騰速率來(lái)計(jì)算增濕降溫環(huán)境生態(tài)效應(yīng)[3-6，8-11]已有報(bào)道。由于不同樹種樹冠投影系數(shù)的差異，樹冠表面和內(nèi)部的微生境會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致樹冠不同部位葉片蒸騰速率的差異明顯。如樹冠枝葉稀疏的遼杏樹冠冠投影系數(shù)較小，樹冠內(nèi)部的光照強(qiáng)度相對(duì)較高，表層A的蒸騰速率為全株平均值的1.3倍；樹冠投影系數(shù)較高的桃葉衛(wèi)矛樹冠內(nèi)部的光照強(qiáng)度相對(duì)較低，表層A蒸騰速率較全株平均值高達(dá)1.5倍。本研究認(rèn)為，在測(cè)定園林樹木的蒸騰速率時(shí)，取樹冠外層B或與中層C偏向外層B處的葉片作為取樣部位，基本能夠代表樹冠的整體蒸騰水平。這與前文報(bào)道的園林樹木固碳釋氧生態(tài)功能評(píng)價(jià)的取樣部位結(jié)果相同[12]。

不同生活型的樹種，樹冠不同部位的蒸騰速率及其與平均值偏離程度和離散度具有差異，喬木生活型大于灌木生活型，其原因可能是植物本身長(zhǎng)期適應(yīng)所處環(huán)境而形成的一種特性。這種對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)性，可能是喬木生活型樹冠不同部位的蒸騰速率，受光照強(qiáng)度、風(fēng)速、溫度和空氣濕度等的影響大于灌木生活型所致。如在自然群落中，喬木多處于群落垂直結(jié)構(gòu)的上層，灌木多處于群落垂直結(jié)構(gòu)的下層，其生存的環(huán)境條件如光照強(qiáng)度、風(fēng)速、溫度和空氣濕度等明顯不同，這些環(huán)境條件是影響增濕降溫量變化的重要生態(tài)因子。

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Transpiration Rate of Landscape Trees in Different Positions/

Dai Xinzhu(Changchun Zoological and Botanical Park, Changchun 130022, P. R. China); Lin Meng, Guo Taijun, Huang Yong(Jilin Agricultural University)//

代新竹，女，1976年6月生，長(zhǎng)春市動(dòng)植物公園，高級(jí)工程師。

2013年6月24日。

Q945.17+2

1) 吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(20095038)。

責(zé)任編輯：任 俐。