劉海濤, 李亞亮, 王曦, 高雅, 母丹平, 童懷仙, 陶甜甜

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淮南市9種園林灌木樹(shù)種夏季光合特性研究

劉海濤1,2*, 李亞亮1, 王曦3, 高雅1, 母丹平1, 童懷仙1, 陶甜甜1

1. 淮南師范學(xué)院生物工程學(xué)院, 淮南 232038 2. 資源與環(huán)境生物技術(shù)安徽普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 3. 淮南市政園林管理局,淮南 232001

采用TPS-2便攜式光合儀對(duì)淮南市9種園林綠化灌木樹(shù)種的夏季光合特性進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明, 各樹(shù)種光合生理參數(shù)(n、i、r、s、s、t)日均值差異顯著, 日變化趨勢(shì)不盡相同, 且金邊黃楊和臘梅的n日變化曲線(xiàn)為雙峰曲線(xiàn), 桂花的n日變化曲線(xiàn)為三峰曲線(xiàn), 皆出現(xiàn)了“光合午休”現(xiàn)象。根據(jù)n、r、t3個(gè)指標(biāo)的日均值進(jìn)行聚類(lèi)分析, 可將供試樹(shù)種分為3個(gè)類(lèi)群。Ⅰ類(lèi)為低光合、低水分利用型(桂花、紅檵木、金邊黃楊、臘梅、紫荊、紫葉李), Ⅱ類(lèi)為低蒸騰、高水分利用型(梔子), Ⅲ類(lèi)為高光合、高蒸騰型(海桐、紫薇)。從生態(tài)效益的角度出發(fā), 海桐和紫薇的固碳釋氧、降溫增濕能力俱佳, 節(jié)水降耗效果處于中等水平, 可作為淮南市生態(tài)園林建設(shè)的優(yōu)先樹(shù)種。

園林灌木樹(shù)種; 光合特性; 蒸騰速率; 水分利用效率; 生態(tài)效益

0 前言

樹(shù)木是城市綠化的主體, 也是城市生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分。作為城市生態(tài)系統(tǒng)中主要的生產(chǎn)者, 其在固碳釋氧、調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、滯塵防風(fēng)、凈化空氣等方面發(fā)揮著重要作用[1-2]。在以往園林綠化進(jìn)行樹(shù)種選擇時(shí), 往往注重樹(shù)種本身的景觀效果或經(jīng)濟(jì)價(jià)值[3-5]。在評(píng)價(jià)園林綠化樹(shù)種時(shí), 一般也只考慮樹(shù)高、胸徑、生物量等生長(zhǎng)指標(biāo)[6-8]。因此, 在園林綠化樹(shù)種的選擇和配置上常存在一些問(wèn)題, 如樹(shù)種單一、配置不合理、環(huán)境效能低下。當(dāng)前, 在“生態(tài)園林”思想的指導(dǎo)下, 在進(jìn)行園林樹(shù)種的選擇、配置和評(píng)價(jià)時(shí)愈加重視其生態(tài)功能, 園林樹(shù)木的生態(tài)環(huán)境效益已成為城市綠地建設(shè)的重要內(nèi)容和研究熱點(diǎn)。如王芳等[9]以天津空港經(jīng)濟(jì)區(qū)主要綠化樹(shù)種為研究對(duì)象, 通過(guò)實(shí)地采樣調(diào)查和實(shí)驗(yàn)室分析, 對(duì)20種綠化樹(shù)種的滯塵能力進(jìn)行了初步研究; 張曉瑜等[10]基于ArcView3.3和CITYgreen5.0模型, 利用QUICKBird影像圖, 對(duì)昆明市城區(qū)的園林綠地進(jìn)行了生態(tài)效益分析, 主要包括碳存儲(chǔ)和吸收、清除大氣污染物、釋放氧氣等; 頡洪濤等[11]對(duì)浙北地區(qū)52種景觀樹(shù)種吸收富集大氣硫、氟污染物的能力進(jìn)行了研究評(píng)價(jià)。

樹(shù)木的光合速率、蒸騰速率以及水分利用效率是植物重要的生理過(guò)程, 能有效表征植物的固碳、增濕和節(jié)水的能力, 可作為評(píng)價(jià)其生態(tài)功能的重要指標(biāo)[12-13]。本研究以淮南市常見(jiàn)的園林灌木樹(shù)種為試驗(yàn)對(duì)象, 測(cè)定各樹(shù)種的光合生理特征參數(shù), 通過(guò)分析比較不同樹(shù)種的光合、蒸騰速率和水分利用效率的異同, 對(duì)不同樹(shù)種的固碳釋氧、降溫增濕和節(jié)水降耗等生態(tài)效益進(jìn)行評(píng)價(jià)。并利用分層聚類(lèi)法對(duì)選取樹(shù)種進(jìn)行分類(lèi), 篩選確定生態(tài)效益較好的樹(shù)種, 以期為城市園林綠化樹(shù)種的選擇、配置和管理提供科學(xué)依據(jù)及“生態(tài)淮南”和“宜居淮南”建設(shè)提供實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)選在淮南師范學(xué)院泉山校區(qū)園林專(zhuān)業(yè)教學(xué)基地進(jìn)行?；茨鲜械靥幇不帐≈斜辈? 地理位置為東經(jīng)116°21′21″—117°11′59″, 北緯32°32′45″—33°0′24″, 處于暖溫帶向亞熱帶過(guò)度地帶, 屬暖溫帶季風(fēng)氣候, 雨量充沛, 日照充足, 四季分明。年均溫為15.3℃, 年日照總時(shí)數(shù)為2 300 h, 無(wú)霜期230 d。降雨量年季分配不均, 年均降雨量為960 mm左右, 主要集中在6—7月份, 占全年降雨量的50%以上, 年均蒸發(fā)量1 615 mm。地帶性植被為常綠落葉闊葉混交林, 植物區(qū)系表現(xiàn)出亞熱帶和暖溫帶植被過(guò)渡帶的特點(diǎn)。試驗(yàn)地土壤類(lèi)型為黃棕壤土。

1.2 園林樹(shù)種選擇

在充分調(diào)查的基礎(chǔ)上, 選取桂花、海桐等9種淮南市園林綠化中應(yīng)用較為廣泛的代表性灌木樹(shù)種作為研究對(duì)象。測(cè)定灌木樹(shù)齡為12—15年, 生長(zhǎng)狀況良好, 無(wú)病蟲(chóng)害。每種樹(shù)種隨機(jī)選取10棵樣株進(jìn)行冠幅和樹(shù)高的測(cè)定。樹(shù)種具體信息見(jiàn)表1。

表 1 九種園林灌木樹(shù)種基本資料

注: E表示常綠, D表示落葉。

1.3 研究方法

在2017年7月24日—26日(晴天)植物生長(zhǎng)盛期進(jìn)行各樹(shù)種光合生理參數(shù)的測(cè)定。日變化測(cè)定時(shí)間為08:00—18:00, 每2 h測(cè)定一次。每種樹(shù)種隨機(jī)選取3株健康、長(zhǎng)勢(shì)一致的樣株, 選擇各待測(cè)樣株中上部、向陽(yáng)、中等大小且健康的3個(gè)葉片作為標(biāo)準(zhǔn)葉樣。測(cè)量?jī)x器為便攜式光合作用測(cè)定系統(tǒng)(TPS-2, PP-SYSTEMS, USA)。凈光合速率(n)、胞間CO2濃度(i)、蒸騰速率(r)、氣孔導(dǎo)度(s)等生理指標(biāo)參數(shù)由TPS-2系統(tǒng)同步測(cè)出。計(jì)算瞬時(shí)水分利用效率(t)及氣孔限制值(s)。計(jì)算公式為:t=n/r、s=1－i/a[14]。測(cè)量重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析, 單因素方差分析進(jìn)行不同樹(shù)種光合參數(shù)間的差異顯著性檢驗(yàn), 若差異顯著, SNK法進(jìn)行多重比較。采用分層聚類(lèi)法, 以組間平均聯(lián)結(jié)法及平方歐式距離為基本選項(xiàng), 利用各樹(shù)種的關(guān)鍵光合生理參數(shù)n、r和t的平均值對(duì)供試樹(shù)種進(jìn)行聚類(lèi)分析。Excel 2007軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌木樹(shù)種光合生理參數(shù)日變化

淮南市9種常用園林灌木樹(shù)種的光合生理參數(shù)表現(xiàn)出了不盡相同的日變化規(guī)律,n、i、r、s、s、t等光合生理參數(shù)日變化趨勢(shì)詳見(jiàn)表2。其中, 各樹(shù)種n的峰值大小和出現(xiàn)時(shí)間各異,n為單峰曲線(xiàn)的有6種, 分別為: 海桐、紅檵木、梔子、紫荊、紫薇、紫葉李;n為雙峰曲線(xiàn)的有2種, 分別為: 金邊黃楊和臘梅, 表明這2種樹(shù)種出現(xiàn)了“光合午休”現(xiàn)象; 此外, 還有一種樹(shù)種的n為三峰曲線(xiàn), 為桂花, 同樣也出現(xiàn)了“光合午休”現(xiàn)象。各樹(shù)種n日變化瞬時(shí)最大值由大到小分別為紫薇、海桐、紅檵木、紫葉李、紫荊、梔子、桂花、臘梅、金邊黃楊。各樹(shù)種r日變化瞬時(shí)最大值由大到小分別為紫葉李、紫薇、海桐、紫荊、臘梅、紅檵木、金邊黃楊、桂花、梔子。各樹(shù)種t日變化瞬時(shí)最大值由大到小分別為梔子、桂花、紫薇、海桐、紅檵木、紫荊、紫葉李、金邊黃楊、臘梅。

表2 九種園林灌木樹(shù)種光合生理參數(shù)日變化

續(xù)表

時(shí)刻Pn/(μmol·m-2·s-1)Ci/(μmol·mol-1)Tr/(mmol·m-2·s-1)Gs/(mmol·m-2·s-1)LsWUEt/(μmol·mol-1) 金邊黃楊Buxus megistophylla 08:004.97±0.95387.33±36.911.87±0.15126.00±10.540.181±0.0652.69±0.72 10:004.20±1.31386.67±33.612.28±0.43160.00±31.560.136±0.0631.95±0.95 12:003.67±1.96387.67±23.863.20±0.20204.33±37.870.103±0.0471.14±0.59 14:002.80±1.85379.33±21.363.14±0.37183.33±19.600.096±0.0410.89±0.59 16:003.63±1.16372.67±16.292.97±0.33177.33±27.790.123±0.0331.22±0.38 18:001.07±0.21388.33±8.741.34±0.0982.00±8.190.088±0.0160.79±0.10 臘梅Chimonanthus praecox 08:006.50±2.13357.67±16.622.65±0.53427.33±145.720.109±0.0432.59±1.14 10:005.33±2.35339.33±27.153.53±0.67288.67±137.450.135±0.0701.60±0.83 12:003.87±2.06344.00±22.614.19±1.14274.67±157.750.108±0.0590.97±0.58 14:002.77±0.99343.00±15.724.81±1.41255.33±138.280.108±0.0390.63±0.32 16:003.40±1.31331.67±18.233.47±0.75186.67±54.000.129±0.0471.04±0.53 18:00-0.03±0.06380.67±2.081.72±0.93159.67±116.370.021±0.005-0.01±0.02 梔子Gardenia jasminoides 08:007.23±1.05236.67±35.530.86±0.1875.33±26.500.439±0.0908.56±1.02 10:007.37±1.03135.33±24.910.73±0.0345.00±5.290.674±0.05910.02±1.05 12:008.17±0.98189.33±30.661.48±0.3872.33±21.500.531±0.0785.65±0.70 14:007.40±0.89183.67±12.431.41±0.2158.67±12.220.543±0.0325.25±0.32 16:005.30±1.47194.00±3.611.16±0.3143.00±13.860.525±0.0034.54±0.13 18:001.60±0.46218.33±3.510.27±0.0215.00±2.000.473±0.0105.95±2.04 紫荊Cercis chinensis 08:0010.73±2.47315.00±20.073.88±0.63365.00±99.530.194±0.0642.88±1.05 10:0010.43±1.50306.67±20.654.76±0.36326.67±61.370.193±0.0452.21±0.45 12:0010.17±2.58311.00±14.736.27±0.20353.67±30.090.196±0.0431.63±0.43 14:008.50±2.07300.00±14.006.20±0.16308.67±18.770.186±0.0361.37±0.34 16:006.47±1.02294.67±22.854.41±0.81202.67±62.290.213±0.0601.52±0.46 18:00-0.07±0.90401.00±7.810.78±0.2845.33±16.740.002±0.019-0.44±1.56 紫薇Lagerstroemia indica 08:0024.20±0.78291.00±39.594.94±0.27394.67±313.770.214±0.0224.90±0.27 10:0025.53±1.36271.67±33.976.37±0.57469.67±326.300.222±0.0314.02±0.21 12:0017.40±0.98288.67±60.475.56±0.64266.00±184.300.205±0.0113.15±0.27 14:0013.77±5.05269.33±2.315.04±1.71167.00±31.240.205±0.0612.73±0.27 16:0011.37±3.10282.33±11.935.25±0.48177.00±143.630.167±0.0702.16±0.57 18:00-0.30±0.52361.33±30.661.18±0.24107.00±30.05-0.006±0.032-0.30±0.52 紫葉李Prunus ceraifera cv. pissardii 08:0011.23±2.52381.33±36.674.03±0.31666.67±54.100.121±0.0352.77±0.45 10:0011.10±1.75386.00±5.575.78±.031571.33±97.840.134±0.0151.92±0.26 12:007.83±0.96376.67±9.506.40±1.10453.67±172.800.118±0.0921.26±0.31 14:007.23±0.40373.33±14.506.06±1.23378.67±156.130.138±0.0351.22±0.23 16:001.77±3.35403.33±34.004.13±1.34305.67±169.390.069±0.0770.50±1.01 18:00-2.27±1.78469.33±13.202.04±1.00168.33±123.14-0.070±0.099-1.49±1.54

注: 表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2.2 不同灌木樹(shù)種光合生理參數(shù)日均值

淮南市9種常用園林灌木樹(shù)種的n、i、r、s、s、t等光合生理參數(shù)日均值方差分析的結(jié)果詳見(jiàn)圖1。所有供試樹(shù)種各指標(biāo)間日均值差異顯著(﹤0.05)。其中,n日均值從大到小依次為紫薇、海桐、紅檵木、紫荊、梔子、紫葉李、桂花、臘梅、金邊黃楊。r日均值從大到小依次為紫葉李、紫薇、海桐、紫荊、臘梅、紅檵木、金邊黃楊、桂花、梔子。t日均值從大到小依次為梔子、紫薇、海桐、紅檵木、桂花、紫荊、金邊黃楊、臘梅、紫葉李。

將供試灌木樹(shù)種按習(xí)性劃分為落葉和常綠兩類(lèi), 并將其光合生理參數(shù)進(jìn)行平均后得到落葉和常綠兩類(lèi)灌木樹(shù)種的日均值。結(jié)果顯示(表3), 落葉樹(shù)種較常綠樹(shù)種具有更高的n和r, 但t更低, 且二者的r和t差異極顯著(<0.01)。

2.3 不同灌木樹(shù)種分層聚類(lèi)分析

將供試9種灌木樹(shù)種的n、r、t3個(gè)可以反映樹(shù)種固碳、耗水能力的關(guān)鍵光合生理指標(biāo)進(jìn)行了平均, 其分層聚類(lèi)結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出, 通過(guò)結(jié)合線(xiàn)L, 可以將供試樹(shù)種劃分為3個(gè)類(lèi)群。Ⅰ類(lèi)為低光合、低水分利用型, 包含6種樹(shù)種,分別為桂花、紅檵木、金邊黃楊、臘梅、紫荊、紫葉李; Ⅱ類(lèi)為低蒸騰、高水分利用型, 只有1個(gè)樹(shù)種, 為梔子; Ⅲ類(lèi)為高光合、高蒸騰型, 包含2種樹(shù)種, 分別為海桐和紫薇。同時(shí), 如將Ⅰ類(lèi)樹(shù)種進(jìn)一步細(xì)分的話(huà), 桂花屬于低光合、低蒸騰、低水分利用型; 紫荊和紫葉李屬于低光合、高蒸騰、低水分利用型。

注: 圖中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差, 柱狀圖中無(wú)相同小寫(xiě)字母表示某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。

Figure 1 Daily average of photosynthetic and physiological parameters of nine garden shrub species

表3 落葉與常綠灌木樹(shù)種間光合生理參數(shù)日均值

注: 不同小寫(xiě)字母表示在0.01水平差異顯著。

圖 2 九種灌木樹(shù)種的分層聚類(lèi)分析圖。L為結(jié)合線(xiàn)。

Figure 2 Dendrogram of hierarchical cluster analysis of nine garden shrub species

3 討論

3.1 供試園林灌木樹(shù)種的固碳釋氧能力比較

光合作用是植物最重要的生理生化過(guò)程, 植物的光合特性是評(píng)價(jià)其生產(chǎn)力和適應(yīng)性的重要指標(biāo)[15]。具體到某個(gè)樹(shù)種, 其光合能力的高低不僅與外界的環(huán)境因子密切相關(guān), 也受其自身遺傳特性的制約, 在相似的環(huán)境條件下, 后者是決定其光合能力的主導(dǎo)因素[16-17]。本研究所涉及的淮南市主要園林綠化灌木樹(shù)種的n日均值差異顯著(﹤0.05)。n日均值越高, 說(shuō)明該樹(shù)種吸收的CO2以及放出O2量多, 即該樹(shù)種固碳(積累有機(jī)物)釋氧(改善空氣質(zhì)量)能力越強(qiáng)。因此, 在選擇淮南市園林綠化灌木樹(shù)種時(shí), 如以固碳釋氧為目的, 應(yīng)選擇光合能力強(qiáng)的樹(shù)種, 如海桐和紫薇。同時(shí), 本研究發(fā)現(xiàn)落葉樹(shù)種的n日均值要高于常綠樹(shù)種, 表明落葉樹(shù)種的固碳釋氧效果要好于常綠樹(shù)種。這與郭暉[18]、史紅文[19]等學(xué)者對(duì)常見(jiàn)園林樹(shù)種固碳釋氧能力的研究結(jié)果是相一致的。值得注意的是, 本研究涉及的部分樹(shù)種的n日變化曲線(xiàn)呈雙峰曲線(xiàn), 即存在明顯的“光合午休”現(xiàn)象。但午間各供試樹(shù)種n下降的原因卻是不同的。導(dǎo)致n下降的原因無(wú)外乎兩種: 氣孔因素和非氣孔因素[20]。氣孔因素即是由于氣孔關(guān)閉導(dǎo)致的光合作用的原料CO2不足而引起的n下降, 是植物體的一種保護(hù)調(diào)節(jié)機(jī)制; 非氣孔因素則是因?yàn)槿~肉細(xì)胞的羧化能力降低或電子傳遞鏈?zhǔn)茏柙斐赏Σ蛔愣鴮?dǎo)致n下降, 此時(shí)植物的光合器官可能已經(jīng)受到損傷[21]。具體判斷主要看i和s的變化方向, 當(dāng)n下降時(shí),i增加、s降低應(yīng)是非氣孔因素起主要作用;i降低、s增加應(yīng)是氣孔因素起主要作用[20]。據(jù)此判斷, 桂花和金邊黃楊午間n下降的原因主要是由非氣孔因素導(dǎo)致的; 而臘梅午間n下降的原因則是由氣孔和非氣孔因素共同造成的。同時(shí), 可以看出,n較高的樹(shù)種海桐和紫薇都未出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象, 表明其對(duì)午間的強(qiáng)光和高溫有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。即n差異似乎更體現(xiàn)在物種水平上, 這也印證了趙曉焱等[16]對(duì)不同種源興安落葉松光合能力研究中得出的“相似環(huán)境條件下樹(shù)種光合能力的差異主要受自身遺傳特性制約”的論斷。

3.2 供試園林灌木樹(shù)種的降溫增濕能力比較

蒸騰作用在植物生命活動(dòng)中起著非常重要的作用, 它不僅是植物物質(zhì)運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿? 也是植物體調(diào)節(jié)自身溫度, 維持機(jī)體正常代謝功能的關(guān)鍵[22]。植物吸收的水分, 只有一小部分(1%～5%)用于代謝, 絕大多數(shù)都通過(guò)蒸騰作用散失到體外去了, 而通過(guò)蒸騰散失到空氣中水分的多少恰恰反映了植物的降溫增濕效果。本研究中9種供試樹(shù)種中具有高r的樹(shù)種為海桐、紫薇、紫荊和紫葉李, 即這4種樹(shù)種的降溫增濕效果較佳, 如以減弱城市的“熱島效應(yīng)”為目的, 這4種樹(shù)種為首選。各樹(shù)種r日均值的大小排序與一天中r最大值的樹(shù)種排序結(jié)果基本一致, 這反映了植物的蒸騰速率不但受自身的遺傳生理特性影響, 而且外界環(huán)境條件似乎更起到?jīng)Q定性作用。這與其他學(xué)者以往研究中得出的“蒸騰受環(huán)境條件的影響較光合作用大”的結(jié)論也是相一致的[23-24]。同時(shí), 我們發(fā)現(xiàn)n高的樹(shù)種, 其r也相應(yīng)的較高, 二者呈顯著的正相關(guān)關(guān)系, 聚類(lèi)分析的結(jié)果也給予了佐證, 如海桐和紫薇。這實(shí)際上反映了有機(jī)物積累和水分消耗之間的矛盾, 即光合作用的原料CO2和蒸騰耗散的水分都是通過(guò)同一個(gè)孔道即氣孔進(jìn)出植物體的。要想提高光合速率, 氣孔就必須要盡可能的打開(kāi)以使更多的CO2進(jìn)入植株內(nèi)部, 在氣孔開(kāi)放程度加大的情況下, 其蒸騰耗水就不可避免地會(huì)增加。在水分耗散一定的前提下, 如能盡可能多的積累有機(jī)物, 即為高光合、高水分利用型樹(shù)種, 很遺憾本研究中所涉及的9種灌木樹(shù)種并無(wú)此種類(lèi)型。紫荊和紫葉李雖然表現(xiàn)出高蒸騰的特性, 但其光合能力和水分利用效率皆偏低, 說(shuō)明其在夏季需要消耗較多的水分以抵御高溫逆境, 植株體內(nèi)的水分基本上都蒸散掉了, 并沒(méi)有被用于有機(jī)物質(zhì)的積累。這與廖建雄等[25]對(duì)紫荊和紫葉李夏季光合蒸騰特性的研究結(jié)果是相似的, 即二者皆屬于低光合、低水分利用型樹(shù)種。

3.3 供試園林灌木樹(shù)種的節(jié)水降耗能力比較

植物的水分利用效率是反映植物、土壤和大氣之間碳水交換、循環(huán)的重要因素[26], 可有效表征植物對(duì)水分的利用能力, 即單位耗水量下的碳同化量多少。在自然、生態(tài)園林觀念的影響下, 水分利用效率較高的園林樹(shù)種節(jié)水降耗能力相應(yīng)較強(qiáng), 往往成為城市綠化的首選。本研究中, 只有梔子一種灌木樹(shù)種屬于高水分利用型樹(shù)種。需要指出的是, 梔子n日均值在所有供試樹(shù)種中處于中等水平, 但其t日均值卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它樹(shù)種, 究其原因, 我們發(fā)現(xiàn)其r和s日均值在所有供試樹(shù)種中最低, 即梔子的高t是通過(guò)降低氣孔導(dǎo)度減少水分耗散實(shí)現(xiàn)的。這與以往對(duì)大多數(shù)植物的研究結(jié)果是相似的, 即高水分利用效率的維持往往是通過(guò)降低氣孔導(dǎo)度減少水分損失來(lái)獲得較高的碳同化速率達(dá)到的[27-28]。另外, 所有供試樹(shù)種的t基本上都是早晨8時(shí)最高, 這可能與淮南市夏季升溫較快且溫度高有關(guān)。值得關(guān)注的是桂花和紫葉李早晨8時(shí)的t分別為5.03 μmol·mol-1和2.77 μmol·mol-1, 在所有供試樹(shù)種中排第二位和第七位, 但t日均值卻大幅下降, 分別為2.41 μmol·mol-1和1.03 μmol·mol-1, 在所有供試樹(shù)種中排第五位和第九位, 這表明這兩種園林綠化灌木樹(shù)種的氣體交換特性更易受外界環(huán)境條件的影響和制約, 光合或蒸騰的波動(dòng)范圍更大。建議在養(yǎng)護(hù)管理中采取遮蔭、灌溉處理以降低高溫、高光強(qiáng)對(duì)其的影響。同時(shí), 值得注意的是, 在本研究選取的9種淮南市常用綠化園林灌木樹(shù)種中, 相對(duì)于常綠樹(shù)種, 落葉樹(shù)種具有更高的n、r及更低的t, 但落葉與常綠樹(shù)種n之間差異并不顯著(﹥0.05), 而r和t兩個(gè)指標(biāo)落葉與常綠樹(shù)種之間的差異達(dá)到了極顯著水平(﹤0.01), 即在光合固碳能力無(wú)明顯差異的情況下, 落葉灌木的水分消耗遠(yuǎn)大于常綠灌木, 水分利用效率卻遠(yuǎn)小于常綠灌木。這在強(qiáng)調(diào)“生態(tài)園林”的今天, 常綠灌木樹(shù)種在節(jié)水降耗方面無(wú)疑更具有吸引力和競(jìng)爭(zhēng)力。本研究結(jié)果與廖建雄等[25]發(fā)現(xiàn)落葉園林樹(shù)種較常綠樹(shù)種在生長(zhǎng)盛期具有更高的n、r和較低的t的結(jié)果相似。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)淮南市9種園林綠化灌木樹(shù)種夏季光合生理參數(shù)的測(cè)定發(fā)現(xiàn), 各樹(shù)種n、r、t等指標(biāo)日均值差異顯著, 日變化規(guī)律不盡相同。其中, 金邊黃楊和臘梅的n日變化曲線(xiàn)為雙峰曲線(xiàn), 桂花的n日變化曲線(xiàn)為三峰曲線(xiàn), 皆出現(xiàn)了“光合午休”現(xiàn)象, 且桂花和金邊黃楊的“光合午休”是由非氣孔因素導(dǎo)致的, 臘梅的“光合午休”則是由氣孔和非氣孔因素共同造成的。利用n、r、t3個(gè)指標(biāo)的日均值對(duì)供試樹(shù)種進(jìn)行聚類(lèi), 可將所有樹(shù)種分為3個(gè)類(lèi)群。根據(jù)本研究結(jié)果, 可因地制宜, 在生態(tài)園林思想指導(dǎo)下針對(duì)性的進(jìn)行淮南市園林綠化樹(shù)種的選擇配置。如以固碳釋氧為目的, 應(yīng)選擇高光合型樹(shù)種, 如海桐和紫薇。如以降溫增濕為目的, 應(yīng)選擇高蒸騰型樹(shù)種, 如海桐、紫薇、紫荊和紫葉李。如以節(jié)水降耗為目的, 應(yīng)選擇高水分利用型樹(shù)種, 如梔子。而對(duì)于光合、蒸騰速率和水分利用效率均較低的樹(shù)種, 如桂花、紅檵木、金邊黃楊和臘梅等, 可用于人流量、車(chē)流量頻繁或燃煤電廠等區(qū)域, 因這些區(qū)域的CO2濃度高, 可有效提高樹(shù)種的n, 固定更多的CO2, 減緩溫室效應(yīng)。值得一提的是, 海桐和紫薇的固碳釋氧、降溫增濕能力俱佳, 節(jié)水降耗效果處于中等水平, 可作為淮南市生態(tài)園林綠化建設(shè)的優(yōu)先考慮樹(shù)種。

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Photosynthetic characteristics of nine gardening shrub species in the summer of Huainan city

LIU Haitao1*, LI Yaliang1, WANG Xi2, GAO Ya1, MU Danping1, TONG Huaixian1, TAO Tiantian1

1. School of Biological Engineering, Huainan Normal University, Huainan 232038, China 2. Key Laboratory of Bioresource and Environmental Biotechnology of Anhui Higher Education Institutes, Huainan Normal University, Huainan 232038, China 3. Huainan Municipal Gardening Administration Bureau, Huainan 232001, China

Photosynthetic characteristics of nine gardening shrub species were examined in the summer of Huainan city using the TPS-2 portable photosynthesis system. The results revealed that there were significant differences in daily average of photosynthetic parameters (n,i,r,s,s,t)and diurnal courses of gas exchange of tested gardening shrub species. The diurnal fluctuations of net photosynthesis rate (n) ofandcould be represented by a bimodal curve, and thenofshowed a trimodal curve. These results indicated that all of the three species entered the midday depression of photosynthesis in the noon. Based on daily averagen,r,t, all the gardening shrub species investigated in the present study could be clustered into three groups. The group Ⅰ was low photosynthesis and low water use efficiency species (,var.,,,andcv.). The group Ⅱ was low transpiration and high water use efficiency species (). The group Ⅲ was high photosynthesis and high transpiration species (and). From the point of ecological benefits, theandhad the characteristics of better carbon sequestration and oxygen release as well as cooling and humidification efficiency, and the water conservation and consumption reduction were also at a moderate level, Overall, it should be suggested thatandcould be chosenas the preferential gardening shrub species in ecological garden construction of Huainan city.

gardening shrub species; photosynthetic characteristics; transpiration rate; water use efficiency; ecological benefits

10.14108/j.cnki.1008-8873.2019.01.022

S157.2

A

1008-8873(2019)01-168-08

2018-06-28;

2018-08-02

安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(1608085QC50); 安徽省高校優(yōu)秀中青年骨干人才國(guó)內(nèi)外訪學(xué)研修重點(diǎn)項(xiàng)目(gxfxZD2016202); 淮南師范學(xué)院科學(xué) 研究重點(diǎn)項(xiàng)目(2015xj06ZD)

劉海濤(1983—), 男, 安徽淮南人, 博士, 講師, 主要從事植物生理生態(tài)學(xué)方面的研究, E-mail: forest_lau@163.com

劉海濤

劉海濤, 李亞亮, 王曦,等. 淮南市9種園林灌木樹(shù)種夏季光合特性研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2019, 38(1): 168-175.

LIU Haitao, LI Yaliang, WANG Xi, et al. Photosynthetic characteristics of nine gardening shrub species in the summer of Huainan city[J]. Ecological Science, 2019, 38(1): 168-175.