普 羅，邊巴多吉，普布頓珠，旦 增

(西藏自治區(qū)林業(yè)調查規(guī)劃研究院，拉薩 850000)

西藏兩種楊樹光合特性及其釋氧價值評估

普 羅，邊巴多吉，普布頓珠，旦 增

(西藏自治區(qū)林業(yè)調查規(guī)劃研究院，拉薩 850000)

采用Li-Cor-6400光合儀對藏川楊和北京楊的日光合特性進行測定，結果表明：藏川楊和北京楊的日光合進程均表現(xiàn)為雙峰曲線，藏川楊與北京楊的凈光合速率日變化最大峰值均在14:00出現(xiàn)，分別為16.62 μmol/(m2·s)和15.52 μmol/(m2·s);兩種楊樹的蒸騰速率日變化均呈單峰曲線,峰值均出現(xiàn)在12:00，藏川楊峰值為8.47 mmol/(m2·s)，北京楊峰值是8.74 mmol/(m2·s)；單株藏川楊的年釋氧生態(tài)價值高于北京楊，分別為348元和210元。

藏川楊；北京楊；光合特性；生態(tài)效益

光合作用是植物體內極為重要的代謝過程，它的強弱對于植物生長、發(fā)育及抗逆性均具有十分重要的影響，因而可將光合作用大小作為判斷植物生產力的指標[1-2]。北京楊作為鉆天楊和二青楊的人工雜交楊，具有明顯的雜種優(yōu)勢，易繁殖、造林快、綠化快，作為速生用材林，在華北、華西廣泛栽植，在土壤、水肥條件較好的立地條件下生長較快，但在高寒、干旱、貧瘠、鹽堿性土壤上生長較慢。藏川楊屬楊柳科屬植物，主要分布在西藏、四川等海拔2 400 m以上的山地，因其生長速度快、壽命長、干形通直、材質好、適應性強等優(yōu)點，近年來深受當?shù)厝嗣裣矏郏V泛應用于防風固沙、生態(tài)安全屏障建設等造林綠化工程[3-4]。雖然對藏川楊和北京楊的光合特性的研究有所報道，但是只限于平原地區(qū)，且沒有對其釋氧價值進行定量評價與比較[5-6]。本文通過對藏川楊和北京楊的日光合特性進行比較分析，并對其釋氧產生的生態(tài)效益進行評價，定量評估兩種楊樹生態(tài)價值，對提高人們的生態(tài)保護意識和實現(xiàn)綠色GDP具有重大的現(xiàn)實意義。

1 研究地概況

研究的地點位于西藏林芝八一鎮(zhèn)西藏大學農牧學院，94°20′33″E，29°40′24″N，海拔2 900 m，屬高原半濕潤氣候區(qū)，年均氣溫8.6℃，年均降水量634 mm，年均日照時數(shù)為1 988.06 h，日照百分率為46%，無霜期200 d左右。土壤以山地棕壤為主，土層厚，土質粉砂性，pH<7。植被以稀疏的耐干旱植物為主，其中喬木以柏樹、冷杉、松樹、云杉、楊樹為主，灌木主要有川滇高山櫟(在林芝地區(qū)因樵采等因素皆呈灌木狀)、工布小檗等，草本植物主要有狗尾草、米林黃芪等。分別選取生長發(fā)育正常、具代表性的藏川楊和北京楊各一株，樣本概況見表1。

表1 樣木概況樹種樹齡/a胸徑/cm單葉面積/cm2葉片數(shù)量藏川楊2568242025北京楊2563183026

2 研究方法

2.1 實驗材料

實驗材料為林齡25年的成年樹種，并且生長良好，無病蟲害的藏川楊和北京楊。

2.2 測定方法

在每株的陽面中上部各選擇三片功能葉進行光合速率及其相關生理生態(tài)指標測定。所用儀器為美國產Li-6400便攜式光合儀，儀器進氣管口置于CO2濃度較穩(wěn)定的3 m高處，光合測定時間為7月下旬晴天，從08:00-20:00，每隔2 h測定1次，同時記錄與光合作用相關的氣孔導度、蒸騰速率、胞間CO2濃度、氣溫、葉溫、環(huán)境相對濕度、環(huán)境CO2濃度等生理指標。

釋氧效益的確定： 單個平均葉面積為A(cm2)，一株樹的葉片數(shù)為B，葉片總面積為S=A×B；以1年中植株葉片存活5個月(根據(jù)林芝地區(qū)氣候，楊樹葉片一般5—9月為生長季)共150 d計算，單葉釋氧量為C(根據(jù)CO2+H2O→CH2O+O2，可計算出單葉釋氧量C)，總的釋氧量=S×C×150，釋氧價值參考《森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估規(guī)范》，為1 000元/t O2，對這兩種樹種的釋氧生態(tài)效益進行定量評價。

3 結果與分析

3.1 環(huán)境因子的日變化

從圖1(a)可以看出，從08:00—20:00，溫度總體趨勢是先上升后下降，在14:00時達到最大值29.34 ℃，之后逐漸降低，在中午12V00時比10:00稍有下降；圖1(b)表明，從早上08:00—20:00，CO2濃度先降低后上升，最低值為14:00的993.05 mg/m3，這是由于在傍晚CO2濃度的富集，早上較高，日出后，隨著植物的光合作用，CO2的濃度開始降低，到中午14:00時達到最低，之后，由于光照強度降低光合作用減弱，固碳能力降低，CO2的濃度又逐漸回升，晚上20:00是又達到較高值。

圖1 環(huán)境因子日變化

3.2 生理因子日變化

3.2.1 蒸騰速率

圖2 兩種楊樹的蒸騰速率日變化

蒸騰作用是樹種體內水分代謝的重要生理過程之一[7]，蒸騰速率既可表示植物的耗水量，又可表征被動吸水的能力。通過對蒸騰速率的測定可以了解一種植物的水分消耗情況及對環(huán)境的適應性[8]。蒸騰速率越大，其吸水能力越強，水分的代謝速度也快。由圖2可以看出，藏川楊與北京楊的蒸騰速率都呈單峰曲線，從上午08:00開始兩種楊樹的蒸騰速率隨時間變化開始上升，到中午12:00時都同時達到峰值，北京楊為8.74 mmol/(m2·s)，藏川楊為8.47 m mol/(m2·s)，之后開始下降。兩種楊樹的蒸騰速率存在差異，從上午08:00到下午14:00北京楊的蒸騰速率大于藏川楊，而到14:00后藏川楊的蒸騰速率大于北京楊。

3.2.2 氣孔導度

氣孔對植物的水分散失及O2及CO2氣體交換過程具有顯著的調控作用[9-10]。從圖3可以看出兩種樹種的氣孔導度的日變化曲線呈單峰曲線，峰值同時出現(xiàn)在12:00，其中北京楊和藏川楊分別為0.893 4 mol/(m2·s)和0.768 6 mol/(m2·s)。兩種楊樹的氣孔導度的變化存在時間上的差異，從早上08:00到下午14:00北京楊的氣孔導度大于藏川楊，而在14:00后藏川楊大于北京楊，這與二者蒸騰速率的變化曲線相一致，證明了氣孔導度與蒸騰速率之間的相關性[5]。

圖3 兩種楊樹氣孔導度日變化

3.2.3 凈光合速率

凈光合速率是衡量光合作用量的重要指標，表征了植物的光合作用強度[1]。藏川楊與北京楊凈光合速率的日變化狀況見圖4，可以看出，兩種楊樹凈光合速率的日變化均呈雙峰曲線。北京楊凈光合速率從08:00到10:00逐漸上升，12:00時有所下降，這是由于在12:00時外界空氣溫度較10:00有所下降，影響到了光合作用，到14:00達到峰值15.52 μmol/(m2·s)，經過峰值后，開始下降并到最低值。相對而言，藏川楊凈光合速率從08:00到14:00逐漸上升，到14:00達到峰值16.62 μmol/(m2·s)，經過峰值凈光合速率開始下降。18:00時仍保持了較高的凈光合速率，印證了18:00時環(huán)境中的CO2的濃度低于16:00。兩種樹種08:00時的光合速率均明顯高于20:00時的光合速率，這是因為白天植物的呼吸作用使得環(huán)境中的CO2濃度減少，到傍晚CO2濃度明顯少于早晨，CO2濃度作為光合因素，它的減少影響到了光合作用，并使其減弱。通過比較，除了在16:00時的凈光合速率二者基本相等外，其他時刻均表現(xiàn)為藏川楊的凈光合速率值大于北京楊，這可能是由于北京楊的生長需要更多的水分，而環(huán)境相對干燥引起的[6]，藏川楊作為鄉(xiāng)土樹種具有耐干旱脅迫的適應性。

圖4 兩種楊樹凈光合速率日變化及平均值

3.3 釋氧效益

固碳、釋氧作為生態(tài)服務的重要功能[11]，在全球氣候變化的情況下，西藏高原林木的固碳、釋氧能力對于減緩溫室氣體升高速度顯得十分重要，按氧氣價格1 000元/t計算，一株藏川楊的年釋氧價值為348元，北京楊的年釋氧價值為210元 。

4 討論

1) 北京楊和藏川楊的日光合速率變化都為雙峰曲線，最高峰值同時出現(xiàn)在14:00，分別為15.52 μmol/(m2·s)和16.62 μmol/(m2·s)，但是出現(xiàn)峰值的時間比在平原地區(qū)出推遲了4 h[5]，主要由于高原地區(qū)夏天氣溫較內地低，日出時間較晚，推遲了樹種的光合作用。兩種樹種的凈光合速率，早上要明顯高于傍晚，藏川楊的光合速率總體高于北京楊，反映了不同樹木的光合作用對高原環(huán)境的適應性不同，藏川楊具有更好的適應性。

2) 兩樹種的蒸騰速率日變化曲線均為單峰型，12:00時同時出現(xiàn)峰值，北京楊8.74 mmol/(m2·s)，藏川楊8.47 mmol/(m2·s)。從早上08:00到下午14:00北京楊的蒸騰速率大于藏川楊，而到14:00后藏川楊的蒸騰速率大于北京楊。說明北京楊在早上對環(huán)境因子的利用能力高于藏川楊，而下午藏川楊高于北京楊。兩種楊樹的氣孔導度存在時間的差異[5]，從早上08:00到下午14:00北京楊的氣孔導度大于藏川楊，而在14:00后藏川楊的大于北京楊，說明北京楊的細胞活性早上高于藏川楊，而下午低于藏川楊。

3) 植物通過光合作用可以吸收CO2和放出O2，具有很好的凈化空氣和改善小氣候的功能[12]。通過對北京楊與藏川楊兩樹種光合速率及其它生理特性的測定可知：藏川楊作為青藏高原的鄉(xiāng)土樹種，對本地環(huán)境影響因子(CO2、溫度、光照)的變化，表現(xiàn)得沒有北京楊敏感。經估算，一株北京楊和藏川楊年釋氧價值分別為210元和348元，說明藏川楊在高原地區(qū)具有更高的生態(tài)釋氧價值。

[1] 許大全.光合作用效率[M].上海:上海科學技術出版社,2002.

[2] 潘瑞熾.植物生理學[M]. 北京：高等教育出版社，2008.

[3] 張海武，米瑪次仁，巫流民.藏川楊硬枝扦插育苗技術[J].西藏科技, 2008(2): 72-73.

[4] 王玉霞，張明蘭，洛英，等.藏川楊的研究現(xiàn)狀、生理特點及栽培技術[J].西藏農業(yè)科技，2011,33(04)：37-39.

[5] 劉洋，貝蓓，黃大莊，等.藏川楊與中林46光合特性比較[J] .北華大學學報，2010，11(01)：69-72.

[6] 王占林，鄭淑霞，張有生.高寒地區(qū)北京楊速生豐產林栽植密度與經濟效益分析[J].林業(yè)科技通訊：2000(9)：10-11.

[7] 蘭小中，廖志華，王景升.西藏高原瀕危植物西藏巨柏光合作用日進程[J].生態(tài)學報，2005 (12)：3172-3175.

[8] 李生英,蘭榮光,許童羽,等.不同楊樹品種生理生態(tài)特性及其與生長的關系[J].沈陽農業(yè)大學學報,1998,29(1):47-52.

[9] 鄭淑霞,上官周平. 8種闊葉樹種葉片氣體交換特征和葉綠素熒光特性比較[J].生態(tài)學報, 2006, 26(4): 1080-1087.

[10] 宮研，賈順東.新疆楊葉片光合速率研究[J].林業(yè)實用技術，2012(06)：6-8.

[11] 李福強，王興華，陳士剛，等.吉林市森林固碳釋氧生態(tài)效益評價[J].吉林林業(yè)科技，2011，3(02)：10-12,43.

[12] 郭其強，羅大慶，方江平，等.西藏林芝森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能價值評估[J].安徽農業(yè)科學，2009,37(18)：8746-8749.

ValuationonPhotosyntheticCharacteristicsandOxygenReleaseofTwoKindsofPoplarinTibet

Puluo，Bianba Duoji，Pubu Dunzhu，Danzeng

(Forest Inventory and Planning Institute of Tibet Autonomous Region, Lhasa 850000, Tibet，China)

Diurnal photosynthetic characteristics ofPopulusszechuanicaandPopulusbeijingensiswere measured by using Li-Cor-6400 photosynthesis system. The results showed that: Daily photosynthetic process of both kinds of Poplar showed bimodal curve, diurnal variation peak of net photosynthetic rate ofPopulusszechuanicaandPopulusbeijingensisappeared in 14:00, the peak data were 16.62 μmol/(m2·s)and 15.52 μmol/(m2·s), respectively. Diurnal variation of transpiration rate of two poplar both showed single peak curve, and peak were 8.47 mmol/(m2·s) and 8.74 mmol/(m2·s), respectively, occurred at 12:00, Annual oxygen releasing ecological value per tree ofPopulusszechuanicawas higher than that ofPopulusbeijingensis, which was 348 yuan and 210 yuan.

Populusszechuanica；Populusbeijingensis；photosynthetic characteristics；ecological benefits

2014-03-18

普羅(1981-)， 男,西藏拉薩人,工程師,主要從事林業(yè)調查規(guī)劃和設計。

S 792.119; Q 945.11

A

1003-6075(2014)02-0056-03