胡勇++宣文良++王希春

摘要 本文對(duì)廣玉蘭、二喬玉蘭2種行道樹的光合特性進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明，自然狀態(tài)下，廣玉蘭、二喬玉蘭光合曲線呈雙峰型，發(fā)生明顯的“午休”現(xiàn)象，但二者光合速率的峰值和谷值有一定差異。廣玉蘭的谷值較低，為3.07 μmol CO2/（m2·s）；二喬玉蘭的谷值相對(duì)較高，為5.45 μmol CO2/（m2·s）。廣玉蘭和二喬玉蘭的光補(bǔ)償點(diǎn)分別為23.87、17.80 μmol CO2/（m2·s），而兩者的光飽和點(diǎn)為1 500、 1 200 μmol CO2/（m2·s）左右，分別顯示了兩者對(duì)弱光的利用和對(duì)強(qiáng)光的適應(yīng)能力。

關(guān)鍵詞 行道樹；廣玉蘭；二喬玉蘭；光合特性

中圖分類號(hào) S687.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）17-0141-03

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

近年來，城市化進(jìn)程的加快，給城市帶來了一系列問題，對(duì)人類的身體健康產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。城市綠地可以在一定程度上緩解城市生態(tài)問題，改善生態(tài)環(huán)境[1-4]。

植物光合作用是植物生長(zhǎng)和一切代謝活動(dòng)的生理基礎(chǔ)，有助于減弱溫室效應(yīng)[5-7]。通過對(duì)光合特性的測(cè)量能夠了解植物在特定環(huán)境的碳收獲、水分平衡等情況[8-13]。氣體交換測(cè)定技術(shù)已經(jīng)成為研究森林植物和作物生理活性和生產(chǎn)力預(yù)測(cè)與評(píng)估的重要手段。近年來，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)城市常見樹種的光合特性研究得較多。陳月華等[5]測(cè)定研究了長(zhǎng)沙地區(qū)19種園林植物光合與固碳釋氧特性；劉欣欣等[14]探討了浙江省15個(gè)常見樹種的光適應(yīng)和耐陰性；胡耀升等[15]通過分析北京市8個(gè)引進(jìn)樹種和鄉(xiāng)土樹種的光合與生態(tài)效益，探討最適合北京的綠化樹種及其配置方式；蔣華偉等[16]分析比較了蘇州主要園林樹種光合固碳能力，為蘇州園林規(guī)劃及樹種選擇提供依據(jù)。

本文在他人研究的基礎(chǔ)上，通過對(duì)自然環(huán)境中生長(zhǎng)的廣玉蘭和二喬玉蘭2種行道樹的光合特性進(jìn)行研究，以期為城市綠化規(guī)劃、樹種選擇和日常養(yǎng)護(hù)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

根據(jù)市園林局行道樹綠化等已有資料和實(shí)際廣泛調(diào)查，確定試驗(yàn)對(duì)象為2種主要道路綠化樹——二喬玉蘭、廣玉蘭。本次試驗(yàn)的時(shí)間為2016年5月。

1.2 測(cè)定方法

采用美國(guó)Li-cor公司生產(chǎn)的Li-6400便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)，在5月上中旬選擇晴朗的天氣進(jìn)行觀測(cè)，地點(diǎn)是長(zhǎng)江中路—環(huán)城路（廣玉蘭）、阜南路—環(huán)城路橋（二喬玉蘭）。

1.2.1 光合作用的日變化。每個(gè)樹種選2株中部外圍生長(zhǎng)正常的功能葉8片進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定時(shí)采用透明葉室，利用自然光照，每個(gè)方向選2片葉片。8：00—18：00，每隔1 h測(cè)定1次，主要測(cè)定指標(biāo)有凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Cond）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Trmmo1）、空氣溫度（Tair）、葉面溫度（Tleaf）、光照強(qiáng)度（PAR）等指標(biāo)。數(shù)據(jù)處理分析，采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.2.2 光合作用的光響應(yīng)曲線。每個(gè)樹種在9：00以后，選擇生長(zhǎng)正常的陽生葉，采用Li-6400光合儀，光源為6400—02B紅藍(lán)光源，測(cè)定廣玉蘭和二喬玉蘭的光合響應(yīng)曲線。

2 結(jié)果與分析

2.1 凈光合速率日變化

2種樹種凈光合速率的日變化見圖1?？梢钥闯觯?種樹種的凈光合速率隨時(shí)間變化趨勢(shì)相似，均呈雙峰曲線，具明顯“光合午休”現(xiàn)象。

8：00—12：00廣玉蘭凈光合速率迅速增加，12：00時(shí)達(dá)全天凈光合速率的最高值，為11.27 μmol CO2/（m2·s）；12：00后迅速下降，14：00時(shí)降到最低值，為3.07 μmol CO2/（m2·s），即“光合午休”現(xiàn)象；14：00以后又出現(xiàn)回升的趨勢(shì)，15：00時(shí)再次達(dá)到高峰，此時(shí)的凈光合速率為9.06 μmol CO2/（m2·s）；接著緩慢下降。

二喬玉蘭和廣玉蘭的光合速率日變化基本上一致，8：00—12：00，凈光合速率隨著時(shí)間的推移而迅速增加，并在12：00達(dá)到全天凈光合速率的最高值，為12.70 μmol CO2/（m2·s）；在13：00時(shí)下降為5.45 μmol CO2/（m2·s），15：00時(shí)再次上升達(dá)到高峰，此時(shí)的凈光合速率為8.19 μmol CO2/（m2·s），之后緩慢下降。但二喬玉蘭的光合峰值要高于廣玉蘭，廣玉蘭的低谷值也較低。

2.2 光合響應(yīng)曲線

從圖2可以看出，隨著光照強(qiáng)度的增加，光合速率明顯增大，當(dāng)光合速率與呼吸速率相等，凈光合為0時(shí)，即達(dá)到了光的補(bǔ)償點(diǎn)；隨光強(qiáng)增加光合速率繼續(xù)增大，當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到一定值后，光合速率基本上穩(wěn)定在一定水平，即達(dá)到光飽和。通過光合響應(yīng)曲線可以計(jì)算出二喬玉蘭和廣玉蘭樹種的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)。光補(bǔ)償點(diǎn)是植物利用弱光能力的重要指標(biāo)，光補(bǔ)償點(diǎn)越小，表明植物利用弱光的能力越強(qiáng)。從圖中可以看出，廣玉蘭的光補(bǔ)償點(diǎn)為23.87 μmol CO2/（m2·s），二喬玉蘭的光補(bǔ)償點(diǎn)為17.8 μmol CO2/（m2·s），小于廣玉蘭，因而二喬玉蘭利用弱光的能力要比廣玉蘭強(qiáng)，即二喬玉蘭生長(zhǎng)季比廣玉蘭更能適應(yīng)耐陰環(huán)境。光飽和點(diǎn)反映了植物利用強(qiáng)光的能力，光飽和點(diǎn)越高說明植物在受到強(qiáng)光刺激時(shí)不易發(fā)生抑制，植物的耐陽性越強(qiáng)。二喬玉蘭的光飽和點(diǎn)為1 200 μmol CO2/（m2·s）左右，廣玉蘭的光飽和點(diǎn)為1 500 μmol CO2 /（m2·s）左右，在允許的光強(qiáng)范圍內(nèi)，同樣的光照強(qiáng)度下，廣玉蘭的凈光合速率明顯比二喬玉蘭的高，這可能與廣玉蘭葉片比較厚有關(guān)。

2.3 氣孔導(dǎo)度（Cond）、胞間CO2濃度的日變化

氣孔導(dǎo)度表示植物氣孔的開張程度，它不但能反映植物蒸騰耗水的大小，而且是反映植物抗旱性能的重要指標(biāo)。

根據(jù)Farquhar和Sharkey的觀點(diǎn)，細(xì)胞間隙CO2濃度的下降，可以確定氣孔導(dǎo)度的降低成為光合速率減少的主要原因；相反，當(dāng)細(xì)胞間隙CO2濃度的變化與光合速率變化方向相反，即光合速率的減少伴隨著細(xì)胞間隙CO2濃度的提高時(shí)，光合速率降低的主要原因一定是非氣孔因素。

從圖3可以看出，從8：00—9：00的數(shù)值看，二喬玉蘭氣孔導(dǎo)度的上升并伴隨著相應(yīng)的細(xì)胞間CO2濃度的下降和凈光合速率增加，是由于氣孔導(dǎo)度（Cond）增加所決定的；從9：00—12：00的數(shù)值看，二喬玉蘭的氣孔導(dǎo)度的下降伴隨著相應(yīng)的細(xì)胞間隙CO2濃度的下降和凈光合速率增加，主要是由于光照強(qiáng)度的增加引起凈光合速率增加；12：00—13：00，二喬玉蘭的氣孔導(dǎo)度的下降伴隨著相應(yīng)的細(xì)胞間CO2濃度的下降和凈光合速率下降，是因?yàn)闅饪讓?duì)空氣相對(duì)濕度非常敏感，濕度降低將會(huì)導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，使氣孔導(dǎo)度下降，細(xì)胞間隙CO2濃度降低；13：00以后氣孔導(dǎo)度的下降并伴隨著相應(yīng)的細(xì)胞間CO2濃度的上升，光合速率的降低則主要是由非氣孔因素所決定的。8：00—12：00，廣玉蘭氣孔導(dǎo)度和細(xì)胞間CO2濃度降低，而凈光合速率增加，說明是由光照強(qiáng)度的增加引起的；12：00—14：00，氣孔導(dǎo)度和細(xì)胞間CO2濃度同時(shí)升高，而凈光合速率也降低，這說明是由于非氣孔因素影響的，如蒸騰速率的增加也可使凈光合速率降低；14：00—15：00，氣孔導(dǎo)度和細(xì)胞間CO2濃度都降低，而凈光合速率增加，這也是非氣孔因素影響的，是蒸騰速率降低等原因影響的；15：00—17：00，氣孔導(dǎo)度和細(xì)胞間CO2濃度都呈下降的趨勢(shì)，凈光合速率也下降，說明氣孔導(dǎo)度下降，氣孔關(guān)閉，是由氣孔因素影響的；17：00以后，氣孔導(dǎo)度下降，細(xì)胞間CO2濃度升高，凈光合速率也還是下降，則是由非氣孔因素影響的。

2.4 蒸騰速率的日變化

蒸騰速率的日變化節(jié)律與測(cè)定時(shí)生態(tài)環(huán)境中的氣溫、相對(duì)濕度、光合有效輻射、風(fēng)速、葉片氣孔導(dǎo)度等因素密切相關(guān)。從圖4可以看出，2種樹種蒸騰速率的日變化規(guī)律呈先上升后下降的趨勢(shì)。

二喬玉蘭在8：00時(shí)蒸騰速率逐漸增加，在10：00達(dá)到最大值，然后基本上保持較高的的水平，到15：00以后，才緩慢下降，到18：00幾乎沒有蒸騰速率了。

廣玉蘭從8：00開始逐漸增加到13：00，達(dá)到一天中的最大值，然后又逐漸下降，到18：00時(shí)，和二喬玉蘭幾乎一樣，均很低。由以上可知，早晨時(shí)，大氣環(huán)境中的氣溫低、相對(duì)濕度高、光照強(qiáng)度低，蒸騰速率也較低；中午時(shí)，大氣中的氣溫高、相對(duì)濕度低、光照強(qiáng)度高，蒸騰速率高，廣玉蘭在中午時(shí)表現(xiàn)最為明顯；午后，2個(gè)樹種又迅速降低，是因?yàn)榇髿庵械臏囟冉档?，相?duì)濕度高，光照強(qiáng)度降低。

2.5 光合速率與各環(huán)境因子的關(guān)系

從表1可以看出，二喬玉蘭的光合速率與光強(qiáng)呈極顯著相關(guān)，與胞間CO2濃度呈顯著相關(guān)，其中與光強(qiáng)、蒸騰速率、氣溫成正相關(guān)關(guān)系，與氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、大氣CO2濃度和大氣相對(duì)濕度成負(fù)相關(guān)關(guān)系；而廣玉蘭的光合速率與大氣相對(duì)濕度成極顯著相關(guān)，與大氣相對(duì)濕度、光強(qiáng)和氣孔導(dǎo)度成正相關(guān)關(guān)系，與蒸騰速率、氣溫、大氣CO2濃度和胞間CO2濃度成負(fù)相關(guān)關(guān)系。用SPSS對(duì)以上因子作逐步回歸分析，結(jié)果也表明，在當(dāng)天的氣候條件下光強(qiáng)和大氣相對(duì)濕度分別是二喬玉蘭和廣玉蘭光合速率影響最大的因子。即在合肥的5月夏季，二喬玉蘭的光合速率主要受光強(qiáng)的影響；而在光照充足的環(huán)境條件下，高溫低濕導(dǎo)致的葉片氣孔因素，為避免蒸騰失水而關(guān)閉的部分氣孔導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度的下降，同時(shí)降低了植物的蒸騰速率，進(jìn)而影響葉片的生理機(jī)能是導(dǎo)致廣玉蘭光合速率下降的主要原因。

3 結(jié)論

二喬玉蘭與廣玉蘭的凈光合速率的日變化很相似，均呈雙峰曲線，但二者光合速率的峰值和谷值有一定差異，廣玉蘭的谷值較低，為3.07 μmol CO2/（m2·s），二喬玉蘭的谷值相對(duì)較高，為5.45 μmol CO2/（m2·s），“午休”現(xiàn)象極為明顯。廣玉蘭和二喬玉蘭的光補(bǔ)償點(diǎn)分別為23.87、17.80 μmol CO2/（m2·s），而二者的光飽和點(diǎn)為1 500、1 200 μmol CO2/（m2·s）左右，分別顯示了二者對(duì)弱光的利用和對(duì)強(qiáng)光的適應(yīng)能力。廣玉蘭與二喬玉蘭光合速率的決定影響因子分別是大氣相對(duì)濕度和光強(qiáng)，從此點(diǎn)也能反映落葉樹種和常綠樹種、葉片薄厚對(duì)光合速率的影響。

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