劉 美，王 琪，廖飛勇*

（中南林業(yè)科技大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410004）

光是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵因子。不同種類(lèi)的樹(shù)木由于其樹(shù)冠形態(tài)、葉片反光率及葉片的排列方式等因素使得太陽(yáng)輻射透過(guò)樹(shù)冠層后發(fā)生較大變化。樹(shù)冠下不同位置的光照強(qiáng)度和光照時(shí)間變化，影響植物的生長(zhǎng)和種類(lèi)的更新[1]。因而開(kāi)展對(duì)不同種類(lèi)喬木下光照特性以及透光率的研究，可以為園林中植物群落的構(gòu)建、種類(lèi)的選擇提供參考。

復(fù)羽葉欒樹(shù)（Koelreuteria bipinnata）為無(wú)患子科欒樹(shù)屬落葉喬木，樹(shù)冠傘形，高可達(dá)20 余m，主要分布在我國(guó)中南及西南等地，為速生樹(shù)種。春季嫩葉呈紅色，夏葉羽狀濃綠色，秋季滿(mǎn)樹(shù)黃花，國(guó)慶節(jié)前后其蒴果的膜質(zhì)果皮膨大如小燈籠，顏色鮮紅如花朵成串掛在枝頂，有較強(qiáng)的抗煙塵能力和適應(yīng)性，是城市綠化理想的觀賞樹(shù)種[2]。近年來(lái)，復(fù)羽葉欒樹(shù)作為行道樹(shù)、園景樹(shù)、風(fēng)景林在湖南、浙江、江蘇、江西等省得到廣泛應(yīng)用，在長(zhǎng)沙其使用頻度高達(dá)到70%以上[3]。目前，對(duì)于復(fù)羽葉欒樹(shù)的研究主要集中于不同處理對(duì)其種子發(fā)芽特性的影響[4-6]、化感活性[7]及其固碳釋氧能力[8]等方面。對(duì)復(fù)羽葉欒樹(shù)光照環(huán)境及其對(duì)光的響應(yīng)的研究較少，張習(xí)敏對(duì)復(fù)羽葉欒樹(shù)光合作用日變化及光響應(yīng)特征研究表明：復(fù)羽葉欒樹(shù)為典型的陽(yáng)生樹(shù)種，對(duì)光環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)[9]。通過(guò)測(cè)定不同大小復(fù)羽葉欒樹(shù)樹(shù)下透光率的日變化，分析其與葉面積指數(shù)間的相關(guān)關(guān)系，明確復(fù)羽葉欒樹(shù)冠層內(nèi)光照特性及其對(duì)林下植被的影響，為復(fù)羽葉欒樹(shù)樹(shù)下植物配置提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

中南林業(yè)科技大學(xué)長(zhǎng)沙校區(qū)位于長(zhǎng)沙市南部111°53′～114°15′E，27°51′～28°41′N(xiāo)。處于東亞季風(fēng)區(qū)內(nèi)，屬典型的亞熱帶濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫17.1℃，年平均降水量1378mm，集中于4～7 月[10]。不同大小的復(fù)羽葉欒樹(shù)散布于校園內(nèi)，樹(shù)冠自然豐滿(mǎn)，生長(zhǎng)優(yōu)良。

1.2 植物大小選擇

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，長(zhǎng)沙市市區(qū)復(fù)羽葉欒樹(shù)常用規(guī)格的胸徑約為8～40cm。本研究對(duì)待測(cè)植株按照胸徑由小到大每8cm 為一個(gè)徑階進(jìn)行分類(lèi)，分為4 組，分別是組Ⅰ（G1）：8～16cm，組Ⅱ（G2）：16～24cm，組Ⅲ（G3）：24～32cm，組Ⅳ（G4）：32～40cm，詳情見(jiàn)表1。每組重復(fù)3棵，選取在不同光照（向陽(yáng)與背光）環(huán)境下生長(zhǎng)且樹(shù)冠相互不銜接的復(fù)羽葉欒樹(shù)作為試驗(yàn)植株。

表1 4 組待測(cè)植株基本情況

1.3 試驗(yàn)設(shè)置及葉面積指數(shù)測(cè)定

本試驗(yàn)采用AccuPAR（型號(hào)：LP-80）植物冠層分析儀，于11 月中旬晴天和陰天2 種天氣條件下對(duì)待測(cè)植株冠層內(nèi)不同位置透光率的日變化及其相應(yīng)的葉面積指數(shù)進(jìn)行測(cè)定，由冠層外圍往內(nèi)，隔1m 設(shè)1 個(gè)測(cè)量點(diǎn)，即組Ⅳ（G4）植物可在1m、2m、3m、4m、5m、6m、7m處設(shè)測(cè)量點(diǎn)；組Ⅲ（G3）植物可在1m、2m、3m、4m、5m 處設(shè)測(cè)量點(diǎn)；組Ⅱ（G2）植物可在1m、2m、3m、4m 處設(shè)測(cè)量點(diǎn)；組Ⅰ（G1）植物可在1m、2m 處設(shè)測(cè)量點(diǎn)。傳感器探頭的位置放置距離地面1m 處，測(cè)量時(shí)間為8：00～16：00，每2h 測(cè)量1 次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007 和SPSS 17.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析作圖。在SPSS 17.0 軟件中以P＜0.05 為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)；采用雙變量相關(guān)分析的Pearson 相關(guān)系數(shù)分析胸徑、冠幅、樹(shù)高之間的相關(guān)性，結(jié)果以相關(guān)性系數(shù)表示，*表示顯著相關(guān)（P＜0.05），**表示極顯著相關(guān)（P＜0.01）。

2 結(jié)果與分析

2.1 胸徑、冠幅、樹(shù)高之間的相關(guān)性分析

復(fù)羽葉欒樹(shù)胸徑、冠幅、樹(shù)高之間的相關(guān)性分析結(jié)果如表2。由表2 可知，復(fù)羽葉欒樹(shù)的胸徑與冠幅、樹(shù)高呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；冠幅與樹(shù)高呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。

表2 復(fù)羽葉欒樹(shù)胸徑、冠幅、樹(shù)高之間的相關(guān)性系數(shù)

此外，Excel 2007 分析所得，胸徑與冠幅可用回歸方程y=1.573x0.7702表示（x 為胸徑，單位為cm，y 為冠幅，單位為m，r2=0.8579）；胸徑與樹(shù)高的回歸方程為y=7.7648e0.0226x（x 為胸徑，單位為cm，y 為樹(shù)高，單位為m，r2=0.8385）；冠幅與樹(shù)高的回歸方程為y=3.3297x0.4954（x 為胸徑，單位為cm，y 為樹(shù)高，單位為m，r2=0.5041）。

2.2 晴天不同規(guī)格復(fù)羽葉欒樹(shù)透光率的日變化

晴天不同規(guī)格復(fù)羽葉欒樹(shù)透光率的日變化如圖1，從上午8：00 起4 組植物透光率急劇下降至10：00，10：00～12：00 整體變化相對(duì)緩慢，達(dá)到一天中最低（G1-0.29，G2-0.49，G3-0.24，G4-0.25）；12：00～14：00 4組植物均呈急劇上升趨勢(shì)，14 時(shí)后逐漸降低，僅G2持續(xù)攀升?？偟膩?lái)看，晴天復(fù)羽葉欒樹(shù)冠層內(nèi)透光率的日變化曲線(xiàn)大致呈“V”字型，表現(xiàn)為早晚高，午間低。

圖1 4 組植物晴天的透光率日變化

圖2 4 組植物陰天的透光率日變化

2.3 陰天不同規(guī)格復(fù)羽葉欒樹(shù)透光率的日變化

從圖2 可知，植物樹(shù)冠內(nèi)透光率日變化幅度相對(duì)晴天更小。早晨偏低，8：00～10：00 4 組植物透光率均呈上升趨勢(shì)，其中有3 組植物達(dá)一天中最大值（G1-0.920，G2-0.665，G4-0.561）；10：00～12：00 4 組植物透光率均呈下降趨勢(shì)；12：00～14：00 變化不明顯，14 時(shí)開(kāi)始G2、G3和G4植物透光率均逐漸下降，而G1植物則呈上升趨勢(shì)?？偟膩?lái)看，冠層內(nèi)透光率的日變化曲線(xiàn)大致呈“M”字型，表現(xiàn)為早晚和午間均較低，期間出現(xiàn)高峰值。

2.4 透光率與葉面積指數(shù)的關(guān)系

從圖3 可知，透光率隨著葉面積指數(shù)的增加呈現(xiàn)負(fù)冪指數(shù)下降的趨勢(shì)，即在樹(shù)冠水平方向上，隨著冠層外到冠層內(nèi)葉面積指數(shù)的不斷增加透光率呈遞減趨勢(shì)。李德志等[11]研究表明冠層結(jié)構(gòu)對(duì)光照、光截獲量及其光能在冠層內(nèi)的分布和傳輸有決定性的作用，其中葉面積指數(shù)是描述植被冠層結(jié)構(gòu)的最基本的參數(shù)之一[12]，能直接反映冠層郁閉程度。

圖3 4 組植物冠層內(nèi)不同距離透光率與其葉面積指數(shù)的關(guān)系

2.5 樹(shù)冠下不同距離透光率的變化

從表3 可知，離樹(shù)冠外緣相同距離情況下，樹(shù)冠下層透光率的值總是G1＞G2＞G3＞G4。換而言之，樹(shù)木越小冠層內(nèi)透光率越大，樹(shù)木越大冠層內(nèi)透光率越小。此外，表3 表明不同規(guī)格大小復(fù)羽葉欒樹(shù)冠層內(nèi)透光率由冠層外圍往中部和內(nèi)膛不斷減小。

表3 不同規(guī)格復(fù)羽葉欒樹(shù)冠層內(nèi)不同距離的透光率

3 總結(jié)與分析

3.1 復(fù)羽葉欒樹(shù)的冠幅、胸徑、樹(shù)高之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系

復(fù)羽葉欒樹(shù)的胸徑與冠幅呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），并可用方程進(jìn)行描述y=1.573x0.7702（r2=0.8579）；與何開(kāi)倫等[13]對(duì)廣東省主要用材林各樹(shù)種的冠幅與胸徑的相關(guān)性研究所得，樹(shù)木冠幅與胸徑具有顯著的正相關(guān)關(guān)系相一致。羅玲等[14]對(duì)榆林沙區(qū)樟子松冠幅與胸徑的相關(guān)關(guān)系分析研究結(jié)果也表明冠幅與胸徑的大小是同增同減的，且符合生物學(xué)規(guī)律：冠幅大，林木光合作用葉面積大，林木積累的光合作用產(chǎn)物就多，因此胸徑的生長(zhǎng)量就大。

胸徑與樹(shù)高具有相同的變化趨勢(shì)，呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），兩者間的相關(guān)性可用指數(shù)函數(shù)方程y=7.7648e0.0226x（r2=0.8385）進(jìn)行描述；與梁建平等指出隨著望天樹(shù)胸徑的增加，樹(shù)高也在持續(xù)增加的觀點(diǎn)相一致[15]；冠幅與樹(shù)高呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），用回歸方程描述為y=3.3297x0.4954（r2=0.5041）。

冠幅、胸徑與樹(shù)高都是衡量樹(shù)木生長(zhǎng)的重要因子，通過(guò)測(cè)定樹(shù)木冠幅、胸徑與樹(shù)高的指標(biāo)能夠直觀地顯示不同樹(shù)種在某地區(qū)的生長(zhǎng)狀況和適合程度，通過(guò)建立他們之間的聯(lián)系，揭示其生長(zhǎng)規(guī)律，有助于深入認(rèn)識(shí)不同樹(shù)種的生物學(xué)特性[16]。

3.2 不同天氣條件下復(fù)羽葉欒樹(shù)的透光率的日變化不同

由于光照強(qiáng)度、太陽(yáng)高度和天氣現(xiàn)象(霧)等的共同影響，不同天氣條件下復(fù)羽葉欒樹(shù)的透光率的日變化呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)。晴天冠層內(nèi)透光率的日變化曲線(xiàn)大致呈“V”字型，表現(xiàn)為早晚高，午間低。其原因是：晴天早晚時(shí)刻由于太陽(yáng)高度角較低，散射光較直射光更容易進(jìn)入冠層內(nèi)，造成冠層內(nèi)透光率較大；午間由于太陽(yáng)高度較高，冠層內(nèi)透光率達(dá)到一天中最低；午后太陽(yáng)高度角逐漸減小，透光率不斷增加。與張一平等對(duì)熱帶次生林林窗干熱季林內(nèi)相對(duì)光照強(qiáng)度時(shí)間變化特征分析結(jié)果相一致[17]。陰天冠層內(nèi)透光率的日變化曲線(xiàn)大致呈“M”字型，早晚和午間均較低，期間出現(xiàn)高峰值。因受天氣（霧）的影響，早晨冠層內(nèi)透光率較低，隨著太陽(yáng)升起和霧逐漸消散，冠層內(nèi)透光率迅速上升；而后，主要受太陽(yáng)高度角的影響，冠層內(nèi)透光率呈先下降后上升然后下降的趨勢(shì)。

3.3 透光率與葉面積指數(shù)具有顯著相關(guān)性

不同規(guī)格復(fù)羽葉欒樹(shù)不同距離的透光率隨著葉面積指數(shù)的增加呈現(xiàn)負(fù)冪指數(shù)下降的趨勢(shì)，相關(guān)系數(shù)r2＞0.98。與劉偉偉等對(duì)‘新溫185 號(hào)’核桃冠層內(nèi)透光率和葉面積指數(shù)分析結(jié)論一致，證明透光率隨累積葉面積指數(shù)的增加而遞減有較強(qiáng)的規(guī)律性[18]。

3.4 復(fù)羽葉欒樹(shù)對(duì)光的響應(yīng)及其下面植物配置的建議

陳月華等[8]對(duì)長(zhǎng)沙地區(qū)19 種常見(jiàn)園林植物的光合特性的研究表明，復(fù)羽葉欒樹(shù)的光飽和點(diǎn)處于高水平，超過(guò)1000μmol/m2·s，說(shuō)明其能充分利用強(qiáng)光進(jìn)行光合作用，適合種植于光照強(qiáng)度較強(qiáng)的區(qū)域，或者處于植物群落的上層。

通常植物的光補(bǔ)償點(diǎn)（LCP）與光飽和點(diǎn)（LSP）可作為測(cè)定植物耐蔭程度的一個(gè)標(biāo)志。光照強(qiáng)度需達(dá)到其光補(bǔ)償點(diǎn)（LCP）才能有干物質(zhì)的積累，光合速率隨光照強(qiáng)度的增加而提高，直至其光飽和點(diǎn)（LSP）停止。生境中光照強(qiáng)度接近植物光飽和點(diǎn)則有利于植物的生長(zhǎng)。李博等[19]表示，一般而言多數(shù)植物的光飽和點(diǎn)為500～1000μmol/m2·s，陰生植物葉片的光飽和點(diǎn)為90～180μmol/m2·s，陽(yáng)生植物葉片的光飽和點(diǎn)為460～1000μmol/m2·s。

人工栽培群落構(gòu)建中，復(fù)層結(jié)構(gòu)的植物群落的生態(tài)效益要比單一層次好，無(wú)論是其遮蔭效果、降溫增濕，還是固碳釋氧能力等[20]。因此，我們?cè)趯?duì)復(fù)羽葉欒樹(shù)樹(shù)下植物進(jìn)行配置時(shí)，喬灌草搭配相結(jié)合，并充分考慮其冠層內(nèi)不同距離光照強(qiáng)度的變化差異，掌握不同規(guī)格復(fù)羽葉欒樹(shù)冠層內(nèi)的光照強(qiáng)度的變化規(guī)律。

表4 復(fù)羽葉欒樹(shù)冠層內(nèi)不同距離的光照強(qiáng)度(μmol/m2·s）

以長(zhǎng)沙市為例，由表4 可知，G1、G2樹(shù)下以及G3和G4距樹(shù)冠邊緣1～2m 處，陽(yáng)光充足，可栽植陽(yáng)生植物，如：月季、菊花、小蠟、紅花檵木、海桐、大葉黃楊、杜鵑、火棘、鳳尾蘭、矮牽牛、萬(wàn)壽菊、石榴、梅花、紫薇、紫荊、石斑木、花葉女貞、胡頹子、羅漢松、輪葉赤楠等。G3、G4距樹(shù)冠邊緣3m 及以上范圍內(nèi)，可栽植喜光并耐陰的植物更佳，如：小檗、中華蚊母樹(shù)、十大功勞、闊葉十大功勞、八仙花、無(wú)刺構(gòu)骨、南天竹、二月蘭、鳶尾、萱草、小葉梔子、金邊六月雪、紅楓、龍爪槐、蠟梅、山茶、茶梅、夏鵑、龜甲冬青等?？傊参锶郝涞臉?gòu)建既要關(guān)注其實(shí)用功能和景觀效果，也要考慮其生長(zhǎng)習(xí)性。

3.5 存在的不足之處

由于時(shí)間、精力及能力的局限性，只對(duì)中南林業(yè)科技大學(xué)校內(nèi)12 棵復(fù)羽葉欒樹(shù)秋季的光照強(qiáng)度、透光率及葉面積指數(shù)進(jìn)行了測(cè)量。僅限于探索葉面積指數(shù)對(duì)透光率的影響，顯然城鎮(zhèn)建成環(huán)境中的建筑和其它附屬地物、季節(jié)差異、測(cè)量方位不同等都能對(duì)其產(chǎn)生影響。后續(xù)可擴(kuò)大研究的植物種類(lèi)、地域、時(shí)間范圍，對(duì)光因子相關(guān)指標(biāo)的四季變化進(jìn)行測(cè)量；此外，對(duì)于生境因子中的光因子只考慮了光照強(qiáng)度對(duì)場(chǎng)地生境的影響，光因子對(duì)植物群落的影響不僅包括光照強(qiáng)度，還包括日照時(shí)長(zhǎng)、光質(zhì)的影響等。對(duì)于場(chǎng)地中光因子對(duì)植物的影響仍需要進(jìn)一步探索研究，進(jìn)而為植物配置提供更為全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。