[目的] 分析5个园林常绿绿化树种的夏季光合蒸腾日变化特征及其与环境因子的关系,以进一步研究城市园林植物的生理生态学特性,探讨其对城市环境的适应性及配置合理性,同时评价其生态功能,为城市园林绿化树种的选择和养护提供科学理论依据,以进一步改善城市热岛效应。[方法] 本研究在2013年7月21-23日夏季典型晴朗天气,以上海地区5个常用的常绿绿化树种石楠、广玉兰、蚊母、香樟、桂花为研究对象,采用LI-6400XT光合作用仪测定各个树种的光合蒸腾生理生态指标和主要环境因子,并分析其相关性。[结果] 5个常绿树种夏季Pn(净光合速率)日变化均为双峰型,具有明显的"光合午休"现象,分析主要为非气孔限制所致。 石楠、桂花、广玉兰和蚊母的Tr(净蒸腾速率)日变化均呈双峰曲线,香樟呈单峰曲线;石楠Pn和Tr日均值显著大于其他4个树种,蚊母最小。石楠和蚊母WUE(水分利用效率)日均值较高。根据蒸腾光合特性的影响因子相关性分析,Pn与Gs(气孔导度)、Ci(胞间CO2浓度)、Tl(叶片温度)、PAR(光合有效辐射)和Ta(空气温度)呈显著正相关性,与RH(相对湿度)呈显著负相关性;Tr与Gs,Ci,PAR,RH,VPD(水汽压亏缺)和WUE呈显著正相关性。[结论] 广玉兰和蚊母蒸腾速率较小,日均光合速率较低;蚊母水分利用效率较高,广玉兰较低,建议养护中适当采取遮光措施减弱光抑制;香樟蒸腾速率较大,水分利用效率较低,建议养护中加强遮荫、灌溉以降低其蒸腾失水。在夏季,石楠、香樟和桂花抗强光、高温能力优于蚊母和广玉兰;石楠、蚊母能更有效利用土壤水分,适应较干燥的环境气候。
[Objective] In this study, the diurnal variation characteristics of photosynthesis and transpiration of five evergreen tree species in Shanghai were measured in summer to understand the physiological and ecological characteristics of urban main greening trees. This study investigated the tree species‘ adaptability to urban environment and rationality of spatial configuration, and evaluated the ecological function, in order to provide scientific-based reference for selection and maintenance of urban greening tree species for mitigating urban heat island effect. [Method] During July 21-23, 2013 the typical hot and sunny summer days in Shanghai, five main urban evergreen tree species, including Photinia serrulata, Magndia grandiflora, Distylium racemosum, Cinnamomum campora, Osmanthus fragrans, were selected to measure the photosynthesis and transpiration variation and the surrounding environmental factors by using LI-6400XT photosynthesis system. The measured parameters included net photosynthesis rate (Pn), net transpiration rate (Tr), stomatal conductance (Gs), intercellular CO2 concentration (Ci), leaf temperature (Tl), vapor pressure deficit (VPD), atmospheric CO2 concentration (Ca), photosynthetic active radiation (PAR), air temperature (Ta), relative humidity (RH). The correlation analysis between measured parameters and environmental factors was conducted accordingly.[Result] The diurnal variation of Pn of the five tree species showed doubled-peaks curve and indicated "midday depression" at midday, which was mainly due to non-stomatal limitation. The diurnal variation of Tr of the measured trees showed doubled-peak curve besides C. campora that was with single-peak curve. The daily mean value of Pn and Tr of P. serrulata was significantly higher than the other four species, with D. racemosum the lowest. A significant positive correlation was found between Pn and Gs, Ci, Tl, PAR, Ta, while a significant negative correlation was found between Tr and Gs, Ci, PAR, RH, VPD, WUE. [Conclusion] The daily mean value of Tr and Pn was relatively lower for M. grandiflora and D. racemosum. The WUE was relatively higher for D. racemosum, and lower for M. grandiflora. It is suggested that appropriate shading measures should be taken for M. grandiflora and D. racemosum in order to reduce their photoinhibition effect. The daily mean value of Tr was highest and WUE was lowest for C. campora, indicating that more irrigation and shading measure should be taken to reduce moisture loss resulting from transpiration. In summer, P. serrulata, C. campora and O. fragrans performed better than M. grandiflora and D. racemosum in terms of the abilities of resisting strong sunlight and high air temperature, while P. serrulata and D. racemosum were more efficient regarding using soil moisture and adapting to dry climate and environment.
全 文 :第 51 卷 第 9 期
2 0 1 5 年 9 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 51,No. 9
Sep.,2 0 1 5
doi:10.11707 / j.1001-7488.20150919
收稿日期: 2014 - 10 - 28; 修回日期: 2015 - 07 - 24。
基金项目: 国家自然科学基金项目(31170663),江苏省高等学校林学优势学科建设项目(164010641)。
* 庄家尧为通讯作者。感谢迪斯尼中国研究对本研究课题提供的资金支持。
5 个常绿园林树种的夏季光合蒸腾特性*
薛 雪1,2 李娟娟3 郑云峰4 张金池1,2 庄家尧1,2 王鹰翔1,2
(1.南京林业大学 水土保持与生态修复实验室 南京 210037; 2.江苏省南方现代林业协同创新中心 南京 210037;
3.迪士尼中国研究 上海 200021; 4.国家林业局华东林业调查规划设计院 杭州 310019)
摘 要: 【目的】分析 5 个园林常绿绿化树种的夏季光合蒸腾日变化特征及其与环境因子的关系,以进一步研究
城市园林植物的生理生态学特性,探讨其对城市环境的适应性及配置合理性,同时评价其生态功能,为城市园林绿
化树种的选择和养护提供科学理论依据,以进一步改善城市热岛效应。【方法】本研究在 2013 年 7 月 21—23 日夏
季典型晴朗天气,以上海地区 5 个常用的常绿绿化树种石楠、广玉兰、蚊母、香樟、桂花为研究对象,采用 LI -
6400XT 光合作用仪测定各个树种的光合蒸腾生理生态指标和主要环境因子,并分析其相关性。【结果】5 个常绿
树种夏季 Pn(净光合速率)日变化均为双峰型,具有明显的“光合午休”现象,分析主要为非气孔限制所致。石楠、
桂花、广玉兰和蚊母的 Tr(净蒸腾速率)日变化均呈双峰曲线,香樟呈单峰曲线;石楠 P n和 Tr 日均值显著大于其
他 4 个树种,蚊母最小。石楠和蚊母 WUE(水分利用效率)日均值较高。根据蒸腾光合特性的影响因子相关性
分析,P n与 G s(气孔导度)、C i(胞间 CO2 浓度)、T l(叶片温度)、PAR(光合有效辐射)和 T a (空气温度)呈显著正
相关性,与 RH(相对湿度)呈显著负相关性;Tr 与 G s,C i,PAR,RH,VPD(水汽压亏缺)和 WUE 呈显著正相关性。
【结论】广玉兰和蚊母蒸腾速率较小,日均光合速率较低;蚊母水分利用效率较高,广玉兰较低,建议养护中适当
采取遮光措施减弱光抑制;香樟蒸腾速率较大,水分利用效率较低,建议养护中加强遮荫、灌溉以降低其蒸腾失
水。在夏季,石楠、香樟和桂花抗强光、高温能力优于蚊母和广玉兰;石楠、蚊母能更有效利用土壤水分,适应较
干燥的环境气候。
关键词: 常绿树种;日变化;光合特性;蒸腾速率;光合生理参数
中图分类号: S718. 51 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 7488(2015)09 - 0150 - 07
Characteristics of Photosynthesis and Transpiration of Five
Evergreen Tree Species in Summer
Xue Xue1,2 Li Juanjuan 3 Zheng Yunfeng4 Zhang Jinchi1,2 Zhuang Jiayao1,2 Wang Yingxiang1,2
(1 . Soil and water conservation and ecological restoration laboratory of Nanjing Forestry University Nanjing 210037;
2 . Collaborative Innovation Center of Sustainable China of Jiangsu Province of Nanjing Forestry University Nanjing 210037;
3 . Disney Research CHINA Shanghai 200021; 4 . East China forestry planning and designing institute Hangzhou 310039)
Abstract: 【Objective】In this study,the diurnal variation characteristics of photosynthesis and transpiration of five
evergreen tree species in Shanghai were measured in summer to understand the physiological and ecological characteristics
of urban main greening trees. This study investigated the tree species’adaptability to urban environment and rationality of
spatial configuration,and evaluated the ecological function,in order to provide scientific-based reference for selection and
maintenance of urban greening tree species for mitigating urban heat island effect. 【Method】During July 21-23,2013 the
typical hot and sunny summer days in Shanghai,five main urban evergreen tree species,including Photinia serrulata,
Magndia grandiflora,Distylium racemosum,Cinnamomum campora,Osmanthus fragrans,were selected to measure the
photosynthesis and transpiration variation and the surrounding environmental factors by using LI-6400XT photosynthesis
system. The measured parameters included net photosynthesis rate ( P n ), net transpiration rate ( Tr ), stomatal
conductance ( G s ), intercellular CO2 concentration ( C i ), leaf temperature ( T l ),vapor pressure deficit ( VPD ),
atmospheric CO2 concentration ( C a ),photosynthetic active radiation ( PAR),air temperature ( T a ),relative humidity
(RH) . The correlation analysis between measured parameters and environmental factors was conducted accordingly.
第 9 期 薛 雪等: 5 个常绿园林树种的夏季光合蒸腾特性
【Result】The diurnal variation of P n of the five tree species showed doubled-peaks curve and indicated “midday
depression”at midday,which was mainly due to non-stomatal limitation. The diurnal variation of Tr of the measured trees
showed doubled-peak curve besides C. campora that was with single-peak curve. The daily mean value of P n and Tr of P.
serrulata was significantly higher than the other four species,with D. racemosum the lowest. A significant positive
correlation was found between P n and G s,C i,T l,PAR,T a,while a significant negative correlation was found between Tr
and G s,Ci,PAR,RH,VPD,WUE. 【Conclusion】The daily mean value of Tr and P n was relatively lower for M.
grandiflora and D. racemosum. The WUE was relatively higher for D. racemosum,and lower for M. grandiflora. It is
suggested that appropriate shading measures should be taken for M. grandiflora and D. racemosum in order to reduce their
photoinhibition effect. The daily mean value of Tr was highest and WUE was lowest for C. campora,indicating that more
irrigation and shading measure should be taken to reduce moisture loss resulting from transpiration. In summer,P.
serrulata,C. campora and O. fragrans performed better than M. grandiflora and D. racemosum in terms of the abilities of
resisting strong sunlight and high air temperature,while P. serrulata and D. racemosum were more efficient regarding
using soil moisture and adapting to dry climate and environment.
Key words: evergreen tree species; diurnal variation; photosynthesis and transpiration characteristics; transpiration
rate; photosynthetic and physiological parameters
城市热岛效应的出现,加剧了城市夏季的酷热
程度,同时还伴有植被覆盖空洞、热浪、雾霾和城市
干岛等现象,对城市的生态系统、水资源管理、能源
需求、公众健康、城市基础设施的稳定性和成本等方
面产生了一定程度的负面影响(倪黎等,2007;Tan et
al.,2010;Bin et al.,2012)。上海市是北亚热带季风
气候区的一座特大型城市,夏季酷热的气候以及日
益严重的热岛效应对科学合理建设城市园林绿化和
利用城市绿化生态环境服务功能提出了更高要求。
城市绿地通过吸收、反射并遮挡太阳辐射,调节气温
和增加空气湿度,有效缓解城市热岛效应,提高人体
舒适度,在维护城市生态平衡、改善和维护生态环境
等方面具有不可替代的作用,是改善城市生活品质、
解决城市一系列环境问题至关重要的生态资源
(Cecil et al.,2006;Yang et al.,2012;张彪等,2012;
高美蓉等,2014)。在一些城市,绿地已经融入了可
持续生态系统和城市生物多样性行动计划(Gaffin et
al.,2012)。
植物光合作用是陆地生态系统吸收固定物质、
分配转化和碳水循环的基础环节,是植物生长和一
切代谢活动的生理基础,甚至可提供新型生物能源
(韩忠明等,2014; James,2009);蒸腾作用反映了
植物的水分状况以及与环境的关系,是树木与自然
界水分循环的主要环节(赵平等,2011)。植物的光
合和蒸腾作用在生理上形成了对环境的适应机制。
通过对光合与蒸腾的测量比较分析,可以了解不同
植物在特定环境的碳收获、水分平衡及利用等情况
(陈娟等,2013)。近年来,国内许多学者对有关城
市常见树种的光合特性研究较多,刘欣欣等(2012)
研究了浙江省常见 15 个树种对光的适应能力和耐
荫性;胡耀升等(2014)分析了北京市 8 个引进树种
和乡土树种的光合特性与生态效益,探讨最适合北
京的绿化树种及其配置方式;蒋华伟等(2014)通过
对苏州主要园林树种光合固碳能力的比较,为苏州
的园林规划及树种选择提供依据。而对于专门分析
上海园林常绿树种光合蒸腾特性的研究还不够完
善。本研究选用 5 个上海常见园林常绿树种,通过
分析其夏季光合蒸腾日变化特征以及与环境因子的
关系,以进一步研究城市园林植物的生理生态学特
性,探讨其对城市环境的适应性及配置的合理性,并
评价其生态功能,为改善城市热岛效应和城市园林
绿化树种的选择和养护提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 试验地概况 本研究区位于上海市浦东区川
沙镇苗圃基地内(121°39 E,31°08 N),属北亚热
带季风性气候,四季分明,雨热同期,日照充分。上
海市位于长江入海口,地势低平。夏季酷热,冬季湿
冷,年均温 15. 2 ~ 15. 9 ℃,极端最高气温 40. 8 ℃,
极端最低气温 - 12 ℃,春秋较短,冬夏较长。雨量
充沛,年均降水量 1 048 ~ 1 138 mm。
1. 2 试验材料 试验材料为上海市浦东区川沙镇
苗圃基地内 5 个常绿树种的 3 ~ 5 年生容器苗,分别
为 石 楠 ( Photinia serrulata )、广 玉 兰 ( Magndia
grandiflora)、蚊 母 ( Distylium racemosum )、香 樟
( Cinnamomum campora )、 桂 花 ( Osmanthus
151
林 业 科 学 51 卷
fragrans),均为上海地区常见的常绿绿化树种,干形
高大,树冠完整,枝叶茂盛,适当的修剪保留了原有
自然形状;苗圃水肥条件管理标准有效,植株均长势
良好。
1. 3 研究方法 选择 2013 年 7 月 21—23 日典型
晴朗天气,使用 Li-6400 XT 便携式光合测定系统,
采用标准叶室选取冠层中上部的树枝前端(阳面)
第 3 ~ 5 片刚刚完全展开的叶片,使叶片不脱离树枝
进行测量,时间为 7:30—17:30,间隔 2 h,同步重复
测定 3 株,取平均值。测定指标有光合生理参数,包
括单叶净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间 CO2
浓度、叶片温度;有主要环境影响因子,包括水汽压
亏缺、大气 CO2 浓度、光合有效辐射、气温、相对湿
度等参数。
测定的参数通过计算得出下列相关指标: 气孔
限制值( L s ) L s = 1 - C i /C a;水分利用效率 WUE =
P n /Tr。
1. 4 数据分析 使用 Microsoft Excel 2007 软件进
行数据处理和表格制作,Origin 8. 5 绘制图件,采用
SPSS19. 0 软件进行相关的统计与分析。
2 结果与分析
2. 1 主要环境因子日变化 本研究时段 PAR,T a和
VPD 日变化是典型的单峰型。PAR 在 13:30 左右
达到最大值,约为 1 846 μmol·m - 2 s - 1,随后逐渐减
弱;随太阳辐射增强,大气温度也逐渐增加,T a由
7:30的 28. 4 ℃到 14:00 的最大值 35 ℃,全天均温
32. 4 ℃ ;VPD 日变化曲线与 T a一致,在 14:00 达到
高峰,为 2. 73 kpa;受 PAR 与 T a的影响,RH 全天相
对较高,从 7:30 时的最大值(84. 35% ) 逐渐降低至
13:30 时止(56. 95% ),后逐渐回升;C a先升高后降
低,早晨(7:30)为最高,下午(15:30)为最低。
2. 2 光合速率日变化 5 个常绿树种在测定时间段
内 P n日变化趋势均呈双峰曲线。从 7:30 开始,随
着太阳辐射增加,P n逐渐增大;到 9:30 左右,石楠、
蚊母、桂花和广玉兰到达首个高峰,P n值按大小依
次为石楠 >广玉兰 >桂花 >蚊母,而香樟则在11:30
达到首个高峰,相对滞后。5 个树种达到 P n峰值后
均呈整体逐渐下降趋势。广玉兰在 11:30 到达低谷
后升高到 13:30 时左右达到次高峰,后逐渐降低;其
他树种则推迟到 13:30 到达下降低谷,表现为典型
“光合午休”现象,但在 15:30 达到次峰值,之后逐
渐降低。
图 1 主要环境因子日变化
Fig. 1 Diurnal changes of the main environmental factors
图 2 不同树种净光合速率日变化曲线
Fig. 2 Diurnal changes of net photosynthetic rate of different species
5 个测试树种的 P n日均值从大到小依次为石楠
(8. 51 μmol·m -2 s - 1) > 香樟(7. 01 μmol·m -2 s - 1 ) >
桂花(5. 72 μmol·m - 2 s - 1 ) > 广玉兰(5. 07 μmol·
m - 2 s - 1) > 蚊母(3. 29 μmol·m - 2 s - 1)。
2. 3 蒸腾速率日变化 石楠、桂花、广玉兰和蚊母等
4 个树种的 Tr 日变化均呈双峰曲线,香樟呈单峰曲
线。各个树种 Tr 日变化峰值出现的时间有差异。石
楠、蚊母和广玉兰在 9:30 左右达到首个峰值,香樟和
桂花在 11:30 左右达到首个峰值。香樟达到峰值后
持续下降;桂花、石楠、蚊母和广玉兰在 13:30 达到低
谷后又在 15:30 到达第 2 个峰值。蚊母和桂花主峰
出现在下午,石楠、广玉兰和香樟主峰出现在上午。
251
第 9 期 薛 雪等: 5 个常绿园林树种的夏季光合蒸腾特性
Tr 日变化主峰值按大小依次为香樟(6. 99 mmol·
m - 2 s - 1) > 桂花(5. 84 mmol·m - 2 s - 1 ) > 石楠 (4. 92
mmol·m - 2 s - 1) >广玉兰(4. 59 mmol·m - 2 s - 1 ) >蚊母
(2. 34 mmol·m - 2 s - 1)。Tr 日均值按大小依次为香樟
(4. 93 mmol·m -2 s - 1) >桂花(4. 37 mmol·m -2 s -1) >石
楠(3. 74 mmol·m -2s -1) >广玉兰(3. 01 mmol·m -2 s -1) >
蚊母(1. 65 mmol·m - 2 s - 1)。
图 3 不同树种蒸腾速率和气孔导度日变化曲线
Fig. 3 Diurnal changes of net transpiration rate of different species
2. 4 胞间 CO2 浓度和气孔导度日变化 5 个树种
G s与 Tr 日变化规律相似,而与 P n日变化规律不同。
早晨气孔开放,促进呼吸作用,P n相对较弱,从而早
晨 C i较高,G s值相对较小。上午 C i随着 P n升高、
CO2 同化速率加快而逐渐降低,气孔缓慢张开,G s随
之上升。在午间 11:30—13:30,光强和气温相对较
高,除广玉兰外其他 4 个树种 C i有不同程度的升高。
13:30 后 C i随之降低(广玉兰除外)。15:30 之后随着
光强、气温下降和气孔导度下降,叶片光合作用减弱,
呼吸作用释放 CO2 聚集在细胞间隙中,使得 C i开始
升高。5 个树种的气孔导度日均值按大小 依次为香
樟 (0. 107 mol·m -2 s -1) >桂花(0. 092 mol·m -2 s -1) >
石楠(0. 089 mol·m - 2 s - 1 ) > 广玉兰 ( 0. 060 mol·
m - 2 s - 1) >蚊母(0. 036 mol·m - 2 s - 1)。胞间 CO2 浓
度日均值大小分别为广玉兰 ( 233. 92 ) > 蚊母
(237. 79) >桂花(229. 48) > 石楠 (145. 74) > 香樟
(135. 48)。
2. 5 水分利用效率日变化 早晨 WUE 值较小,香
樟 WUE 在 11:30 达到首个峰值,其他树种提前在
9:30 达到首个峰值。中午在 13:30,随着光强达到
最强,RH 为 1 天中最低,叶内外水气压差上升,G s
较小,Tr 较低。但由于“光合午休”现象,P n达到低
谷(除广玉兰),WUE 值除了广玉兰其他树种达到
最低值。13:30 之后,广玉兰 WUE 持续降低,蚊母
WUE 持续升高;而其他树种升高至 15:30 后,WUE
图 4 不同树种胞间 CO2 浓度和气孔导度日变化曲线
Fig. 4 Diurnal changes of intercellular CO2 concentration and
stomatal conductance of different species
图 5 不同树种水分利用效率日变化曲线
Fig. 5 Diurnal changes of water use efficiency of different species
才持续降低。WUE 日均值按大小排序分别为:石楠
(3. 37 μmol·mmol - 1) >蚊母(3. 19 μmol·mmol - 1 ) >
桂花(2. 41 μmol·mmol - 1 ) > 广玉兰 (2. 27 μmol·
mmol - 1) >香樟(2. 19 μmol·mmol - 1)。
2. 6 相关性分析 如表 2 所示,P n与 G s,C i,T l,
PAR 和 T a呈显著正相关关系,与 RH 呈显著负相
关关系;Tr 与 G s,C i,PAR,RH,VPD 和 WUE 呈显
著正相关关系。T a与 WUE 呈显著正相关关系,与
G s和 RH 呈显著负相关关系。在大气水分含量低
时,为减少水分损失,叶片气孔导度降低,亚气孔
间隙和周围大气间的 CO2 交换减小,C i /C a减小,
WUE 升高。
351
林 业 科 学 51 卷
表 1 不同树种光合生理参数日平均值①
Tab. 1 Daily average values photosynthetic and physiological parameters of different species
树种 净光合速率 净蒸腾速率 气孔导度 胞间 CO2 浓度 水分利用效率
Species P n /(μmol·m
- 2 s - 1 ) Tr /(mmol·m - 2 s - 1 ) G s /(mol·m
- 2 s - 1 ) C i /(μmol·mol
- 1 ) WUE /(μmol·mmol - 1 )
石楠 P. serrulata 8. 51 ± 2. 07 3. 74 ± 0. 27 0. 092 ± 0. 006 145. 74 ± 79. 58 3. 37 ± 1. 23
蚊母 D. racemosum 3. 29 ± 0. 77 1. 65 ± 0. 18 0. 036 ± 0. 003 135. 49 ± 42. 65 3. 19 ± 0. 46
桂花 O. fragrans 5. 72 ± 1. 48 4. 37 ± 0. 39 0. 089 ± 0. 006 237. 79 ± 77. 24 2. 41 ± 1. 12
香樟 C. campora 7. 01 ± 2. 22 4. 93 ± 0. 50 0. 107 ± 0. 012 229. 49 ± 79. 52 2. 19 ± 0. 96
广玉兰 M. grandiflora 5. 07 ± 2. 12 3. 01 ± 0. 45 0. 060 ± 0. 009 233. 92 ± 104. 00 2. 27 ± 1. 37
①n = 6。
表 2 光合生理指标与环境因子相关性①
Tab. 2 Correlation analysis of photosynthetic physiological and environmental traits
指标
净光合
速率
净蒸腾
速率
气孔
导度
胞间 CO2
浓度
叶片
温度
光合有
效辐射
相对
湿度
空气
温度
大气 CO2
浓度
水汽压
亏缺
Factors Pn / Tr / Gs / C i / T l / PAR / RH / Ta / Ca / VPD /
(μmol·m -2 s - 1) (mmol·m -2 s - 1) (mol·m -2 s - 1) (μmol·mol - 1) (℃ ) (μmol·m -2 s - 1) (% ) (℃ ) (μmol·mol - 1) (kPa)
Tr 0. 816 *
G s 0. 951** 0. 935**
C i 0. 862** 0. 912** - 0. 265
T l 0. 586 * 0. 572 * - 0. 798 * - 0. 154
PAR 0. 874** 0. 832** 0. 433 0. 124 0. 382
RH - 0. 873** 0. 826 * - 0. 945** - 0. 019 - 0. 734 * - 0. 840**
Ta 0. 864** 0. 127 0. 798 * 0. 045 0. 915** 0. 714** - 0. 975**
C a - 0. 417 0. 029 0. 423 - 0. 417 0. 875** - 0. 142 0. 581 - 0. 714 *
VPD 0. 426 0. 758 * - 0. 675 0. 192 0. 019 0. 862 * - 0. 866 * 0. 842 * - 0. 475
WUE - 0. 346 0. 812** - 0. 878** - 0. 701 0. 254 0. 618 - 0. 874** 0. 628 0. 291 0. 367
①**在 0. 01 水平(双侧)上显著相关。* 在 0. 05 水平(双侧)上显著相关。** denotes significant difference at P = 0. 01 probability level,
* denotes significant difference at P = 0. 05 probability level.
3 结论与讨论
光合作用可作为判断植物生长和抗逆性强弱的
指标(丁俊祥等,2015)。本研究中城市常用绿化树
种净光合速率日变化在测定时段均呈双峰型,存在
明显“光合午休”现象。这与大多数园林绿化树种
光合特性研究结论相一致(陈月华,2010)。目前学
术界普遍认为影响净光合速率下降的原因为气孔因
素,即受气孔导度降低的影响,以及非气孔因素,即
叶片光合作用能力降低的影响。本研究中光合速率
下降的原因主要是非气孔因素,即受午间高温和强
光影响,叶片光合器官功能受损,叶肉细胞同化能力
降低,酶活性降低,羧化能力下降。植物通过“光合
午休”降低光合速率可以减少水分损失,减轻或避
免光破坏,以适应不利的生存环境 (林平,2008 )。
本研究中净光合速率由大到小依次为石楠、香樟、桂
花、广玉兰、蚊母。石楠、香樟和桂花 P n日均值较
高,“光合午休”现象不显著。
蒸腾速率的大小在一定程度上反映了植物调节
水分平衡的能力以及适应逆境的能力(张淑勇等 ,
2008)。本研究中 5 个常绿树种蒸腾速率较高的时
间集中于 9:30—15:30,蒸腾速率日变化与其净光
合速率日变化趋势一致,石楠、广玉兰和蚊母早晨和
下午蒸腾速率较大,中午较低。有研究表明,植被由
于对太阳辐射较敏感,在午间通过部分气孔的关闭
来避免植物的光合器官的破坏和水分的过度散失,
或者是对叶肉光合活性 (如 RuBP 羧化酶活性)降
低、光呼吸和暗呼吸增高而引起胞间 CO2 浓度升高
的响应(Xu,2001)。这与本研究中蒸腾速率与太
阳辐射强度和气孔导度呈显著正相关的结果一致,
但是与本研究蒸腾速率与胞间 CO2 浓度呈显著正
相关不一致,这有待进一步研究。本研究表明,相对
湿度、叶片温度、水汽压亏缺也会影响蒸腾速率。相
关研究表明,上海地区 16% 的植物蒸腾速率为
1. 5 ~ 2. 0 mmol·m - 2 s - 1,29%的植物蒸腾速率1. 0 ~
1. 5 mmol·m - 2 s - 1,48%的植物蒸腾速率 < 1. 0 mmol
·m - 2 s - 1(莫健彬等,2007)。蒸腾速率由大到小依
次为香樟、桂花、石楠、广玉兰、蚊母。本研究 5 个树
种中,广玉兰和蚊母蒸腾速率较小,蚊母水分利用效
率较高,广玉兰水分利用效率较低;香樟蒸腾速率最
大,午间超过 2. 0 mmol·m - 2 s - 1,但水分利用效率最
低。说明香樟在夏季需要消耗更多的水分以适应高
温环境。而石楠和桂花蒸腾速率处于中等水平。
温度、太阳辐射强度和湿度等环境因素影响光
451
第 9 期 薛 雪等: 5 个常绿园林树种的夏季光合蒸腾特性
合作用特性,包括光合速率、蒸腾速率、气孔导度和
水分利用效率等。有研究认为光照、温度和湿度协
同作用于植物,三者最佳组合能够达到最大净光合
积累的作用。夏季午间气温过高时,植物蒸腾失水
较快,但由于净光合速率、气孔导度、胞间 CO2 浓度
显著下降,从而导致叶片水分的利用效率和 CO2 同
化能力降低,产生“光合午休”现象。
综上所述,本研究中的 5 个常绿绿化树种,石
楠、香樟和桂花抗强光、高温能力优于蚊母和广玉
兰。广玉兰和蚊母蒸腾速率较小,日均光合速率较
低,蚊母水分利用效率较高,广玉兰较低,建议养护
中适当采取遮光措施减弱光抑制;香樟蒸腾速率最
大,水分利用效率最低,在夏季要消耗更多的水分以
适应高温环境,建议养护中加强遮荫、灌溉以降低其
蒸腾失水;石楠、桂花、香樟和广玉兰对环境因子的
响应比较敏感。其中,石楠和蚊母能够更有效地利
用土壤水分,适应较干燥的环境气候。因此,在园林
绿化树种选择时应考虑各树种的光合蒸腾特性,并
且注意管理和养护。
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(责任编辑 王艳娜)
更 正
2014 年第 50 卷第 4 期“海南油楠的重要生物学特征及产油特征”一文,基金项目应为林业行业专项
(201304604)和中国林科院热林所基本科研业务费专项(RITFYWZX201206)。
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