哈爾濱居住區常用的12種園林植物固碳釋氧能力研究

摘要 [目的]研究哈爾濱居住區常用的12種園林植物固碳釋氧能力。[方法]該研究采用 Li6400 便攜式光合測定儀，對哈爾濱居住區常用的12種植物凈光合速率進行測定。[結果]整個生長季中樹種單位葉面積日固碳釋氧能力隨季節性變化從大到小依次表現為夏季、秋季、春季。喬木單位葉面積日固碳釋氧量從大到小依次排序為：榆樹、銀中楊、白樺、暴馬丁香、旱柳；灌木中植物單位葉面積日固碳釋氧量從大小到依次排序為：紫丁香、連翹、小葉丁香、水蠟、錦帶花、紅瑞木、雞樹條莢蒾。由于葉面積指數的不同，喬木單株植物單位面積固碳釋氧能力由強到弱為：榆樹、銀中楊、白樺、旱柳、暴馬丁香；灌木為連翹、紫丁香、錦帶花、紅瑞木、雞樹條莢蒾、水蠟、小葉丁香。[結論]該研究結果將為哈爾濱市居住區綠化樹種的選擇提供一定的理論依據。

關鍵詞 居住區；園林植物；固碳釋氧；哈爾濱

中圖分類號 S688 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）17-05533-04

Abstract [Objective] The carbon fixation and oxygen release capacity of 12 commonly used plants for residential community of Harbin were studied. [Method]In this study， LI-6400 portable photosynthesis test system was used to observe photosynthetic rate of 12 commonly used plants for the residential community of Harbin. [Result]The results indicated that the capacity of carbon fixation and oxygen release per unit of leaf area was in the order of summer>autumn>spring. The arbor’s order of daily carbon fixation and oxygen release per unit of leaf area was in the order of Ulmus pumila>Poplus alba×P.beriliensis’>Betula platyphylla>Syringa reticulata>Salix matsudana. The shrub’s order of daily carbon fixation and oxygen release per unit of leaf area was in the order of Syringa oblata>Forsythia suspensa>Syringa microphylla>Ligustrum obtusifolium>Weigela florida> Cornus alba>Viburnum sargentii. The leaf area index of different，carbon fixation and oxygen release for every square meter of arbor from strong to weak was Ulmus pumila， Poplus alba×P. beriliensis’， Betula platyphylla， Salix matsudana， Syringa reticulate. The shrub was Forsythia suspense， Syringa oblate， Weigela florida， Cornus alba， Viburnum sargentii， Ligustrum obtusifolium， Syringa microphylla. [Conclusion]The result of this study was valuable to select plant for the residential community of Harbin.

Key words Residential； Landscaping plants； Carbon fixation and oxygen release； Harbin

自1998年我國施行住房體質改革以來，住宅開始成為商品，購房者除了考慮房屋質量和地理位置外，更加注重居住區環境質量。居住區的生態效益越來越引起廣大園林工作者的重視。20世紀90年代初，陳自新等[1]對北京市園林植物生態效益進行系統化研究，提出適合北京居住區綠化的復層模式。張風[2]對呼和浩特市橋華世紀村居住綠地生態效益進行研究，通過指標估算整體經濟效益。

盡管前人對植物固碳釋氧有一定研究[3-4]，但對哈爾濱市植物固碳釋氧的研究多集中在城市街道和公園植物中，而對于哈爾濱市居住區植物固碳釋氧效益的研究尚鮮見報道。該研究對哈爾濱居住區綠地常用的12種植物進行測試，為生態化居住環境提供量化研究的依據，以期為哈爾濱市居住區樹種的合理選擇提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

通過查閱哈爾濱市內綠化樹種的相關資料[5]，并結合哈爾濱市主要居住區植物的調查，篩選出12種應用頻率較高且體現哈爾濱綠化特色的園林植物作為試材，共包括喬木5種，灌木7種（表1）。

1.2 試驗方法

1.2.1 葉面積、冠幅面積的測定。

利用美國CI203激光葉面積儀直接測定各樹種單葉面積。在植株樹冠不同高度和4個方向選取健康、正常、無損傷的葉片進行測量。為保證激光葉面積儀正常工作，將葉片表面灰塵擦拭干凈。每種植物取3株，每葉片3次重復，測量20枚葉片，取平均值[6]。采用皮尺測量植物東西和南北方向的冠幅大小，皮尺量程為50 m。

1.2.2 植物光合速率的測定。

采用美國Li6400便攜式植物光合測定儀，選擇晴朗、無風或微風的天氣，在自然光照條件下，選取向陽葉片中生長狀況良好，無損傷的功能葉片進行活體測定。于2013年6～10月，每天從06：00～18：00，每2 h測定1次，在每種植物中選3株，每株測5枚葉片，每個葉片取5個瞬時光合速率值，重復3次，取平均值。

1.3 植物固碳釋氧量的計算

1.3.1 葉面積指數的計算。

葉面積指數是指植株葉面積總和與其所覆蓋的土地面積總和的比值[7]。葉面積指數反映出植物在單位土地面積上的葉片疏密程度和植物對光能的利用能力。

葉面積指數公式：LAI=總葉面積（m2）/冠幅面積（m2）

總葉面積通過標準枝法計算植物的枝條和枝葉數量，從而估算整株植株的總葉片數量[4，8-10]。通過葉面積儀測量單葉面積，單位葉面積乘以植株總葉片數量即為總葉面積。

利用圓形和橢圓形面積公式估算植物冠幅面積。

2 結果與分析

2.1 葉面積指數分析

從表2可知，不同生活型植物間葉面積指數存在較大差異。12種常用園林植物中喬木葉面積指數均大于灌木。喬木類葉面積指數較大，范圍在4～6之間；灌木類葉面積指數較小，范圍在1～4之間。喬木中榆樹的葉面積指數最大，灌木中雞樹條莢蒾的葉面積指數最大。喬木類葉面積指數從大到小依次為：榆樹、銀中楊、旱柳、白樺、暴馬丁香。喬木類樹種中，榆樹和銀中楊的葉面積指數在6以上。白樺、旱柳和暴馬丁香的葉面積指數小于6。灌木類葉面積指數從大到小依次為：雞樹條莢蒾、錦帶花、連翹、紅瑞木、紫丁香、水蠟、小葉丁香。灌木類植物中紫丁香、連翹、紅瑞木、錦帶花和雞樹條莢蒾的葉面積指數均大于3，而小葉丁香和水蠟在3以下，其葉面積指數較低。

2.2 固碳釋氧量分析

2.2.1 單位葉面積植物固碳釋氧量。

通過測定園林植物光合作用的凈同化量值，計算出12種常用園林植物單位葉面積日固碳釋氧量（表3）。從表3可知，12種園林植物單位葉面積日固碳釋氧量存在差異。日固碳釋氧量最大的樹種是榆樹，最小的是雞樹條莢蒾，日固碳量的變化范圍在6.54～21.52 g/m2·d之間，日釋氧量的變化范圍在4.75～15.65 g/m2·d之間。除旱柳外，其他喬木日固碳釋氧量均大于灌木。5種喬木日固碳量平均值為15.11 g/m2·d，日釋氧量平均值為10.99 g/m2·d。

根據圖1得出喬木日固碳釋氧量從大到小排列順序為：榆樹、銀中楊、白樺、暴馬丁香、旱柳；從圖2得出灌木的日固碳釋氧量從大到小排列順序為：紫丁香、連翹、小葉丁香、水蠟、錦帶花、紅瑞木、雞樹條莢蒾。

植物年固碳釋氧量的計算，要在植物的生長季節中減去降雨量超過5 mm的雨天，從而得到植物進行光合作用的有效天數為137.5 d[1，4，8] 。

2.2.2 單株植物單位面積固碳釋氧量。

由表4得出，在測定的12種常用園林植物中，單位面積固碳釋氧量與單位葉面積的固碳釋氧量不同，說明單株植物單位面積的固碳釋氧量不僅取決于單位葉面積，還與植物的葉面積指數有關，其數值可以直接反映植株個體對生態環境的改善作用。單位面積日固碳釋氧量最大的樹種為榆樹，最小的為小葉丁香，固碳量的變化范圍在20.89～136.65 g/m2·d之間，釋氧量的變化范圍在15.21～99.38 g/m2·d之間。

根據圖3比較得出喬木的日固碳釋氧量從大到小排序為：榆樹、銀中楊、白樺、旱柳、暴馬丁香；從圖4比較得出灌木的日固碳釋氧量從大到小排序為：連翹、紫丁香、錦帶花、紅瑞木、雞樹條莢蒾、水蠟、小葉丁香。

3 結論與討論

（1）該研究是對哈爾濱市居住區綠地常用植物固碳釋氧能力的測定和研究，在樹種的選擇上具有一定的典型性，主要選擇了應用頻率較高，生長與景觀效果良好的樹種。由于選擇樹種的環境條件和年份不同，與前人研究數據有些差異。不同樹種單位葉面積日固碳釋氧能力存在一定差異，即使同一樹種在不同季節也有顯著差異[15]。一般樹種單位葉面積日固碳釋氧能力從高到低隨季節性變化依次表現為夏季、秋季、春季[16]。葉面積指數是衡量單株植物固碳釋氧能力的一個極為重要的指標。同一樹種的單位葉面積和單位面積固碳釋氧能力也存在不同。這不僅與單位葉面積有關，還與樹種的生長地點（接受光照多少）、生活型、總葉面積、葉片結構等有關。在測試的12種植物中，單位面積日固碳釋氧量從大到小依次表現為喬木、小喬木、灌木。由于喬木進行光合作用時間長，又是上層樹種，從總葉面積方面考慮，喬木同樣也占有優勢[17]。因此對于樹種的選擇，應以落葉喬木作為上層樹種，小喬木作為中層樹種，灌木作為中下層樹種，這樣可以充分利用光能，增加單位面積上的固碳釋氧能力。

（2）該研究僅對闊葉落葉的喬木、灌木進行測定，但常綠針葉和地被植物同樣也是哈爾濱居住區綠化樹種的有益補充。單株植物單位面積固碳釋氧量是直接體現植株整體的效益指標。通過對12種常用植物的測定，喬木單位面積固碳釋氧能力強弱依次為榆樹、銀中楊、白樺、旱柳、暴馬丁香；灌木為連翹、紫丁香、錦帶花、紅瑞木、雞樹條莢蒾、水蠟、小葉丁香。這將為哈爾濱市居住區綠化樹種的選擇提供一定的理論依據。

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