簕竹屬10個(gè)竹種凈光合速率和固碳釋氧能力分析

萬娟+王舒++羅睿++陳劍成++何天友++陳禮光++榮俊冬++鄭郁善

摘要：在福建農(nóng)林大學(xué)百竹園內(nèi)選取簕竹屬10個(gè)竹種：長(zhǎng)枝竹、觀音竹、花眉竹、馬甲竹、木竹、牛兒竹、坭竹、霞山坭竹、信宜石竹、銀絲竹作為研究對(duì)象進(jìn)行凈光合速率測(cè)定，通過計(jì)算對(duì)這10個(gè)竹種的固碳釋氧能力進(jìn)行定量化研究。結(jié)果表明，各竹種中整株固碳釋氧能力以花眉竹為最優(yōu)，適宜作為綠化植物竹種植于人口密度較大的地區(qū)。

關(guān)鍵詞：竹種；凈光合速率；固碳釋氧

中圖分類號(hào)： S795.901文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2017）08-0104-03

城市是人類進(jìn)行各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)的場(chǎng)所，汽車尾氣、工廠廢氣等都會(huì)造成城市空氣污染，空氣中二氧化碳含量增加，溫室效應(yīng)增強(qiáng)，城市“熱島效應(yīng)”越來越顯著。城市綠地是城市生態(tài)系統(tǒng)的主體，它具有調(diào)節(jié)氣候、固定二氧化碳、釋放氧氣等生態(tài)服務(wù)功能。竹子作為我國(guó)極具文化內(nèi)涵和觀賞價(jià)值的一種植物，一直深受國(guó)人喜愛，在改善生活環(huán)境的同時(shí)具有一定的社會(huì)效應(yīng)[1-3]。目前針對(duì)竹類植物的研究主要集中在種質(zhì)資源、分子生物、園林應(yīng)用、竹制品及相關(guān)技術(shù)的提高等方面[4-9]。本研究以簕竹屬植物為例，評(píng)價(jià)分析了竹類植物作為觀賞植物，在其凈化城市環(huán)境的過程中固碳釋氧的生態(tài)效益，并為今后竹類植物在園林方面的應(yīng)用提供借鑒。

1研究區(qū)概況

采樣地為福建農(nóng)林大學(xué)百竹園，地處福建省福州市境內(nèi)。福州市位于我國(guó)東南沿海地區(qū)，地理坐標(biāo)為北緯25°15′～26°39′，東經(jīng)118°08′～120°31′，是典型的亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，夏長(zhǎng)冬短，無霜期達(dá)326 d。百竹園內(nèi)植有不同竹種348種，環(huán)境潔凈，光照充足，空氣清新怡人，人為干擾較少，自然生態(tài)系統(tǒng)較為穩(wěn)定。

2材料與方法

2.1研究材料

從福建農(nóng)林大學(xué)百竹園中選出簕竹屬的10個(gè)竹種：長(zhǎng)枝竹（Bambusa dolichoclada）、觀音竹（Bambusadea multiplex var. riviereorum）、花眉竹（Bambusa longispiculata）、馬甲竹（Bambusa tulda）、木竹（Bambusa rutila）、牛兒竹（Bambusa prominens）、坭竹（Bambusa gibba）、霞山坭竹（Bambusa xiashanensis）、信宜石竹（Bambusa subtruncata）、銀絲竹（Bambusa multiplex cv. silverstripe）作為試驗(yàn)材料，進(jìn)行凈光合速率、單葉面積等指標(biāo)的測(cè)定。

2.2研究方法

2.2.1光合速率測(cè)定方法本研究采用LCI-001/C型便攜式光合測(cè)定儀于2012年4—8月對(duì)福建農(nóng)林大學(xué)百竹園中簕竹屬的10個(gè)竹種進(jìn)行單位葉面積光合速率測(cè)定。為避免其他氣象因素的干擾，每月選取1周在晴朗無風(fēng)的天氣狀況下從8：00—18：00每隔1 h進(jìn)行1次測(cè)定，凈光合速率的測(cè)定單位為μmol/（m2·s）。遇風(fēng)雨天則暫停。每個(gè)竹種各選取5株標(biāo)準(zhǔn)竹，同一方向、同一位置功能無損的完好葉片進(jìn)行活體測(cè)定。

2.2.2單葉面積的測(cè)定在2012年9月中旬對(duì)每個(gè)竹種的標(biāo)準(zhǔn)竹進(jìn)行調(diào)查取樣，每個(gè)竹種采集25張完整的健康葉片，將采集的葉片用MSD-971葉面積掃描儀進(jìn)行掃描，取25張葉片葉面積的平均值作為這個(gè)竹種的單葉面積。

2.2.3葉面積指數(shù)LAI的計(jì)算為避免因綠量不同造成的差異，本研究將各被測(cè)竹種的占地面積規(guī)定為1 m2，根據(jù)綠量的計(jì)算公式[綠量=種植面積（m2）×葉面積指數(shù)]，可認(rèn)為葉面積指數(shù)大小即代表了其綠量的大小[10]。葉面積指數(shù)表征了單位土地面積上植物的總?cè)~面積，葉面積指數(shù)越大，表示葉片交錯(cuò)重疊的程度越大。本研究采用標(biāo)準(zhǔn)枝法[11]調(diào)查整株竹子的著葉量以計(jì)算其葉面積指數(shù)。

2.2.4單位葉面積固碳釋氧量計(jì)算以光合速率為依據(jù)即可通過計(jì)算得出竹子的固碳量和釋氧量，并對(duì)其固碳釋氧效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)[12]。

根據(jù)植物光合作用原理采用簡(jiǎn)單積分法，通過測(cè)得的光合速率值求得竹子當(dāng)日的單位葉面積凈同化量，公式為：

3結(jié)果與分析

3.1凈光合速率分析

對(duì)這10個(gè)竹種進(jìn)行光合作用測(cè)定時(shí)發(fā)現(xiàn)，中午光照充足時(shí)，全光下竹子的光合速率明顯下降，光合進(jìn)程都呈現(xiàn)雙峰曲線，并伴隨有“午休”現(xiàn)象，且所有竹種均表現(xiàn)出上午凈光合速率高于下午的特性。測(cè)定的10個(gè)竹種日平均凈光合速率均大于1.00 μmol/（m2·s），日平均凈光合速率排名前3位的竹種分別為牛兒竹>馬甲竹>霞山坭竹（表1）。

結(jié)合各竹種的單葉面積進(jìn)行相關(guān)性分析（圖1），可以看出，各竹種日平均凈光合速率與單葉面積相關(guān)性不大。日平均凈光合速率最大值（牛兒竹）4.88 μmol/（m2·s）是最小值（觀音竹）1.83 μmol/（m2·s）的2.67倍，但單葉面積最大的卻是信宜石竹，在被測(cè)竹種中凈光合速率排名靠后，可見其凈

光合速率的大小主要受其他因素的影響，例如光照強(qiáng)度、溫度、礦物元素等。

3.2單位葉面積固碳釋氧能力比較分析

通過測(cè)定各竹種凈光合速率并結(jié)合公式計(jì)算，可以得到各竹種單位葉面積日固碳釋氧量，并采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 19.0對(duì)其進(jìn)行聚類分析（表2）。結(jié)果表明，被測(cè)的10個(gè)竹種雖然屬于同一竹屬，但固碳釋氧能力差別較大，單位葉面積日固碳量最大值為7.730 g/（m2·d）（牛兒竹），最小值為 2.899 g/（m2·d）（觀音竹），二者之間效應(yīng)比值達(dá)2.67。聚類分析后10個(gè)竹種被分為3類：第1類竹種僅有觀音竹，單位葉面積日吸收CO2<3.0 g/（m2·d），固碳釋氧能力最差；第3類竹種有馬甲竹和牛兒竹，單位葉面積日吸收 CO2>7.0 g/（m2·d），牛兒竹固碳釋氧能力最強(qiáng)，馬甲竹次之；第2類則包括了剩下的霞山坭竹等7個(gè)竹種，單位葉面積日吸收CO2量為3.0～7.0 g/（m2·d），固碳釋氧能力居中，依次排列為霞山坭竹、長(zhǎng)枝竹、花眉竹、坭竹、木竹、信宜石竹、銀絲竹。

從圖2可以看出，各竹種固碳釋氧能力與日平均凈光合速率呈正相關(guān)關(guān)系，光合速率越大，固碳釋氧能力越強(qiáng)，特別是竹子的固碳能力，與凈光合速率變化趨勢(shì)基本一致。牛兒竹是光合速率最快的竹種，其固碳釋氧能力也最強(qiáng)，分別為7730、5.622 g/（m2·d），凈光合速率為 4.880 μmol/（m2·s）；觀音竹是光合速率最慢的竹種，其固碳釋氧能力最弱，分別是2.899、2.108 g/（m2·d），凈光合速率為1.830 μmol/（m2·s）。由此可以推測(cè)各竹種的固碳釋氧能力與其本身屬性有一定關(guān)系。

同時(shí)，固碳釋氧能力與單葉面積存在一定的相關(guān)性，各竹

種的固碳釋氧量與單葉面積呈現(xiàn)出一定程度的正相關(guān)關(guān)系，即單葉面積越大其固碳釋氧量越大（圖3）。

3.3整株固碳釋氧能力分析

為比較各竹種單株日固碳釋氧能力的大小，采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 19.0對(duì)各竹種的葉面積指數(shù)進(jìn)行聚類分析（表3）。結(jié)果表明，聚類分析后各竹種被分為3類：第1類僅有木竹，其葉面積指數(shù)最大，達(dá)57.44，遠(yuǎn)超其他竹種；第2類僅有銀絲竹，葉面積指數(shù)為28.07；第3類包括剩下的長(zhǎng)枝竹等8個(gè)竹種，葉面積指數(shù)為4.51～15.32。除觀音竹與花眉竹外，其他各竹種排名與單位葉面積固碳釋氧能力排名均有較大變動(dòng)，例如，馬甲竹的葉面積指數(shù)雖然只在被測(cè)竹種中排名第8，但其單位葉面積固碳量達(dá) 7.255 g/（m2·d），排名第2。

由表4可知，花眉竹是單株固碳釋氧能力位居第1的竹種，單株日固碳量高達(dá)553.28 g/（m2·d），被歸為第1類竹種。

采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 19.0對(duì)10個(gè)竹種的單株日固碳釋氧能力進(jìn)行聚類分析后，所有竹種被分為4類：第1類僅有花眉竹；第2類單株日固碳量為80.28～321.10 g/（m2·d），包括馬甲竹、牛兒竹等7個(gè)竹種，這一類占被測(cè)竹種的大多數(shù)；第3類單株日固碳量為 69.90 g/（m2·d），僅為長(zhǎng)枝竹；第4類單株日固碳量為2.35 g/（m2·d），僅為觀音竹。

4結(jié)論與討論

通過對(duì)簕竹屬10個(gè)竹種固碳釋氧能力的對(duì)比分析，結(jié)果表明：（1）10個(gè)竹種的竹子光合進(jìn)程呈現(xiàn)雙峰曲線，光合速率有“午休”現(xiàn)象，上午凈光合速率最高點(diǎn)出現(xiàn)在9：30左右；下午凈光合速率最高點(diǎn)出現(xiàn)在15：00左右，且上午凈光合速率高于下午；（2）各竹種日平均凈光合速率與單葉面積相關(guān)性不大，凈光合速率最大的牛兒竹為4.88 μmol/（m2·s），是凈光合速率最小的觀音竹1.83 μmol/（m2·s）的2.67倍，但單葉面積最大的卻是信宜石竹，在被測(cè)竹種中光合速率排名靠后，可見凈光合速率的大小主要受其他因素的影響；（3）10個(gè)竹種雖然屬于同一竹屬，但固碳釋氧能力差別較大，從單位葉面積固碳釋氧能力來看，以牛兒竹為最優(yōu)；但從單株固碳釋氧能力來看，以花眉竹為最優(yōu)；（4）雖然花眉竹的單位葉面積以及葉面積指數(shù)都只處于中等位置，但其冠幅遠(yuǎn)超其他竹種，這才是花眉竹單株固碳釋氧能力位居第1的主要原因；（5）牛兒竹的固碳釋氧能力不論從單位葉面積還是單株葉面積來看排名都比較靠前，各項(xiàng)指標(biāo)都比較穩(wěn)定。

空氣是人類生存不可或缺的外部環(huán)境因素，如今人類活動(dòng)頻繁，煤、石油、天然氣等消耗量激增，大氣中CO2含量不斷增加，而由此造成的城市熱島效應(yīng)，會(huì)形成上空逆溫層，加劇空氣的污染[14]。李新宇等研究表明，當(dāng)空氣中CO2濃度達(dá)到0.05%時(shí)，人的呼吸會(huì)受到影響；當(dāng)含量達(dá)到0.2%～06%時(shí)，更加危害人體健康[15]。李正才等相關(guān)研究表明，竹類具有相對(duì)較強(qiáng)的固定CO2、釋放O2的能力[16-17]。所以，在學(xué)校、居民區(qū)等人口密度大的地方可以選擇竹類作為園林植物，如花眉竹、牛兒竹等，既能滿足人們對(duì)園林景觀文化內(nèi)涵與審美的需求，也能對(duì)提高空氣中O2濃度降低CO2濃度起到一定的作用，有利于創(chuàng)造更為舒適的人居環(huán)境。

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