2種行道樹光合特性研究

胡勇+宣文良+王希春

摘要 本文對廣玉蘭、二喬玉蘭2種行道樹的光合特性進行了測定。結果表明，自然狀態下，廣玉蘭、二喬玉蘭光合曲線呈雙峰型，發生明顯的“午休”現象，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較高，為5.45 μmol CO2/（m2·s）。廣玉蘭和二喬玉蘭的光補償點分別為23.87、17.80 μmol CO2/（m2·s），而兩者的光飽和點為1 500、 1 200 μmol CO2/（m2·s）左右，分別顯示了兩者對弱光的利用和對強光的適應能力。

關鍵詞 行道樹；廣玉蘭；二喬玉蘭；光合特性

中圖分類號 S687.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）17-0141-03

Study on Photosynthetic Characteristics of Two Street Trees

HU Yong 1 XUAN Wen-liang 1 WANG Xi-chun 2 *

（1 Integrated Service Centres of Chengjiaji Town of Lixin County in Anhui Province，Lixin Anhui 236741； 2 College of Animal Science and Technology，Anhui Agricultural University）

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，城市化進程的加快，給城市帶來了一系列問題，對人類的身體健康產生了嚴重影響。城市綠地可以在一定程度上緩解城市生態問題，改善生態環境[1-4]。

植物光合作用是植物生長和一切代謝活動的生理基礎，有助于減弱溫室效應[5-7]。通過對光合特性的測量能夠了解植物在特定環境的碳收獲、水分平衡等情況[8-13]。氣體交換測定技術已經成為研究森林植物和作物生理活性和生產力預測與評估的重要手段。近年來，國內學者對城市常見樹種的光合特性研究得較多。陳月華等[5]測定研究了長沙地區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個常見樹種的光適應和耐陰性；胡耀升等[15]通過分析北京市8個引進樹種和鄉土樹種的光合與生態效益，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，為蘇州園林規劃及樹種選擇提供依據。

本文在他人研究的基礎上，通過對自然環境中生長的廣玉蘭和二喬玉蘭2種行道樹的光合特性進行研究，以期為城市綠化規劃、樹種選擇和日常養護提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

根據市園林局行道樹綠化等已有資料和實際廣泛調查，確定試驗對象為2種主要道路綠化樹——二喬玉蘭、廣玉蘭。本次試驗的時間為2016年5月。

1.2 測定方法

采用美國Li-cor公司生產的Li-6400便攜式光合測定系統，在5月上中旬選擇晴朗的天氣進行觀測，地點是長江中路—環城路（廣玉蘭）、阜南路—環城路橋（二喬玉蘭）。

1.2.1 光合作用的日變化。每個樹種選2株中部外圍生長正常的功能葉8片進行測定，測定時采用透明葉室，利用自然光照，每個方向選2片葉片。8：00—18：00，每隔1 h測定1次，主要測定指標有凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Cond）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Trmmo1）、空氣溫度（Tair）、葉面溫度（Tleaf）、光照強度（PAR）等指標。數據處理分析，采用SPSS 17.0統計分析軟件進行數據分析。

1.2.2 光合作用的光響應曲線。每個樹種在9：00以后，選擇生長正常的陽生葉，采用Li-6400光合儀，光源為6400—02B紅藍光源，測定廣玉蘭和二喬玉蘭的光合響應曲線。

2 結果與分析

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。可以看出，2種樹種的凈光合速率隨時間變化趨勢相似，均呈雙峰曲線，具明顯“光合午休”現象。

8：00—12：00廣玉蘭凈光合速率迅速增加，12：00時達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時降到最低值，為3.07 μmol CO2/（m2·s），即“光合午休”現象；14：00以后又出現回升的趨勢，15：00時再次達到高峰，此時的凈光合速率為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，凈光合速率隨著時間的推移而迅速增加，并在12：00達到全天凈光合速率的最高值，為12.70 μmol CO2/（m2·s）；在13：00時下降為5.45 μmol CO2/（m2·s），15：00時再次上升達到高峰，此時的凈光合速率為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 光合響應曲線

從圖2可以看出，隨著光照強度的增加，光合速率明顯增大，當光合速率與呼吸速率相等，凈光合為0時，即達到了光的補償點；隨光強增加光合速率繼續增大，當光照強度達到一定值后，光合速率基本上穩定在一定水平，即達到光飽和。通過光合響應曲線可以計算出二喬玉蘭和廣玉蘭樹種的光補償點和光飽和點。光補償點是植物利用弱光能力的重要指標，光補償點越小，表明植物利用弱光的能力越強。從圖中可以看出，廣玉蘭的光補償點為23.87 μmol CO2/（m2·s），二喬玉蘭的光補償點為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，即二喬玉蘭生長季比廣玉蘭更能適應耐陰環境。光飽和點反映了植物利用強光的能力，光飽和點越高說明植物在受到強光刺激時不易發生抑制，植物的耐陽性越強。二喬玉蘭的光飽和點為1 200 μmol CO2/（m2·s）左右，廣玉蘭的光飽和點為1 500 μmol CO2 /（m2·s）左右，在允許的光強范圍內，同樣的光照強度下，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。

2.3 氣孔導度（Cond）、胞間CO2濃度的日變化

氣孔導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。

根據Farquhar和Sharkey的觀點，細胞間隙CO2濃度的下降，可以確定氣孔導度的降低成為光合速率減少的主要原因；相反，當細胞間隙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胞間隙CO2濃度的提高時，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的數值看，二喬玉蘭氣孔導度的上升并伴隨著相應的細胞間CO2濃度的下降和凈光合速率增加，是由于氣孔導度（Cond）增加所決定的；從9：00—12：00的數值看，二喬玉蘭的氣孔導度的下降伴隨著相應的細胞間隙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度的下降伴隨著相應的細胞間CO2濃度的下降和凈光合速率下降，是因為氣孔對空氣相對濕度非常敏感，濕度降低將會導致氣孔關閉，使氣孔導度下降，細胞間隙CO2濃度降低；13：00以后氣孔導度的下降并伴隨著相應的細胞間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，廣玉蘭氣孔導度和細胞間CO2濃度降低，而凈光合速率增加，說明是由光照強度的增加引起的；12：00—14：00，氣孔導度和細胞間CO2濃度同時升高，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，氣孔導度和細胞間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，氣孔導度和細胞間CO2濃度都呈下降的趨勢，凈光合速率也下降，說明氣孔導度下降，氣孔關閉，是由氣孔因素影響的；17：00以后，氣孔導度下降，細胞間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律與測定時生態環境中的氣溫、相對濕度、光合有效輻射、風速、葉片氣孔導度等因素密切相關。從圖4可以看出，2種樹種蒸騰速率的日變化規律呈先上升后下降的趨勢。

二喬玉蘭在8：00時蒸騰速率逐漸增加，在10：00達到最大值，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，達到一天中的最大值，然后又逐漸下降，到18：00時，和二喬玉蘭幾乎一樣，均很低。由以上可知，早晨時，大氣環境中的氣溫低、相對濕度高、光照強度低，蒸騰速率也較低；中午時，大氣中的氣溫高、相對濕度低、光照強度高，蒸騰速率高，廣玉蘭在中午時表現最為明顯；午后，2個樹種又迅速降低，是因為大氣中的溫度降低，相對濕度高，光照強度降低。

2.5 光合速率與各環境因子的關系

從表1可以看出，二喬玉蘭的光合速率與光強呈極顯著相關，與胞間CO2濃度呈顯著相關，其中與光強、蒸騰速率、氣溫成正相關關系，與氣孔導度、胞間CO2濃度、大氣CO2濃度和大氣相對濕度成負相關關系；而廣玉蘭的光合速率與大氣相對濕度成極顯著相關，與大氣相對濕度、光強和氣孔導度成正相關關系，與蒸騰速率、氣溫、大氣CO2濃度和胞間CO2濃度成負相關關系。用SPSS對以上因子作逐步回歸分析，結果也表明，在當天的氣候條件下光強和大氣相對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的影響；而在光照充足的環境條件下，高溫低濕導致的葉片氣孔因素，為避免蒸騰失水而關閉的部分氣孔導致氣孔導度的下降，同時降低了植物的蒸騰速率，進而影響葉片的生理機能是導致廣玉蘭光合速率下降的主要原因。

3 結論

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較高，為5.45 μmol CO2/（m2·s），“午休”現象極為明顯。廣玉蘭和二喬玉蘭的光補償點分別為23.87、17.80 μmol CO2/（m2·s），而二者的光飽和點為1 500、1 200 μmol CO2/（m2·s）左右，分別顯示了二者對弱光的利用和對強光的適應能力。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濕度和光強，從此點也能反映落葉樹種和常綠樹種、葉片薄厚對光合速率的影響。

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