北京市幾種綠化樹種和鄉(xiāng)土樹種的光合特性與生態(tài)效益

北京市幾種綠化樹種和鄉(xiāng)土樹種的光合特性與生態(tài)效益

隨著北京經(jīng)濟的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，城市生態(tài)環(huán)境越來越受到重視。城市綠化植物作為城市生態(tài)環(huán)境的重要組成部分,是優(yōu)化城市環(huán)境、保證城市生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的必要組成,在新時期建設環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)城市中具有非常重要的作用。近年隨著城市化發(fā)展步伐的加快,引進植物在北京市所占的比例越來越大面對現(xiàn)在的城市用地緊張、綠化用地面積不斷縮小的窘境,合理利用植物自身的特性,發(fā)揮其最大的生態(tài)功能就顯得尤為重要。然而,以往研究過分強調美化景觀,對生態(tài)效益只定性描述1材料和方法1.1研究地區(qū)概況研究地位于北京市西北部的海淀區(qū)。地理坐標為北緯39°53′~40°09′,東經(jīng)116°03′~116°23′。東與西城區(qū)、朝陽區(qū)相鄰,南與宣武區(qū)、豐臺區(qū)毗連,西與石景山、門頭溝區(qū)交界,北與昌平區(qū)接壤,區(qū)域面積430.8km1.2北京市各主要木本植物的應用情況選取海淀區(qū)東升八家郊野公園、清華大學、北京林業(yè)大學等地種植的臭椿、火炬樹、刺槐等8種在北京市綠化中應用較多、長勢較好的木本植物作為研究對象,具體見表1。1.3光合生理生態(tài)因子的測定于樹木生長旺季的7-9月份每月選擇5~8d,在晴朗、無風的天氣情況下,利用Li-6400便攜式光合儀(美國LI-COR公司生產(chǎn))測定各樹種的光合生理生態(tài)因子。從06:00-18:00,每隔1h測量1次;測量時每個樹種選擇3~4株具有代表性的個體,每個個體選擇3片向陽且健康的葉片進行測定,每片葉記錄3個瞬時凈光合速率值(Pn,μmol/(m1.4固碳釋放氧和增濕降溫量的計算根據(jù)測定的凈光合速率計算供試樹種的當日同化總量1.4.2水分蒸騰吸收熱量的計算式中:E為日蒸騰總量,單位是mol/(m日釋水總量根據(jù)蒸騰吸熱的原理,計算出單位葉面積水分蒸騰吸收的熱量,進而計算出因蒸騰吸熱所導致的氣溫下降值水分蒸騰吸收熱量的計算公式為:式中:Q為日蒸騰吸熱量,單位為J/(m又因植物日蒸騰吸熱量Q取自周圍1000m式中:ΔT為降溫值(℃),PC為空氣容積熱容量,取值為1256J/(m1.5結果分析和多元逐步回歸分析試驗數(shù)據(jù)均采用Excel2007軟件及SPSS18.0軟件進行分析處理,并進行One-wayANOVA分析,同時以凈光合速率(Pn)為因變量,以氣孔導度(Gs)、胞間二氧化碳濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)、大氣水氣壓虧缺(VpdL)、氣溫(Ta)、大氣相對濕度(RH)、光合有效輻射(PAR)為自變量進行多元逐步回歸分析。2結果與分析2.1鄉(xiāng)土樹種和鄉(xiāng)土植物pn的變化規(guī)律植物生活在特定環(huán)境中,并與環(huán)境之間不斷地進行著能量和物質交換。由于光照、溫度和水分等環(huán)境因子在一天中發(fā)生明顯的變化,植物的光合速率也呈現(xiàn)出相應的變化規(guī)律由圖1可見,在樹木生長旺季,4個引進樹種的光合速率日變化均呈雙峰曲線,隨著光合有效輻射和溫度的升高,其Pn值逐漸增大,水曲柳、七葉樹、火炬樹在上午10:00左右達到第1個峰值(Pn分別為9.64,9.69,15.68μmol/(m由圖2可看出,4個鄉(xiāng)土樹種中,臭椿和油松的Pn呈單峰曲線,刺槐和側柏的Pn呈雙峰曲線。臭椿的Pn明顯高于其他鄉(xiāng)土植物。臭椿、油松在中午12:00左右Pn達到峰值(20.10,5.88μmol/(m2.2環(huán)境因子擬合植物的Pn不僅與自身特性有關,而且還受外界環(huán)境因子的影響。環(huán)境因子具有聯(lián)系性和變動性,一天中光強、溫度、大氣濕度、CO本研究以4個引進樹種和4個鄉(xiāng)土樹種的Pn為因變量,以氣孔導度(Gs)、胞間二氧化碳濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)、大氣水氣壓虧缺(VpdL)、氣溫(Ta)、大氣相對濕度(RH)、光合有效輻射(PAR)等7個生理生態(tài)因子為自變量進行擬合,確定凈光合速率與環(huán)境因子關系的優(yōu)化模型,結果見表2。擬合結果表明,各模型中殘差值分布是隨機的,沒有出現(xiàn)趨勢性,表明回歸模型有效。由表2可見,4個引進樹種的復相關系數(shù)除七葉樹外均大于0.95,說明回歸方程擬合程度較好。從各模型的偏回歸系數(shù)來看,胞間CO2.3火炬樹固碳釋氧量與氣質量的關系植物通過光合作用進行固碳釋氧,對改善城市空氣質量、實現(xiàn)城市生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)發(fā)揮著重要作用由表3可知,臭椿、火炬樹的固碳釋氧量較高,固碳量分別為19.36和16.99g/m2.4日蒸騰與釋水量的關系樹木通過樹冠減少太陽輻射和水分的蒸發(fā),從而起到降溫增濕的效果,蒸騰速率的高低直接影響著日蒸騰總量和日蒸騰吸熱量的大小從表4可以看出,各樹種日蒸騰吸熱量與釋水總量的順序為:水曲柳>臭椿>七葉樹>刺槐>火炬樹>側柏>珙桐>油松。其中以水曲柳的日蒸騰吸熱量最高,為5189.82kJ/m3植物的固碳釋氧能力和光合和蒸騰作用本研究結果顯示,引進樹種和鄉(xiāng)土樹種的Pn在測定時間內呈現(xiàn)規(guī)律性變化,即上午09:00-11:00逐漸增高,中午12:00-14:00達到最高值,然后逐漸降低。除臭椿和油松外,其他6個北京市綠化樹種Pn均出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象。Pn的大小是由樹種本身的特性和環(huán)境條件共同決定的,光合作用是植物生長的物質基礎,Pn高,則光合產(chǎn)物積累多,本研究中火炬樹、臭椿Pn均較高,說明二者有著較強的競爭優(yōu)勢。本研究采用多元回歸分析發(fā)現(xiàn),氣孔導度、胞間CO本研究結果表明,臭椿、火炬樹的固碳釋氧能力較強。植物的固碳釋氧量取決于其白天的Pn、夜間呼吸和人工修剪量、凋落物量,其中前兩者最為關鍵與原產(chǎn)地(東三省)水曲柳的固碳釋氧量(固碳量5.042g/m植物通過光合作用和蒸騰作用向大氣提供了大量的水蒸氣,使當?shù)氐目諝獗３譂駶?氣溫降低,在炎熱的夏季起到了降溫增濕的作用,但不同樹種的這一功能具有較大差異。因此,在北京等半干旱區(qū)城市的園林綠化過程中,應主要選擇七葉樹和水曲柳等降溫增濕能力較強的植物,將其種植于居民區(qū),使其能夠更好地發(fā)揮生態(tài)效益,而對于側柏