杭州西湖公园6种木兰科植物固碳释氧能力

饶显龙，王 丹，吴仁武，洪骏建，祁立南，董延梅，包志毅

(1.浙江农林大学园林设计院有限公司，浙江 临安 311300；2.浙江农林大学风景园林与建筑学院，浙江 临安 311300)

杭州西湖公园6种木兰科植物固碳释氧能力

饶显龙1，2，王 丹2，吴仁武2，洪骏建2，祁立南2，董延梅2，包志毅2

(1.浙江农林大学园林设计院有限公司，浙江 临安 311300；2.浙江农林大学风景园林与建筑学院，浙江 临安 311300)

于2012年7—9月，采用Li-6400 XT便携式光合作用测定系统对杭州西湖公园绿地中最常见的6种木兰科植物光合特性及净光合速率的日变化进行测定，对其净同化量、固碳量、释氧量进行比较研究。结果表明：6种木兰科植物，7月的净光合速率均大于9月；7月的固碳释氧能力由大到小依次为广玉兰>二乔玉兰>白玉兰>乐昌含笑>马褂木>含笑；9月的固碳释氧能力由大到小依次为广玉兰>乐昌含笑>马褂木>含笑>二乔玉兰>白玉兰；常绿植物的叶面积指数、单位面积固碳释氧能力、单株固碳释氧量均大于落叶植物。

木兰科植物；固碳；释氧

在城市园林建设中，园林植物及其群落的景观效果一直是人们关注的焦点，相关的研究也多有报道[1-3]。然而，对公园绿地的园林植物固碳释氧效应的研究则相对较少。随着低碳经济理念的逐步深入人心，发展低碳经济、建设低碳城市已经成为当前全球发展的新方向。为此，积极倡导生态、低碳的城市园林绿化建设，显得尤为迫切和重要[4-5]。城市化的发展促进人们对园林绿化的高度重视，而合理的绿化树种选择离不开其功能的最佳发挥。植物最重要的功能之一便是固定二氧化碳，释放氧气，通过植物吸收空气中的二氧化碳，从而在一定程度上减弱温室效应。园林植物是城市园林绿化建设中最重要的组成部分，也是城市生态系统中主要初级生产者。本研究选择杭州西湖风景区公园绿地中6种最常见的木兰科植物，测定其光合速率、叶面积指数，计算单位叶面积日净同化量、日固碳释氧量、整株固碳释氧量等，探讨其固碳释氧的能力。

1 研究区概况

杭州市为浙江省省会，位于我国东南部(北纬30°15′、东经120°12′)。地处亚热带季风气候区，四季分明。年平均气温15～17 ℃，极端最高温42.1 ℃，极端最低温-10.5 ℃。属于亚热带常绿阔叶林植被带，植物资源十分丰富，仅西湖山区和西天目山等地的维管束植物就有178科790属1640种，木本植物有509种，藤本植物有150多种[6]。杭州作为国内外著名的风景旅游城市，自古拥有丰富的山水风景与自然资源。与其他大都市相比，其“三面云山一面城”的独特地理条件所促成的风景园林营造基础，是其他城市难以达到的。因此，杭州也就更具有发展低碳城市园林的先天优势。

2 材料与方法

2.1 供试材料

通过实地调查与资料查阅，选择杭州西湖风景名胜区公园绿地内木兰科植物中最常见的6种园林植物作为研究对象(表1)。

表1 6种供试植物

2.2 光合速率和叶面积指数测定

光合速率的测定采用美国Li-Cor公司生产的Licor-6400便携式光合仪进行测量。于2012年7—9月，选择晴朗、无风的天气，在自然光照条件下，从8∶00—18∶00每隔2 h测量1次。每次每个树种选取5个大小相似、生长健壮、生长在阳面的叶片，在不离体的前提下每片叶取3～6个瞬时光合速率值[7]，仪器夹住叶片的叶室面与入射光的角度呈90°状态，且随太阳光线的角度的改变而改变。为了测定的数据具有可比性，所有供试树种均在一天内测完[8]。

叶面积指数( leaf area index，简称LAI)是表征单位土地面积上种植植物叶片的多少，是叶覆盖量的无量纲度量[9]。叶面积指数的测定采用 LAI-2000 型植物冠层分析仪，用90°的镜头盖在植物的各个不同方向各取一对观测值，计算叶面积指数，每个树种做2次重复取其平均值[10]。冠幅大小的测定采用植物东西与南北方向直径相乘所得的结果。

2.3 植物平均光合速率和固碳释氧能力计算

3 结果与分析

3.1 6种供试植物叶面积指数

植物叶片是植物产生环境效应的主体，叶片数量越多，单位叶片表面积越大，单株植物的总叶面积越大，对环境改善的作用越大[12]。叶面积指数越高，绿化树种的生态价值越大，为了使单位土地面积上绿化树种生态效益最大化，则需提高植物叶面积指数。

从表2可以看出，8月乔木树种广玉兰的叶面积指数最大，6种木兰科植物7—9月的叶面积指数分别分布在1.81～3.49、1.83～5.53、1.86～5.65之间。3种常绿植物、3种落叶植物的叶面积指数平均值7月分别为2.83、2.37；8月分别为3.72、2.40；9月分别为3.25、2.23，常绿植物的叶面积指数均大于落叶植物。供试植物的冠幅大小在1.12～53.25 m2之间。常绿树种、落叶树种的平均冠幅分别为32.16 m2、36.04 m2，落叶植物冠幅较大。

3.2 6种供试植物光合速率日变化

表2 6种木兰科植物叶面积指数

影响光合作用的环境因子(温度、光照、水分等)在一天中发生明显的变化，因此光合作用也呈现出相应的变化规律[13]。为了更明显地对比不同月份的光合速率日变化，本文选取7月、9月的数据进行比较分析，根据测得的光合速率值(Pn)绘制各树种7月、9月的净光合速率日变化曲线(图1、图2)。

从图1、图2可以看出，7月、9月各树种净光合速率日变化曲线大都呈双峰曲线，第1个峰值均出现在10∶00—11∶59，第2个峰值大多数出现在14∶00—15∶59，少数出现在16∶00—17∶59；7月、9月的谷值均出现在12∶00—13∶59。通过比较同种植物7月、9月的光合速率发现，7月的光合速率比9月高，表明6种木兰科植物7月比9月的生长势更强。图2中乐昌含笑第1个峰值数据出现较大异常变化，该峰值可能是由于人为操作不当，出现较大误差。

图1 6种供试植物7月净光合速率日变化图2 6种供试植物9月净光合速率日变化

3.3 6种供试植物单位面积固碳释氧能力

为了更好地比较不同月份同一种植物的固碳释氧能力，本文特选取7月、9月的实测数据进行比较分析。由表3可知，6种供试植物7月、9月的单位面积固碳量总量均呈下降趋势。单位面积净同化量的总平均值由7月的149.89 mmol·m-2·d-1下降到9月的117.61 mmol·m-2·d-1。固碳量由7月的6.59 g·m-2·d-1下降至9月的5.18 g·m-2·d-1，释氧量则由7月的4.80 g·m-2·d-1下降至9月的3.76 g·m-2·d-1。常绿植物单位面积固碳释氧量以及净同化量均大于落叶植物。

6种植物7月、9月单位面积固碳量分别在2.56～14.33 g·m-2·d-1、2.77～8.42 g·m-2·d-1之间；单位面积释氧量分别在1.86～10.42 g·m-2·d-1、2.02～6.12 g·m-2·d-1之间。其中7月固碳释氧能力由大到小排列依次为：广玉兰>二乔玉兰>白玉兰>乐昌含笑>马褂木>含笑；9月固碳释氧能力由大到小排列依次为：广玉兰>乐昌含笑>马褂木>含笑>二乔玉兰>白玉兰。6种植物不同月份的单位面积净同化量(图3)与固碳释氧能力成正相关。

表3 6种植物单位叶面积日净同化量、日固碳释氧量

图3 6种木兰科植物不同月份单位叶面积日净同化量

3.4 6种供试植物整株固碳释氧能力

由表4可知，6种植物7月、9月整株固碳量分布范围分别为80.45～5211.92 g·d-1、214.64～2141.10 g·d-1。释氧量分布范围分别为58.51～3790.48 g·d-1、156.10～1557.16 g·d-1。7月的固碳量、释氧量的总平均值分别为1215.67 g·d-1、884.13 g·d-1。9月的固碳量、释氧量的总平均值分别为666.06 g·d-1、484.41 g·d-1。7月的固碳释氧量从大到小依次为广玉兰>二乔玉兰>白玉兰>乐昌含笑>马褂木>含笑；9月的固碳释氧量从大到小依次为广玉兰>乐昌含笑>马褂木>二乔玉兰>白玉兰>含笑。常绿植物的固碳释氧能力大于落叶植物。

表4 6种供试植物整株固碳释氧量

4 结论与讨论

本研究对杭州西湖公园绿地中最常见的6种木兰科植物7—9月的光合作用日变化规律、固碳释氧能力进行比较研究，结果表明：6种供试植物净光合速率7月均大于9月；固碳释氧能力由大到小7月依次为：广玉兰>二乔玉兰>白玉兰>乐昌含笑>马褂木>含笑；9月依次为广玉兰>乐昌含笑>马褂木>含笑>二乔玉兰>白玉兰。光合速率大小和单位面积固碳释氧量反映了植物通过叶片光合作用固碳释氧能力的强弱，而整株固碳释氧量则体现了植物个体在固碳释氧方面的综合水平[14]。本研究6种木兰科植物中常绿植物的叶面积指数均大于落叶植物，常绿植物的单位面积固碳释氧能力强于落叶树种，常绿植物个体的总固碳释氧量同样大于落叶植物。本研究结果与史红文等[14]对武汉市10种优势园林植物固碳释氧能力研究的结果一致。就乐昌含笑和马褂木而言，其单位面积固碳释氧能力本研究与于雅鑫等[15]研究的结果出现偏差，可能是由于研究材料的生境不同所造成。建议杭州西湖以及同气候带地区公园绿地进行植物景观规划设计选用木兰科植物时，应以常绿乔木为主，落叶植物和灌木树种为辅。灌木则可以通过合理种植以及科学修剪等园林管理措施来增加冠幅和叶面积指数，从而增加其固碳释氧量。通过合理科学配置，进而达到生态功能和景观效果的统一。

[1]刘克旺，侯碧清，王月容，等.株洲市城区园林植物景观营造探讨[J].中南林学院学报，2003，23(5)：84-87.

[2]包志毅.植物景观规划设计和营造的特点与发展趋势[J].风景园林，2012(5)：52-55.

[3]章四庆，宋李玲，赖齐贤.杭州西湖三台山景区植物景观组合空间分析[J].中国园林，2013，29(3)：90-95.

[4]王恩，章银柯，包志毅.低碳经济发展背景下的低碳高效城市园林绿化建设[J].山东林业科技，2010(3)：97-99.

[5]章银柯，王恩，包志毅，等.基于碳储量测定的低碳高效城市园林绿化建设思路探讨[J].西北林学院学报，2013，28(1)：221-226.

[6]杭州市地方志编纂委员会.杭州市志[M].上海：中华书局，1995.

[7]韩焕金.城市绿化植物的固碳释氧效应[J].东北林业大学学报，2005，33(5)：68-70.

[8]董延梅，章银柯，郭超，等.杭州西湖风景名胜区10种园林树种固碳释氧效益研究[J].西北林学院学报，2013，28(4)：209-212.

[9]J.L.Montei th.Vegetation and the Atmosphere[M].London：London Academic Press，1975：28.

[10]李娟.垂直面绿化植物遮阳系数与叶面积指数研究[J].城市环境与城市生态，2001，14(5)：4-51.

[11]杨士弘.城市绿化树木碳氧平衡效应研究[J].城市环境与城市生态，1996，9(1)：37-39.

[12]刘立民，刘明.绿量——城市绿化评估的新概念[J].中国园林，2000，16(5)：32-34.

[13]刘海荣，宋力，鲜靖苹.5种常用灌木固碳释氧能力的比较研究[J].安徽农业大学学报，2009，36(2)：204-207.

[14]史红文，秦泉，廖建雄，等.武汉市10种优势园林植物固碳释氧能力研究[J].中南林业科技大学学报，2011，31(9)：87-90.

[15]于雅鑫，胡希军，金晓玲.12种木兰科乔木固碳释氧和降温增湿能力研究[J].广东农业科学，2013，40(6)：47-50.

Study on Carbon Fixation and Oxygen Release Capabilities of 6 Species Family of Magnoliaceae Plants

RAO Xian-long1，2，WANG Dan2，WU Ren-wu2，HONG Jun-jian2，QI Li-nan2，DONG Yan-mei2，BAO Zhi-yi2

(1.LandscapeArchitectureInstituteZhejiangA&FUniversity，Lin′an311300，Zhejiang，China；2.SchoolofLandscapeArchitecture，ZhejiangA&FUniversity，Lin′an311300，Zhejiang，China)

Li-6400 XT portable photosynthesis system was used to determinate the photosynthetic light-response curves and the diurnal variations og photosynthetic rate of 6 Magnoliaceae plants which is commonly used in Hangzhou West Lake park green space，and on the carbon fixation and oxygen release of 6 species are compared in July to september，2012.The results show that：for the 6 species of Magnoliaceae plants the net photosynthetic rate of those in July are higher than that of September；in July，their ability of carbon fixation and oxygen release ordered from high to low is：Magnoliagrandiflora>Magnoliadenudata>Magnolia×soulangeana>Micheliachapensis>Liriodendronchinensis>Micheliafigo；in September，their ability of carbon fixation and oxygen release ordered from high to low isMagnoliagrandiflora>Micheliachapensis>Liriodendronchinense>Micheliafigo>Magnolia×soulangeana>Magnoliadenudata.The leaf area index,photosynthetic rate and carbon fixation and oxygren release amount in unit area and carbon fixation and oxygen release amount of whole individual of evergreen plant are higer than those of deciduous plants.

Magnoliaceae family plants；carbon fixation；oxygen release

10.13428/j.cnki.fjlk.2014.03.001

2013-09-18；

2013-11-10

国家自然科学基金项目(基于植物固碳能力和群落碳汇作用分析的低碳城市园林植物景观模式研究——以杭州西湖风景名胜区为例，31270743/C161202)；杭州西湖风景名胜区(杭州市园文局)科技发展计划项目(2009-01)；浙江农林大学风景园林与建筑学院大学生创新创业基金项目(杭州西湖公园绿地6种木兰科植物固碳释氧能力研究)

饶显龙(1988—)，男，江西贵溪人，浙江农林大学园林设计院有限公司助理工程师，硕士，从事植物景观规划设计，园林植物应用与效益评估。E-mail：624213312@qq.com。

包志毅(1964—)，男，浙江东阳人，浙江农林大学教授，从事植物景观规划设计研究。E-mail：bao99928@188.com。

S718.56；Q949.747.1

A

1002-7351(2014)03-0001-05