基于碳汇视角的南宁城市绿化树种研究

韦 泰，宋书巧

(广西师范学院地理科学与规划学院，广西 南宁 530000)

基于碳汇视角的南宁城市绿化树种研究

韦 泰，宋书巧

(广西师范学院地理科学与规划学院，广西 南宁 530000)

在南宁市区选择8种使用率较高的绿化树种，利用ECA-PB0402光合测定仪测量其光合速率的日变化率，并由此计算出其净同化量、固碳量和释氧量。结果表明，8种植物中除了扁桃之外，其余7种植物被测日的光合速率在13∶00时达到峰值。被测植物的光合速率与同化量、固碳量和释氧量成正比关系，其强弱顺序为：人面子>羊蹄甲>芒果>榕树>九里香>扁桃>朱槿>夹竹桃。乔木固碳、释氧能力整体上强于灌木，但灌木九里香的固碳、释氧能力要强于乔木扁桃。

城市绿化树种；碳汇；释氧；光合速率；南宁市

近年来，随着城市快速发展，各类城市环境问题愈加凸显，人们更能认识到市区内的绿地系统对改善城市气候、污染等问题发挥着重要作用。南宁市有“绿城”之城，并荣获“全国绿化模范城市”等奖项。据2015年《中国国土绿化状况公报》统计，全国城市建成区绿地率36.34%，绿化覆盖率35.8%，人均公园绿地面积达13.16 m2。而《南宁年鉴》数据显示，南宁市这3项指标分别为36.82%、 42.89%和 14.27 m2，均高于全国平均水平。由此可见，南宁市“绿城”称号实至名归，但其在城市绿化设计、树种选择等方面依然存在不合理之处[1]。近年来有学者对南宁绿地植物进行相关调查研究，如门媛媛[2]等于2009年对南宁市居住小区内使用的园林植物种类进行调查与分析；李秀娟[3]等对南宁等地园林常用树种应用现状进行了相关研究；芦建国[4]等对南宁主要公共绿地树种构成进行相关研究。笔者发现，相关学者较多的是对南宁公共绿地树种分布和数量进行研究，而对于树种选择方法的研究较少，同时也缺少相关树种选择方法的参考依据。碳汇能力的强弱标志着该树种从大气中吸收CO2能力的强弱。笔者从绿地常见树种碳汇能力的角度出发，选择南宁市8种常用绿化植物，利用相关仪器对其进行测量，对比其固碳释氧能力，找出在相似条件下固碳释氧能力更强的树种，为南宁绿地树种选择提供相关参考依据。

1 研究区域概况

南宁市地处桂东南，市总面积和建成区面积分别为 22 099 km2和285 km2。地处亚热带地区，年均温将近22℃，气温最低月和最高月分别为1月和7月，其均温分别为12.8℃和28.2℃，极端最低温-2.1℃，极端最高温40.4℃，年均降水量 1 401 mm，年均日照时间 1 545 h。其良好的水热条件催生了庞大的植物种群。截至2014年，南宁市辖区有高等植物(不包括苔藓植物)244科1 044属3 000多种。乔木种类大约为600种，以壳斗科、茶科为主要科。

2 研究方法

2.1 数据获取

根据相关统计资料、文献[5]和实地调查，在南宁城市绿化植物中选取5种常见的乔木和3种常见灌木作为研究对象(表1)。每种树种随机选择3株，每株分别选择3片叶面完整的向阳叶片，在晴朗无风的天气，利用ECA-PB0402光合测定仪对样品进行测定。该测定仪测量所得数据包括光照强度、CO2浓度、温度、气孔导度、光合速率、空气湿度、蒸腾速率等。考虑到城市绿化植物的光照时间受建筑物影响较大，特别是太阳高度角较小时建筑物对阳光的遮挡面积大，故测量时间定为9∶00—17∶00，每2 h测量一次。采用叶室对样品进行单页闭路测量，每次测量时间为15 s，每3 s系统进行数据采集，读取瞬时光合速率，取平均值。

2.2 数据分析方法

各树种光合速率变化折线中，光合速率与时间轴的合围面积是植物净同化量。因此，可以通过树种的光合速率算出其净同化量[6]。

表1 测量树种

设P为净同化量，推出某被测树种在测量日的净同化量的计算公式为：

(1)

式中:P为某植物日单位面积同化总量，单位为mmol/(m2·d)；Pi为首次测量的瞬时光合速率；Pi+1为下一测点的瞬时光合速率，单位为μmol/(m2·s)；ti为首次测量的时间，ti+1为下一测点的时间，单位h；j为测试次数，3 600指每小时为3 600 s，1 000指1 mmol为1 000·μmol。

由光合作用反应方程式(CO2+4H2O→CH2O+3H2O+O2)，得出用某树种的日同化总量换算成该树种日固定CO2量和释放O2量的公式为：

Wco2=P×44÷1000

(2)

式中:Wco2为某树种某日单位叶面积固定CO2的质量，单位为g/(m2·d)；44为CO2的摩尔质量，单位为g/mol。

Wo2=P×32÷1000

(3)

式中：Wo2为某树种某日单位叶面积通过光合作用释放O2的质量，单位为g/(m2·d);32为O2的摩尔质量，单位为g/mol。

3 结果与分析

3.1 8种常用植物被测日光合速率分析

根据测量所得数据发现，植物的光合速率受外界温度、光照强度、CO2浓度等因素影响会有所波动。

从图1和图2可以看出，灌木和乔木的光合速率都有一个峰值，除了扁桃之外，其它被测植物峰值都出现在13时左右，此时的光照强度和温度均达到测量时段的最大值；乔木的光合速率整体上要大于灌木，但九里香却高于扁桃；乔木下午的光合速率变化要比上午平缓，灌木则相反，这可能是因为乔木在上午更快受到光照，温度变化较快，而下午灌木受到建筑物和其它高大植物的遮挡，光照时间较乔木少，温度下降快，光合速率也变化较快。

图1 乔木测量日光合速率Fig.1 Photosynthetic rate of trees measuring

图2 灌木测量日光合速率Fig.2 Photosynthetic rate of shrub measuring

3.2 8种常用植物碳汇能力分析

利用图1和图2中的数据，算出8种被测树种的净同化量和固碳量(表2、图3)。

从表2中可以看出，净同化量和固碳量成正比关系。

图3显示了5种乔木碳汇能力强弱顺序为：人面子(16.63 g/(m2d))>羊蹄甲(14.53 g/(m2d))>芒果(13.7 g/(m2d))>榕树(12.83 g/(m2d))>扁桃(9.27 g/(m2d))，其中碳汇能力最强的人面子和最弱的扁桃相差了1.8倍。3种灌木碳汇能力强弱顺序为：九里香(11.59 g/(m2d))>朱槿(8.66 g/(m2d))>夹竹桃(7.75 g/(m2d))，其中碳汇能力

表2 被测植物同化量、固碳量和释氧量

图3 8种植物日固碳量Fig.3 Day carbon fixation of eight kinds of plants

最强的九里香和最弱的夹竹桃相差了1.5倍。由图3可知，乔木的碳汇能力整体上要强于灌木，其中碳汇能力最强的人面子和最弱的夹竹桃相差了2.1倍，但九里香的日固碳量(11.59 g/(m2d))却要高于扁桃(9.27 g/(m2d))。

3.3 8种常用植物释氧能力分析

通过计算得出8种被测植物释氧量，对比图3和图4可以发现，该8种植物的固碳与释氧能力成正比。5种乔木释氧能力强弱顺序为：人面子(12.1 g/(m2d))>羊蹄甲(10.6 g/(m2d))>芒果(10 g/(m2d))>榕树(9.3 g/(m2d))>扁桃(6.7 g/(m2d))。3种灌木释氧能力强弱顺序为：九里香(8.4 g/(m2d))>朱槿(6.3 g/(m2d))>夹竹桃(5.6 g/(m2d))。乔木释氧量整体上要高于灌木，但九里香的日释氧量(8.4 g/(m2d))却要高于扁桃(6.7 g/(m2d))。人面子单位叶面积释氧量最高(12.1 g/(m2d))，夹竹桃单位叶面积释氧量最低(5.6 g/(m2d))，两者相差2.1倍。

图4 8种植物日释氧量Fig.4 Oxygenreleasingofeightkindsofplants

4 讨论

选择了南宁市区8种常见绿化植物，利用相关仪器对其光合速率进行测量，并计算得出其日固碳量和释氧量。结果表明：

1)植物的光合作用是其重要的生理过程，其受外部环境众多因素的影响，无时无刻不在变化，其主要包括温度、光照强度以及CO2浓度等。即使是在近似的环境中，各类植物的光合速率也不尽相同。

2)南宁市8种常用绿地植物的光合速率随光照强度变化，除了扁桃日光合速率在11∶00时达到最大值外，其余7种植物的日光合速率在13∶00时达到最大值，且只有一个峰值。

3)基于测量得到的8种植物的日光合速率变化值，通过计算表明，8种植物的固碳、释氧能力成正比，强弱顺序为：人面子>羊蹄甲>芒果>榕树>九里香>扁桃>朱槿>夹竹桃。乔木整体上强于灌木。

南宁市拥有良好的气候条件和丰富的植物资源，城市绿化植物可根据不同的需求进行灵活调整，在考虑景观效果的同时，从树种固碳释氧功能强弱的角度出发来选择市区内绿化树种，兼顾生态效益，以提高人居环境水平。本研究为南宁市绿化树种选择提供一些参考依据。

[1] 胡书勇.广西南宁城市园林绿化之现状及对策艺[J].现代园林,2014(6):130-131.

[2] 门媛媛，王伟平，崔勇.南宁市居住小区常用园林植物调查与分析[J].广西职业技术学院学报，2009，2(5):21-24.

[3] 李秀娟，仇硕，赵建,等.广西园林植物应用现状调查与分析[J].广西植物，2009，29(5)：635-639.

[4] 芦建国，王先从.南宁市主要公共绿地园林植物及其景观浅析[J].福建林业科技，2012，39(2):155-159.

[5] 温光远，黄志辉.广西南宁、柳州、桂林城市园林植物的调查与分析[J].广西植物，1992，12(3)：279-287.

[6] 刘海荣，宋力.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.

Urban Greening Tree Species in Nanning based on Carbon Sink

WEI Tai, SONG Shuqiao

(Institute of Geography and Planning, Guangxi Normal University, Nanning 530000, China)

Using ECA-PB0402 photosynthetic apparatus, 8 greening plants with higher utilization rate were selected in Nanning city to measure the daily change rate of photosynthetic rate, and to calculate net assimilation value, carbon sink, oxygen release. The results showed that the photosynthetic rate of 8 species of plants reached the peak at the time of 13∶00 except almond. plant photosynthesis and assimilation had a directly proportion, so did carbon sequestration and oxygen release, the strength of the order followed as Dracontomelon duperreanum Pierre>Bauhinia purourea>Mangifera indica>Ficus microcarpa>Murraya exotica>Mangifera persiciforma>Hibiscus rosa-sinensis>Nerium indicum. Carbon fixation and oxygen release capacity of trees was better than shrubs, but Carbon sequestration capacity and oxygen release ability of Murraya exotica were stronger than Mangifera persiciforma.

urban greening plants; carbon sink; oxygen release; photosynthetic rate; Nanning City

10.3969/j.issn.1671-3168.2017.01.031

2016-12-28.

广西西江流域生态环境与一体化发展协同创新中心资助.

韦 泰(1990-)，男，广西河池人，硕士研究生.研究方向:国土开发与资源利用.

宋书巧(1964-)，女，山东烟台人，广西师范学院环境与生命科学学院院长，博士，教授，硕士生导师.研究方向为区域环境、乡村旅游.

S731.2；S79

A

1671-3168(2017)01-0139-04