常綠植物蒸騰速率和光合特性的日變化

常綠植物蒸騰速率和光合特性的日變化

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市綠化引起了人們的高度關(guān)注。目前,對(duì)城市綠化樹種的選擇,主要從直接的感官亦即從綠化、美化、香化等角度考慮,很少對(duì)感官以外的栽培生理、對(duì)空氣中的CO2、濕度、溫度及樹種的吸塵能力等角度進(jìn)行選擇。本文對(duì)海桐、大葉黃楊、桂花、珊瑚樹的蒸騰作用和凈光合速率的日變化進(jìn)行了研究,并對(duì)4種灌木對(duì)環(huán)境包括樹冠內(nèi)溫度、樹冠周圍的CO2、濕度及葉片的吸塵能力的影響進(jìn)行了探討,為城市綠化樹種的選擇提供參考。1溫度、濕度及光催化氧化以校園綠化帶內(nèi)栽培管理?xiàng)l件一致的10年生4種常綠植物海桐(P.tobiraAit.)、大葉黃楊(E.japonicaThunb.)、桂花(OsmanthusfragransLour.)、珊瑚樹(Viburnumodoratisimum.)為試材,試驗(yàn)期間植株沒(méi)有受到明顯的水分脅迫。取外觀生長(zhǎng)正常的向陽(yáng)的當(dāng)年生成熟春梢葉片作各種測(cè)定。測(cè)定時(shí)間為8月上旬,選擇晴天進(jìn)行。4種常綠植物對(duì)環(huán)境的影響以樹冠內(nèi)的溫度、樹冠周圍(葉片表面5～10cm處)的濕度及CO2濃度與大氣中的溫、濕度和CO2比較,同時(shí)測(cè)定4種植物樹冠外圍中部春梢葉片的吸塵能力。溫度用點(diǎn)溫計(jì)測(cè)定,濕度用濕度計(jì)測(cè)定,CO2含量用CB-1101型光合—蒸騰作用測(cè)定儀測(cè)定;葉片吸塵能力以1m2葉片吸塵重量(g)表示。測(cè)定時(shí)間為早上9～10h。于上午10h摘取春梢中部葉片30片,帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定水分及葉綠素含量。葉片組織水、自由水和束縛水含量參考張志良主編的植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量采取浸提法:將葉片剪碎,取0.5g用80%的丙酮10ml浸提30h,用752型分光光度計(jì)測(cè)定,方法參照李合生主編的植物生理生化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。凈光合速率(Pn)和蒸騰速率用CB-1101型光合—蒸騰作用測(cè)定儀(北京產(chǎn))連體測(cè)定,采用開放式氣路,從6～18時(shí),每隔2h測(cè)定1次。Pn對(duì)光合有效輻射的響應(yīng):用紗布遮光,分別測(cè)定各材料在50μmol·m-2s-1、100μmol·m-2s-1、200μmol·m-2s-1、400μmol·m-2s-1、600μmol·m-2s-1、800μmol·m-2s-1、1000μmol·m-2s-1、1200μmol·m-2s-1、1400μmol·m-2s-1和1600μmol·m-2s-1、1700μmol·m-2s-1光強(qiáng)下的Pn。所有數(shù)據(jù)測(cè)定3次,取其平均值,用Excel進(jìn)行分析。2結(jié)果與分析2.1常綠植物葉片組織水、自由水、束縛水、束縛水、束縛水的配比植物組織中的水分以自由水和束縛水2種不同狀態(tài)存在,自由水和束縛水的含量及比例的高低,與植物的生長(zhǎng)、生理活性及抗逆性關(guān)系密切。4種常綠植物葉片的組織水、自由水、束縛水及自由水和束縛水的比值大小順序不同(見(jiàn)表1),組織水以珊瑚樹最高,桂花次之,大葉黃楊最低;自由水的大小排列順序?yàn)樯汉鳂?gt;海桐>桂花>大葉黃楊;束縛水的順序?yàn)榇笕~黃楊>桂花>海桐>珊瑚樹。但是從自由水和束縛水的比值來(lái)看,以海桐最高,珊瑚樹次之,大葉黃楊最低。2.2葉綠素a/b的配比從表2可以看出,總?cè)~綠素、葉綠素a的含量高低變化一致,以海桐含量最高,其次為珊瑚樹和桂花,以大葉黃楊的含量最低;而葉綠素a/b的比值以海桐和大葉黃楊較高,珊瑚樹和桂花較低。類胡蘿卜素含量以珊瑚樹最高(2.41%),與其他植物有顯著差異,而其他3種植物之間差異不顯著。2.3大葉黃楊、女貞和莎桐的峰值從圖1可看出,4種常綠植物的蒸騰速率的日變化曲線均呈先上升,后下降的單峰曲線,大葉黃楊和女貞的峰值在12時(shí)左右,而海桐和珊瑚樹的峰值在14時(shí)左右。蒸騰速率的峰值和均值均以珊瑚樹為最高,分別為4.56mol·m-2s-1和2.35mol·m-2s-1,海桐和桂花次之,大葉黃楊的峰值和均值最低。2.4用于第2次峰值與第2次峰值的比較從圖2可看出,4種常綠植物Pn的日變化均呈雙峰曲線,出現(xiàn)午休現(xiàn)象,第1次峰值出現(xiàn)在10時(shí)左右,第2次峰值出現(xiàn)在14時(shí)左右,兩峰間低谷值出現(xiàn)在12時(shí)左右,第1次峰值大于第2次峰值。其中以海桐的峰值和均值最高,分別為16.7μmol·m-2s-1和9.14μmol·m-2s-1,以大葉黃楊最低,峰值和均值為10.37μmol·m-2s-1和6.97μmol·m-2s-1。2.5海桐和桂花光補(bǔ)償點(diǎn)分析圖3為在氣溫、空氣相對(duì)濕度、CO2含量相對(duì)穩(wěn)定時(shí)Pn隨光合有效輻射增加而變化的曲線,4種常綠植物凈光合速率隨光通量的增加而增加,但光通量增加到一定程度時(shí),Pn增加不再顯著。根據(jù)圖3可以判斷海桐和桂花的光補(bǔ)償點(diǎn)較低,在0～50μmol·m-2s-1,而大葉黃楊和珊瑚樹的光補(bǔ)償點(diǎn)比海桐和桂花略高,在50μmol·m-2s-1左右;大葉黃楊、珊瑚樹及桂花的Pn的光飽和點(diǎn)均在1400μmol·m-2s-1左右,而海桐的光飽和點(diǎn)在1600μmol·m-2s-1以上,且海桐在光飽和點(diǎn)的Pn值也比其他3種植物高。2.6常綠植物樹冠外圍的濕度與光照的關(guān)系從表3可知,4種常綠植物冠內(nèi)溫度均比大氣中的溫度低,以海桐差異最大,溫度比大氣中溫度低4.5℃,而大葉黃楊與大氣中溫度無(wú)顯著差異,近相差0.1℃,樹冠外圍的相對(duì)濕度均比大氣中濕度高且呈顯著差異,以珊瑚樹最高,海桐、桂花和大葉黃楊3種植物之間差異不顯著。4種常綠植物樹冠外圍的CO2含量比大氣中CO2低且呈顯著差異;樹冠外圍的CO2含量與光合作用關(guān)系密切,光合作用越高,放出O2氣含量越多,周圍CO2含量越低。吸塵能力以珊瑚樹最高,1m2可達(dá)10.02g,其次為大葉黃楊,桂花和海桐吸塵能力較差。3植物光合能力植物蒸騰速率的日變化主要有2種變化曲線,在葉片水分充足時(shí)呈單峰曲線,在水分缺乏時(shí)為雙峰曲線。本文所測(cè)定的4種植物均呈單峰曲線,可能與雨后初晴的天氣有關(guān),水分供應(yīng)充足,早上蒸騰速率隨光照的加強(qiáng)、溫度的升高而升高,到中午前后達(dá)到峰值,下午隨光照強(qiáng)度和氣溫的降低而降低,故呈單峰曲線。比較4種常綠植物的蒸騰速率的峰值和日平均值,珊瑚樹>海桐>桂花>大葉黃楊,并不與4種植物葉片的組織水高低一致,但與自由水的高低順序較為一致,表明植物組織中自由水的含量越高,水分散失越快,蒸騰速率也越高。雖然4種植物的蒸騰速率日變化為單峰曲線,但4種常綠植物的凈光合速率仍然為雙峰曲線,可能與中午溫度過(guò)高有關(guān),溫度過(guò)高,與光合作用有關(guān)的各種酶的活性下降,導(dǎo)致光合速率也降低。4種植物的凈光合速率的峰值和日均值以海桐為最高,其次為珊瑚樹,大葉黃楊最低,與光合色素中總?cè)~綠素及葉綠素a含量高低一致,并且與4種植物對(duì)光照的響應(yīng)有關(guān),海桐的光補(bǔ)償點(diǎn)低,而光飽和點(diǎn)高,表明海桐既能適應(yīng)較低的光照,又能適應(yīng)較高的光照,故光合能力較強(qiáng)。植物對(duì)環(huán)境的調(diào)節(jié)作用,既受到植物的生理特性、植物樹冠、葉片的形態(tài)結(jié)構(gòu)等內(nèi)部因素的影響,同時(shí)還受到大氣中光照、溫度、風(fēng)等外因的影響。4種常綠植物冠內(nèi)溫度與大氣比較,以海桐差異最大,大葉黃楊幾乎沒(méi)有差異,主要與樹冠的形態(tài)結(jié)構(gòu)有關(guān),海桐枝葉濃密,樹冠表面積大,光線不易直射到樹冠內(nèi),故溫度比大氣中低;大葉黃楊枝葉稀疏,易受外界環(huán)境影響,因此,幾乎與大氣中沒(méi)有差異,4種植物樹冠