西北林学院学报2017,32(4):52~56 Journal of Northwest Forestry University doi:10.3969/j.issn.1001—7461.2017.O4.O9 郑州市1 5种常见园林树种固碳释氧能力分析研究 郭 晖,周 慧,张家洋 (新乡学院生命科学技术学院,河南新乡453000) 摘 要:为了揭示园林绿化树种的大气环境效益,并为城市人工绿化生态工程体系的植物选择和配 置提供一定的参考,对郑州市常见的15种乡-+-N4 ̄Nge的固碳释氧能力进行研究。结果表明,整 株树种固碳量变化范围21.90 ̄779.17 g・d一,释氧量变化范围16.56~583.03 g。d 。其中供 试树木中光合速率值乔木为6.16 mol・m ・s 、灌木为7.36 mo1.m ・s ,常绿树种为 6.15 mo1.m一 ・s 、落叶树种为6.64 mol・m ・s_。;整株固碳量乔木、灌木分别为386.45、 11O.55 g.d一,常绿、落叶树种分别为216.58、339.56 g・d ;整株释氧量乔木、灌木分别为 283.55、89.83 g.d ,常绿、落叶树种分别为148.50、247.73 g・d一。单位面积固碳释氧量灌木 >乔木、常绿树种>落叶树种,而植物整株固碳释氧量乔木>灌木、落叶树种>常绿树种,固碳释氧 量较高的树种为栾树、广玉兰和悬铃木,较低的为紫薇、紫叶李和碧桃。 关键词:郑州市;园林植物;固碳;释氧 中图分类号:¥731.2 文献标志码:A 文章编号:1001—7461(2017)04—0052—05 Crbon Fixation and Oxygen Release of 1 5 Common Landscape Trees in Zhengzhou GUO Hui。ZHOU Hui,ZHANG Jia-yang f School of Science and Technology.Xinxiang University,Xinxiang,He’ nn 453000,China) Abstract:In order to understand the benefits of landscape tree species to atmospheric environment,and to Drovide references for species selection and arrangement in the municipal ecological engineering system,the caDabilities of carbon fixation and oxygen release of 1 5 common native greening species in Zhengzhou were investigated.The values of carbon fixation and oxygen release of an individual tree among 1 5 species ranged from 21.90 to 779.17 and 16.59—583.03 g・d,respectively.The values of photosynthetic rate were ar— bor species:6.16,shrub species:7.36,evergreen species:6 15,and deciduous species:6.64 mol‘m ’ s 1.The va1ues of carbon fixation of arbor,shrub,evergreen,and deciduous species per plant were 386.45, 11O.55,216.58,and 339.56 g・d,respectively,while the values of oxygen release of these species were 283.55,89.83,148.5O,and 247.73 g・d ,respectively.Carbon fixation and oxygen release per umt area of shrubs were higher than those of arbors,and of evergreen species were were higher than those of deciduous sDecies.It was concluded that plant species that demonstrated higher capability Of carbon and oxygen re一 1ease were Ko Zreuterin panicMlata,Magnolia grandiflora and Platanus acerifo!ia,while Lagerstroemia dica,Pr“ s cerasz。fer口and Amygdalus persica showed weaker capability to fix carbon and release oxygen・ Key words:Zhengzhou;garden plant;carbon fixation;oxygen release 随着我国城镇化建设水平的加快、城市规模的 创国家级园林城市、森林城市、生态文明城市,园林 增加,各级对城市环境建设越来越重视,各地争 收稿日期:2016-12-05修回日期:2o16-12 23 植物是构成城市绿地系统和城市园林工程建设的重 基金项目:河南省基础与前沿技术研究(142300410100) 作者简介:郭晖,男,讲师,硕士,研究方向:园林植物生态学。E—mail:290711657@qq.eom *通信作者:张家洋,男,硕士,副教授,研究方向:生态学。E—mail:skxsyszr@163.corn 第4期 郭 晖等:郑州市15种常见园林树种固碳释氧能力分析研究 53 要组成部分,也是保持城市生态系统良性循环的重 要因素。植物是生态系统的生产者也是消费者,植 物在进行光合作用的过程中能够吸收园林工程中其 整、长势较好的功能叶进行测定,每种植物每片叶均 记录3个瞬时光合速率值,最后取平均值 ]。 表1供试植物 他造园要素产生的多余的CO ,释放出大量的O。, 达到固碳释氧目的 ]。通过打造良好的园林植物 群落在一定程度上能够缓解城市热岛效应_3 ],净化 城市空气L5 ],维持城市的碳氧平衡,从而改善人居 环境。这给园林设计师们在城市园林设计时也提出 了新要求,设计不仅要考虑园林艺术构图,还得考虑 园林植物群落的景观生态效益,这方面的研究报道 也较多【7]。本研究选定郑州市常见的15种园林木 本植物,通过定量测定叶面光合速率等指标来研究 它们固碳释氧方面的能力,以期为郑州及周边地区 城市园林植物的选择应用及生态效益评价提供一定 的参考。 1 研究区概况 郑州市是河南省省会,北接黄河,西靠嵩山,东 南为辽阔的黄淮平原。地理位置112。42 一114。14 E,34。16 一34。58 N,气候属暖温带性气候,年 降水量约639.2 mrfl,年平均气温约14.2℃,无霜 期210 d[8-93;地带性植被属于温带落叶常绿混交阔 叶林带,植物区系属中北温带分布和东亚分布[1 “]。 近年来,郑州市城市园林绿化建设取得了很大 的成就,先后被评为国家园林城市、全国绿化模范城 市、国家森林城市,被称为华北绿城。截至2015年 底,郑州市城市建成区人均公共绿地面积达到12 m ,绿地率、绿化覆盖率分别达到36 、43 ,基本 形成了布局合理、园林绿地形式多样、物种丰富,与 自然环境协调一致的现代化园林绿化新格局。 2 研究方法 2.1园林植物的选择 对郑州市区绿化树种广泛深入调查的基础上, 选择了园林绿化中常用的生长健壮、病害较少的白 蜡、悬铃木、合欢、女贞、石楠等15种园林树木为研 究对象(表1)。 2.2植物光合速率和叶面积指数的测定方法 于2016年7~8月,选择无风、无雨,天气晴朗、 自然光源充足的天气,在河南农业大学校园内8:00 —18:O0,采用ECA—PB0402便携式光合作用分析 仪测定15种园林植物光合速率,每间隔2 h进行1 次测量。为了减少误差,15种植物在同一天内要全 部测完并保证测量次数一致,每个月选择3 d进行 测量,2个月共计测量6 d。每种园林树种均选择4 株作为代表个体,在每株上选择3片向阳且叶面完 Table 1 List of tested plants 树种 科属 备注 白蜡(Fraxinus chinensis) 木犀科白蜡属 落叶乔木 悬铃木(Platanus acerifolia) 悬铃木科悬铃木属 落叶乔木 合欢(Albizia julibrissin) 豆科合欢属 落叶乔木 女贞(Ligustrum lucidum) 木犀科女贞属 常绿乔木 广玉兰(Magnolia grandiftora) 木兰科木兰属 常绿乔木 银杏(Ginkgo biloba) 银杏科银杏属 落叶乔木 碧桃(Amygdalus persica) 蔷薇科李属 落叶灌木 紫薇(Lagerstroemia indica) 千屈菜科紫薇属 落叶灌木 石楠(Photinia serrulata) 蔷薇科石楠属 常绿灌木 栾树(Koelreuteria paniculata) 无患子科栾树属 落叶乔木 光叶海桐(Pittosporum glabratum)海桐花科海桐花属 常绿灌木 枇杷(Eriobotrya japonica) 蔷薇科枇杷属 常绿乔木 国槐(Sophora japonica) 蝶形花科槐属 落叶乔木 垂柳(Salix babylonica) 杨柳科柳属 落叶乔木 紫叶李(Prunus cerasifera) 蔷薇科李属 落叶乔木 利用TOP一1300便携式植物叶面积分析仪对 l5种园林植物叶面积指数进行测定,每种园林植物 选择4株具有代表性的个体,每个个体植物分别测 定2个不同方向的叶面积指数值,然后取其平均值; 15种园林植物冠幅大小测量采用估算法,分别量取 4个植株个体冠幅东西、南北长度后相乘,然后取平 均值[1引。 2.3植物日平均光合速率和固碳释氧能力的计算 及分析方法 植物日净同化总量(mmol・m ・d )、日平 均光合速率( too!・m ・s )、日固碳释氧量用公 式(1)计算。 壹 q一竽 Win2 一 X 44 。2一而p X 32一。2一T (1)1) 式中,P为测定日净同化总量;P 为初测点瞬时光合 作用速率;P 为下一测点瞬时光合作用速率;t 为 初测点的瞬时时间(h);t…为下一测点时间; 代表 测试的次数;q代表日平均光合速率;叫 。表示单位 面积日固碳量(下同),叫。。表示单位面积日释氧量 (下同)。 植物整株日固碳释氧量式计算: W 2一训 2×L×M (2) W。2一训。2×L×M (3) 式中,w 表示植物整株日固碳总量;W。 为植物整 株日释氧总量;L代表植株叶面积指数;M代表植 株冠幅面积。 54 西北林学院学报 采用SPSS软件的t检验法对15种园林植物乔 木与灌木以及常绿与落叶的叶面积指数、平均光合 速率、冠幅以及固碳释氧量的差异性进行比较l1 。 3 结果与分析 3.1植物叶面积指数、冠幅和日平均光合速率值 由表2可知,供试的15种园林植物中叶面积指 数变化区间处于1.46~4.15之问,其中5种常绿树 种与10种落叶树种的叶面积指数平均值分别为 2.37和2.18,常绿树种相对于落叶树种而言略偏 大。11种乔木与4种灌木的叶面积指数平均值分 别为2.32和2.02,相对于灌木而言,乔木略偏大; 供试园林植物的冠幅大小在1.44~105 m 之间,其 中11种乔木和4种灌木的冠幅平均为25.20 m 和 5.59 m ,灌木冠幅明显<乔木;落叶树种与常绿树 种的均幅分别为25.41 m 和9.12 m ,落叶树种冠 幅明显>常绿树种。 表2植物叶面积指数、冠幅和平均光合速率值 Table 2 I ef area index,crown width,and average photosynthetic rate of plants tested 树种 叶 数 /(u m01.三一 白蜡 悬铃木 合欢 女贞 广玉兰 银杏 碧桃 紫薇 石楠 栾树 光叶海桐 枇杷 国槐 垂柳 紫叶李 总平均值 乔木 灌木 常绿树种 落叶树种 供试园林植物的日平均光合速率值分布范围为 1.59~12.82“tool・m ・s~,其中位列前3位的 分别为紫薇、栾树和白蜡,位列后3位的为悬铃木、 银杏和垂柳;供试植物中乔木、灌木的平均日光合速 率均值分别为6.16、7.36 t,mol・m ・s~,灌木高 出乔木1.2 mol・m ・s ;常绿树种平均日光合 速率值为6.15 tLmol・m ・s_。,落叶树种为6.64 otol・m ・s一,落叶树种略高出常绿树种0.49 /zmol・m。・s一。 采用SPSS软件的t检验法(P>0.05)进行分 析,表明上述15种不同类型园林绿化树种的日平均 光合速率、叶面积指数和冠幅均无显著性差异。 3.2植物固碳能力分析 一般而言,植物单位面积每天固碳释氧量的多 少与日平均光合速率(光合作用速率)呈正相关关 系。由表3可知,15种园林绿化树种的单位面积固 碳量在2.O5~19.96 g・m ・d 之间,其中单位 面积固碳量排在前3位的分别是紫薇、栾树和女贞, 排在后3位的从低到高依次是碧桃、垂柳和悬铃木; 其中乔木、灌木单位面积固碳量均值分别为6.61、 9.79 g・m ・d一 ;乔木低于灌木3.18 g・m ・ d一 ,落叶树种与常绿树种单位面积固碳量均值分别 为6.13、1O.02 g・m ・d一 ,落叶树种低于常绿树 种3.89 g・m ・d。园林植物整株固碳量21.9 ~779.17 g・d~ ,从大到小排列顺序依次为栾树 >广玉兰>悬铃木>银杏>女贞>合欢>枇杷>国 槐>石楠>白蜡>光叶海桐>垂柳>紫薇>紫叶李 >碧桃。其中供试植株中乔木和灌木平均整株固碳 量分别为386.45 g・d 和l1O.55 g・d ,乔木明 显高于灌木275.90 g・d;常绿树种与落叶树种的 平均值分别为216.58、339.56 g・d,落叶树种> 常绿树种。 表3植物单位面积和整株固碳量 Table 3 Amount of carbon fixation per unit area and per individual plant 3.3植物释氧能力分析 由表4可知,15种园林绿化树种的单位面积释 氧量变化幅度在1.55~13.96 g・m ・d 之间, 其中最高的是紫薇,其次是栾树和女贞,排在后3位 第4期 郭 晖等:郑州市15种常见园林树种固碳释氧能力分析研究 55 的从高到低依次是紫叶李、悬铃木和碧桃;供试植物 中4种灌木和11种乔木单位面积释氧量平均值分 别为7.96、4.85 g・m ・d_。,灌木相比乔木高出 3.11 g・m ・d_。;落叶树种与常绿树种单位面积 释氧量分别为4.40、6.87 g・m ・d,常绿树种 比落叶树种高出2.47 g・m ・d。植物整株释 氧量16.56~583.03 g・d_。,从高到低排列依次为 栾树、广玉兰、悬铃木、银杏、女贞、合欢、枇杷、国槐、 石楠、白蜡、光叶海桐、垂柳、紫薇、紫叶李、碧桃。乔 木、灌木整株氧量平均分别为283.55、89.83 g・ d_。,乔木高于灌木193.72 g・d;常绿树种与落叶 树种的均值分别为148.50 g・d 和247.73 g・ d_。,落叶高于常绿。 经t检验,不同类型园林植物(乔木与灌木,常 绿与落叶)单位面积和整株释氧量均无显著差异 (P>0.05)。 表4植物单位面积和整株释氧量 Table 4 Amount of oxygen release per unit area and per individual plant 4 结论与讨论 本研, 所选的15种木本植物均为地方乡土树 种,在郑州市区长势较好,是郑州市园林绿化中常用 的基调树种和骨干树种,15种植物中落叶树种占 67 ,常绿树种占33 ,与郑州市落叶常绿混交地 带性植被类型是一致的,能够反映郑州市区园林绿 化建设对植物选择的要求。 从研究结果来看,虽然乔木的平均光合速率和 单位面积固碳释氧量均是低于灌木,但是乔木冠幅 和叶面积指数均远远大于灌木,所以乔木整株固碳 释氧量还是远大于灌木的。因此,在人工绿地生态 功能体系建设中乔木树种扮演着关键角色,而灌木 可以通过园林管理措施及群植、丛植等密植手法增 加叶面积指数和冠幅,从而来增加其固碳释氧量。 本研究所选15种园林绿化树种中,落叶树种单 位面积固碳释氧能力<常绿树种,但是常绿树种个 体的总固碳释氧量却<落叶树种.由此可见,在进行 郑州市城市园林绿化建设时,可以考虑在人流量较 大、驻足时间较长的的城区公园、居住区、街头绿地、 校园等场所选用释氧能力强的乡土树种作为城市绿 化的优选树种,如栾树、广玉兰、悬铃木等落叶乔 木,另外还需考虑乔木和灌木、常绿和落叶树种的数 量比例关系(最好是乔木和落叶树种比例要占有绝 对优势)。一方面树种类型多样化,可以满足造景需 要,丰富园林景观、美化环境,增强对游人的吸引力。 另一方面,这些树木光合净同化量大、固碳释氧能力 强,可以起到明显改善和调节城市环境空气质量的 作用。在此基础上再应用科学的植物配置方法一定 能够实现城市景观效果和生态功能的双丰收。 董延梅_1 等通过对杭州西湖风景区10种园林 绿化树木固碳释氧能力进行研究,结果表明乔木的 平均光合速率和单位面积固碳释氧量均>灌木,就 绿化树木的整株固碳释氧量而言,常绿树木>落叶 树木,这些研究结果与本研究不一致。原因可能是 该学者选择的10种绿化树种中乔木有8种(2种常 绿、6种落叶)、灌木2种(均为常绿),而本研究当中 所选的15种树种中乔木11种(3种常绿、8种落 叶)、灌木4种(2落叶、2常绿),该学者所选灌木树 种代表性不强;就同一常绿树种生长情况而言,处于 温暖湿润的华东地区明显要好于干燥少雨的华北地 区,该学者选择的4种常绿树种中香樟为高大乔木, 枝叶繁茂、冠幅大,而本研究选择的北方常绿树种均 为亚乔木、小乔木和灌木,整体植株都较小;除此之 外,测量周期不同也会导致同一树种平均光合速率 和单位面积固碳释氧量以及整株植物固碳释氧量存 在着差异,而董延梅认为乔木的整株固碳释氧量> 灌木,史红文L1 等认为乔木的平均光合速率和单位 面积固碳释氧量<灌木,这都与本研究结论一致。 由于受条件制约,本研究未对各种绿化树木固碳释 氧能力受其他环境因素影响开展研究。如季节因 素,韩焕晶_1 ]认为秋季偏高,夏季偏低,王忠君[1 认 为,有些绿化树木在夏季固碳释氧能力强,而秋季减 弱。其次,滞尘量的影响,如绿化树木叶片上悬浮颗 粒的多少也是影响其固碳释氧量的重要因素之 一_】 ,因为这些颗粒物堵塞了叶片上的气孔,影响 光合作用的正常进行,最后,地域因素,如对大范围、 56 西北林学院学报 32卷 不同地域建立起地带性植物群落进行固碳释氧量研 究,为各地区开展城市绿地系统生态效益评估参考。 参考文献: [1]黄晓鸾,张国强.城市生存环境绿色量值群的研究(1)[J].中国 园林,1998(1):61—63. 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