西藏兩種楊樹光合特性及其釋氧價值評估

普 羅，邊巴多吉，普布頓珠，旦 增

(西藏自治區(qū)林業(yè)調(diào)查規(guī)劃研究院，拉薩 850000)

西藏兩種楊樹光合特性及其釋氧價值評估

普 羅，邊巴多吉，普布頓珠，旦 增

(西藏自治區(qū)林業(yè)調(diào)查規(guī)劃研究院，拉薩 850000)

采用Li-Cor-6400光合儀對藏川楊和北京楊的日光合特性進行測定，結(jié)果表明：藏川楊和北京楊的日光合進程均表現(xiàn)為雙峰曲線，藏川楊與北京楊的凈光合速率日變化最大峰值均在14:00出現(xiàn)，分別為16.62 μmol/(m2·s)和15.52 μmol/(m2·s);兩種楊樹的蒸騰速率日變化均呈單峰曲線,峰值均出現(xiàn)在12:00，藏川楊峰值為8.47 mmol/(m2·s)，北京楊峰值是8.74 mmol/(m2·s)；單株藏川楊的年釋氧生態(tài)價值高于北京楊，分別為348元和210元。

藏川楊；北京楊；光合特性；生態(tài)效益

光合作用是植物體內(nèi)極為重要的代謝過程，它的強弱對于植物生長、發(fā)育及抗逆性均具有十分重要的影響，因而可將光合作用大小作為判斷植物生產(chǎn)力的指標[1-2]。北京楊作為鉆天楊和二青楊的人工雜交楊，具有明顯的雜種優(yōu)勢，易繁殖、造林快、綠化快，作為速生用材林，在華北、華西廣泛栽植，在土壤、水肥條件較好的立地條件下生長較快，但在高寒、干旱、貧瘠、鹽堿性土壤上生長較慢。藏川楊屬楊柳科屬植物，主要分布在西藏、四川等海拔2 400 m以上的山地，因其生長速度快、壽命長、干形通直、材質(zhì)好、適應(yīng)性強等優(yōu)點，近年來深受當?shù)厝嗣裣矏?，并廣泛應(yīng)用于防風(fēng)固沙、生態(tài)安全屏障建設(shè)等造林綠化工程[3-4]。雖然對藏川楊和北京楊的光合特性的研究有所報道，但是只限于平原地區(qū)，且沒有對其釋氧價值進行定量評價與比較[5-6]。本文通過對藏川楊和北京楊的日光合特性進行比較分析，并對其釋氧產(chǎn)生的生態(tài)效益進行評價，定量評估兩種楊樹生態(tài)價值，對提高人們的生態(tài)保護意識和實現(xiàn)綠色GDP具有重大的現(xiàn)實意義。

1 研究地概況

研究的地點位于西藏林芝八一鎮(zhèn)西藏大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院，94°20′33″E，29°40′24″N，海拔2 900 m，屬高原半濕潤氣候區(qū)，年均氣溫8.6℃，年均降水量634 mm，年均日照時數(shù)為1 988.06 h，日照百分率為46%，無霜期200 d左右。土壤以山地棕壤為主，土層厚，土質(zhì)粉砂性，pH<7。植被以稀疏的耐干旱植物為主，其中喬木以柏樹、冷杉、松樹、云杉、楊樹為主，灌木主要有川滇高山櫟(在林芝地區(qū)因樵采等因素皆呈灌木狀)、工布小檗等，草本植物主要有狗尾草、米林黃芪等。分別選取生長發(fā)育正常、具代表性的藏川楊和北京楊各一株，樣本概況見表1。

表1 樣木概況樹種樹齡/a胸徑/cm單葉面積/cm2葉片數(shù)量藏川楊2568242025北京楊2563183026

2 研究方法

2.1 實驗材料

實驗材料為林齡25年的成年樹種，并且生長良好，無病蟲害的藏川楊和北京楊。

2.2 測定方法

在每株的陽面中上部各選擇三片功能葉進行光合速率及其相關(guān)生理生態(tài)指標測定。所用儀器為美國產(chǎn)Li-6400便攜式光合儀，儀器進氣管口置于CO2濃度較穩(wěn)定的3 m高處，光合測定時間為7月下旬晴天，從08:00-20:00，每隔2 h測定1次，同時記錄與光合作用相關(guān)的氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、胞間CO2濃度、氣溫、葉溫、環(huán)境相對濕度、環(huán)境CO2濃度等生理指標。

釋氧效益的確定： 單個平均葉面積為A(cm2)，一株樹的葉片數(shù)為B，葉片總面積為S=A×B；以1年中植株葉片存活5個月(根據(jù)林芝地區(qū)氣候，楊樹葉片一般5—9月為生長季)共150 d計算，單葉釋氧量為C(根據(jù)CO2+H2O→CH2O+O2，可計算出單葉釋氧量C)，總的釋氧量=S×C×150，釋氧價值參考《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》，為1 000元/t O2，對這兩種樹種的釋氧生態(tài)效益進行定量評價。

3 結(jié)果與分析

3.1 環(huán)境因子的日變化

從圖1(a)可以看出，從08:00—20:00，溫度總體趨勢是先上升后下降，在14:00時達到最大值29.34 ℃，之后逐漸降低，在中午12V00時比10:00稍有下降；圖1(b)表明，從早上08:00—20:00，CO2濃度先降低后上升，最低值為14:00的993.05 mg/m3，這是由于在傍晚CO2濃度的富集，早上較高，日出后，隨著植物的光合作用，CO2的濃度開始降低，到中午14:00時達到最低，之后，由于光照強度降低光合作用減弱，固碳能力降低，CO2的濃度又逐漸回升，晚上20:00是又達到較高值。

圖1 環(huán)境因子日變化

3.2 生理因子日變化

3.2.1 蒸騰速率

圖2 兩種楊樹的蒸騰速率日變化

蒸騰作用是樹種體內(nèi)水分代謝的重要生理過程之一[7]，蒸騰速率既可表示植物的耗水量，又可表征被動吸水的能力。通過對蒸騰速率的測定可以了解一種植物的水分消耗情況及對環(huán)境的適應(yīng)性[8]。蒸騰速率越大，其吸水能力越強，水分的代謝速度也快。由圖2可以看出，藏川楊與北京楊的蒸騰速率都呈單峰曲線，從上午08:00開始兩種楊樹的蒸騰速率隨時間變化開始上升，到中午12:00時都同時達到峰值，北京楊為8.74 mmol/(m2·s)，藏川楊為8.47 m mol/(m2·s)，之后開始下降。兩種楊樹的蒸騰速率存在差異，從上午08:00到下午14:00北京楊的蒸騰速率大于藏川楊，而到14:00后藏川楊的蒸騰速率大于北京楊。

3.2.2 氣孔導(dǎo)度

氣孔對植物的水分散失及O2及CO2氣體交換過程具有顯著的調(diào)控作用[9-10]。從圖3可以看出兩種樹種的氣孔導(dǎo)度的日變化曲線呈單峰曲線，峰值同時出現(xiàn)在12:00，其中北京楊和藏川楊分別為0.893 4 mol/(m2·s)和0.768 6 mol/(m2·s)。兩種楊樹的氣孔導(dǎo)度的變化存在時間上的差異，從早上08:00到下午14:00北京楊的氣孔導(dǎo)度大于藏川楊，而在14:00后藏川楊大于北京楊，這與二者蒸騰速率的變化曲線相一致，證明了氣孔導(dǎo)度與蒸騰速率之間的相關(guān)性[5]。

圖3 兩種楊樹氣孔導(dǎo)度日變化

3.2.3 凈光合速率

凈光合速率是衡量光合作用量的重要指標，表征了植物的光合作用強度[1]。藏川楊與北京楊凈光合速率的日變化狀況見圖4，可以看出，兩種楊樹凈光合速率的日變化均呈雙峰曲線。北京楊凈光合速率從08:00到10:00逐漸上升，12:00時有所下降，這是由于在12:00時外界空氣溫度較10:00有所下降，影響到了光合作用，到14:00達到峰值15.52 μmol/(m2·s)，經(jīng)過峰值后，開始下降并到最低值。相對而言，藏川楊凈光合速率從08:00到14:00逐漸上升，到14:00達到峰值16.62 μmol/(m2·s)，經(jīng)過峰值凈光合速率開始下降。18:00時仍保持了較高的凈光合速率，印證了18:00時環(huán)境中的CO2的濃度低于16:00。兩種樹種08:00時的光合速率均明顯高于20:00時的光合速率，這是因為白天植物的呼吸作用使得環(huán)境中的CO2濃度減少，到傍晚CO2濃度明顯少于早晨，CO2濃度作為光合因素，它的減少影響到了光合作用，并使其減弱。通過比較，除了在16:00時的凈光合速率二者基本相等外，其他時刻均表現(xiàn)為藏川楊的凈光合速率值大于北京楊，這可能是由于北京楊的生長需要更多的水分，而環(huán)境相對干燥引起的[6]，藏川楊作為鄉(xiāng)土樹種具有耐干旱脅迫的適應(yīng)性。

圖4 兩種楊樹凈光合速率日變化及平均值

3.3 釋氧效益

固碳、釋氧作為生態(tài)服務(wù)的重要功能[11]，在全球氣候變化的情況下，西藏高原林木的固碳、釋氧能力對于減緩溫室氣體升高速度顯得十分重要，按氧氣價格1 000元/t計算，一株藏川楊的年釋氧價值為348元，北京楊的年釋氧價值為210元 。

4 討論

1) 北京楊和藏川楊的日光合速率變化都為雙峰曲線，最高峰值同時出現(xiàn)在14:00，分別為15.52 μmol/(m2·s)和16.62 μmol/(m2·s)，但是出現(xiàn)峰值的時間比在平原地區(qū)出推遲了4 h[5]，主要由于高原地區(qū)夏天氣溫較內(nèi)地低，日出時間較晚，推遲了樹種的光合作用。兩種樹種的凈光合速率，早上要明顯高于傍晚，藏川楊的光合速率總體高于北京楊，反映了不同樹木的光合作用對高原環(huán)境的適應(yīng)性不同，藏川楊具有更好的適應(yīng)性。

2) 兩樹種的蒸騰速率日變化曲線均為單峰型，12:00時同時出現(xiàn)峰值，北京楊8.74 mmol/(m2·s)，藏川楊8.47 mmol/(m2·s)。從早上08:00到下午14:00北京楊的蒸騰速率大于藏川楊，而到14:00后藏川楊的蒸騰速率大于北京楊。說明北京楊在早上對環(huán)境因子的利用能力高于藏川楊，而下午藏川楊高于北京楊。兩種楊樹的氣孔導(dǎo)度存在時間的差異[5]，從早上08:00到下午14:00北京楊的氣孔導(dǎo)度大于藏川楊，而在14:00后藏川楊的大于北京楊，說明北京楊的細胞活性早上高于藏川楊，而下午低于藏川楊。

3) 植物通過光合作用可以吸收CO2和放出O2，具有很好的凈化空氣和改善小氣候的功能[12]。通過對北京楊與藏川楊兩樹種光合速率及其它生理特性的測定可知：藏川楊作為青藏高原的鄉(xiāng)土樹種，對本地環(huán)境影響因子(CO2、溫度、光照)的變化，表現(xiàn)得沒有北京楊敏感。經(jīng)估算，一株北京楊和藏川楊年釋氧價值分別為210元和348元，說明藏川楊在高原地區(qū)具有更高的生態(tài)釋氧價值。

[1] 許大全.光合作用效率[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,2002.

[2] 潘瑞熾.植物生理學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社，2008.

[3] 張海武，米瑪次仁，巫流民.藏川楊硬枝扦插育苗技術(shù)[J].西藏科技, 2008(2): 72-73.

[4] 王玉霞，張明蘭，洛英，等.藏川楊的研究現(xiàn)狀、生理特點及栽培技術(shù)[J].西藏農(nóng)業(yè)科技，2011,33(04)：37-39.

[5] 劉洋，貝蓓，黃大莊，等.藏川楊與中林46光合特性比較[J] .北華大學(xué)學(xué)報，2010，11(01)：69-72.

[6] 王占林，鄭淑霞，張有生.高寒地區(qū)北京楊速生豐產(chǎn)林栽植密度與經(jīng)濟效益分析[J].林業(yè)科技通訊：2000(9)：10-11.

[7] 蘭小中，廖志華，王景升.西藏高原瀕危植物西藏巨柏光合作用日進程[J].生態(tài)學(xué)報，2005 (12)：3172-3175.

[8] 李生英,蘭榮光,許童羽,等.不同楊樹品種生理生態(tài)特性及其與生長的關(guān)系[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1998,29(1):47-52.

[9] 鄭淑霞,上官周平. 8種闊葉樹種葉片氣體交換特征和葉綠素?zé)晒馓匦员容^[J].生態(tài)學(xué)報, 2006, 26(4): 1080-1087.

[10] 宮研，賈順東.新疆楊葉片光合速率研究[J].林業(yè)實用技術(shù)，2012(06)：6-8.

[11] 李福強，王興華，陳士剛，等.吉林市森林固碳釋氧生態(tài)效益評價[J].吉林林業(yè)科技，2011，3(02)：10-12,43.

[12] 郭其強，羅大慶，方江平，等.西藏林芝森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009,37(18)：8746-8749.

ValuationonPhotosyntheticCharacteristicsandOxygenReleaseofTwoKindsofPoplarinTibet

Puluo，Bianba Duoji，Pubu Dunzhu，Danzeng

(Forest Inventory and Planning Institute of Tibet Autonomous Region, Lhasa 850000, Tibet，China)

Diurnal photosynthetic characteristics ofPopulusszechuanicaandPopulusbeijingensiswere measured by using Li-Cor-6400 photosynthesis system. The results showed that: Daily photosynthetic process of both kinds of Poplar showed bimodal curve, diurnal variation peak of net photosynthetic rate ofPopulusszechuanicaandPopulusbeijingensisappeared in 14:00, the peak data were 16.62 μmol/(m2·s)and 15.52 μmol/(m2·s), respectively. Diurnal variation of transpiration rate of two poplar both showed single peak curve, and peak were 8.47 mmol/(m2·s) and 8.74 mmol/(m2·s), respectively, occurred at 12:00, Annual oxygen releasing ecological value per tree ofPopulusszechuanicawas higher than that ofPopulusbeijingensis, which was 348 yuan and 210 yuan.

Populusszechuanica；Populusbeijingensis；photosynthetic characteristics；ecological benefits

2014-03-18

普羅(1981-)， 男,西藏拉薩人,工程師,主要從事林業(yè)調(diào)查規(guī)劃和設(shè)計。

S 792.119; Q 945.11

A

1003-6075(2014)02-0056-03