摘要:珊瑚朴是优良的南方绿化树种,树体高大,冠大荫浓,红花红果,适应性强,不择土壤,耐寒,耐旱,耐水湿,绿期长,可作为常绿树外的秋冬季街道行道树景观的补充。
以陕西省杨凌生长的珊瑚朴行道树为研究对象,通过物候期观测、光合特性测定等开展观赏特性和固碳释氧、增湿降温等生态效应研究,为珊瑚朴作为杨凌地区乃至西北地区园林绿化树种的推广应用提供参考。
以陕西省杨凌生长的珊瑚朴行道树为研究对象,通过物候期观测、光合特性测定等开展观赏特性和固碳释氧、增湿降温等生态效应研究,为珊瑚朴作为杨凌地区乃至西北地区园林绿化树种的推广应用提供参考。
植物组成是风景园林景观中不可或缺的内容,植物也是最拥有生命气息的景观元素。碧绿青翠的植物,让人心旷神怡,仿佛又重新回到大自然怀抱的美妙感受。然而,由于环境气候影响,北方城市的行道树主要以落叶阔叶树种为主,相对单一,可弥补秋冬季景观的常绿树较少,尤其是气候寒冷的冬季道路两旁,许多北方城市甚至无景可观izi珊瑚朴作为阔叶乔木,红花红果,绿期长,展现出优良的观赏价值,在南方城市中作为行道树应用广泛。
陕西省咸阳市杨凌区作为北方城市,亦生长着许多作为行道树使用的珊瑚朴,且生长状况良好。因此,对陕西省咸阳市杨凌地区珊瑚朴的生长状况、生理特性及其生态效益等开展深入研究和定量的数据分析,对珊瑚朴在西安地区推广应用,及其补充北方城市引种后的相关资料,意义重大。
陕西省咸阳市杨凌区作为北方城市,亦生长着许多作为行道树使用的珊瑚朴,且生长状况良好。因此,对陕西省咸阳市杨凌地区珊瑚朴的生长状况、生理特性及其生态效益等开展深入研究和定量的数据分析,对珊瑚朴在西安地区推广应用,及其补充北方城市引种后的相关资料,意义重大。
1材料与方法
1.1生物学特性
珊瑚朴(Celtis加lianaeSchneid),榆科朴属植物,民间称棠壳子树;落叶大乔木,树株高度可达30m,树冠圆球形。叶片呈卵形或倒卵状椭圆形,叶端渐尖或有时尾尖;叶片边缘中部具钝锯齿或全缘’31,在枝上交互生长。花序红褐色,状如珊瑚。
每年4月开花,9-10月结果;核果,椭圆球形,果径约lcm,果色橙红,味略甜陈珊瑚朴是一种喜好口照、略耐阴凉的阳性树种;它的生态适应性强,适宜大部分土质栽种,忍受寒冷、十旱或水湿能力较强;具深根性,使得抗风、抗污染能力强;生长速度中等,植株寿命长;体型高大,遮阴纳凉实践作用明显;此外,红花红果也具备观赏效果。总之,珊瑚朴拥有作为观赏树、行道树以及工厂绿化树等的优秀品质。
1.2试验地概况
试验地位于陕西省咸阳市杨凌西北农林科技大学校园内,属半湿润半十旱气候区,具有春暖夏热、秋凉爽冬寒冷、夏秋季节多雨而冬季十燥等大陆性季风气候特征。年均气温12.90C,无霜期2114。年均口照时数与秦岭淮河以北大部分城市相近,约2164h,年平均降雨量约635mm。
1.3试验材料
为探讨增温降湿效应,选择珊瑚朴及其行道树树龄相近、生长状况良好的银杏、苦楝、青桐、臭椿、旱柳5种常见的行道树作为对照(表1)。
1.4试验方法
1.4.1物候期观察。
2020年7月下旬-2021年5月中旬,对珊瑚朴展叶始期、开花期、果期等物候期进行观测记载。参考陈有民[6]提供的标准与方法:春秋季,每间断72h记载1次;夏季,每间断14d记载1次;秋季,落叶后结束观测。出现暴雨等极端天气,则在天气转良时立即观测。
各物候期的衡量标准:绿期,展叶始期到叶变色末期;秋叶呈现期,单个树木样本5%叶片呈现即为秋色;秋色叶观赏期,即单个树木样本30%~50%开始呈现秋色;最佳观赏期,即单个树木样本90%及以上叶片完全变为秋色;落叶初期,即单个树木样本10%的叶片脱落;落叶末期,即单个树木样本90%以上的叶片脱落[7]。
1.4.2降温、增湿效应
观测日从8:00-18:00,每间断2h记载1次;树木荫蔽的正下方设置测量点,并设置3处相同条件的样本点同步观测,各项指标测定5次后计算其平均值。手持气象站,在150cm垂直高度进行温度、湿度测定。同时,加入空旷环境的硬质地面作为对照。
引入平均降温率,评价珊瑚朴与其他行道树的降温能力,其公式为:
式中,T为平均降温率(%),Ti为各时间整点硬质对照点气温,Ti2为不同种行道树在各时间整点气温。
引入平均增湿率,评价珊瑚朴与其他行道树的增湿能力大小,其公式为:
式中,F为平均增湿效应(%),Fi为各时间整点硬质对照点空气湿度,Fi2为不同种行道树在各时间整点的空气湿度[8]。
1.4.3光合特性。
式中,F为平均增湿效应(%),Fi为各时间整点硬质对照点空气湿度,Fi2为不同种行道树在各时间整点的空气湿度[8]。
1.4.3光合特性。
2020年8月下旬和10月上旬(即夏秋季节),选择风和日丽天气开展珊瑚朴的光合特性测定;自然光照下,于样本区域选取健康、长势一致的珊瑚朴3株,各待测样本中选择向阳面、中等大小且健康的叶片作为标准样品。使用Li-6400XT光合仪,分别从8:00-18:00,每间断2h测定并记载蒸腾速率、光合速率。
采用积分法,计算出叶片在id内的净同化量,易得当日的净同化量:
式中,P为测定日的同化总量(mmol·m-2s-1);pi为初测点的瞬时光合作用速率;pt+1为下一测点的瞬时光合作用速率(mmol·m-2s-1);ti为初测点的瞬时时间(h);ti+1为下一测点的时间(h);i为测试次数。3600指每小时3600s;1000指1mol为1000pmol。
式中,P为测定日的同化总量(mmol·m-2s-1);pi为初测点的瞬时光合作用速率;pt+1为下一测点的瞬时光合作用速率(mmol·m-2s-1);ti为初测点的瞬时时间(h);ti+1为下一测点的时间(h);i为测试次数。3600指每小时3600s;1000指1mol为1000pmol。
1.4.4 固碳释氧能力与相关指标。
使用日间同化量乘20%计入植物在黑暗中的暗呼吸消耗,易得单位叶面积净日固碳释氧量:
式(4)中WCO2为珊瑚朴每日固定CO2的多少(g·m-2d-1),44为CO2的相对分子质量。根据光合作用的反应方程(式(5)),可计算出该测定日植物释放氧气的量,式(6)中QO2为日释放O2的量(g·m-2d-1),32为O2的摩尔质量。
式(4)中WCO2为珊瑚朴每日固定CO2的多少(g·m-2d-1),44为CO2的相对分子质量。根据光合作用的反应方程(式(5)),可计算出该测定日植物释放氧气的量,式(6)中QO2为日释放O2的量(g·m-2d-1),32为O2的摩尔质量。
依据测得的蒸腾作用速率,衡量珊瑚朴的降温增湿能力,日蒸腾总量为:
其中,E的单位是mol·m-2d-1,为试验当日的蒸腾总量;e的单位是mol·m-2d-1,e为测量时间节点的瞬时蒸腾速率,ei+1是下个时间节点的瞬时蒸腾速率;t的单位是h,ti指初测时间,ti+1则指下一测定点时间;1000指1mmol换算为1000μmol。
珊瑚朴的日增湿量为:WH2O=E×18(8)
其通过蒸腾作用而蒸发水分吸收热量,蒸腾作用所引起的气温下降值可由下式计算:
式(9)中,L的单位是J·g-1℃-1,表示蒸腾潜热系数;t表示试验日叶面温度;式(10)中,Q的单位是J·m-2d-1,意为珊瑚朴每天单位叶面积获得的热量;4.18指1卡等于4.18J;式(10)中,ΔT为测量所得林下空间与对照环境温度值之差(℃),PC表示空气容积热容量,即1256。
通过固碳释氧和降温增湿的计算,得出珊瑚朴水分利用率:WUE=P/E
式中,WUE为植株水分利用效率(μmol·mmol-1),P为叶日净同化总量(mmol·m-2d-1)、E为日蒸腾总量(mol·m-2d-1)[9]。
珊瑚朴的日增湿量为:WH2O=E×18(8)
其通过蒸腾作用而蒸发水分吸收热量,蒸腾作用所引起的气温下降值可由下式计算:
式(9)中,L的单位是J·g-1℃-1,表示蒸腾潜热系数;t表示试验日叶面温度;式(10)中,Q的单位是J·m-2d-1,意为珊瑚朴每天单位叶面积获得的热量;4.18指1卡等于4.18J;式(10)中,ΔT为测量所得林下空间与对照环境温度值之差(℃),PC表示空气容积热容量,即1256。
通过固碳释氧和降温增湿的计算,得出珊瑚朴水分利用率:WUE=P/E
式中,WUE为植株水分利用效率(μmol·mmol-1),P为叶日净同化总量(mmol·m-2d-1)、E为日蒸腾总量(mol·m-2d-1)[9]。
1.5数据处理
光合实验中,通过特定系统导出Excel数据表格;试验数据的处理与表格的制作,均采用Excel2019、SPSS22.0和Word2019软件完成。