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珊瑚朴行道树观赏特性及生态效应研究

发布时间:2022-02-10 10:31所属平台:学报论文发表咨询网浏览:

  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

  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。

  关键词:行道树;珊瑚朴;绿期;增湿降温;固碳释氧

景观观赏

  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[1]。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[2]。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。

  1材料与方法

  1.1生物学特性

  珊瑚朴(CeltisjulianaeSchneid),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[3],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1cm,果色橙红,味略甜[4]。

  珊瑚朴是一种喜好日照、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、干旱或水湿能力较强;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[5]。

  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,属半湿润半干旱气候区,具有春暖夏热、秋凉爽冬寒冷、夏秋季节多雨而冬季干燥等大陆性季风气候特征。年均气温12.9℃,无霜期211d。年均日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。

  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。

  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。

  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。

  2结果分析

  2.1珊瑚朴与其他杨凌常用乔木行道树的观赏特性

  通过1年物候期观测,试验珊瑚朴的花期在3月上旬,白花,珊瑚状,比《中国植物志》中记载花期略早,先花后叶,3月下旬叶片已逐渐成熟;同时,花后即结出绿色小核果,核果于9-10月成熟,成熟时由绿色转为橙黄色、最后变为红色,完全成熟后逐渐变为褐色、脱落。果实小巧且数量多,多遮掩于浓密叶片中;观赏期虽长,但视觉效果不明显。

  11月初,珊瑚朴样本叶片开始转黄并逐渐脱落,因11月下旬大风天气,样本区的叶片近50%脱落,树干上绿叶、黄叶共存;12月上旬,几次风雨后约30%的绿叶、黄叶留存;12月中旬,完全脱落。秋叶变色时期不整齐,表现为部分叶片转黄,同时黄色叶片很快脱落。试验珊瑚朴的绿期3-12月,长达9个月;与翟立娟等[10]物候相调查结果相比较,臭椿、紫荆、银杏、全缘叶栾树等杨凌常见行道树,从10月下旬开始变色,约11月开始脱落。在落叶乔木中,珊瑚朴的绿期长成为显著优势,可作为除常绿树外弥补北方秋冬季节行道树景观单调的另一选择。

  2.2珊瑚朴与其他乔木行道树的降温效应

  夏季平均降温率最高的为青桐(4.67%),珊瑚朴次之(3.81%),旱柳最低(3.25%)。其中,青桐的叶片面积大、树冠相对较高,珊瑚朴的树叶层次较多,叶片浓密,更易遮挡太阳直射光;青桐、珊瑚朴的降温效应整体相对较好,而苦楝的叶片小而稀疏,但东侧为建筑,环境因子遮挡了部分阳光,表现为降温效应仅次于珊瑚朴。银杏、臭椿、旱柳等叶片的树冠层次相对较少,叶面积也相对较小,不利于遮挡太阳光,因此,降温效果不明显。

  2.3珊瑚朴与其他乔木行道树的增湿效应

  夏季平均增湿率最高的为苦楝(6.5%)、珊瑚朴次之(5.84%),臭椿最低(2.08%)。这与降温效应的排序并不相对应,并且苦楝的叶片面积小而稀疏,但其平均增湿率却高于珊瑚朴、青桐,可能是东侧的建筑对空气增湿,使得实验产生了误差,也可能是受风的干扰。青桐树的冠高大,下层空气流通较快,银杏、臭椿、旱柳等叶片的树冠层次相对较少,叶面积也相对较小,增湿效应不明显。

  2.4珊瑚朴光合特性及固碳释氧效应

  2020年8月27-29日和10月17-18日,选择晴朗天气,开展夏、秋季的光合实验。夏秋气温以及光照强度,从8:00开始升高,12:00达到峰值,之后持续下降。试验期内,光照强度最大值出现在夏季,高达1200μmol·m-2s-1;温度的最大值35.2℃。不管哪个季节,光照强度均在12:00达到峰值,18:00降至最小值。研究结果表明,夏秋季试验日最低气温均在8:00,最高气温出现在12:00,并且夏季的温差较大,为10.7℃;秋季的温差较小,为9.5℃。

  2.4.1珊瑚朴夏秋两季光合速率。

  无论夏季或秋季,珊瑚朴的光合速率日曲线呈现出近似单峰分布,其日光合速率最大值产生在12:00附近。结果表明,对植株光合作用造成支配的大部分原因来自光照强度,在夏季常常强于秋季;因此,珊瑚朴夏季的光合作用强度明显强于秋季。

  2.4.2珊瑚朴蒸腾速率。

  无论是夏季或秋季,珊瑚朴的蒸腾速率日变化曲线仍然呈现出近似单峰分布,最大值依然在12:00附近。可见,光照强度增加时,珊瑚朴的蒸腾速率随即上升,上升至最大值后随光强减小而降低。结合前人研究,可得出一定温度范围之内,植物蒸腾速率和光照强度的变化规律相一致,脱离温度区间时,则不符合这个规律;珊瑚朴夏季的蒸腾作用也要强于秋季。

  试验结果表明,环境温度、光照强度等都会影响植物的蒸腾速率。根据珊瑚朴在夏、秋季的光响应曲线可知,夏、秋季的净光合速率均随光照强度逐渐上升而达到光饱和,夏季在光照强度达1200μmol·m-2s-1后逐渐出现光合速率不再增加,此时最大光合速率为15.13μmolCO2·m-2s-1;秋季的光合速率明显低于夏季,秋季光照强度500μmol·m-2s-1附近即出现上述情况,此时最大光合速率为7.42μmolCO·2m-2s-1。

  2.4.3珊瑚朴夏、秋季气孔张开程度与胞间CO2情况。

  夏、秋季珊瑚朴的气孔导度日曲线均呈近似的单峰分布,12:00附近叶片气孔的开张程度最大。秋季的胞间CO2浓度随时间变化缓慢缓降低,并在16:00出现最小值后再次提高;夏季变化情况总体皆与秋季相似,但在12:00胞间CO2浓度略有提高,可能是强光、高温等导致。

  2.4.4珊瑚朴固碳释氧和降温増湿。

  通过植物光合特性测定,可获得其固碳释氧量,亦可计算植物的降温增湿效应。珊瑚朴在夏季的日净同化量远高于秋季,达338mmol·m-2d-1;一般乔木在夏季的日同化量应当高于其他季节。同时,植物单位叶面积的固碳释氧力度又由光合作用产生控制,夏季珊瑚朴的单位叶面积的平均固碳量为11.91g·m-2d-1,秋季6.66g·m-2d-1;夏季单位叶面积的平均释氧量为8.66g·m-2d-1,秋季4.85g·m-2d-1。

  其降温増湿量在夏季与秋季的表现也有较大差异,植物的降温增湿效应与气温的变化相关性较大,夏季珊瑚朴的降温下降量与单位叶面积日增湿量分别为0.43℃和约2200g·m-2d-1。夏季珊瑚朴的水分利用效率2.77,秋季9.8,明显高于夏季,具有较强的耐旱性[11]。

  二乔玉兰、杂交鹅掌楸通常也会被用作行道树,本研究引用于雅鑫[9]实验数据比较,二乔玉兰和杂交鹅掌楸在夏季单位叶面积的平均固碳量分别为9.87g·m-2d-1和12.76g·m-2d-1,相比之下,珊瑚朴在夏季的固碳能力次于鹅掌楸,但远大于二乔玉兰;二乔玉兰和杂交鹅掌楸在秋季单位叶面积的平均固碳量分别为7.74g·m-2d-1和10.19g·m-2d-1,而珊瑚朴在秋季的固碳量仅6.66g·m-2d-1,属低水平指标。二乔玉兰和杂交鹅掌楸在夏季释氧量分别为8.97g·m-2d-1和11.60g·m-2d-1[12],均高于珊瑚朴。但考虑环境、气候等诸多因素,三者之间的对比也存在着一定的局限性。

  3结语

  珊瑚朴是我国南方的乡土树种,作为观赏树、行道树及各类场地的绿化树种,发展潜力极大。本研究通过对生长在陕西省咸阳市杨凌区(北方)的珊瑚朴进行物候期观测、光合特性测定以及温、湿度效应对比,发现珊瑚朴的绿期为3-12月,绿叶持续时间长,在北方常绿树种不多的情况下,可作为冬季行道树景观的补充;同时,其果期长(3-10月),成熟果实为红色,亦可作为观赏点。

  在光合特性测定中,珊瑚朴的夏季光合速率呈现单峰型变化,12:00左右出现峰值,最大值可达15.13μmolCO2m-2s-1,夏季单位叶面积的净日固碳量约11.91g·m-2d-1,单位叶面积的日增湿量约2197.55g·m-2d-1,因蒸腾作用引起的气温下降0.43℃,水分利用效率约2.77μmol·mmol-1;秋季单位叶面积的净日固碳量约6.66g·m-2d-1,单位叶面积的日增湿量约347.58g·m-2d-1,水分利用效率约9.8μmol·mmol-1,具有较好的耐旱能力,相关数据可作为北方珊瑚朴引种及相关研究的参考。此外,通过对比其与银杏、青桐等常见行道树的增湿降温效益,珊瑚朴相比银杏、臭椿、旱柳等具有较好的增湿降温效应,可作为行道树推荐种植。

  参考文献:

  [1]赵涧丹.西安市秋冬季节植物及景观研究[D].杨凌:西北农林科技大学,2015.

  [2]裴小强.北方地区行道树的选择与应用[J].现代园艺,2011(04):39-65.

  [3]白芳芳,郭建喜,查振道.珊瑚朴引种试验初报[J].林业实用技术,2008(06):19-20.

  [4]陈小勤,罗清连,黄林平.珊瑚朴在滨海地区的繁殖与栽培[J].林业科技开发,2003(02):49-50.

  [5]李淑娟,吴永朋,刘奇峰.植物激素及层积时间对珊瑚朴种子萌发的影响[J].西北林学院学报,2009,24(02):68-70+135.

  [6]陈有民.园林树木学[M].北京:中国林业出版社,2009:24-30.

  [7]高含笑,王永华.秋色叶树种在校园行道树中的应用——以山东建筑大学为例[J].安徽林业科技,2020,46(01):38-42.

  [8]贺立静,周述波,贺立红,等.不同行道树降温增湿及滞尘效应[J].北方园艺,2016(23):83-85.

  [9]于雅鑫.12种木兰科乔木的固碳释氧和降温增湿能力及景观评价研究[D].长沙:中南林业科技大学,2013.

  [10]翟立娟,刘杨,吉文丽,等.杨凌常见园林树木的物候相及景观应用[J].陕西林业科技,2019,47(01):23-29.

  [11]乔小菊.南京城区园林绿化中常见阔叶乔木树种的光合特性及相关生态功能的研究[D].南京:南京农业大学,2016.

  作者:邹陈龙,苏显静,童安,杨楚凡,陈慧颖,吉文丽*

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