簕竹屬10個竹種凈光合速率和固碳釋氧能力分析

萬娟+王舒++羅睿++陳劍成++何天友++陳禮光++榮俊冬++鄭郁善

摘要：在福建農林大學百竹園內選取簕竹屬10個竹種：長枝竹、觀音竹、花眉竹、馬甲竹、木竹、牛兒竹、坭竹、霞山坭竹、信宜石竹、銀絲竹作為研究對象進行凈光合速率測定，通過計算對這10個竹種的固碳釋氧能力進行定量化研究。結果表明，各竹種中整株固碳釋氧能力以花眉竹為最優，適宜作為綠化植物竹種植于人口密度較大的地區。

關鍵詞：竹種；凈光合速率；固碳釋氧

中圖分類號： S795.901文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2017）08-0104-03

城市是人類進行各項生產活動的場所，汽車尾氣、工廠廢氣等都會造成城市空氣污染，空氣中二氧化碳含量增加，溫室效應增強，城市“熱島效應”越來越顯著。城市綠地是城市生態系統的主體，它具有調節氣候、固定二氧化碳、釋放氧氣等生態服務功能。竹子作為我國極具文化內涵和觀賞價值的一種植物，一直深受國人喜愛，在改善生活環境的同時具有一定的社會效應[1-3]。目前針對竹類植物的研究主要集中在種質資源、分子生物、園林應用、竹制品及相關技術的提高等方面[4-9]。本研究以簕竹屬植物為例，評價分析了竹類植物作為觀賞植物，在其凈化城市環境的過程中固碳釋氧的生態效益，并為今后竹類植物在園林方面的應用提供借鑒。

1研究區概況

采樣地為福建農林大學百竹園，地處福建省福州市境內。福州市位于我國東南沿海地區，地理坐標為北緯25°15′～26°39′，東經118°08′～120°31′，是典型的亞熱帶季風氣候區，夏長冬短，無霜期達326 d。百竹園內植有不同竹種348種，環境潔凈，光照充足，空氣清新怡人，人為干擾較少，自然生態系統較為穩定。

2材料與方法

2.1研究材料

從福建農林大學百竹園中選出簕竹屬的10個竹種：長枝竹（Bambusa dolichoclada）、觀音竹（Bambusadea multiplex var. riviereorum）、花眉竹（Bambusa longispiculata）、馬甲竹（Bambusa tulda）、木竹（Bambusa rutila）、牛兒竹（Bambusa prominens）、坭竹（Bambusa gibba）、霞山坭竹（Bambusa xiashanensis）、信宜石竹（Bambusa subtruncata）、銀絲竹（Bambusa multiplex cv. silverstripe）作為試驗材料，進行凈光合速率、單葉面積等指標的測定。

2.2研究方法

2.2.1光合速率測定方法本研究采用LCI-001/C型便攜式光合測定儀于2012年4—8月對福建農林大學百竹園中簕竹屬的10個竹種進行單位葉面積光合速率測定。為避免其他氣象因素的干擾，每月選取1周在晴朗無風的天氣狀況下從8：00—18：00每隔1 h進行1次測定，凈光合速率的測定單位為μmol/（m2·s）。遇風雨天則暫停。每個竹種各選取5株標準竹，同一方向、同一位置功能無損的完好葉片進行活體測定。

2.2.2單葉面積的測定在2012年9月中旬對每個竹種的標準竹進行調查取樣，每個竹種采集25張完整的健康葉片，將采集的葉片用MSD-971葉面積掃描儀進行掃描，取25張葉片葉面積的平均值作為這個竹種的單葉面積。

2.2.3葉面積指數LAI的計算為避免因綠量不同造成的差異，本研究將各被測竹種的占地面積規定為1 m2，根據綠量的計算公式[綠量=種植面積（m2）×葉面積指數]，可認為葉面積指數大小即代表了其綠量的大小[10]。葉面積指數表征了單位土地面積上植物的總葉面積，葉面積指數越大，表示葉片交錯重疊的程度越大。本研究采用標準枝法[11]調查整株竹子的著葉量以計算其葉面積指數。

2.2.4單位葉面積固碳釋氧量計算以光合速率為依據即可通過計算得出竹子的固碳量和釋氧量，并對其固碳釋氧效應進行評價[12]。

根據植物光合作用原理采用簡單積分法，通過測得的光合速率值求得竹子當日的單位葉面積凈同化量，公式為：

3結果與分析

3.1凈光合速率分析

對這10個竹種進行光合作用測定時發現，中午光照充足時，全光下竹子的光合速率明顯下降，光合進程都呈現雙峰曲線，并伴隨有“午休”現象，且所有竹種均表現出上午凈光合速率高于下午的特性。測定的10個竹種日平均凈光合速率均大于1.00 μmol/（m2·s），日平均凈光合速率排名前3位的竹種分別為牛兒竹>馬甲竹>霞山坭竹（表1）。

結合各竹種的單葉面積進行相關性分析（圖1），可以看出，各竹種日平均凈光合速率與單葉面積相關性不大。日平均凈光合速率最大值（牛兒竹）4.88 μmol/（m2·s）是最小值（觀音竹）1.83 μmol/（m2·s）的2.67倍，但單葉面積最大的卻是信宜石竹，在被測竹種中凈光合速率排名靠后，可見其凈

光合速率的大小主要受其他因素的影響，例如光照強度、溫度、礦物元素等。

3.2單位葉面積固碳釋氧能力比較分析

通過測定各竹種凈光合速率并結合公式計算，可以得到各竹種單位葉面積日固碳釋氧量，并采用統計軟件SPSS 19.0對其進行聚類分析（表2）。結果表明，被測的10個竹種雖然屬于同一竹屬，但固碳釋氧能力差別較大，單位葉面積日固碳量最大值為7.730 g/（m2·d）（牛兒竹），最小值為 2.899 g/（m2·d）（觀音竹），二者之間效應比值達2.67。聚類分析后10個竹種被分為3類：第1類竹種僅有觀音竹，單位葉面積日吸收CO2<3.0 g/（m2·d），固碳釋氧能力最差；第3類竹種有馬甲竹和牛兒竹，單位葉面積日吸收 CO2>7.0 g/（m2·d），牛兒竹固碳釋氧能力最強，馬甲竹次之；第2類則包括了剩下的霞山坭竹等7個竹種，單位葉面積日吸收CO2量為3.0～7.0 g/（m2·d），固碳釋氧能力居中，依次排列為霞山坭竹、長枝竹、花眉竹、坭竹、木竹、信宜石竹、銀絲竹。

從圖2可以看出，各竹種固碳釋氧能力與日平均凈光合速率呈正相關關系，光合速率越大，固碳釋氧能力越強，特別是竹子的固碳能力，與凈光合速率變化趨勢基本一致。牛兒竹是光合速率最快的竹種，其固碳釋氧能力也最強，分別為7730、5.622 g/（m2·d），凈光合速率為 4.880 μmol/（m2·s）；觀音竹是光合速率最慢的竹種，其固碳釋氧能力最弱，分別是2.899、2.108 g/（m2·d），凈光合速率為1.830 μmol/（m2·s）。由此可以推測各竹種的固碳釋氧能力與其本身屬性有一定關系。

同時，固碳釋氧能力與單葉面積存在一定的相關性，各竹

種的固碳釋氧量與單葉面積呈現出一定程度的正相關關系，即單葉面積越大其固碳釋氧量越大（圖3）。

3.3整株固碳釋氧能力分析

為比較各竹種單株日固碳釋氧能力的大小，采用統計軟件SPSS 19.0對各竹種的葉面積指數進行聚類分析（表3）。結果表明，聚類分析后各竹種被分為3類：第1類僅有木竹，其葉面積指數最大，達57.44，遠超其他竹種；第2類僅有銀絲竹，葉面積指數為28.07；第3類包括剩下的長枝竹等8個竹種，葉面積指數為4.51～15.32。除觀音竹與花眉竹外，其他各竹種排名與單位葉面積固碳釋氧能力排名均有較大變動，例如，馬甲竹的葉面積指數雖然只在被測竹種中排名第8，但其單位葉面積固碳量達 7.255 g/（m2·d），排名第2。

由表4可知，花眉竹是單株固碳釋氧能力位居第1的竹種，單株日固碳量高達553.28 g/（m2·d），被歸為第1類竹種。

采用統計軟件SPSS 19.0對10個竹種的單株日固碳釋氧能力進行聚類分析后，所有竹種被分為4類：第1類僅有花眉竹；第2類單株日固碳量為80.28～321.10 g/（m2·d），包括馬甲竹、牛兒竹等7個竹種，這一類占被測竹種的大多數；第3類單株日固碳量為 69.90 g/（m2·d），僅為長枝竹；第4類單株日固碳量為2.35 g/（m2·d），僅為觀音竹。

4結論與討論

通過對簕竹屬10個竹種固碳釋氧能力的對比分析，結果表明：（1）10個竹種的竹子光合進程呈現雙峰曲線，光合速率有“午休”現象，上午凈光合速率最高點出現在9：30左右；下午凈光合速率最高點出現在15：00左右，且上午凈光合速率高于下午；（2）各竹種日平均凈光合速率與單葉面積相關性不大，凈光合速率最大的牛兒竹為4.88 μmol/（m2·s），是凈光合速率最小的觀音竹1.83 μmol/（m2·s）的2.67倍，但單葉面積最大的卻是信宜石竹，在被測竹種中光合速率排名靠后，可見凈光合速率的大小主要受其他因素的影響；（3）10個竹種雖然屬于同一竹屬，但固碳釋氧能力差別較大，從單位葉面積固碳釋氧能力來看，以牛兒竹為最優；但從單株固碳釋氧能力來看，以花眉竹為最優；（4）雖然花眉竹的單位葉面積以及葉面積指數都只處于中等位置，但其冠幅遠超其他竹種，這才是花眉竹單株固碳釋氧能力位居第1的主要原因；（5）牛兒竹的固碳釋氧能力不論從單位葉面積還是單株葉面積來看排名都比較靠前，各項指標都比較穩定。

空氣是人類生存不可或缺的外部環境因素，如今人類活動頻繁，煤、石油、天然氣等消耗量激增，大氣中CO2含量不斷增加，而由此造成的城市熱島效應，會形成上空逆溫層，加劇空氣的污染[14]。李新宇等研究表明，當空氣中CO2濃度達到0.05%時，人的呼吸會受到影響；當含量達到0.2%～06%時，更加危害人體健康[15]。李正才等相關研究表明，竹類具有相對較強的固定CO2、釋放O2的能力[16-17]。所以，在學校、居民區等人口密度大的地方可以選擇竹類作為園林植物，如花眉竹、牛兒竹等，既能滿足人們對園林景觀文化內涵與審美的需求，也能對提高空氣中O2濃度降低CO2濃度起到一定的作用，有利于創造更為舒適的人居環境。

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