CN108181309A - 一种植物固碳释氧量的测定方法 - Google Patents

一种植物固碳释氧量的测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及呼和浩特市13种常见绿化植物固碳释氧量的测定方法,该具体过程为:步骤a,选择实验材料;步骤b,样品处理,将离体植物***水中;步骤c,选择两株生长状况相似的植物,采集完整健康叶片作为实验样品;步骤d,测量植物光合速率,步骤d1,将单个叶片可以充满叶室的植物,直接放入叶室中测量;步骤d2,将数个单个叶片不能充满叶室的植物,紧密无重叠的排列后,放入叶室进行测量;步骤e,计算植物固碳释氧量;步骤e1,每片样品每次测量取4个光合速率稳定的数值;步骤e2,将测得的净光合速率平均值代入相关公式计算;步骤e3,结果分析。本发明为半干旱区常见绿化植物固碳释氧量的测定方法,能够对比分析出固碳释氧相对高的绿化植物。

Description

一种植物固碳释氧量的测定方法
技术领域
本发明涉及植物相关生理生态指标的检测领域,尤其涉及一种植物固碳释氧量的测定方法。
背景技术
CO2属于温室气体中的一种,由于CO2能对来自太阳辐射的短波具有高度的透过性,而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性,导致全球气候变暖。植物以CO2作为光合作用的原料,是天然的吸收CO2的工具,合理的利用城市绿化植物能有效缓解温室效应。CO2是植物光合作用的原料之一,O2是光合作用的产物之一,但不同地区不同种植物,不同季节都会影响植物光合作用的强弱。在这种理念下,对于植物固碳释氧量的研究,已经取得了以下的研究成果。
在研究植物的固碳释氧能力时,(1)研究区多以北京、上海、武汉等发达地区为主,(2)研究植物种较为单一,多位落叶乔木种为主,(3)分析方法多以聚类分析,回归分析为主,(4)检测时间多为一个季度或几个月。
植物生活的地区不同,检测时间段不同固碳释氧大小都不同。对于常绿乔木而言,冬季仍有地上部分存活,因此常绿乔木在冬季仍然会进行光合作用,而对于草本、落叶乔木、灌木,从秋季降温开始叶片逐渐枯黄,植物地上部分开始凋谢,没有可以测的地上部分。现有研究,更多的是对落叶植物生长季或是夏季的测量,对常绿乔木和草本的检测也不全面。
鉴于上述缺陷,本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。
因此,本研究从2016年6月到2017年5月检测半干旱区呼和浩特市13种常用植物的固碳释氧量,为城市绿化建设提供科学依据,缓解由于过量CO2产生的温室效应以及相关的环境问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种植物固碳释氧量的测定方法,用以克服上述技术缺陷。
为实现上述目的,本发明提供一种植物固碳释氧量的测定方法,该具体过程为:
步骤a,选择呼和浩特市常用绿化植物为实验材料;通过查阅常用绿化植物种的信息,结合实地调查,筛选出包括落叶乔木、常绿乔木、灌木、草本共13种常用的绿化植物为试验材料。
步骤b,样品处理,将采摘后的离体植物迅速***水中,以保证植物可在短时间内存活,并将该种植物的测量时间控制在5分钟之内;
步骤c,植物样品的采集,乔木植物的采集,尽可能选择高的阳面叶片,并保证叶片无残缺、斑点的叶片进行相关测量;灌木植物的采集,采集生长于地上部分顶端的无残缺、斑点的叶片进行相关测量;草本植物的采集,采集地上部分的完整健康叶片进行测量;每种每次需要选择生长状况相似的两株植物,每株植物分别取3次样品;
步骤d,测量植物净光合速率,使用LI-6400便携式光合仪在天气晴朗的自然条件下进行测量及相关数据的采集;
步骤d1,测量单个叶片可以充满叶室的植物,如新疆杨、垂柳、国槐、连翘、紫丁香、芍药,直接将完整叶片放入叶室中测量;
步骤d2,测量单个叶片不能充满叶室的植物,如云杉、油松、侧柏、圆柏、萱草、早熟禾、叉子圆柏,把数个叶片紧密无重叠的排列后,放入叶室进行测量;
步骤e,计算植物固碳释氧量,利用所测得指标的平均值量化植物固碳释氧的能力,排列13种植物固碳释氧量的大小;
步骤e1,每片样品每次测量取4个光合速率稳定的数值,当光合仪屏幕上的数据维持定值或有小于0.1的变化时进行取值;
步骤e2,将测得的净光合速率值代入相关计算公式计算,首先计算出净同化量,然后代入固碳释氧量的公式进行计算;
步骤e3,结果分析,使用EXCEL2010软件,绘图分析,排列植物固碳量的大小。
进一步,在上述步骤a中,主要包括:落叶乔木:新疆杨、垂柳、国槐;常绿乔木:云杉、油松、圆柏、侧柏;灌木:叉子圆柏、连翘、紫丁香;草本:芍药、萱草、早熟禾。
进一步,在上述步骤c中,每种植物的样品采集都需要选择生长状况良好相似的两株植物作为试验样品,且每次样品都需在已选好的这两株植株上采集。
进一步,在上述步骤e1中,采集净光合速率数值时,要等到光合仪屏幕上的净光合速率值稳定后在进行采集。
进一步,在上述步骤e2中,用平均值进行相应计算
根据所测得的净光合速率,按下列公式,计算固碳释氧量:
利用实验所测得的13种植物的瞬时光合速率的平均值,按下列固碳释氧量的公式计算不同植物净同化量:
式中:
P---测定日的同化总量,mmol·m-2·d-1
Pi---指初测点的瞬时光合速率,μmol·m-2·s-1
Pi+1---为下一测点的瞬时光合速率,μmol·m-2·s-1
ti---为初测点时间,h;
ti+1为下一测点时间,h;
3600指每小时为3600s,1000指1mmol为1000μmol。
利用计算出来的净同化量按下列公式计算固碳量:
Wco2=P(1-0.2)×44/1000
式中:
44---CO2的摩尔质量,g·mol-1
Wco2---单位面积的叶片固定CO2的质量,g·m-2·d-1
利用计算出来的净同化量和固碳量按下列公式计算释氧量:
Wo2=P(1-0.2)×32/1000
式中:
WO2---日释放O2的量,[g/(m2·d)];
32---O2的摩尔质量,g·mol-1
与现有技术相比较本发明的有益效果在于:本发明检测了半干旱地区常用绿化植物一整年的固碳释氧效率。能够对半干旱区常用的绿化植物提供一种固碳释氧量的测定方法。用EXCEL绘制曲线并进行分析。
附图说明
图1为本发明植物固碳释氧量测定方法的流程图;
图2为不同植物类型的固碳量变化;
图3为不同植物的固碳量比较;
具体实施方式
以下结合附图,对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
本发明植物固碳释氧量的测定方法的具体过程为;
步骤a,选择呼和浩特市常用绿化植物为实验材料;
查阅常用绿化植物种的信息,结合实地调查,在呼和浩特地区选择含所有测量植物种的区域,从常绿乔木、落叶乔木、灌木、草本中筛选出共13种常用的绿化植物为试验材料,分别为云杉、油松、圆柏、侧柏;新疆杨、垂柳、国槐;叉子圆柏、连翘、紫丁香;芍药、萱草、早熟禾。
步骤b,样品处理;
采集所需的植物样品时,注意不能破坏完整的叶片结构,采集的样品叶片最好带枝。将采摘后的离体植物***水中,保证植物可在短时间内存活,在5分钟之内完成该植物的测量;
步骤c,植物样品的采集;乔木植物的采集,尽可能选择阳面树冠处的叶片,并保证叶片无残缺、斑点的叶片进行相关测量;灌木植物的采集,采集生长于地上部分阳面顶端的无残缺、斑点的叶片进行相关测量;草本植物的采集,采集地上部分的完整健康叶片进行测量;每种每次需要对生长状况相似的两株植物,每株植物分别取3次样品,要选择健康的无明显病虫害的两株植株;
步骤d,测量植物净光合速率,
步骤d1,测量单个叶片可以充满叶室的植物,如新疆杨、垂柳、国槐、连翘、紫丁香、芍药,直接将完整叶片放入叶室中测量;
步骤d2,测量单个叶片不能充满叶室的植物,如云杉、油松、侧柏、圆柏、萱草、早熟禾、叉子圆柏,把数个叶片紧密无重叠的排列后,放入叶室进行测量;
步骤e,计算植物固碳释氧量,利用所测得指标的平均值量化植物固碳释氧的能力,排列13种植物固碳释氧量的大小;
步骤e1,每片样品每次测量取4个光合速率稳定的数值,当光合仪屏幕上的数据维持定值或有小于0.1的变化时进行取值;
步骤e2,将测得的瞬时光合速率值代入相关计算公式计算,首先计算出净同化量,然后代入固碳释氧量的公式进行计算;
将实验所测得的13种植物的瞬时光合速率的平均值,按下列固碳释氧量的公式计算不同植物净同化量:
式中:
P---测定日的同化总量,mmol·m-2·d-1
Pi---指初测点的瞬时光合速率,μmol·m-2·s-1
Pi+1---为下一测点的瞬时光合速率,μmol·m-2·s-1
ti---为初测点时间,h;
ti+1为下一测点时间,h;
3600指每小时为3600s,1000指1mmol为1000μmol。
利用计算出来的净同化量按下列公式计算固碳量:
Wco2=P(1-0.2)×44/1000
式中:
44---CO2的摩尔质量,g·mol-1
Wco2---单位面积的叶片固定CO2的质量,g·m-2·d-1
利用计算出来的净同化量和固碳量按下列公式计算释氧量:
Wo2=P(1-0.2)×32/1000
式中:
WO2---日释放O2的量,[g/(m2·d)];
32---O2的摩尔质量,g·mol-1
步骤e3,结果分析,根据上述固碳释氧量的公式计算得出的结果,使用EXCEL2010软件,绘图分析,排列植物固碳量的大小。
通过上述公式可以看出植物的固碳量与释氧量是由同一公式推导而来的,为避免赘述,只列出对植物固碳量的结果分析。
(1)结果分析得出13种植物固碳量的大小
植物固碳量本发明用所测得的植物瞬时光合速率代入相关公式后得到该植物的固碳量,然后再进行比较;
本发明采集的植物分为四类,分别常绿乔木:云杉、油松、圆柏、侧柏;落叶乔木:新疆杨、垂柳、国槐;灌木:叉子圆柏、连翘、紫丁香;草本:芍药、早熟禾。计算分析得出常绿乔木:124.9216947g·m-2·d-1,落叶乔木:56.595g·m-2·d-1草本:50.208g·m-2·d-1灌木:74.060g·m-2·d-1
请参阅图2所示,其为本发明测量计算后不同植物类型的固碳量变化;结果表明,四种不同类型的植物均在2016年9月2日达到了峰值。由于常绿乔木在冬季仍有地上部分存活,因此常绿乔木的固碳量最高;灌木中的叉子圆柏冬季时也有地上部分存活,因此灌木固碳量其次。
(2)不同植物固碳释氧能力的年变化;
请参阅图3所示,其为13种植物的固碳量变化,结果显示常绿乔木中侧柏的固碳量是13种植物中最高的,且排列前三位的侧柏、圆柏、油松固碳量相差不大。草本植物中萱草的固碳量是13种植物中最低的,且早熟禾与萱草的固碳量相差不大。
植物以CO2为原料进行光合作用,不同植物种类,生态功能上的差异;植物生长的区域不同,季节不同,这些内外因素都会影响植物的固碳释氧能力。通过比较不同植物吸收CO2释放O2的能力,可以选择出高固碳释氧量的绿化植物,建立不同类型的城市绿化***,可有效地减缓温室效应的产生。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,对发明而言仅仅是说明性的,而非限制性的。本专业技术人员理解,在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变,修改,甚至等效,但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.呼和浩特市13种常见绿化植物固碳释氧量的测定方法,其特征在于,该具体过程为:
步骤a,选择呼和浩特市常用绿化植物为实验材料;通过查阅常用绿化植物种的信息,结合实地调查,从常绿乔木、落叶乔木、灌木、草本中筛选出共13种常用的绿化植物为试验材料;
步骤b,样品处理,将采摘后的离体植物***水中,保证植物可在短时间内存活,在5分钟之内完成该植物的测量;
步骤c,植物样品的采集,乔木植物的采集,尽可能选择高的阳面叶片,并保证叶片无残缺、斑点的叶片进行相关测量,灌木植物的采集,采集生长于地上部分顶端的无残缺、斑点的叶片进行相关测量;草本植物的采集,采集地上部分的完整健康叶片进行测量;每种每次需要对生长状况相似的两株植物,每株植物分别取3次样品;
步骤d,测量植物光合速率,使用LI-6400便携式光合仪在天气晴朗的自然条件下进行实验;
步骤d1,测量单个叶片可以充满叶室的植物,如新疆杨、垂柳、国槐、连翘、紫丁香、芍药,直接将完整叶片放入叶室中测量;
步骤d2,测量单个叶片不能充满叶室的植物,如云杉、油松、侧柏、圆柏、萱草、早熟禾、叉子圆柏,把数个叶片紧密无重叠的排列后,放入叶室进行测量;
步骤e,计算植物固碳释氧量;
步骤e1,每片样品每次测量取4个光合速率稳定的数值,当光合仪屏幕上的数据维持定值或有小于0.1的变化时进行取值;
步骤e2,将测得的瞬时光合速率值平均值代入相关公式计算,首先计算出净同化量,然后将净同化量代入固碳释氧量的公式进行计算;
步骤e3,结果分析,使用SPSS19.0和EXCEL2010软件,绘图分析,排列植物固碳量的大小。
2.根据权利要求1所述的植物固碳释氧量的测定方法,其特征在于,在上述步骤a中,调查研究呼和浩特市绿化植物种后,选择了常见的新疆杨、垂柳、国槐;云杉、油松、侧柏、圆柏;叉子圆柏、连翘、紫丁香;芍药、萱草、早熟禾为实验材料。
3.根据权利要求1所述的植物固碳释氧量的测定方法,其特征在于,在上述步骤b中,样品处理。样品不是一次性采集,而是依次在样品离体5分钟内完成对一种样品的测量后采集。
4.根据权利要求1所述的植物固碳释氧量的测定方法,其特征在于,在上述步骤c中,植物样品的采集,乔木、灌木、草本都需要采集顶端阳面健康、无斑点的健康叶片。
5.根据权利要求1所述的植物固碳释氧量的测定方法,其特征在于,在上述步骤d2中,对不能充满叶室的植物,在尽量小的叶片重叠下放入叶室进行测量。
6.根据权利要求1所述的植物固碳释氧量的测定方法,其特征在于,上述步骤e2中,利用实验所测得的13种植物的瞬时光合速率的平均值,按下列固碳释氧量的公式计算不同植物净同化量:
式中:
P---测定日的同化总量,mmol·m-2·d-1
Pi---指初测点的瞬时光合速率,μmol·m-2·s-1
Pi+1---为下一测点的瞬时光合速率,μmol·m-2·s-1
ti---为初测点时间,h;
ti+1为下一测点时间,h;
3600指每小时为3600s,1000指1mmol为1000μmol;
利用计算出来的净同化量按下列公式计算固碳量:
式中:
44---CO2的摩尔质量,g·mol-1
---单位面积的叶片固定CO2的质量,g·m-2·d-1
利用计算出来的净同化量和固碳量按下列公式计算释氧量:
式中:
WO2---日释放O2的量,[g/(m2·d)];
32---O2的摩尔质量,g·mol-1
7.根据权利要求6所述的植物固碳释氧量的测定方法,其特征在于,在上述步骤e3中,在对13种植物固碳释氧能力及相关分析时,用所测得的植物瞬时光合速率代入相关公式进行固碳释氧量的计算,绘图并对13种植物的固碳量进行排序。
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