第二章光与园林植物

第二章光与园林植物光是地球上所有生物得以生存和繁衍的最基本的能量源泉。太阳辐射能—植物光合作用→化学能（有机物质）→植物、异养生物光为地球上几乎所有的生物提供生长、发育和繁殖的能源。第一节城市光环境一、光的性质光是太阳的辐射能以电磁波的形式投射到地球表面上的辐射。光照条件的变化规律（地点、时间）城市地区光照条件更有其特殊性光谱：可见光：波长0.38～0.76μm可见光部分约占39～49%不可见光：红外光、紫外光紫外光部分约占1%红外光部分约占50～60%太阳福射中的各种不同波长的光对植物具有不同的光化学活性和刺激作用。·植物吸收的有效辐射与可见光的波段基本相符，在可见光中对植物生理活动最大的是红橙光，其次是篮紫光，植物对绿光吸收量最少，绿光多被叶子透射和反射。·紫外光能抑制茎的延伸，促进花青素的形成。·红外光不能引发植物的生化反应，但具有増热效应。二、光的变化1.大气中光的变化太阳光通过大气层时，由于被反射、散射和被气体、水蒸气、尘埃微粒所吸收，到达地表的阳光其强度和光谱组成都发生显著减弱和变化。2.地表的光照变化光照变化：光照强度变化、日照长度变化位置变化：纬度增加强度减弱；海拔升高强度增强；坡向影响光照强度；坡度影响光照强度；时间变化：夏季光照强度最强、冬季最弱；中午光照强度最大、早晚最弱；日照长度变化规律：日照长度随纬度变化：赤道、南北极日照长度随季节变化：冬季、夏季3.树冠中的光照变化照射在植物叶片上太阳光：叶片吸收70％左右，叶面反射20％左右，叶片透射太阳光约10％左右树冠吸收、反射和透射光的能力因树冠结构、叶片密度、叶片厚薄、叶片构造、绿色的深浅及叶表面性状不同而有差异。4.植物群落中的光照变化在植物群落内，由于植物对光的吸收、反射和透射作用，所以群落内的光照强度、光质和日照时间与群落外相比发生很大变化。植物群落中的光照条件因植物种类、群落结构不同而有较大差异。植物群落中光照条件随季节而发生变化。一年中，随季节的更替植物群落的叶量有变化，因而透入群落内的光照强度也随之变化。落叶阔叶林在冬季林地上可射到50～70％的阳光，春季树木发叶后林地上可照射到20～40%，但在夏季盛叶期林冠郁闭后，透到林地的光照在10％以下或更少。对常绿林而言，则一年四季透射到林内的光照強度较少并且变化不大。三、城市的光照条件在城市地区，空气中悬浮颗粒物较多，凝结核随之增多，因而较易形成低云，同时建筑物的摩擦阻碍效应容易激起机械湍流，在湿润气候条件下也有利于低云的发展。因此城市的低云量、雾、阴天日数都比郊区多。城市地区云雾增多，空气污染严重，使得城市大气混浊度增加，从而到达地面的太阳直接辐射减少，散射增多，而且愈近市区中心，这种辐射量的变化愈大。太阳直接辐射量逐年减少。由于城市建筑物的高低、方向、大小以及街道宽窄和方向不同，使城市局部地区太阳辐射的分布很不均匀，即使在同一条街道的两侧也会出现很大的差异，一栋东西走向的高大建筑物的南北两侧接受的太阳直射光是有差异的，南侧接受的太阳辐射比北侧多。南北走向的高楼两侧接受的光照状况则基本相同。在城市中同一条街道的两侧光照也会出现很大的差异，如东西向街道北侧接受的太阳光比南侧多。街道狭窄指数：即建筑物高度与街道宽度之比。街道狭窄指数对街道光照条件有很大影响，街道狭窄指数愈高，建筑物高，街道窄，街道所接受到的太阳辐射愈弱。四、光污染光污染：环境中光辐射超过各种生物正常生命活动所能承受的指数，从而影响人类和其他生物正常生存和发展的现象。光污染：人造白昼污染、白亮污染、彩光污染1.人造白昼污染：地面产生的人工光在尘埃、水蒸气或其他悬浮粒子的反射或散射作用下进人大气层，导致城市夜空发亮，所带来的危害。＊人造白昼会影响人体正常的生物钟，并通过扰乱人体正常的激素产生量来影响人体健康。＊植物体的生长发育常受到每日光照长短的控制，人造白昼会影响植物正常的光周期反应。＊人造白昼影响昆虫在夜间的正常繁殖过程，许多依靠昆虫授粉的植物也将受到不同程度的影响。2.白亮污染：主要由强烈人工光和玻璃幕墙反射光、聚焦光产生，如常见的眩光污染。＊建筑物上的玻璃幕墙反射的太阳光或汽车前灯强光，容易发生交通事故。＊茶色玻璃中含有放射性金属元素钴，它将太阳光反射到人体上，会使人受放射性污染。＊为了减少白亮污染，可加强城市地区绿化特别是立体绿化，利用大自然的绿色植物建设“生态墙”，可以减少和改善白亮污染。3.彩光污染：各种荧光灯、霓虹灯、灯箱广告、黑光灯等是主要的彩光污染源。研究表明，彩光污染不仅有损人的生理功能，还会影响心理健康。＊黑光灯所产生的紫外线能伤害眼角膜、损害人体的免疫系统，导致多种皮肤病。＊闪烁彩光灯常损伤人的视觉功能，并使人的体温、血压升高，心跳、呼吸加快。＊荧光灯可降低人体钙的吸收能力，使人神经衰弱。城市是各类光污染的混合体第二节光对园林植物的生态作用一、光照强度的生态作用1.光合作用6CO2+H2O—光和叶绿体→C6H12O6+6O22.光强对植物生长和形态的作用光照强度与植物茎、叶的生长及形态结构有密切关系。光是影响叶绿素形成的主要因素，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，但能合成胡萝卜素，导致叶片发黄。在弱光照条件下，植物幼茎的节间充分延伸，形成细而长的茎；在充足的光照条件下则节间变短，茎变粗。光能促进植物组织的分化，有利于胚轴微管中管状细胞的形成，因此在充足的光照条件下，树苗的茎有发育良好的木质部。萌芽是由树木体内的生长激素引起的，当树皮暴露在较強的太阳光福射下，生长激素增多刺激不定芽，从而形成较多的側梢。在弱光照下，大多数树木的幼苗根系都较浅，较不发达。充足的阳光还能促进苗木根系的生长，形成较大的根茎比。二、光质的生态作用太阳辐射中各种不同波长的光对植物具有不同的光化学活性及刺激作用。光合有效辐射：能被植物色素吸收、具有生理活性的波段。（可见光）红、橙光被叶绿素吸收的最多，光合活性最大；蓝、紫光被叶绿素和类胡萝卜素吸收；蓝、紫、青光抑制植物的伸长生长而形成矮态，并促进花青素等植物色素的形成；红光利于炭水化合物合成蓝光利于蛋白质合成红外光能提高植物体的温度，还促进可以茎的延长生长、有利于种子和饱子的萌发及开花。紫外辐射能抑制植物生长，矮小及生长缓慢是许多高山植物的特征，其原因与高海拔地较强的紫外辐射有关。第三节园林植物对光的生态适应一、园林植物对光强的适应植物对光照强度要求：阳性植物、阴性植物、耐荫性植物1.阳性植物：喜光而不能忍受荫蔽的植物，在弱光条件下生长发育不良。阳性植物：光补偿点较高，光合速率和呼吸速率也较高。松属、水杉、侧柏、杨属、柳属、刺槐、银杏、漆树属、泡桐属、悬铃木、核桃、蒲公英、芍药等。2.阴性植物：具有较强的耐阴能力、在气候较干旱的环境下常不能忍受过强光照的植物。阴性植物的光补偿点较低，光合速率和呼吸速率也较低。冷杉属、云杉属、常春藤属、罗汉松属、杜鹃花属、药用人参、阴生厥类、兰科中地生兰等。3.耐荫性植物：在充足光照下生长最好，但稍受荫蔽时亦不受损害，耐荫的程度因种而异。耐阴性按由大到小排列顺序：落叶松、柳属、杨属、白桦、黑桦、刺槐、臭椿、白皮松、油松、懈树、白蜡树、红桦、白桦、黄栗、板栗、白榆、春榆、赤杨、核桃揪、水曲柳、国槐、华山松、侧柏、裂叶榆、红松、千金榆、锻属、云杉属、冷杉属。耐荫性的变化规律：1.阳性树种的寿命一般较耐荫树种短，但生长速度较快，而耐荫树种生长较慢，成熟较慢，开花结实也相对较迟。2.阳性树一般耐干旱瘠薄的土壤，对不良环境的适应能力较强，耐荫树则需要比较湿润、肥沃的土壤条件，对不良环境的适应性较差。3.幼龄林耐荫性较强，随着年龄的增加，耐荫性逐渐减弱，特别在壮龄林以后，耐荫性明显降低。4.在气候、土壤适宜的条件下，树木耐荫能力比较强，而在干旱、寒冷和瘠薄条件下，耐荫性较差，趋向喜光。在低纬度温暖湿润地区往往比较耐阴，而在高纬度高海拔地区趋向喜光。一般对树木生长条件的改善都有利于树木耐荫性的增强。叶片是直接接受阳光进行光合作用的器官，对光有较强的适应性。由于叶片所在的生境光照强度不同，其形态结构与生理特性往往产生适应光的变异，称为叶片的适光变态。二、日照长度与光周期现象每日光照长短常常控制植物体的生长发育植物的光周期现象：植物的生长发育对日照长度规律性变化的反应。一年生植物的开花期主要决定于日照时间的长短植物开花所需日照长度：长日照植物、短日照植物、中日照植物。1.长日照植物：日照长度超过某一数值才能开花的植物。日照长度不够时，只进行营养生长，不能形成花芽。长日照植物通常需要14小时以上光照才能开花。如：凤仙花、除虫菊、小麦、油菜、萝卜、菠菜等，在春季短日照条件下生长营养体，到春末夏初日照时数变长时才开花结实。2.短日照植物：日照长度短于某一数值才能开花的植物。通常需要14小时以上黑暗才能开花。（长夜植物）牵牛花、苍耳、菊花和水稻、玉米、大豆、棉花等深秋或早春开花的植物多属此类。3.中日照植物：花芽形成需经中等日照时间的植物。如甘蔗开花要求12.5小时的日照。完成开花和其他生活史阶段与日照长短无关的植物。如蒲公英、月季、扶桑、香石竹、番茄、四季豆、黄瓜等。植物开花需一定日照长度的特性主要与其原产地的自然日照的长度有密切的关系。一般来说，短日照植物起源于低纬度地区，长日照植物则起源于高纬度地区。不同地区的城市有着不同的光周期变化特点。进行园林植物引种时，考虑原产地与引种地光周期变化的差异及植物对光周期的反应特性和敏感程度，才能保证引种的成功。