第二章城市环境因子与园林植物的生态关系(第一节)

蓝、紫光和青光一般能抑制植物的伸长
2020/6/8
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2-22
园林植物对光的生态适应
1.园林植物对光照强度的适应
根据植物对光照强度的要求，可以把植物分为三大生态类型：
➢阳地植物(heliophytes)：喜光而不能忍受荫蔽的植物，在 弱光条件下生长发育不良，对树木而言，在林冠下不能完 成更新。光补偿点较高，光合速率和呼吸速率也较高。
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光照强度的生态作用
光强对植物的生长和形态的作用
➢ 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，称 为黄化现象。
➢ 光照强度与植物茎、叶的生长及形态结构有密切关系 ❖充足光照茎节间短，茎变粗； ❖光能促进植物组织分化，在充足光照下有利于形成良 好的木质部；
<0.29
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2-4
光合有效辐射(photosynthetically active radiation,PAR)： 到达地面的太阳辐射中能被植物色素吸收具有生理活性的 波段（0.38~0.74μm），与可见光波段基本相符。
不同波段的太阳辐射对植物具有不同的作用：
➢ 可见光中对植物生理活动具有最大活性的是红橙光，其 次是蓝紫光，对绿光吸收量最少。
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光污染
光污染(light pollution)是指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。
光污染是我国城市地区呈上升趋势的一种环境污染，近些 年开始受到重视。
光污染一般可以分为人造白昼污染、白亮污染和彩光污染 三种。
可见光（光合有效辐射）中不同光质对植物的光合作用、 色素形成、向光性、形态建成的诱导等影响是不同的。
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红、橙光被叶绿素吸收最多，具有最大的光合活性；蓝紫 光也能被叶绿素和类胡萝卜素吸收
红光促进叶绿素形成；蓝、紫光和青光能促进花青素等色 素的形成
红光有利于碳水化合物的合成；蓝光有利于蛋白质的合成
根据植物开花所需要的日照长度，可区分为长日照植物、短 日照植物和中日照植物
光周期不仅对植物的开花有调控作用，而且在很大程度上控 制了许多木本植物的休眠和生长。
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➢ 长日照植物(long day plant)：日照时间超过一定数值才 开花，如小麦、油菜；
➢ 短日照植物(short day plant) ：日照时间短于一定数值才 开花的植物，一般需要较长的黑暗才能开花。如苍耳、水 稻；
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光的变化
➢ 地表的光照变化
✓ 光照强度随纬度的增加而减弱； ✓ 光照强度随海拔的升高而增强； ✓ 坡向、坡度也影响光照强度和日照时数； ✓ 时间变化上，光照强度一年中夏季最大，冬季最弱，
一天中以中午最大，早晚最弱； ✓ 日照长短（昼长）的季节变化和纬度差异。
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叶的适光变态：由于叶片所在的生境光照强度不同，其形 态结构与生理特性产生适应光的变异，称为叶片的适应变 态。强光下发育阳生叶，弱光下发育阴生叶。
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园林植物对光的生态适应
2.植物对光周期的适应
光周期现象(photoperiodism)：植物的生长发育对日照长度 规律性变化的反应，称为植物的光周期现象。
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光的变化
➢ 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、光质和日照时间都会发 生变化，而且这些变化随植物种类、群落结构以及时 间和季节而不同。 ❖越稀疏的林冠，光辐射透过率也越大 ❖随季节的更替植物群落的叶量变化引起透入群落 内光照强度的变化。 ❖群落内光合有效辐射(PAR)比群落外少得多。
➢ 荧光灯可降低人体钙的吸收能力，使人神经衰弱，引 发多种身心疾病。
➢ 日光灯缺乏红光波段，且光谱不连贯，不符合人们的 生理要求，对人的健康也有害。
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光对园林植物的生态作用
光照强度的生态作用 光质的生态作用
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2-17
光照强度的生态作用
➢阴地植物(sciophytes)：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，林冠下可以 正常更新。光补偿点较低；光合速率和呼吸速率都较低
➢耐阴性植物(shade plant)：对光照具有较广泛的适应能力， 对光的需要介于前两类植物之间。在充足光照下生长最好， 但也能忍耐适当的蔽荫。其耐阴的程度因树种而异。
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人造白昼污染
随着人类社会的进步和照明科技的发展，城市夜景照明 等室外照明也得到了很大的发展，但同时也加大了夜空 的亮度，产生了被称做人造白昼的现象，由此带来的对 人和生物的危害称为人造白昼污染。
➢ 影响天文观测
➢ 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
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树冠中的光照变化
植物群落中 的光照变化
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城市光照条件
城市的低云量、雾、阴天日数都比郊区多，而晴天日数、日 照时数则一般比郊区少
➢ 空气中悬浮颗粒物较多 ➢ 建筑物的摩擦阻碍效应 到达地面的太阳直接辐射减少，散射增多 ➢ 城市地区云雾增多，空气污染严重→大气混浊度增加
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耐荫性(shade resistance)：植物耐阴的能力，一般称 为耐阴性。耐阴性强的植物在弱光下能正常生长发育。
影响树种耐荫性的因素： ➢ 年龄：随着年龄的增加，耐阴性逐渐减弱； ➢ 气候：在气候适宜的条件下，如温暖湿润地区，树木 耐阴能力比较强，而在干旱瘠薄和寒冷条件下，则趋 向喜光； ➢ 土壤：同一树种，生长在湿润肥沃土壤上的耐阴性较 强，而生长在干旱瘠薄土壤上的耐阴性较差。
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光的变化
➢ 树冠中的光照变化
✓ 植物叶片对太阳辐射的吸收、反射和透射 ❖叶片吸收、反射和透射光的能力还因叶片的厚薄、 构造和绿色的深浅以及叶表面的性状不同而异。 ❖太阳辐射波段不同，叶片对其反射、吸收和透射的 程度不同。
✓ 从树冠表面到树冠内部光强度逐步递减，树冠内叶片 接受的光照强度取决于叶片所处位置以及与入射光的 角度
一般而言，一切对树种生长的生态条件的改善，都有利于
树种耐阴性的增强。
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阳性树种与阴性树种的差别：
➢ 阳性树种的寿命一般较耐阴树种短，但生长速度较快， 而耐阴树种生长较慢，成熟较慢，开花结实也相对较 迟；
➢ 从适应生境条件上看，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，耐阴树则需要比较湿润、 肥沃的土壤条件，对不良环境的适应性较差。
光强对光合作用(photosynthesis)的影响
➢ 各种植物对光照强度都有一定的适应范围； ➢ 不同类型植物光合作用对光照强度的要求不一样；
C4植物＞C3植物＞阴生植物和苔藓植物 ➢ 不同类型植物的光补偿点和光饱和点差异很大
阳性树种＞阴性树种
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光补偿点 (light compensation point)和光饱和点(light saturate point)：光 合作用强度和呼吸作用强度相当处的光强度为光补偿点。植物开始生长
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特征
叶片
形 叶肉层
态 特
角质层
征 叶脉
气孔分布
叶绿素
生 可溶性蛋白
理 生 光补偿点、饱和点
化 特
光抑制
征 暗呼吸速率
RUBP羧化酶
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2-25
阳生叶 较厚
较多、栅栏组织发达 较厚 较密 较密 较少 较多 高 无 较强 较多
阴生叶 较薄
较少、栅栏组织不发达 较薄 较疏 较稀 较多 较少 低 有 较弱 较少
➢ 0.29~0.38um波长的紫外光能抑制茎的延伸，促进花青 素的形成，<0.29波长的紫外光对生物有很强的杀伤作用
➢ 长波中的红外光不能引发植物的生化反应，但具有增热 效应。
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光的变化
➢大气中光的变化
太阳光通过大气层后，由于被 反射、散射和被气体、水蒸气、 尘埃微粒所吸收，其强度和光 谱组成都发生了显著减弱和变 化 光照强度的单位：J/(cm2•min)、 （w/m2）或lx； 太阳常数：8.12 J/(cm2•min)
➢ 对生物圈内的其他生物也会造成潜在的和长期的影响。 ❖影响昆虫在夜间的正常繁殖过程 ❖影响鸟类定向 ❖影响植物体正常的光周期反应
2020/6/8
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2-14
白亮污染
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。
应加强城市地区绿化特别是立体绿化，利用大自然的绿色 植物砌墙，建设“生态墙”，从而减少和改善白亮污染， 保护视觉健康。
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第二章 城市环境因子与园林植物 的生态关系
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
光与园林植物的生态关系 温度与园林植物的生态关系 水分与园林植物的生态关系 大气与园林植物的生态关系 土壤因子与园林植物的生态关系
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第一节 光与园林植物的生态关系
❖充足光照能促进根系生长，形成较大的根茎比； ❖一般在全光照或光照充足的环境下生长的叶片属于阳
生叶，而在弱光条件下生长的叶片属于阴生叶；
❖光照能影响树冠的形状。
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2-20
光质的生态作用
红外光促进植物茎的延长生长，有利于种子和孢子的萌 发，提高植物体的温度
紫外辐射能对植物生长形成可逆性抑制；能促进色素的 产生
在全部太阳辐射中，红外光区 占50~60%，紫外光部分占1%， 可见光部分39~49%。
太阳辐射通过大气层到达地面 的波段主要为0.29~3μm。
辐射种类 红外光 红光 橙光 黄光
可 见 绿光 光
青光 蓝光 紫光
紫外光
2-3
光谱区(μm) >0.76
0.63~0.76 0.6~0.63 0.58~0.6 0.49~0.58 0.48~0.49 0.44~0.48 0.38~0.44 0.29~0.38
和进行净生产所需要的最小光照强度；当光照强度达到一定水平后，光 合产物不再增加或增加得很少，该处的光强度即为光饱和点。
A
光
光
合
合
A
作
作
B
用
用
率
率
B
a
CP sp 光强度 b
CP
sp 光强度
A 光合作用 B 呼吸作用 sp 光饱和点 CP 光补偿点
净生产力
植物的光补偿点示意图(仿Emberlin,1983)
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2-11
城市光照条件
城市局部地区太阳辐射的分布很不均匀（城市建筑物的高低、 方向、大小以及街道宽窄和方向不同）
➢ 东西向街道北侧接受的太阳辐射远比南侧多，而南北向 的街道两侧接受的光照与遮光状况基本相同
➢ 街道狭窄指数（即建筑物高度H与街道宽度D之比N=H／D） 对街道光照条件有很大影响，建筑物愈高，街道愈窄， 街道狭窄指数愈高，街道所接受到的太阳辐射愈弱。
光的性质与变化 城市的光照条件与光污染 光对园林植物的生态作用 园林植物对光的生态适应 园林实践中光的调节与利用
2020/6/8
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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。 主要波长范围在0.15~4.0μm之 间(占总能量的99.5%)。
太阳辐射光谱：太阳辐射能按 波长顺序排列称为太阳辐射光 谱。
2020/6/8
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2-15
彩光污染
各种黑光灯、荧光灯、霓虹灯、灯箱广告等是主要的彩 光污染源。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强度大大高于太阳光中的紫外 线，且对人体有害影响持续时间长。
➢ 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。
➢ 中日照植物(day intermediate plant)：花芽形成需经中等 日照时间的植物。如甘蔗；
➢ 日中性植物(day neutral plant)：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、黄瓜等。
植物开花要求一定的日照长度，这种特性主要与其原产地在 生长季时自然日照的长度有密切的关系，也是植物在系统发 育过程中对所处的生态环境长期适应的结果。