第二章：光与园林植物

园林生态学、风景园林考研思维导图！本思维导图的主要内容是园林植物与光,包括了太阳辐射的性质及其变化,光与园林植物的生态关系,城市光环境及其对园林植物的影响,光在园林中的应用等知识，赶快收藏学起来吧！

第二章 光与园林植物

• 城市光环境
  • 光的性质
    • 地球上所有生物得以生存和繁衍的最基本的能量源泉。
    • 光是太阳辐射能以电磁波的形式投射到地球表面上的辐射。 太阳辐射波长主要范围：0.15~4μm。
    • 太阳辐射能按波长顺序排列称为太阳辐射光谱
      • 按波长区域的不同分类
        • 可见光0.38～0.76μm
        • 不可见光
          • 0.76红外光
            • 借助热的感受来察觉这种光的存在，地表热量基本上是由这部分太阳辐射能所产生的。
          • 0.38紫外光
            • 0. 29μm的部分被大气圈上层(平流层)的臭氧层吸收， 紫外光部分真正射到地面上的多为波长在0. 29~0. 38μm的光波。
      • 太阳辐射通过大气层而投射到地球表面上的波段主要为0. 29~ 3μm， 其中被植物色素吸收具有生理活性的波段称为光合有效辐射（PAR)，为0.38~0.74μm。
  • 光的变化
    • 大气中光的变化
      • 光照度
        • 物体单位面积所得到的光通量，单位为勒克斯(lx)。
      • 太阳常数
        • 在地球大气层上界，垂直于太阳光的平面上所接收的太阳辐射能量是恒定的，为8.12J/ (cm²·min)，这一数值称为太阳常数。
    • 地表的光的变化
      • 影响因素
        • 光照度随纬度的增加而减弱。
        • 光照度随海拔的升高而增强。
        • 坡向影响光照度→在坡地上，太阳光线的入射角随坡向和坡度而变化。
        • 日照长度的季节变化随纬度而不同。
          • 一年中以夏季光照度最大，冬季最小 一天中以中午光照度最大，早晚最小。
      • 日照长度反映每天太阳光的照射时数，即所谓的昼长。
        • 北半球
          • 夏半年(春分～秋分)昼长夜短，夏至昼最长，夜最短。
          • 冬半年(秋分～春分)昼短夜长，冬至昼最短，夜最长。
        • 在赤道附近，终年昼夜相等； 随纬度增加，冬半年昼越短，夜越长。
        • 在两极地区则出现极昼、极夜现象。
          • 夏季全是白天。
          • 冬季全是黑夜。
    • 树冠与植物群落中的 光照变化
      • 照射在植物叶片上的太阳光
        • 70%左右被叶片吸收。
        • 20%左右被叶面反射出去。
        • 10% 通过叶片透射下来。
      • 在植物群落内，由于植物对光的吸收、反射和透射作用， 群落内的光照度、光质、日照时间都会发生变化。
        • 在一棵树的树冠内，各个叶片接收的光照度是不同的， 这取决于叶片所处位置以及与入射光的角度。
          • 太阳辐射透过林冠层时， 光合有效辐射(PAR)大部分被林冠所吸收， 因此，群落内PAR比群落外小得多。
            • 针对群落内的光照特点 植物配置
              • 上层：阳性喜光
              • 下层：耐阴性较强或阴性植物。
      • 吸收、反射和透射光的能力影响因素
        • 因叶片厚薄构造、叶色深浅 和叶表面性状不同而异。
          • 一般中生形态的叶透过太阳辐射10%左右，非常薄的叶片可透过40%以上， 厚而坚硬的叶片可能完全不透光，但对光的反射却相对较大，密被毛的叶片能增加吸收量。
        • 太阳辐射波段不同， 叶片对其反射、吸收和透射的程度不同。
          • 红外光区，叶片反射垂直人射光的70%左右。
          • 可见光区
            • 叶片对红橙光和蓝紫光的吸收率最高，反射较少。
            • 绿色叶片对绿光吸收较少，反射较多。
          • 紫外光区，只有少量的光被反射，一般不超过3%，大部分紫外光被叶片表皮所截留。
          • 一般，反射最大的波段透过也最强，即红外光和绿光的透过最强， 所以在林冠下以红绿光的阴影占优势
  • 城市光照条件
    • 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，而晴天日数、日照时数则一般比郊区少
      • 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， 而且越近市区中心，这种辐射量的变化越大
    • 由于城市建筑物的高低、朝向、大小以及街道宽窄和朝向不同， 城市局部地区太阳辐射的分布很不均匀，即使同条街道的两侧也会出现很大的差异， 一般东西向街道北侧接收的太阳辐射远比南侧多，而南北向街道两侧接收的光照与遮光状况基本相同。
      • 街道狭窄指数：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。
      • 由于建筑物遮光，植物的生长发育会受到相应的影响，特别是建筑物附近的树木接收到太阳辐射量不同，极易形成偏冠，使树冠朝街心方向生长。
  • 光污染
    • 人造白昼污染
      • 概念
        • 随着人类社会的进步和照明科技的发展，城市夜景照明养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人选白昼现象，自此带来的对人和生物的危害称为人造白昼污染。
      • 形成原因
        • 主要是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上交发亮
      • 危害
        • 人造白昼的人工光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影响人体健康
        • 植物体的生长发育常受光周期的控制，人造白昼会影响机物正常的光周期反应。
    • 白亮污染
      • 概念
        • 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。
          • 眩光污染
      • 危害
        • 茶色玻璃中含有放射性会员元家结它将大阳光反射到人体上，容易使人受到放射性污染，从而破坏人体的造血功能。
          • 在城市地区和交通干线两侧，建筑玻璃幕墙应慎重处理，根据周围环境确定适宜的方向、角度和面积等
      • 解决
        • 为了减少白亮污染，可加强城市地区绿化特别是立体绿化，利用绿色植物砌墙建设“生态墙”，从而减少白亮污染，保护视觉健康。
    • 彩光污染
      • 主要污染源
        • 各种黑光灯、荧光灯、霓虹灯、灯箱广告等。
      • 危害
        • 不仅损害人的生理功能，还影响心理健康。
          • 黑光灯的紫外线能伤害眼角膜和免疫系统。
          • 荧光灯能降低人体钙的吸收。
      • 解决
        • 城市管理者要立足生态环境的协调统一，对城市彩色光源加以控制和科学管理，注意减少大功率强光源，并加强园林绿化工作， 多植树、栽花、种草和增加水面，以改善城市光环境。
• 光对园林植物的生态作用
  • 光照度
    • 光照度对 植物生长发育 的影响
      • 光合作用
        • 概念
          • 指绿色植物利用太阳光能将所吸收的二氧化碳和水合成糖类，并释放氧气的过程。
        • 植物光合作用中二氧化碳的 固定与还原方式不同 植物分类
          • C₃植物
            • 固定二氧化碳的形式为戊糖磷酸途径(卡尔文循环)。
            • 植物界中的主要类群几乎所有木本植物都属于C₃植物。
          • C₄植物
            • 吸收胞间空气中所有的二氧化碳，并且由于叶细胞中没有光呼吸， 故能在叶内二氧化碳浓度很低的条件下进行光合作用， C₄植物在高温和中度干早时比C₃植物更具有优势 主要分布在温暖、干燥地区。
            • 主要为禾本科、莎草科、马齿苋科、藜科和大戟科等，多为一年生植物。
          • CAM植物 （景天酸代谢植物）
            • 昼夜
              • 夜间气孔张开固定二氧化碳，形成苹果酸。
              • 特性
                • 极大地降低了蒸腾作用， 减少了对水分的消耗， 使其能更好地适应干早环境。
                • 主要分布在干草原、热带与亚热带荒漠中。
              • 白天气孔关闭，通过脱羧释放出二氧化碳供给光合作用。
            • 多为多浆植物，包括仙人掌科、萝摹科、大戟科、凤梨科等。
            • 很多观赏植物具有CAM途径。
              • 芦荟、虎尾兰、蝴蝶兰、石斛兰、景天、长寿花、丝兰、凤梨等。
            • 部分CAM植物兼具C₃途径。
          • 所需光照
            • 一般C₄植物的光合能力较强，对光照度的需求最高。
            • C₃植物的光合能力相对较弱。
            • 阴生草本植物和苔藓植物对光照度要求更低。
        • 光补偿点与光饱和点
          • 光补偿点
            • 在低光照条件下，植物光合作用较弱， 当光合产物恰好抵偿呼吸消耗时，此时的光照度称为光补偿点
            • 由于植物在光补偿点时不能积累干物质，因此光补偿点的高低可以作为判断植物在低光照度条件下能否生长的标志→可以作为判断植物耐阴程度的指标。
          • 光饱和点
            • 随着光照度的增加，植物光合作用速率提高，并不断积累有机物质，但光照度增加到一定程度后，光合作用速率增加的幅度就逐渐减慢，最后达到一定限度，不再随光照度增加而增加，这时即达到光饱和点。
          • CAM植物＜C₃植物＜C₄植物。 C₃植物光饱和点较低，C₄植物和CAM植物没有明显光饱和点。
            • 耐阴植物 喜光植物
    • 光照度对 植物生长和形态 的作用
      • 黄化现象
        • 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，是致叶片发黄，称为黄化现象。
        • 表现：茎细长瘦弱，节间距离拉长，叶片小而不展开，植株伸长但重量下降。
      • 光照度影响
        • 光照度与植物茎、叶的生长及形态结构有密切关系。
          • 弱光
            • 幼茎的节间充分延伸，形成细而长的茎。
            • 很多树木由于接收到的光照度不均匀，枝叶向强光方向生长茂盛（一些喜光甚至偏斜、扭曲），向弱光方向生长孱弱或不能生长，形成明显偏冠。
              • 行道树 或庭院树木。
          • 很多树木由于接收到的光照度不均匀，枝叶向强光方向生长茂盛（一些喜光甚至偏斜、扭曲），向弱光方向生长孱弱或不能生长，形成明显偏冠。
            • 行道树 或庭院树木。
          • 充足的光照
            • 节间变短，茎变粗。
            • 很多树木由于接收到的光照度不均匀，枝叶向强光方向生长茂盛（一些喜光甚至偏斜、扭曲），向弱光方向生长孱弱或不能生长，形成明显偏冠。
              • 行道树 或庭院树木。
        • 光能促进植物组织的份化，有利于胚轴维管枣中管状细胞的形成。
          • 充足的光照→发育良好的木质部。
          • 很多树木由于接收到的光照度不均匀，枝叶向强光方向生长茂盛（一些喜光甚至偏斜、扭曲），向弱光方向生长孱弱或不能生长，形成明显偏冠。
            • 行道树 或庭院树木。
        • 充足的阳光能促进苗木根系的生长。
          • 充足的阳光
            • 形成较大的根茎比。
            • 很多树木由于接收到的光照度不均匀，枝叶向强光方向生长茂盛（一些喜光甚至偏斜、扭曲），向弱光方向生长孱弱或不能生长，形成明显偏冠。
              • 行道树 或庭院树木。
          • 很多树木由于接收到的光照度不均匀，枝叶向强光方向生长茂盛（一些喜光甚至偏斜、扭曲），向弱光方向生长孱弱或不能生长，形成明显偏冠。
            • 行道树 或庭院树木。
          • 弱光
            • 大多数树木的幼苗根系都较浅较不发达。
            • 很多树木由于接收到的光照度不均匀，枝叶向强光方向生长茂盛（一些喜光甚至偏斜、扭曲），向弱光方向生长孱弱或不能生长，形成明显偏冠。
              • 行道树 或庭院树木。
        • 一般认为萌芽是由树木体内的生长激素引起的， 当树皮暴露在较强的太阳光辐射下时， 生长激素可能受到某种作用， 刺激不定芽萌发，从而形成较多侧梢。
          • 孤立木的侧梢较发达，尖削度较大。
          • 密林中， 侧梢较少树木较高，尖削度较小
          • 同一树种
      • 很多树木由于接收到的光照度不均匀，枝叶向强光方向生长茂盛（一些喜光甚至偏斜、扭曲），向弱光方向生长孱弱或不能生长，形成明显偏冠。
        • 行道树 或庭院树木。
      • 对生产实践有指导意义
        • 种植密度
        • 人为调控：光照、湿度和养分→ 生产出优良苗木。
  • 光质
    • 不可见光
      • 红外光
        • 分类
          • 近红外光
            • 叶很少吸收，大部分被反射和透过。
          • 远红外光
            • 被吸收较多。
        • 能力
          • 红外光感应性能
            • 植物叶片对红外光的反射，阔叶树比针叶树更明显。
              • 应用：利用红外感光片进行航空摄影和遥感以区别阔叶林和针叶林的原理。
            • 植食性昆虫能利用其红外光感应性能找出生理病弱植株，并进行侵害。
          • 促进植物茎的延长生长，有利种子和孢子的萌发，提高植物体的温度。
      • 紫外光
        • 植物
          • 没有受到角质层数层细胞保护或者吸收紫外光的色素保护的细胞，会被紫外辐射的高水平光化学能量伤害。
          • 紫外辐射能对植物生长形成可逆性抑制，是通过消除控制细胞分裂和增大的植物生长素的效应或通过影响植物对生长素的正常感应能力来实现的。
        • 其他生物
          • 紫外光反射性能
            • 很多昆虫利用紫外光反射性能的变化来辨认植物。
            • 采蜜昆虫以花朵反射的紫外光作为采蜜的向导。
          • 藻类、真菌以及细菌对紫外光都是敏感的。
            • 紫外辐射进行表面清毒，杀灭微生物。
    • 光合有效辐射
      • 红光
        • 有利于糖类的合成。
        • 促进叶绿素的形成，影响植物开花、茎的伸长和种子萌发。
        • +橙光→叶绿素吸收最多的部分。
      • 蓝光
        • 有利于蛋白质的合成。
        • +紫光→被叶绿素和类胡萝卜素所吸收。
        • +紫光+青光→植物伸长生长及幼芽形成有很大作用，能抑制植物的伸长而形成矮态，还能促进花青素形成。
• 园林植物对光的生态适应
  • 园林植物对光强旳适应
    • 生态类型
      • 概念
        • 植物长期适应于不同的光生境条件，形成了不同的适应策略，具有各种适应策略的植物类群称为生态类型。
      • 植物分类
        • 阳性植物 （喜光植物） 树冠下不能完成更新
          • 喜强光，通常在全光照下才能正常生长，在弱光光条件下生长发育不良， 光补偿点与光饱和点较高，光合速率和呼吸速率也较高。
          • 自然群落的先锋植物：松属(华山松、红松例外)、落叶松属、水杉、侧柏、桦木属、桉属、杨属、柳属、刺槐、棟树、金钱松、水松、落羽松、银杏、板栗、栎属、漆树属、泡桐属、刺楸、臭椿、悬铃木、核桃、乌桕、黄连木等。 大部分观花观果的木本花卉：丁香、紫微、蔷薇、月季、扶桑、夹竹桃，石榴等。 多数一二年生草花、宿根花许与球根花卉：半支莲、一串红、百日草、鸡冠花、凤仙花、紫菀、大丽花、芍药、唐莒蒲、向日葵等。
        • 概要
        • 阴性植物 （喜阴植物） 树冠下可正常更新
          • 需光量少，不能忍受强光照射，且有较强的耐阴能力。 光补偿点较低，光合速率和呼吸速率也较低。 大多生长在热带雨林下或林下，阴坡。
          • 冷杉属、福建柏属、云杉属、铁杉属、粗榧属、红豆杉属、椴属、杜英、八角金盘、常春滕属、八仙花属、紫楠、罗汉松属、香榧、黄杨属、蚊母树、海桐、枸骨、桃叶珊瑚属、紫金牛属、杜鹃花属、络石、地锦属等。 多数热带观叶观花植物如蕨类、兰科、凤梨科、姜科、天南星科植物等。
        • 中性植物
          • 较为喜光、在充足光照下生长良好，但稍受荫蔽时亦生长正常，在夏季光照过强时，适度遮阴有利其生长。 多产于热带和亚热带，耐阴程度因植物种类而异。
          • 五角枫、元宝枫、桧柏、樟树、珍珠梅、木荷、七叶树、蜡梅等木本植物， 紫罗兰、三色董、毛地黄、萱草、桔梗、耧斗菜、紫茉莉、香雪球、翠菊等草本花卉。
          • 耐阴性
            • 概念
              • 植物耐阴的能力。 耐阴性强的植物在弱光下能正常生长发育。
            • 华北常见乔木树种对 光照度的需要由大到小排序
              • 落叶松、柳属、杨属、白桦、黑桦、刺槐、臭椿、白皮松、油松、栓皮栎、槲树、白蜡树、蒙古栎、辽东栎、红桦、白桦、黄檗、板栗、白榆、春榆、赤杨、核桃楸、水曲柳、国槐、华山松、侧柏、裂叶榆、红松、槭属、千金榆、椴属、云杉属、冷杉属。
            • 影响因素
              • 年龄
                • 幼苗阶段耐阴性较强，随年龄增加耐阴性逐渐减弱，特别是壮龄林后，耐阴性明显降低，需要更多光照。
              • 气候
                • 温暖湿润：较强。 干早瘠薄和寒冷：趋向喜光。
                • 同一树种不同气候条件，耐阴能力有差异。
                  • 低纬度温暖湿润地区：往往比较耐阴。
                  • 高纬度高海拔地区：趋向喜光。
              • 土壤
                • 湿润肥沃：较强
                • 干旱瘠薄：较差。
              • 一般一切对树木生长的 生态条件的改善， 都有利于耐阴性的增强。
    • 叶片的适光变态
      • 概念
        • 由于叶片所在的生境光照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。
      • 分类
        • 强光照射，趋向阳生结构→阳性植物：阳生叶。
        • 弱光照射，趋向阴生结构→阴性植物：阴生叶。
        • 中性植物适应光照度范围广，通常阳生叶与阴生叶分化较明显。
  • 日照长度与光周期现象