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3.3 园林植物的生态特性

3.3.1 地带性植被规律与园林种植设计

地带性植被又称地带性群落,是指由水平或垂直的生物气候带决定,或随其变化的有规律分布的自然植被。它往往经历多种演替而形成了一种具有自己独特的种群组成、外貌、稳定的层次结构、空间分布和季相特征。

3.3.1.1 地带性植被分布规律

(1)植被分布的水平地带性

太阳辐射是地球表面热量的主要来源,随着地球纬度的高低不同,地球表面从赤道向南、向北形成了各种热量带。植被也随着这种规律依次更替,故称为植被的纬度地带性。世界植被的纬度地带性规律:北半球自北至南依次出现寒带的苔原、寒温带的针叶林、温带的夏绿阔叶林、亚热带的常绿阔叶林以及赤道的雨林。大体上是沿纬度排列的。欧亚大陆中部与北美中部,自北向南依次出现苔原、针叶林、夏绿林、草原和荒漠,植被分布也呈现明显的纬度地带性。但这种分布规律是相对的,常受海陆位置、地形、洋流性质以及大气环流等因素的强烈影响。

植被分布的经度地带性主要与海陆位置、大气环流和地形相关。一般规律是从沿海到内陆降雨量逐渐减少,植被也出现明显的规律性变化。就北美而言,它的两侧都是海洋,其东部降雨主要来自大西洋的湿润气团,雨量从东南向西北递减,相应地依次出现森林、草原和荒漠。北美大陆西部虽受太平洋湿润气团的影响,雨量充沛,但被落基山所阻挡,因而森林仅限于山脉以西。所以,北美东西沿岸为森林,中部为草原和荒漠。植被从东向西依次更替着森林-草原-荒漠-森林,表现出明显的经向变化。

我国植被分布的纬向地带性变化可分为东西两部分。在东部湿润森林区,自北向南依次分布着寒温带针叶林-温带落叶阔叶林-亚热带常绿阔叶林-热带季雨林、雨林;西部位于亚洲内陆腹地,在强烈的大陆性气候笼罩下,从北至南依次出现一系列东西走向的巨大山系,打破纬向地带性,因此,西部自北向南植被纬向变化如下:温带半荒漠、荒漠带-暖温带荒漠带-高寒荒漠带-高寒草原带-高寒山地灌丛草原带。我国植被的经向地带性,在温带地区特别明显。从东南至西北受海洋性季风和湿润气流的影响程度逐渐减弱,依次有湿润、半湿润、半干旱、干旱和极端干旱的气候;相应出现东部湿润森林区,中部半干旱草原区,西部干旱荒漠区。

值得注意的是,经度地带性和纬度地带性并无从属关系,它们处于相互联系的统一体中。某一地区植被分布的水平地带性规律,决定于当地热量和水分的综合作用,而不是其中一种因子(即热量或水分)。

(2)植被分布的垂直地带性

植被分布的地带性规律,除纬向和经向规律外,还表现出因高度不同而呈现的垂直地带性规律,它是山地植被的显著特征。一般来说,从山麓到山顶气温逐渐下降,而湿度、风力、光照等其他气候因子逐渐增强,土壤条件也发生变化,在这些因子的综合作用下,导致植被随海拔升高依次成带状分布。其植被带大致与山体的等高线平行,并有一定的垂直厚度,这种植被分布规律称为植被分布的垂直地带性。在一个足够高的山体,从山麓到山顶更替着的植被带系列,大体类似于该山体所在的水平地带至极地的植被地带系列。例如,在西欧温带的阿尔卑斯山,山地植被的垂直分布和自温带、寒温带到寒带的植被水平带的变化大体相似。我国温带的长白山,从山麓至山顶所看到的落叶阔叶林、针阔叶混交林、云冷杉暗针叶林、岳桦矮曲林、小灌木苔原的植被垂直带,也是同自我国东北向太平洋沿岸的前苏联远东地区,直到寒带所出现的植被纬度地带性相一致。因此,有人认为,植被的垂直分布是水平分布的“缩影”,而两者间仅是外貌结构上的相似,而绝不是相同。如亚热带山地垂直分布的寒温性针叶林与北方寒温带针叶林,在植物区系性质、区系组成、历史发生等方面都有很大差异,这主要因亚热带山地的历史和现代生态条件与极地极不相同而引起的。

山地植被垂直带的组合排列和更替顺序构成该山体植被的垂直带谱。不同山体具有不同的植被带谱,一方面山地垂直带受所在水平带的制约;另一方面也受山体的高度、山脉走向、坡度、基质、局部气候等因素影响。总之,位于同一水平植被带中的山地,其垂直地带性总是比较近似的(图3-34)。

图3-34 植被垂直带与水平带相关性示意(董世林,1994)

(3)我国植被分布规律

我国植被分布的地带性规律也取决于温度和湿度条件,但由于青藏高原、北部寒潮和东南季风的影响,使得主要植被分布的方向,既不像原苏联的从北到南,也不像美国的从东到西,而是从东南向西北延伸,依次出现森林、草原、荒漠三个基本植被地带。

从大兴安岭-吕梁山-六盘山-青藏高原东缘一线,把我国分为东南和西北两个半部,东南半部是季风区,发育各种类型的中生性森林,西北半部季风影响微弱,为无林的旱生性草原和荒漠。东南半部森林区,自北而南,随着热量递增,植被的带状分布比较明显,它们依次为寒温性针叶林带、温带针阔叶混交林带、暖温带夏绿阔叶林、亚热带常绿阔叶林、热带季雨林带、赤道雨林带。除上述植被的纬度变化外,由于受夏季东南季风的作用,从东南向西北植被出现近乎经度方向的更替。而且北部的温带及暖温带地区较南部的亚热带、热带地区表现得更加明显。

①大兴安岭北部寒温带针叶林区域 我国大兴安岭北部的落叶针叶林是欧亚大陆北方针叶林的一部分,属于东西伯利亚南部落叶针叶林沿山地向南的延续部分。大兴安岭山地海拔高度约600~1000m,有些山峰接近1400m。年平均温度在-1.2~5℃以下,七月平均气温为16~20℃,全年积温(持续日均温>10℃之总和)为1100~1700℃,无霜期为70~100d,年降水量为400~600mm。山地下部为棕色森林土,中上部为灰化棕色针叶林土,均呈酸性反应。这里的植被有明显的垂直分带现象。海拔600m以下的谷地是含蒙古栎的兴安落叶松林。其他树种有黑桦、山杨、紫椴、水曲柳、黄檗等。林下灌木有二色胡枝子、榛子、毛榛等。

海拔600~1000m为杜鹃-兴安落叶松林,局部有樟子松林。林下灌丛有兴安杜鹃-杜香、越橘、笃斯越橘等。海拔1100~1350m为藓类-兴安落叶松林,含有红皮云杉、岳桦等少量乔木树种。林下藓类地被层发育好,主要有塔藓、毛梳藓、树藓等,树干上有黑树发藓,但没有松罗。

海拔1350m以上的顶部为匍匐生长的偃松矮曲林,如图3-35所示。还有桦属植物和越橘,它们也都变成了高山型植物。在平坦谷地有一年一熟的喜凉作物,如马铃薯、甘蓝、春大麦等。果树有李子、山杏、山荆子以及野生的山果品——牙疙瘩等。

图3-35 偃松矮曲林景观

②东北、华北温带落叶阔叶林区域 本区域包括本区东北东部山地,华北山地,山东、辽东丘陵山地,黄土高原东南部,华北平原和关中平原等地。由于南北热量条件的差异,可分为以下两个植被带。

1)温带针叶-落叶阔叶混交林带。针阔叶混交林是寒温带针叶林和夏绿阔叶林间的过渡类型。通常由栎属、槭属、椴属等阔叶树种与云杉、冷杉、松属的一些种类混合组成。

2)暖温带落叶阔叶林带。温带落叶阔叶林的结构简单,可明显分为乔木层、灌木层和草本层。乔木层主要由栎属、水青冈属、桦木属、鹅耳枥属、桤木属、杨属等种类组成,如图3-36所示。每年春季,乔木树种都在树叶未展开前争相开花,它们多为风媒花。林下草本层多数为多年生的短命植物,借春天林内较强的光照,也争先吐蕊,构成了一个绚丽的大花园。它们在这个时期迅速地累积营养物质,迅速地发育。到了夏天,乔木长满了叶子,林冠郁闭,林内光照减弱,于是那些短命的草本植物便结束了自己一年一度的生活周期,而另一类耐阴性的草本植物便相继出现,与乔木一道进入秋季,随着乔木落叶,草本植物也逐渐干枯。

图3-36 暖温带落叶阔叶林景观

落叶阔叶林中乔木的种子和果实多数有翅,常在秋季成熟,借风力传播。而林下草本植物和灌木,则靠动物传粉并散布果实和种子。林中的藤本植物和附生植物都不发达。

③华中、西南常绿阔叶林区域 本区域包括淮河、秦岭到南岭之间的广大亚热带地区,向西直到青藏高原边缘的山地。我国亚热带是世界上南北两半球同纬度地区,唯一的面积最广大的湿润亚热带,这是我国的宝贵财富。这里气候温热多雨。无霜期长达240~300d,年积温为4500~7500℃,年平均气温为14~21℃,最热月7月均温为28~29℃,年降水量为1000~1800mm,集中在5~9月,但不像华北地区那样特别集中。在这样温湿的气候下,植被主要是常绿阔叶林、常绿针叶林和竹林,在山地上部和石灰岩山地为落叶阔叶-常绿阔叶混交林。主要由壳斗科的常绿树种、樟科、山茶科、木兰科、五味子科、八角科、金缕梅科、番荔枝科、蔷薇科、杜英科、蝶形花科、灰木科、安息香科、冬青科、茜草科、卫矛科、桑科、藤黄科、五加科、山龙眼科、杜鹃花科,以及乌饭树属、枫香属和红苞木属等所组成。在丘陵和中山地带的常绿阔叶林内常混入一些热带扁平叶型的针叶树种如杉木、油杉、银杉、福建柏等;在中亚热带北部山地还有榧树、黄杉、金钱松等,还有些针叶型的叶树例如柳杉、刺柏等。亚热带的阔叶林中也经常混生落叶阔叶树种,主要有蓝果树、珙桐、水榆、山合欢、野茉莉,在亚热带山地也有一些落叶阔叶树种自温带渗入,如水青冈属、栗属、栎属、桦木属、赤杨属、榛属、鹅耳枥属、槭属、椴属、杨属的一些种。这些针叶或落叶阔叶树种,少数可在局部林窗中小片生长,多数都零星散生,成为固有的混生成分。

灌木中较高大的多为杜鹃花属、乌饭树属,其次为山矾属、山茶属、柃木属、山胡椒属、栀子属、粗叶木属、山黄皮属、润楠属、柏拉木属等。而低矮的则为紫金牛属、杜茎山属、虎刺属等植物。南部沟谷的常绿阔叶林下,还有黑桫椤、金毛狗、华南紫萁以及莲座蕨属等植物所组成的层片。草本植物中蕨类的狗脊蕨为主,次为瘤足蕨和苔草、山姜、舞花姜等属植物,以及淡竹叶和百合科或天南星科的一些植被。其中特别低矮而贴地生长的草本有虎舌红、锦香草等,特别高大的草本有野芭蕉等。林地的枯枝落叶层较厚,苔藓不多。林下有些根寄生植物,如蛇菰属和腐生植物,如水晶兰属等,虽然数量不大,但反映着群落发育较为成熟和土壤腐殖质层丰富等生境特点。此外,还有藤本、附生、寄生等层外植物存在。

④华南、西南热带雨林、季雨林区域 这一区域包括北回归线以南的云南、广东、广西、台湾四省、区的南部以及西藏东南缘山地和南海诸岛。它是我国热量最充足的地区,全年积温为7500~9000℃或更高,年平均气温为21~25.5℃,一月平均气温为12~20℃,年降雨量为1200~2200mm。这里代表性植被是常绿阔叶雨林和季雨林。树木有老茎生花、板状根、气根、滴水叶尖等热带植物形态特征以及大量的藤本植物、绞杀植物、附生植物等热带热带植物生活型特征。按照热量条件和植被特点,本区域可分为热带雨林和季季雨林带两个植被带。

中国的热带雨林植物种类繁多,优势种不明显,常见有梧桐科、无患子科、龙脑香科、豆科和桑科等植物,其中乔木具有多层结构;上层乔木高过30m,多为典型的热带常绿树和落叶阔叶树,树皮色浅,薄而光滑,树基常有板状根,老干上可长出花枝,因为天气长期温热,雨量高,所以植物能持续生长,造成树木生长密集且长绿。雨林中木质大藤本和附生植物特别发达,叶面附生某些苔藓、地衣,林下有木本蕨类和大叶草本。雨林中的次冠层植物由小乔木、藤本植物和附生植物如兰科、凤梨科及蕨类植物组成,部分植物为附生,缠绕在寄生的树干上,其他植物仅以树木作为支撑物。雨林地表面被树枝、和落叶所覆盖。雨林内的地面并不如传说那样不可通行,多数地面除了薄薄的腐殖土层和落叶外多是光裸的。

中国的热带季雨林的植物区系以亚洲热带广布种和热带北部特有种为主,多属于番荔枝科、使君子科、梧桐科、木棉科、大戟科、豆科、桑科、无患子科和山榄科等。群落有较明显的优势种或共优势种,水热条件好的地方常绿树种较多。

⑤内蒙古、东北温带草原区域 该区域包括东北平原、内蒙古高原和黄土高原的一部分。年降水量为300~500mm,属于温带半湿润、半干旱气候。植被主要为禾草草原,以耐旱的多年生根茎禾本科草类为主。植物有明显的旱生形态,如叶子卷曲、细长,深根系,茎、叶上有茸毛等。草原群落结构简单,仅有草本层和地被层,如图3-37所示。但草原的地下部分发育强烈,其郁闭程度往往超过地上部分。

图3-37 内蒙古温带草原景观——锡林郭勒草原

⑥西北温带荒漠区域 我国荒漠地区年降水量大部在200mm以下,很多地方不到100mm,甚至不到10mm,属于温带干旱气候和极端干旱气候。植被以藜科、柽柳科、菊科、豆科为主,并且这里的植物普遍具有旱生特征,其旱生形态有叶片缩小,叶子退化成刺,叶片完全退化,茎、叶被有密集的绒毛,或出现肉质茎和肉质叶等,以便减少水分蒸发或储集水分。同时这里植物的根系特别发达,有的深达几十米,有的根系重量是地上部分的8~10倍,这样便能从土层的深度和广度吸收水分。这是在干旱生态环境下植物长期适应演化的结果。

⑦青藏高原高寒草甸、草原区域 本区域包括青海和西藏东南半部的大部分地区,并包括川西和云南西北部部分地区。高原面海拔高度在4000m以上,山地都超过5000m,东部边缘的深切河谷可低于4000m。

这里的气候特点是天气多变而凉爽。年平均气温1~6℃,1月均温-3~10℃,7月均温10~15℃,年降水量约300~500mm。植被的特点是草类普遍低矮,叶片缩小,以适应寒冷多风的气候。

在高山草甸区,植被组成主要是冷中生的多年生草本植物,常伴生中生的多年生杂类草。植物种类繁多,莎草科、禾本科以及杂类草都很丰富。密丛性短根茎蒿草属,为重要的组成植物。群落结构简单,层次不明显,生长密集,植株低矮,有时形成平坦的植毡。草类如蒿草、羊茅、发草、剪股颖、珠芽蓼、马先蒿、堇菜、毛茛属、黄芪属等,小灌木如柳丛、仙女木、乌饭树等,下层常有密实的藓类,形成植被的茎层。

高寒草原区养繁殖为主的多年生草本、垫状小灌木或垫状植物。如针茅属紫花针茅、座花针茅,以及克氏羊茅、假羊茅,还有莎草科硬叶苔草,小半灌木有藏籽蒿、藏南蒿、垫状蒿等。垫状植物有垫状驼绒藜、垫状点地梅、垫状棘豆、垫状蚤缀等。

⑧高寒荒漠植被区域 分布在西藏西北部,海拔高度在4500~5000m以上。年降水量在100mm以下,有的地方不到20mm,气候特点是寒冷而干燥,全年平均气温在-10~-8℃左右,但夏季白天气温经常升高到20℃以上。植被是以垫状驼绒黎、藏亚菊、蒿类为主的高寒荒漠植物。

在园林造景中,由于经常要在不同地区引种应用外地区植物,所以应当熟悉各地区所分布的植物种类及其生长发育状况,了解温度对植物分布的影响。如把木棉、凤凰木、鸡蛋花等热带的树种引种到北方,冬天就会冻死;如把桃、苹果等北方树种引种到热带地区,就会生长不良或不能开花结实,甚至死亡;又如椰子在海南岛南部生长旺盛,结果累累,到了北部则果实变小,产量显著降低,如在广州不仅不易结实,甚至还有冻害。凤凰木原产热带非洲,在当地生长十分旺盛,花期长而先于叶放,引至海南岛南部,花期明显缩短,有花叶同放现象,引至广州,大多变成先叶后花,花的数量明显减少,甚至只有叶片不开花,大大影响了其景观效果。

由此可见,特定区域总是有与之相适应的植被类型,由于地带性植被是当地气候条件长期自然选择的结果,因而具有最大的适应性和最大的相对稳定性。地带性植被类型,是自然界极为珍贵的原始“本底”,它为衡量人类活动所引起的后果提供了评价的准绳;同时也给建立合理的、高效的人工生态系统指明了方向。因此,园林种植设计必须与当地的地带性植被类型相一致,以确保种植设计的成功。

3.3.1.2 自然群落与园林种植设计

根据前面对地带性植被分布规律的介绍可以了解到,我国的环境复杂多样,植物种群丰富多彩,在自然界任何植物都不是单独生活,总有许多其他种的植物和它生活在一起。这些生长在一起的植物中,占据了一定的空间和面积,按照自己的规律生长发育、演变更新,并同环境发生相互作用,称为植物群落。按其形成植物群落可分为自然群落及栽培群落。

①自然群落 是在长期的历史发育过程中,在不同的气候条件下及生境条件下自然形成的群落。各自然群落都有自己独特的种类、外貌、层次、结构。如西双版纳热带雨林群落,在其最小面积中往往有数百种植物,群落结构复杂,常有6~7层层次,林内大、小藤木植物、附生植物丰富;而东北红松林群落的最小面积中仅有40种左右植物,群落结构简单,常具2~3层层次。总之,环境越优越群落中植物种类就越多,群落结构也越复杂。

②栽培群落 是按人类需要,把同种或不同种的植物配植在一起形成的,是服从于人们从生产、观赏、改善环境条件等需要而组成的。例如,果园、苗圃、行道树、林荫道、林带、树丛、树群等。

植物景观营造中栽培群落的设计,必须遵循自然群落的发展规律,并从丰富多彩的自然群落组成、结构中借鉴,才能在科学性、艺术性上获得成功。切忌单纯追求艺术效果及刻板的人为要求,不顾植物的习性要求,硬凑成一个违反植物自然生长发育规律的群落,其后果是没有不失败的。

(1)植物群落的组成

群落是由不同的植物种类组成,这是群落最重要的特征,是决定群落外貌及结构的基础条件,因此要查明群落内每种植物的名称。各个种在数量上是不等同的,通常称数量最多、占据群落面积最大的植物中,叫“优势种”。在森林群落中,乔木树种的个体数目远不及灌木和草本多,但它却对群落环境的形成及对其他植物具有更大的影响,因此乔木层中的优势种,又称建群种。

在自然条件下,优势种总是该森林群落中最适生的种类,但它对群落的影响又因其体积的大小和覆盖面积的不同有很大的差异。因此,在森林群落中还应分别按照乔木、灌木、草本各层次进行调查和确定优势种。

(2)植物群落的外貌

群落的外貌指植物群落的外部形态,它是群落中生物与生物之间、生物与环境之间相互作用的综合反映,如森林、草原、荒漠等不同的群落具有不同的外貌。群落外貌除优势种外,还决定于植物种类的生活型、高度及季相等。

①生活型 生活型是长期适应生活环境而形成独特的外部形态、内部结构和生态习性,因此生活型也可认为是植物对环境的适应型。例如,蔷薇科的枇杷、樱桃、杏呈乔木状;毛樱桃、榆叶梅、绣线菊呈灌木状;木香、花旗藤、太平莓呈藤本状;龙芽草、心叶地榆为草本。反之,亲缘关系很远,不同科的植物可以表现为相同的生活型。如旱生环境下形成的多浆植物,除主要为仙人掌科植物外,还有大戟科的霸王鞭、菊科的仙人笔、番杏科的松叶菊、萝藦科的犀角、葡萄科的青紫葛、百合科的芦荟、十二卷以及景天科、龙舌兰科、马齿苋科等植物种类。只有极少数的科,如睡莲科,其不同的种具有大致相同的生活型。如莼菜、芡实、莲等。

②群落的高度 群落的高度也直接影响外貌。群落中最高一群植物的高度,也就是群落的高度,群落的高度首先与自然环境中海拔高度、温度及湿度有关。一般来说,在植物生长季节中温暖多湿的地区群落的高度就大;在植物生长季节中气候寒冷或干燥的地区,群落的高度就小。如热带雨林的高度多在25~35m,最高可达45m;亚热带常绿阔叶林高度在15~25m,最高可达30m;山顶矮林的一般高度在5~10m,甚至只有2~3m。

③群落的季相 群落的外貌随着气候季节交替而发生周期性的变化,呈现不同的季相外貌。季相在色彩上最能影响外貌,而优势种的物候变化又最能影响群落的季相变化。总体而言,温带地区各种群落的季相变化最为明显,亚热带次之,热带季相变化不明显。

温度地区四季分明,落叶阔叶林群落的季相变化显著。春季,万物复苏,树木萌芽,长出新叶;夏季树叶茂盛,林木葱郁;秋季树叶变黄或变红,如北京香山的红叶就是最典型的例子;进入冬季,树叶凋落,只有枝干耸立,又是另外一种季相。

常绿阔叶林和常绿针叶林的季相变化远不如落叶阔叶林显著,但是花果期的出现以及林下其他植物随着季节的变化仍然表现出季相。

热带雨林内的各种植物几乎没有休眠期,终年以绿色为主,季相变化很小。

(3)群落的结构

①群落的多度和密度 多度是指每个种在群落中出现的个体数目,多度最大的植物种就是群落的优势种。密度是指群落内植物个体的疏密度。密度直接影响群落内的光照强度,这对该群落的植物种类组成及相对稳定有极大的关系。总的来说,环境条件优越的热带多雨地区,群落结构复杂,密度大;反之,则简单和密度小。

②群落的垂直结构 各地区各种不同的植物群落常有不同的垂直结构层次,这种层次的形成是依植物种的高矮及不同的生态要求形成的。除了地上部的分层现象外,在地下部各种植物的根系分布深度也是有着分层现象的。通常群落的多层结构可分乔木层、灌木层、草本及地被层三个基本层。荒漠地区的植物常只有一层;热带而林的层次可达6~7层以上。在乔木层中常可分为2~3个亚层,枝桠上常有附生植物,树冠上常攀缘着本质藤本,在下层乔木上常见耐阴的附生植物和藤本;灌木层一般由灌木、藤灌、藤本及乔木的幼树组成,有时有成片占优势的竹类;草本及地被层有草本植物、巨叶型草本植物、蕨类以及—些乔木、灌木、藤本的幼苗。此外,还有一些寄生植物、腐生植物在群落中没有固定的层次位置,不构成单独的层次,所以称它为层外植物。

③群落的水平结构 群落的水平结构是指群落的配置状况或水平格局,其形成与构成群落的成员分布状况有关。对有相同植物种构成的种群而言,植物个体的水平分布有3个类型,即随机型、均匀型和集群型。集群分布是最常见的分布类型,种群个体成群,成簇、成块、斑点状密集分布,但各群大多呈随机分布。

对群落的结构进行观察时,经常可以发现在一个群落某一地点植物分布是不均匀的,均匀型分布的植物是少见的。分布的不均匀性也受到植物种的生物学特性、种间的相互关系以及群落环境的差异等因素制约。如林冠下光照的不均匀性,对林下植物的分布就有密切影响;在光照强的地方,生长着较多的阳性植物,如郁闭林冠中的临窗处;而在光照强度弱的地方,只生长着少量的耐阴植物,如郁闭的热带雨林下的草本植物。总之,群落环境的异质性越高,群落的水平结构就越复杂。

3.3.1.3 植物群落配置

园林植物群落是模拟当地自然植物群落而配置的人工栽培植物群落。人工栽培植物群落是按人类需要把同种或不同种的植物配植在一起形成的。人工栽培的植物群落是服从于人们观赏、改善环境条件等需要而构建,如行道树、林荫道、林带、树丛和树群等。

园林设计师通过对自然植物群落生长发育和演替的逐步了解,掌握其变化的规律,从而指导人工植物群落的配置,因此,植物景观在规划设计之初就要能预见其发展过程,保障该群落景观在栽培养护过程中具有较长期的稳定性。有关植物群落的问题是相当复杂的,在实际设计中应在充分掌握种间关系和群落演替等生物学规律的基础上斟酌思量,如此设计才能满足生态、美化和功能的要求。

在人工植物群落的建植方面,许多城市都进行行了乔、灌、草复合配置的尝试。在城市中恢复、再造与自然植物群落结构近似的人工植物群落,这有着生态学、社会学和经济学上的重要意义:第一,群落化种植,可以提高叶面积指数、更好地增加绿量,起到改善城市环境的作用;第二,植物群落物种丰富,对生物多样性保护和保护护城市生态平衡等方面意义重大;第三,模拟自然植物群落、开展城市自然群落的建植研究以及建立生态与景观相协调的人工自然植物群落,能够扩大城市视觉资源,创造清新、自然、纯朴的城市园林风光,给人以优美、舒适的心理暗示,减少事故,缓解压力,创造优良的人居环境;第四,植物群落可降低绿地养护成本且节水、节能,从而更好地实现绿地经济效益,这对提高城市绿地质量具有重要的现实意义。

(1)热带地区的园林植物群落配置

棕榈科植物最能体现热带景观,在景观设计中得到了广泛的应用。板根现象是热带植物景观的另一个重要类型,如高山榕、琴叶格、垂叶榕、大果椿、大叶橡胶椿、大叶榕、菩提树等植物都可以形成这种景观特色。热带植物景观的另一个典型特色是附生景观,在椿树、油棕等大树干上或树冠枝杈上附生,如肾蕨、鸟巢蕨等以及兰科、凤梨科植物等。热带雨林景观群落的林冠层次多,乔木层一般分为3个亚层;第1、2亚层乔木高耸挺拔,林冠线不连续,形成明显的单优林层,构成林上林景观;第3亚层乔木郁闭度大,林冠连续,与第二亚层连续镶嵌,植物配置时需关注乔木的层次,平面布局上以点状布置高大乔木,片植中小乔木。乔木组成种类可规划为:第一层高大乔木,如樟树、阴香、猫伟木、小叶榕、青果榕、人面子、柠檬桉、黄葛榕和紫檀等;第二层为中乔木,如山龙眼、构树等;第三层为中小乔木,如厚壳桂、红车等;第四层为灌木层,如散尾葵、扶桑、朱瑾、凤尾丝兰、苏铁等。城市绿地景观常用的植物群落配置如下。

1)木棉+红花木莲—大花紫薇+红花羊蹄甲+鱼尾葵—桃金娘+含笑+鹰爪花+野牡丹+金丝桃+八仙花—葱兰+蜘蛛兰。

2)凤凰木+白兰—黄槐+紫花羊蹄甲—含笑+茶梅+九里香—韭兰+忽地笑+紫三七。

3)焰木+黄兰—双翼豆+红绒球+金凤花+双荚决明—石蒜+姜花+仙茅。

4)蓝花楹+无忧树—龙牙花+紫玉兰+狗牙花+红花檵木+米仔兰—红花酢浆草+千年健+益智。

5)全缘栾树+大花第伦桃+洋蒲桃—软枝黄蝉+大花栀子+海桐—紫鸭趾草+花叶艳山姜。

6)吊瓜木+火力楠+蒲桃—水石榕+希茉莉+白纸扇—水栀子+白蝴蝶+蛇根草。

7)秋枫+深山含笑+乐昌含笑—金脉爵床+红纸扇+白英丹—大叶油草+砂仁+大叶仙茅。

8)长芒杜英+乐东拟单性木兰+酸豆树—黄槿+山茶花+东兴油茶—朱顶红+地毯草。

9)楹树+蓝花楹+银桦—紫蝉+希茉莉+粉纸扇—吊竹梅+柊叶+红蕉+台湾相思+小叶梢—九里香+木本绣球+栀子—白蝴蝶。

(2)亚热带地区植物群落配置

亚热带地区植物景观设计,应该结合冬冷夏热的气候特点,因地制宜,注重植物种类的多样件。亚热带地区植物种类繁多,较温带地区则有更多的植物群落可以应用。常用的植物群落配置如下。

1)香樟(榔榆+乌桕+栾树+枫香)—棕榈+石楠(构骨+海桐+南酸枣+女贞+溲疏+小紫藤+南天竹+蚊母)—二月兰(白花三叶草+吉祥草+狗牙根)。

2)银杏(悬铃木+枫树)—石楠+胡颓子(蜡梅)—麦冬。

3)雪松+广玉兰—紫薇+紫荆+黄馨—鸢尾+红花酐浆草+其他地被。

4)马尾松(小叶栎+枫香)—化香+香檀+白栎+草、蕨类。

5)香樟+紫楠+银杏+马尾松—木本绣球+杜鹃+洒金东瀛珊瑚—沿阶草。

6)栓皮栎+枫香+马尾松—棣棠+红瑞木—蝴蝶花。

7)乐昌含笑+火力楠—洒金东瀛珊瑚+毛白杜鹃+锦绣杜鹃—石菖蒲。

8)白玉兰+广玉兰—含笑+八角金盘—玉簪。

9)深山含笑+桂花—阔叶十大功劳+南天竹—马蹄金。

10)三角枫+枫香+乌桕—八仙花+蝴蝶绣球—花叶常春蔓。

(3)温带地区的园林植物群落配置

我国北方温带地区冬季寒冷、夏季炎热、春季干燥风大、秋季气温骤降且霜冻早;降雨量少,且集中在7~8月份。适合北方园林种植的植物比南方要少,在植物配置中会出现色彩单调、种类单一的特点。北方植物配置时,为了弥补寒冷地区环境花色的不足,应注意使用不同色彩的植物材料,尤其是观果树种和彩叶树种,并注意它们之间的相互搭配。总结出适用于北方温带地区的植物群落,对于指导该地区的植物配置具有重要的意义。

适于温带地区的人工植物群落如下。

1)侧柏(或桧柏、云杉等)+毛泡桐(或银杏、构树、臭椿、毛白杨等)—金银木(或天目琼花、矮紫杉、珍珠梅等)—丰花月季+平枝栒子—冷季型草坪。

2)油松(或圆柏、云杉、雪松等)+臭椿(或国槐、白玉兰、垂柳、白蜡、栾树等)—大叶黄杨+碧桃+金银木(或紫丁香、紫薇、接骨木等)—矮紫杉+丰花月季(或连翘、玫瑰等)—鸢尾或麦冬。

3)华山松(或白皮松、云杉、粗榧、洒金柏)+银杏(栾树、黄栌、杜仲、核桃等)—早园竹+金银木(珍珠梅、平枝栒子、构骨、黄刺玫等)—萱草十冷季型草坪。

3.3.2 影响园林植物生长的环境因子

植物所生活的空间叫作“环境”,任何物质都不能脱离环境而单独存在。植物的环境主要包括有气候因子(温度、水分、光照、空气)、土壤因子、地形地势因子、生物因子及人类的活动等方面。通常将植物具体所生存于其间的小环境,简称为“生境”。环境中所包含的各种因子中,有少数因子对植物没有影响或者在一定阶段中没有影响,而大多数的因子均对植物有影响,这些对植物有直接或间接影响的因子称为“生态因子(因素)”。生态因子中,对植物的生活属于必需的,即没有它们植物就不能生存的因素叫作“生存条件”,例如对绿色植物来讲,氧、二氧化碳、光、热、水及无机盐类这6个因素都是绿色植物的生存条件。

植物和环境之间存在着极为密切的关系。一方面,植物必须依赖环境而生存,在其个体发育的全过程中需要源源不断地从周围环境中获取所必需的物质和能量,不断建造自己的躯体;同时又将其代谢产物排放到环境中去,通过这种关系维持其正常的生命活动和种群的繁衍。另一方面,植物又通过自身的生命活动与影响来改造周围环境,促进环境的演化。环境控制和塑造了植物的生理过程,形态特征和地理分布;植物则在适应环境的同时改造和影响着环境,形成了一种相互影响、互相制约、共同发展的关系。在不同的光照、热量,水分等环境条件下,植物的群落结构、形态特征、生理过程和地理分布等方面有很大的差异性。

在生态因子中,有的并不直接影响于植物而是以间接的关系来起作用的,例如地形地势因子是通过其变化影响了热量、水分、光照、土壤等生产变化从而再影响到植物的,对这些因子可称为“间接因子”。所谓间接因子是指其对植物生活的影响关系是属于间接关系,但并非意味着其重要性降低,事实上在园林绿化建设中许多具体措施都必须充分考虑这些所谓的间接因子。在任何一个综合性环境中都包含很多生态因子,其性质、特性和强度等方面各有不同,这些不同的生态因子之间彼此相互组合、相互制约,形成各种各样的生态环境,为不同生物的生存提供了可能。温度因子对于植物的生理活动和生化反应是极其重要的,而作为植物的生态因子而言,温度因子的变化对植物的生长发育和分布也具有极其重要的作用。首先,植物的一系列生理过程都必须在一定的温度条件下才能进行,在适宜的温度范围内,植物能正常生长发育并完成其生活史,温度过高或过低都将对植物产生不利影响甚至死亡。因此,温度是植物生长发育和分布的限制因子之一。其次,植物对温度的影响还表现在温度的变化能影响环境中其他因子的变化,从而间接的影响植物的生长发育。

3.3.2.1 温度对植物的影响

(1)温度三基点对植物的影响

温度对植物生长发育的影响主要是通过对植物体内的光合作用、呼吸作用、蒸腾作用等各种生理活动的影响而实现的。植物的各种生理活动都有最低温度、最高温度和最适温度,称为温度三基点。光合作用的最低温度约等于植物展叶所需要的最低温度,因植物种类不同而异。光合作用的最适温度一般在25~35℃之间。

大多数植物生长的适宜温度范围为4~36℃,但因植物种类和发育阶段而不同。热带植物如椰子树、橡胶树、槟榔等要求日均气温18℃以上才开始生长,王莲的种子需要在30~35℃水温下才能发芽生长。亚热带植物如柑橘、樟树、竹类一般在15℃开始生长,最适生长温度为30~35℃。温带植物如苹果、桃、紫叶李在10℃或更低温度开始生长,芍药在10℃左右就能萌发;而寒温带植物如白桦、云杉、红豆杉在5℃就开始生长,最适温度为25~30℃左右。在其他条件适宜的情况下,生长在高山和极地的植物最适生长温度约在10℃以内,不少原产北方高山的杜鹃花科小灌木,如长白山山顶的牛皮杜鹃、冰凉花甚至能在雪地里开花。

一般植物在0~35℃的温度范围内,随温度上升生长加快,随温度降低生长减缓。植物生命活动的最高极限温度一般不超过50~60℃,其中原产于热带干燥地区和沙漠地区的种类较耐高温,如沙漠玫瑰、沙棘等;而原产于寒温带和高山的植物则常在35℃左右的气温下即发生生命活动受阻现象,如花楸、红松、高山龙胆类和报春花类等。植物对低温的忍耐力差别更大,如红松可耐-50℃低温,紫竹可耐-20℃低温,而香樟遇到-10℃的低温叶片就会萎蔫、-14℃树干就会受到冻害导致死亡。

(2)季节性变温对植物的影响

不同地区的四季长短是有差异的,其差异的大小受其他因子如地形、海拔、纬度、季风、雨量等因子的综合影响。该地区的植物,由于长期适应于这种季节性的变化,就形成一定的生长发育节奏,即物候期。物候期不是完全不变的,随着每年季节性变温和其他气候因子的综合作用而含有一定范围的波动。在园林建设中,必须对当地的气候变化以及植物的物候期有充分的了解,才能发挥植物的园林功能以及进行合理的栽培管理措施。

(3)昼夜变温对植物的影响

植物对昼夜温度变化的适应性称为“温周期”。这种性质可以表现在下述几个方面。

①种子的发芽 多数种子在变温条件下可发芽良好,而在恒温条件下反而发芽略差。

②植物的生长 大多数植物均表现为在昼夜变温条件下比恒温条件下生长良好。其原因可能是适应性及昼夜温差大,有利于营养积累。

③植物的开花结果 在变温和一定程度的较大温差下,开花较多且较大,果实也较大,品质也较好。

植物的温周期特性与植物的遗传性和原产地日温变化的特性有关。一般而言,原产于大陆性气候地区的植物在日变幅为10~15℃条件下,生长发育最好,原产于海洋性气候区的植物在日变幅为5~10℃条件下生长发育最好,一些热带植物能在日变幅很小的条件下生长发育良好。

(4)突变温度对植物的影响

植物在生长期中如遇到温度的突然变化,会打乱植物生理进程的程序而造成伤害,严重的会造成死亡。温度的突变可分为突然低温和突然高温两种情况。

①突然低温 由于强大寒流的南下,可以引起突然的降温而使植物受到伤害,一般可分为以下几种。

1)寒害。指气温在物理零度以上时使植物受害甚至死亡的情况。受害植物均是热带喜温植物,例如轻木(木棉科植物)在5℃时就会严重受害而死亡;热带的丁子香在气温为6.1℃时叶片严重受害,3.4℃树梢即干枯。

2)霜害。当气温降至0℃时,空气中过饱和的水汽在物体表面就凝结成霜,这时植物的受害称为霜害。如果霜害的时间短,而且气温缓慢回升时许多植物可以复原;如果霜害时间长而且气温回升迅速,则受害的叶子反而不易恢复。

3)冻害。气温降至0℃以下使植物体温亦降至零下,细胞间隙出现结冰现象,严重时导致质壁分离,细胞膜或壁破裂就会死亡。

4)冻拔。在纬度高的寒冷地区,当土壤含水量过高时,由于土壤结冻膨胀而升温,连带将草本植物抬起,至春季解冻时土壤下沉而植物留在原位造成根部裸露死亡。这种现象多发生在草本植物,尤以小苗为重。

5)冻裂。在寒冷地区的阳坡或树干的阳面由于阳光照晒,使树干内部的温度与干皮表面温度相差数十摄氏度,对某些植物而言就会形成裂缝。当树液活动后会有大量伤流出现,久之很容易感染病菌,严重影响树势。

②突然高温 其主要原因是破坏了新陈代谢作用,温度过高时可使蛋白质凝固及造成物理伤害,如皮烧等。一般而言,热带的高等植物有些能忍受50~60℃的高温,但大多数的高等植物的最高点是50℃左右,其中被子植物较裸子植物略高,前者近50℃,后者约46℃。高温还能破坏植物的光合作用和呼吸作用的平衡,使呼吸作用超过光合作用,植物因长期饥饿而受害或死亡;高温还能促进蒸腾作用的加强,破坏水分平衡,使植物干枯甚至致死;高温抑制氮化合物的合成,氨积累过多,毒害细胞等。

(5)温度与植物分布

把木棉、凤凰木、鸡蛋花、白兰等热带、亚热带的树木种到北方就会冻死,把桃、苹果等北方树种引种到亚热带、热带地方,就会生长不良或不能开花结果,甚至死亡。这主要是因为温度因子影响了植物的生长发育从而限制了植物的分布范围。各种植物的遗传性不同,对温度的适应能力有很大差异。有些种类对温度变化幅度的适应能力特别强,因而能在广阔地区生长、分布,对这类植物称为“广温植物”或广布种;对一些适应能力小,只能生活在很狭小温度变化范围的种类称为“狭温植物”。植物对温度的变幅有不同的适应能力因而影响分布外,它们在生长发育的生命过程中尚需要一定的温度量即热量。根据这一特性,又可将各种植物分为大热量种、中热量种、小热量种及微热量种。

(6)园林植物对温度的调节作用

①园林植物的遮阴作用 在有植物遮阴的区域,其温度一般要较没有遮阴的区域温度低。夏季,绿化状况好的绿地中的气温比没有绿化地区的气温要低3~5℃,较建筑物甚至低约10℃。

②园林植物的凉爽效应 绿地中的园林植物能通过蒸腾作用,吸收环境中的大量热量,降低环境温度,同时释放水分,增加空气湿度,使之产生凉爽效应。对于夏季高温干燥的地区,园林植物的这种凉爽效应作用就显得特别重要。

③园林植物群落对营造局部小气候的作用 城市的夏天,由于各种建筑物的吸热作用,使得气温较高,热空气上升,空气密度变小;而绿地内,特别是结构比较复杂的植物群落或片林,由于树冠反射和吸收等作用,使内部气温较低,冷空气因密度较大而下降,因此,建筑物群和城市的植物群落之间会形成气流交换,建筑物中的热空气吹向群落,群落中的冷空气吹向建筑物,从而形成一股微风,形成建筑物内的小气候。冬季,城市中的植物群落由于保温作用以及热量散失较慢等特点,也会与建筑物间形成气流交换,不过这次从植物群落中吹向建筑物的是暖风,冬季绿地的温度要比没有绿化地面高出1℃左右,冬季有林区比无林区的气温要高出2~4℃,因此,森林不仅稳定气温和减轻气温变幅,可以减轻类似日灼和霜冻等危害,还能影响周围地区的气温条件,使之形成局部小气候,从而改善该地区的环境质量。

④园林植物对热岛效应的消除作用 增加园林绿地面积能减少甚至消除热岛效应。有人统计,1hm 2 的绿地,在夏季(典型的天气条件下)可以从环境中吸收81.8MJ的热量,相当于189台空调机全天工作的制冷效果。

3.3.2.2 园林植物与水分因子的关系

(1)水分对园林树木的生态影响

水分是构成植物的必要成分,又是树木生存必不可少的生活条件,只有在一定的水分条件下才可能有植物的分布和生长,即水分成了影响植物分布的另一个主要因子。与温度一样,水对植物的生长发育也有不同的基点,即最高点、最适点和最低点:处于最适点时植物生长正常;低于最低点时,植物出现萎蔫,生长停止;超过最高点时,植物缺氧,代谢混乱,影响植物的正常生长。所以干旱和水涝时间过长形成灾害时,植物的新陈代谢会受到阻碍,生长受阻,严重时出现死亡。

①种子萌发需要较多的水分 因为水分能使种皮软化,氧气易透入,使呼吸加强,同时,水分能使种子凝胶状态的原生质向溶胶状态转变,使生理活性增强,促进种子萌发。

②水分对植物高生长的影响 由于植物本身的生长特性不同,对水分的需求也会有很大的差别,但对植物供水量的多少直接影响到植物的高生长,特别是在早春水分的供应就显得尤为重要。有些植物对水分的需求十分明显,水分增多,高生长增加也比较明显,其生长与水分供给之间基本上呈现正相关,如杨树、落叶松、杉木等,一旦出现干旱,高生长就会受到影响,甚至形成顶芽;若秋季水分供应充足,有些树木还会出现第二次生长现象。

③土壤水分直接影响根系的发育 在潮湿土壤中,植物根系生长很缓慢;当土壤水分含量较低时,根系生长速度显著加快,根茎比相应增加。

④水分对植物的开花结果也有一定的影响,最终影响植物产品品质 在开花结实期若水分过多,则会对其产生不利影响;若水分过少,以造成落花落果,并最终影响植物种子质量。土壤含水量还影响产品的品质,植物氮素和蛋白质含量与土壤水分有直接的关系。据报道,在大陆性气候少雨区,有利于植物体的氮和蛋白质的形成和积累;土壤含水量减少时,淀粉含量相应减少,木质素和半纤维素有所增加,纤维素不变,果胶质减少;脂肪的含量恰与蛋白质含量相反,土壤含水量与脂肪含量可成正比关系。

(2)以水为主导因子植物的生态类型

水分是植物体的基本组成部分,植物体内的一切生命活动都是在水的参与下进行的。植物生长离不开水,但各种植物对水分的需要量是不同的。一般阴性植物要求较高的湿度,阳性植物对水分要求相对较少。根据植物对水分需求量的不同,可将植物分为旱生、中生和湿生三类或陆生和水生两类。

①陆生植物 生长在陆地上的植物统称为陆生植物。根据陆生植物所处的环境及本身的适应可分为旱生植物、中生植物和水生植物三类。

1)旱生植物。在干旱的环境中能长期忍受干旱而正常生长发育的植物类型。本类植物多见于雨量稀少的荒漠地区和干燥的草原上,个别的也可见于城市环境中的屋顶、墙头、危岩陡壁上。根据它们的形态和适应环境的生理特性又可分为:少浆植物(或硬叶旱生植物),如柽柳、胡颓子、桂香柳;多浆植物(或肉质植物),如龙舌兰、仙人掌;冷生植物(或干矮植物),如骆驼刺。

2)中生植物。形态结构和适应性均介于湿生植物和旱生植物之间,是种类最多、分布最广、数量最大的陆生植物。不能忍受严重干旱或长期水涝,只能在水分条件适中的环境中生活,陆地上绝大部分植物皆属此类。该类植物有的生活在接近湿生的环境中,称湿生中生植物,如椰子、水榕、杨树、柳树等;有的生活在接近旱生的环境中,称旱生中生植物,如洋槐、马尾松和各种桉树;处于二者之间的称真中生植物,如樟树、荔枝、桂圆、香樟、枫香、苦楝、梧桐等。

3)湿生植物。适于生长在水分比较充裕的环境下,不能忍受长时间的水分不足,抗旱力最弱的陆生植物。在土壤短期积水时可以生长,过于干旱时易死亡或生长不良。根据实际的生态环境又可分为阳性湿生植物(如鸢尾、落羽杉、池杉、水松)和阴性湿生植物(如蕨类、海芋和秋海棠等)。

②水生植物 能在水中生长的植物,统称为水生植物。水生植物叶子柔软而透明,有的形成为丝状,如金鱼藻。丝状叶可以大大增加与水的接触面积,使叶子能最大限度地得到水里很少能得到的光照,吸收水里溶解得很少的二氧化碳,保证光合作用的进行。

根据水生植物的生活方式,一般将其分为挺水植物、浮叶植物和沉水植物几大类。

1)挺水植物。挺水型水生植物植株高大,花色艳丽,绝大多数有茎、叶之分;直立挺拔,下部或基部沉于水中,根或地茎扎入泥中生长,上部植株挺出水面。挺水型植物种类繁多,常见的有荷花、千屈菜、菖蒲、黄菖蒲、水葱、再力花、梭鱼草、花叶芦竹、香蒲、泽泻、旱伞草、芦苇、茭白等。

2)浮叶植物。浮叶型水生植物的根状茎发达,花大,色艳,无明显的地上茎或茎细弱不能直立,叶片漂浮于水面上。常见种类有王莲、睡莲、萍蓬草、芡实、荇菜等、浮萍、满江红、菱、荇菜、莼菜等。

3)沉水植物。沉水型水生植物根茎生于泥中,整个植株沉入水中,具发达的通气组织,利于进行气体交换。叶多为狭长或丝状,能吸收水中部分养分,在水下弱光的条件下也能正常生长发育。对水质有一定的要求,因为水质浑浊会影响其光合作用。花小,花期短(除部分植物外),以观叶为主。

一些沉水植物,如软骨草属或狐尾藻属植物,在水中担当着“造氧机”的角色,为池塘中的其他生物提供生长所必需的溶解氧;同时,它们还能够除去水中过剩的养分,因而通过控制水藻生长而保持水体的清澈。水藻过多会导致水质浑浊、发绿、并遮挡水生植物和池塘生物健壮生长所必需的光线。常见的沉水植物有轮叶黑藻、金鱼藻、马来眼子菜、苦草、菹草、水菜花、海菜花、海菖蒲等。

将植物划分为以上几类不是绝对的,因为它们之间并没有明显的界限。同时,同一种植物,在年生育期内对水分的需要量随物候而异,植物早春萌发需水量不多,枝叶生长期需水分较多,开花期需水分较少,结实期需水分较多。在植物的生命周期中,植物体的含水量一般随年龄增长而递减。水分不足对植物的生长发育不利。但当土壤含水量过高时,由于土壤孔隙空气不足,根系呼吸困难,常窒息、腐烂、死亡,特别是肉质根类植物。

(3)水分的其他形态对植物的影响

①雪 在寒冷的北方,降雪可覆盖大地增加土壤水分,保护土壤,防止土温过低,避免结冻过深,有利植物越冬等作用。但是在雪量较大的地区,会使树木受到雪压,引起枝干倒折的伤害。

②冰雹 对树木会造成不同程度的损害。

③雨凇、雾凇 会在树枝上形成一层冻壳,严重时使树枝折断。一般以乔木受害较多。

④雾 多雾即空气中的相对湿度大,虽然能影响光照,但一般而言对树木的繁茂是有利的。

(4)水分与植物的分布

水分对植物的分布起着重要的影响作用,地球上由于水分分布的差异,表现出各种各样的植被类型,从全球角度来说,水分分布以拉丁美洲最多,欧亚洲次之,非洲最少;我国则南多北少,东多西少,植被类型也随之变化。但植物的分布并不单纯地取决于水分这一个因素,要单独将水分对植物分布的影响分离出来还是十分困难的。

(5)水分缺乏对植物的影响

水分缺乏首先表现为植物的消耗增加,生长减慢。由于水分的缺乏使植物体内合成酶活性降低而分解酶活性增加,这样就会使生产合成物质减少,甚至使体内已合成的物质发生水解,植物体内代谢混乱,功能受阻,从而使生长缓慢、停止甚至过度消耗。

水分缺乏导致大量叶片萎蔫、脱落。外界的水分缺乏造成植物体内水分的缺乏,植物为维持生存将体内水分重新分配,一些老叶由于渗透压低使叶片内的水分被幼叶夺走,体内的一些营养物质也会向幼叶转移,加上由于缺水造成叶绿体的蛋白质合成能力减退,从而更加速了老叶的老化、干枯。

水分缺乏使植物体内的淀粉、糖、蛋白质、植物碱等下降,钙镁盐等的含量有所上升,从而降低了植物产品的品质。

水分缺乏造成了植物体内正常的代谢紊乱,抗性下降,因此容易引起各种病虫害、病原菌,以及各种污染物质的侵袭,加剧了植物的受害程度。

(6)植物对水分的净化作用

植物通过对水体中的污染物质进行吸收从而起到对水体的净化作用。植物从环境吸收来的物质可有以下几种去向。

①植物将污染物进行体内新陈代谢而利用掉 植物对有些污染物质可进行吸收利用,即一些容易引起植物中毒的重金属元素,在低浓度下植物也可以吸收利用,但浓度过高就会造成植物的伤亡。在利用植物对富营养化的水体进行净化时,也是利用植物对其的吸收利用原理,如利用香根草、茭白来净化富营氧化的水体,而慈菇和水花生等对氮的净化效果不错,用满江红来净化磷效果较好,当然过大的营养物浓度也会使其在植物体内富集。

②植物的富集作用 即植物将吸收的物质存储在植物体内。通常,某种植物对一种特定的元素或化合物具有较强的富集作用,也就是对某种元素或化合物具有选择性吸收的能力。植物的各个器官对污染物的吸收富集是有差异的。例如,铅、砷、铬等一些重金属元素在植物体内的移动较慢,因此在根部含量较多,茎叶次之,其他部位较少;而硒元素由于比较活跃,可在植物体内各个部分有分布,单以叶片中居多。因此,在利用各种植物进行水体净化时也要考虑以上因素,以免造成二次污染。

③植物将其吸收的物质进行转化或转移 有些污染物质进入植物体后,可以被植物体分解掉或转化为毒性小的成分,该类型的植物在净化水体中的作用将会越来越重要。例如,某些有毒的金属元素进入植物体后就立刻和植物体内的硫蛋白结合形成金属硫蛋白,从而使其毒性大大降低;有些植物吸收一些有机污染物后,可以将其完全分解,最后释放出二氧化碳等。

3.3.2.3 园林植物景观与光照因子的关系

光是绿色植物的生存条件之一,也正是绿色植物通过光合作用将光能转化为化学能,为地球上的生物提供了生命活动的能源。

(1)光质对园林植物的影响

光中对植物起着重要作用的部分主要是可见光,但紫外线和红外线部分对植物也有作用。一般而言植物在全光范围,即在白光下才能正常生长发育,但是白光中的不同波长对植物的作用是不完全相同的。例如,青蓝紫光对植物的加长生长有抑制作用,对幼芽的形成细胞的分化均有重要作用,它们还能抑制植物体内某些生长激素的形成,因而抑制了茎的伸长,并产生向光性;它们还能促进花青素的形成,使花朵色彩艳丽。可见光中的红光和不可见的红外线都能促进茎的加长生长和促进种子及孢子的萌发。对植物的光合作用而言,以红光的作用最大,其次是蓝紫光;红光又有助于叶绿素的形成,促进二氧化碳的分解与碳水化合物的合成,蓝光则有助于有机酸和蛋白质的合成。而绿光及黄光则大多被叶子所反射或透过而很少被利用。

(2)日照时间长短对植物的影响

光周期是一天内白昼和黑夜交替的时数。有些植物开花等现象的发生取决于光周期的长短及其变换,植物对光周期的这种反应称为光周期效应,这种现象称为光周期现象。日照长度对于植物从营养生长期到花原基形成这段时间的长短往往有着决定性的影响。对诱发花原基形成起决定作用的是暗期的长短,在暗期给予短暂的光照,即使光照总长度短于其临界日长,短日照植物也不开花,引起临界暗期的间断致使花芽分化受到抑制;而同样情况却可以促进长日照植物开花。按此反应可将植物分为以下4类:

1)长日照植物,如瓜叶菊、水仙、鸢尾、凤仙花等;

2)短日照植物,如菊花、一串红、八仙花、紫花地丁等;

3)中日照植物 如甘蔗等。

4)中间性植物 如蟹爪兰、曼陀罗和蒲公英等

植物开花要求一定的日照长度,这种特性与其原产地在生长季节里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于所处的生态环境长期适应的结果。

日照的长短对植物的营养生长和休眠也有重要的作用。一般来说,延长光照时会促进植物的生长或延长生长期,缩短光照时数则会促进植物进入休眠或缩短生长期。光周期影响植物的生长,短日照植物置于长日照下常常长得高大;而把长日照植物置于短日照下,则节间缩短,甚至呈莲座状。光周期对植物的花色性别也有影响。例如,苎麻在温州生长是雌雄同株,在14h的长日照下则是仅形成雄花,而在8h的短日照下则形成雌花。

在园林实践中,常通过调节光照来控制花期以满足造景需要。如长日照植物如唐菖蒲,若要使其提前开花,可在幼苗长至2片叶时,每天延长7h光照,并保持12~18℃的室温,1个月后即可开放。短日照植物菊花,当生长达10片叶以上,若缩短每天光照时数(如保持每天8h光照,16h黑暗),室温保持20℃左右,1个月左右即可开花。如果要让菊花延迟于春节开放,则可延长每天光照时数,如每天14h以上光照即可使其不现蕾。

(3)光照强度对园林植物的影响

植物对光强的要求,通常通过光补偿点和光饱和点来表示。光补偿点又叫收支平衡点,就是光合作用所产生的碳水化合物与呼吸作用所消耗的碳水化合物达到动态平衡时的光照强度。在这种情况下,植物不会积累干物质,即光强降低到一定限度时,植物的净光合作用等于零。能测试出每种植物的光补偿点,就可以了解其生长发育的需光度从而预测植物的生长发育状况及观赏效果,在补偿点以上,随着光照的增强光合强度逐渐提高,这时光合强度就超过呼吸强度,开始在植物体内积累干物质,但是到一定值后,再增加光照强度,则光合强度却不再增加,这种现象叫光饱和现象,这时的光照强度就叫光饱和点。

光照强度的单位是米烛光,或称勒克斯,用lx来表示。测定光照强度有各种型号的照度计,可直接显示lx的数字;另一种用太阳辐射仪,通过计算垂直于太阳光下单位面积(cm 2 ),在单位时间内(min),所获得总热量[cal/(cm 2 ·min)]。采用这种办法不仅包括可见光,也包括不可见光的辐射效应在内。

①不同光强要求的植物生态类型 根据植物对光强的要求,传统上将植物分成阳性植物、阴性植物和居于这二者之间的耐阴植物。在自然界的植物群落组成中,可以看到乔木层、灌木层、地被层。各层植物所处的光照条件都不相同,这是长期适应的结果,从而形成了植物对光的不同生态习性。

1)阳性植物。要求较强的光照,不耐蔽阴。一般需光度为全日照70%以上的光强,在自然植物群落中,常为上层乔木。大多数松柏类植物(如马尾松、圆柏、油松、马尾松等),桉树,木麻黄,椰子,芒果,柳,桦,槐,桃,梅,木棉,银杏,广玉兰,鹅掌楸,白玉兰,紫玉兰,朴树,榆树,毛白杨,合欢,假俭草,结缕草等,还包括许多一二年生及许多多年生草本花卉(如鸢尾、矮牵牛等)。

2)阴性植物。在较弱的光照条件下,比在强光下生长良好。一般需光度为全日照的5%~20%,不能忍受过强的光照,尤其是一些树种的幼苗,需在一定的蔽阴条件下才能生长良好。在自然植物群落中常处于中、下层,或生长在潮湿背阴处。在群落结构中常为相对稳定的主体,如红豆杉、三尖杉、粗榧、香榧、铁杉、可可、咖啡、肉桂、萝芙木、珠兰、茶、紫金牛、中华常春藤、地锦、三七、草果、人参、黄连、细辛、宽叶麦冬及吉祥草等。

3)耐阴植物。一般需光度在阳性和阴性植物之间,对光的适应幅度较大,在全日照下生长良好,也能忍受适当的蔽阴。大多数植物属于此类,如樱花、八仙花、山茶、杜鹃、罗汉松、山茶、栀子花、南天竹、海桐珊瑚树、麦冬、沿阶草等。

②园林种植设计中耐阴性的应用 植物的耐阴性是相对的,其喜光程度与纬度、气候、年龄、土壤等条件有密切关系。在低纬度的湿润、温热气候条件下,同一种植物要比在高纬度较冷凉气候条件下耐阴。如红栲(Castanopsishystrix)在桂北(北纬25°)为阴性树种,到了闽北(北纬27°)成为较喜光树种。在山区,随着海拔高度的增加,植物喜光度也相应增加。

植物的耐阴性,也可以从形态上初步判断。例如,树冠伞形者多为阳性、树冠圆锥形而枝条紧密者多耐阴;树干下部侧枝早行枯落者多为阳性,下枝不易枯落而繁茂者多耐阴;树冠叶幕区稀疏透光、叶片色淡而质薄者多阳性,叶幕区浓密、叶色浓而深而质厚者多耐阴;常绿针叶树的叶呈针状者多为阳性,而呈扁平或呈鳞片状者多耐阴。

根据经验来到断植物的耐阴性是目前在植物造景中的依据,但是极不精确。如昆明常用树种按对光强要求由强到弱的排列次序如下。

针叶树:云南松→侧柏→桧柏→油杉→华山松→肖楠→冷衫。

阔叶树:蓝桉→滇杨→黄连木→麻栎→旱冬瓜→合欢→无患子→红果树→青冈→香樟。

基于园林植物配置的需要,应对相关植物需光性进行系统观测,以更为准确地确定其耐阴性。苏雪痕曾于1978年对杭州植物园的械树、杜鹃园杜鹃花的耐阴性进行了研究,并对杜鹃花配置的人工群落进行分析。发现配置在紫楠林下,光照强度仅为全日照3%左右,杜鹃花全部阴死;配置在悬铃木大树树冠下的毛白杜鹃,靠近树干处不开花,因该处光照强度仅为全日照的8%,稍离树干远处光强增至全日照的20%~30%,开花显著增多,而接近悬铃木树冠正投影的边缘则开花繁茂;配置在金钱松林下的锦绣杜鹃在林地中央,光照强度为全日照的6.6%,故不开花,在林缘为全日照的23%则开花良好;配量在三角枫下的毛白杜鹃,在林中光照强度为全日照的7.4%~9%,故不开花,林缘为15%~20%有少量开花。配置在以枝叶稀疏的榔榆、臭椿、马尾松混交林下的毛白杜鹃,则开花良好,尤其在林中空地上的毛白杜鹃,花、叶均茂。从而得出结论,毛白杜鹃一般要求光照强度超过日照20%的情况下才能正常生长发育,所以在植物造景时宜配置在林缘、孤立树的树冠正投影边缘或上层乔木枝下高较高,枝叶稀疏,密度不大的情况下生长才能较好。

(4)光照对园林植物形态的影响

光照对园林植物生长的影响最终以外部形态的方式表现出来。光照过强或过弱都会有不利的影响,对于耐阴植物来讲,过强会造成植物生长受抑制甚至死亡;过弱,即使是耐阴植物也会对生长产生抑制作用。植物在不利的光照条件下而表现出来的形态构造上的变化称为黄化。黄化现象主要表现在缺少光照的情况下,缺少叶绿素,缺少植物在较高光照下发育形成的正常叶片,使植物的茎快速生长而表现为长细弱嫩现象。黄化现象常见于喜光的草本植物。

自然界中,植物为适应各自的光照环境而形成了不同的外部形态,具体可从叶片和树体的形态、生理特征来表现。

光照强弱影响叶子形态。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,具有叶片短小,角质层较厚,叶绿素含量较少等特征;而在弱光条件下生长的植物叶片属于阴生叶,表现为叶片排列松散,叶绿素含量较多等特点。

树体随光照强弱形成相应的树冠结构。一般喜光树种树冠较稀疏,透光性强,自然整枝良好,枝下高长,树皮通常较厚,叶色较淡,叶层较厚;耐阴树种树冠较致密,透光度小,自然整枝不良,枝下高短,树皮通常较薄,叶色较深,叶层厚;而中性树种介于其中间。在树冠中的不同位置,植物叶片可能形成不同类型的种类。一般喜光树种由于其树冠特征,大部分叶片都属于阳生叶;而耐阴树种由于树冠比较浓密、叶层较厚等特征,会有阳生叶和阴生叶之分,外层接受阳光照射的叶片多属于阳生叶,而内部弱光下的叶片多属于阴生叶。

3.3.2.4 园林植物与空气因子的关系

(1)空气中主要成分对园林植物的生态作用

①二氧化碳 首先,二氧化碳的浓度高低直接影响地表温度。大气中的二氧化碳与其他温室气体通过吸收红外辐射等可以维持整个大气层保持在一个恒定的温度范围内。大气中含有二氧化碳、甲烷、水汽等组成了一道无形的玻璃墙,太阳辐射的热量可进入,而地球辐射热量不能通过,从而保持地球表面气温的恒定,当大气组成含量维持一种动态平衡时,地球气温也会保持平衡,维持这种平衡对整个地球上生命的延续提供了可能。温室气体有许多种,二氧化碳是其中的主要成分,其显著特点是吸收太阳辐射少,吸收地面辐射多。因此二氧化碳的浓度高低直接影响地表温度,从而影响植物的生长发育及分布等情况。

二氧化碳又是植物光合作用的主要原料。植物通过光合作用,把二氧化碳和水合成碳水化合物,并进一步构成各种复杂的有机物;地球上的有机物都是光合作用直接或间接产物。据分析,在植物干重中,碳占45%,氧占42%,氢占6.5%,氮占1.5%,灰分元素占5%,其中碳和氧都来自二氧化碳。因此,植物对二氧化碳吸收的多少具有重要的生态意义。同时,植物在环境中的竞争能力取决于其对二氧化碳吸收的平均量,而不是短暂的光合作用的最大值。从这个意义上讲,二氧化碳含量的增加有助于植物的生长。据估计,当水分、温度及其他养分因子适宜时,大气二氧化碳每增加10%以上就可使净初级生产增加5%。增加空气中二氧化碳的含量,就会增加光合作用的强度,从而增加有机物的含量。但当含量增加到2%~5%时就会引起光合作用的抑制。过量的二氧化碳又会对植物造成严重的危害。

②氧气 氧气是生物呼吸的必需物质。植物呼吸时吸收氧气,释放二氧化碳,并通过氧气参与植物体内各种物质的氧化代谢过程,释放能量供植物体进行正常的生命活动。如果缺氧或无氧,有机质不能彻底分解,造成植物物质代谢过程所需能量的匮乏,植物生长将受到影响,甚至窒息死亡。

土壤空气中的氧气含量对植物及土壤生物有重要意义。土壤中氧气含量低于大气,但氧气含量在10%以上时一般不会对植物根系造成伤害。土壤氧气含量低于10%时,根系呼吸作用受阻,大多数植物根系正常生理机能都要衰退,在缺氧状态下有机物质不完全分解形成的呼吸产物也会对植物根系产生毒害作用,造成根系腐烂、死亡。

氧气是很多植物种子萌发的必备条件。氧气缺乏时造成种子内部呼吸作用减缓,从而使其休眠期延长而抑制萌发。同时,氧气还是自然界氧化过程的参与者,岩石的氧化、土壤和水域中的各种氧化反应等都离不开氧气,这些氧化反应为植物对养分的需求提供来源。

③氮气 氮气是植物的重要氮源。氮气不能被植物直接利用,但可通过生物固氮、雷电、火山爆发等途经将其转为可被植物吸收的氮化合物,为植物提供了重要的氮源。其转化途径首先是生物固氮,为植物界提供了大量的可吸收的氮元素,起固氮作用的主要是一些共生固氮微生物和非共生固氮微生物;再者是工业固氮;大气中的雷电、火山爆发等也可将氮气合成硝态氮和氨态氮等。

氮素是植物体的必要元素,占植物体干重的1%~3%,氮是植物体内许多重要化合物的组成,如核酸、蛋白质、膦酸、辅酶、叶绿素、维生素、植物激素等。因此,当氮素不足时植物生长受抑,植株矮小,老叶衰老快,果实发育不充分。植物对氮素常常缺乏,易造成叶片发黄、生长不良甚至枯死,因此施用氮肥能大大增加植物的生物生长力。

(2)大气污染对园林植物的危害

大气污染是指大气中的有害物质过多,超过大气及生态系统的自净能力,破坏了生物和生态系统的正常生存和发展的条件,对生物和环境造成危害的现象。当大气污染浓度超过园林植物的忍受限度,园林植物细胞和组织器官将受伤害,生理功能和生长发育受阻,产量下降,产品品质变坏,甚至造成园林植物个体死亡。一般而言,大气污染对园林植物造成的伤害取决于污染物的种类、浓度和持续的时间,也称之为剂量,刚好使园林植物受害的剂量称之为临界剂量。一般对于同一种污染物来讲,浓度越大,使园林植物受害的时间越短。

大气污染对园林植物的影响较大的是二氧化硫、氟化物;氯、氨和氯化氢等虽会对植物产生毒害,但一般是由事故性泄漏引起的,其危害范围不大;氮氧化物毒性较小。

①二氧化硫 二氧化硫常常危害同化器官叶片,降低和破坏光合生长率从而降低生产量使植物枯萎死亡。当空气中的二氧化硫增至0.002%便会使植物受害,浓度越高,危害越严重。因二氧化硫从气孔及水孔浸入叶部组织,使细胞叶绿体破坏,组织脱水并坏死。表现为在叶脉间发生许多褪色斑点,受害严重时致使叶脉变成黄褐色或白色。

②氨 当空气中氨的含量达到0.1%~0.6%时就可以使植物发生叶缘烧伤现象;含量达到0.7%时质壁分离现象减弱;含量若达到4%,经过24h植株即中毒死亡。

③氟化氢 首先危害植物的幼芽和幼叶,先使叶尖和叶缘出现淡褐色和暗褐色的病斑,然后向内扩散,以后出现萎蔫现象。氟化氢还能导致植物矮化、早期落叶、落花及不结实。

④臭氧 臭氧是一种强氧化剂,破坏栅状组织细胞壁和表皮细胞,促使气孔关闭,降低叶绿素含量等而抑制光合作用。同时,臭氧还可损害质膜,使其透性增大,细胞内物质外渗,影响正常的生理功能,因此,受害植株易受疾病和有害生物的侵扰,再生的速度远不如健康的植物。另外,空气中臭氧含量会造成土壤中臭氧含量增高从而对植物产生伤害。

⑤氮氧化物 一氧化碳不会引起植物叶片斑害,但能抑制植物的光合作用。植物叶片气孔吸收溶解二氧化氮会造成叶脉坏死,如果长期处于2~3mol/L的高浓度下就会使植物产生伤害。

⑥氯气 氯气对植物伤害比二氧化硫大,能很快破坏叶绿素,使叶片褪色漂白脱落。初期伤斑主要分布在叶脉间,呈不规则点或块状。与二氧化硫危害症状不同之处为受害组织与健康组织之间没有明显的界限。

另外,一些有毒气体如乙烯、乙炔、丙烯、硫化氢、二氧化硫等,它们多从工厂烟窗中排出,对植物也有严重的危害。

⑦我国各地抗污染树种介绍 近年来我国园林、植物、防疫诸方面科技人员以及有关重工、化工、轻工等单位都极为重视城市环境防污工作,并横向联合、共同研究探讨解决办法,做出了很大成绩。测定的方法也由感性认识到有精确的数据,科学性越来越强,资料越来越多。下面列举各大行政区及一些主要城市的抗污树种。这些树种成为工矿区、厂房周围园林绿化中植物造景的宝贵财产。

1)据沈阳园林科学研究所对抗污树种选择试验研究报道:抗以二氧化硫为主的复合气体的树种有花曲柳、桑、旱柳、银柳、山桃、黄菠萝、赤杨、紫丁香、刺槐、臭椿、茶条槭、忍冬、柽柳、叶底珠、枸杞、水蜡、柳叶绣线菊、银杏、龙牙葱木、刺榆、夹竹桃、东北赤杨等;抗以氯气为主的复合气体的树种有花曲柳、桑、旱柳、银柳、山桃、皂角、忍冬、水蜡、榆、黄菠萝、卫矛、紫丁香、茶条槭、刺槐、刺榆、剁玫、木槿、枣、紫穗槐、复叶槭、夹竹桃、小叶朴、加杨、柽柳、银杏、臭椿、叶底珠、连翘等。

2)据北京市环境保护研究所在《北京东南郊植物净化大气研究》一文中报道:抗二氧化硫强的植物有桧柏、侧柏、白皮松、云杉、香柏、臭椿、槐、刺槐、加杨、毛白杨、马氏杨、柳属、柿、君迁子、核桃、山桃、褐梨、小叶白蜡、白蜡、北京丁香、火炬树、紫薇、银杏、栾、悬铃木、华北卫矛、桃叶卫矛、胡颓子、桂香柳、板栗、太平花、蔷薇、珍珠梅、山楂、栒子、欧洲绣球、紫穗槐、木槿、雪柳、黄栌、朝鲜忍冬、金银木、连翘、大叶黄杨、小叶黄杨、地锦、五叶地锦、木香、金银花、菖蒲、鸢尾、玉簪、金鱼草、蜀葵、野牛草、草莓、晚香玉、鸡冠、酢浆草等;抗氯气强的植物有桧柏、侧柏、白皮松、皂荚、刺槐、银杏、毛白杨、加杨、接骨木、臭椿、山桃、枣、欧洲绣球、合欢、柽柳、木槿、大叶黄杨、小叶黄杨、紫藤、虎耳草、早熟禾、鸢尾等;抗氟化氢强的植物有白皮松、桧柏、侧柏、银杏、构树、胡颓子、恳铃木、槐、臭椿、龙爪柳、垂柳、泡桐、紫薇、紫穗槐、连翘、朝鲜忍冬,金银花、小檗、丁香、大叶黄杨、欧洲绣球、小叶女贞、海州常山、接骨木,地锦、五叶地锦、营蒲、鸢尾、金鱼草、万寿菊、野牛草、紫茉莉、半支莲、蜀葵等;抗汞污染的植物有刺槐、槐、毛白杨、垂柳、桂香柳、文冠果、小叶女贞、连翘、丁香、紫藤、木槿、欧洲绣球、榆叶梅、山楂、接骨木、金银花、大叶黄杨、小叶黄杨、海州常山、美国凌霄、常春藤、地锦、五叶地锦、含羞草等。

3)据甘肃省林业科学研究所、兰州市园林局、兰州大学生物系、甘肃省环境保护兰州中心监测站等单位合作,对兰州市大气污染对园林植物危害进行调查的报道,并对植物的抗性由强至弱进行了排列:抗氟化氢的植物有刺槐、槐、旱柳、臭椿、河北杨、侧柏、青杨、龙爪柳、核桃、箭杆杨、五角枫、白蜡、小叶杨、加拿大杨、油松、枣、桃、柽柳、葡萄、丁香、连翘、玫瑰、榆叶梅、波斯菊、菊芋、金盏菊、大丽花、牵牛花、黄花、唐菖蒲等;抗以二氧化硫为主的复合有毒气体的植物有臭椿、槐、刺槐、龙爪槐、白蜡、沙枣、冬果梨、核桃、旱柳、连翘、紫丁香、榆叶梅、榆、龙爪柳、箭杆杨、复叶槭等;抗以硫化氢为主的复合有毒气体的植物有臭椿、栾树、银白杨、刺槐、泡桐、新疆核桃、桑、榆、桧柏、连翘、小叶白蜡、皂荚、龙爪柳、五角枫、梨、苹果、悬铃木、青杨、毛樱桃、加拿大杨等。

4)据上海园林局对100余家工厂调查后报道。抗以二氧化硫为主的有毒气体的植物:抗性强的有大叶黄杨、夹竹桃、女贞,臭椿、石榴、白蜡、泡桐、大关杨、白杨、椿、紫薇、桑、构树、无花果、木槿、紫茉莉、八仙花、美人蕉、蜀葵、蓖麻、凤仙花、菊花、一串红、牵牛、金盏菊、石竹、西洋白菜花、紫背三七、青蒿、扫帚草;较强者有温州蜜橘、广玉兰、香樟、棕榈、海桐、蚊母、珊瑚树。龙柏、罗汉松、梧桐、石榴、白蜡、泡桐、大关杨、白杨、八仙花、美人蕉、蜀葵、蓖麻。

抗以氯气为主的有毒气体植物,抗性强的有樱花、丝棉木、臭椿、小叶女贞、接骨木、木槿、乌桕、龙柏;较强者有海桐、大叶黄杨、小叶黄杨、女贞、棕榈、丝兰、香樟、枇杷、石榴、构树、泡桐、刺槐、葡萄、天竺葵。

抗以氟化氢为主的有毒气体植物,抗性强的有夹竹桃、龙柏、罗汉松、小叶女贞、桑、构树、无花果、丁香、木芙蓉、黄连木、竹叶椒、葱兰;较强者有大叶黄杨、珊瑚树、蚊母、海桐、杜仲、胡颓子、石榴、柿、枣。

5)江苏植物研究所通过研究推荐了10种抗污树种,分别为构树、朴、梧桐、臭椿、龙柏、大叶黄杨、蚊母、女贞、海桐、凤尾兰。

6)据桂林市对工厂气体污染区树木调查报道,抗二氧化硫树种有酸柚、柑橘、橙、构树、无花果、臭椿、斜叶榕、天仙果、竹叶榕、珍珠莲、掌叶榕、大叶黄杨、夹竹桃、山茶、胡颓子、海桐、构骨、珊瑚树等;抗氯气的树种有细叶榕、石山榕、棕榈、蒲葵、构树、无花果、柘、龙柏、斜叶榕、天仙果、竹叶榕、石山棕榈、珍珠莲、掌叶榕、大叶黄杨、夹竹桃、山茶、胡颓子、海桐、构骨、珊瑚树等;抗氟化氢的树种有细叶榕、棕榈、广玉兰、蒲葵、大叶桉、柑橘、橙、构树、无花果、竹柏、大叶黄杨、夹竹桃、山茶、胡颓子、海桐等。

(3)空气的流动对植物的影响

从大气环流而言,有季候风、海陆风、焚风、台风等,在局部地区因地形影响而有地形风或称山谷风。风依其速度通常分为12级,低速的风对植物有利,高速的风则会危害植物。

①对植物有利方面 有助于风媒花的传粉,例如银杏雄株的花粉可顺风传播数十里以外;云杉等生长在下部枝条上的雄花花粉,可借助于林内的上升气流传至上部枝条的雌花上。风又可传播果实和种子,带翼和带毛的种子可随风传到很远的地方,如杨柳科植物。另外,菊科、萝藦科、铁线莲属、柳叶菜属、榆属、槭属、白蜡属、枫杨属等风媒花植物的果实种子的传播都离不开风。

②风对树木不利的方面 主要为生理和机械伤害。风可加速蒸腾作用,尤其是在春夏生长期的旱风、焚风可给农林生产上带来严重损失,如我国西南地区的四川渡口、金沙江深谷、云南河口等地,有极其干热的焚风,焚风一过植物纷纷落叶,有的甚至死亡。而风速较大的飓风、台风等则可吹折树木枝干或使树木倒伏。在海边地区又常有夹杂大量盐分的海潮风,使树枝被覆一层盐霜,使树叶及嫩枝枯萎甚至全株死亡。海边的红楠、山茶、黑松、大叶胡颓子、柽柳的抗性就很强。黄河流域早春的干风是植物枝梢干枯的主要原因。由于土壤温度还没提高,根部没恢复吸收机能,在干旱的春风下,枝梢容易失水干枯。强劲的大风常常出现在高山、海边和草原上,有时可能形成旗形树冠的景观,高山上常见的低矮垫状植物也是为了适应多风、大风的生态环境。

抗风树种大多根系发达、材质坚韧、如马尾松、黑松、圆柏、柠檬桉、厚皮香、假槟榔、椰子、蒲葵、木麻黄、竹类、池杉、榉树、枣树、麻栎、白榆、核桃、国槐等。而红皮云杉、番石榴、榕树、木棉、刺槐、桃树、雪松、悬铃木、加拿大杨、泡桐、垂柳等的抗风力弱。

(4)园林植物对大气污染的净化作用

园林植物是园林环境生态中的一个重要组成部分,不仅能美化环境,而且能吸收二氧化碳,释放出氧气,吸收空气中的有害气体、吸附尘粒、杀菌、调节气候、吸声降噪、防风固沙等对环境起到净化作用,维持环境的良性运转,尤其是对城市环境具有重要的意义。

①维持碳氧平衡 绿色植物吸收二氧化碳在合成自身需要的有机营养的同时,向环境中释放氧气,维持空气的碳氧平衡。

②吸收有毒气体 园林植物对空气的净化作用,主要表现为通过吸收大气中的有毒物质,再经光合作用形成有机物质,或经氧化还原过程使其变为无毒物质,或经根系排出体外,或积累于某一器官,最终化害为利,使空气中的有毒气体浓度降低。

③滞尘效应 园林植物对空气中的颗粒污染物有吸收、阻滞、过滤等作用,使空气中的灰尘含量下降,从而起到净化空气的作用,这就是园林植物的滞尘效应。

④减菌效应 首先,空气中的尘埃是细菌等的生活载体,园林植物的滞尘效应可减小空气中的细菌总量;其次,许多园林植物分泌的杀菌素如酒精、有机酸和萜类等能有效地杀灭细菌、真菌和原生动物等。

⑤减噪效应 园林植物的减噪效应原理主要有两个方面:一方面,噪声遇到重叠的叶片,改变直射方向,形成乱放射,仅使一部分透过枝叶的空隙达到减弱噪声;另一方面,噪声作为一种波在遇到植物的叶片、枝条等时会引起震动而消耗一部分能量,从而减弱噪声。

⑥增加负离子效应 负离子能改善人体的健康状况,被称为“空气维生素”、“长寿素”。调查表明自然风景区等地段空气中负离子明显增高。通过增加园林植物量、改善群落结构和适当增加喷泉等途径可增加环境中的负离子浓度。

⑦对室内空气污染有净化作用 园林植物可改善室内环境,通过新陈代谢可释放氧气,吸收二氧化碳,增加室内空气湿度,吸收有毒气体以及除尘等效应改善室内环境。

3.3.2.5 土壤对植物的生态作用及景观效果

植物生长离不开土壤,土壤是植物生长的基质。土壤对植物最明显的作用之一就是提供植物根系生长的场所,没有土壤植物就不能站立,更谈不上生长发育。根系在土壤中生长,土壤提供植物需要的水分、养分等。

(1)基岩与植物景观

不同的岩石风化后形成不同性质的土壤,不同性质的土壤上有不同的植被,具有不同的植物景观。岩石风化物对土壤性状的影响,主要表现在物理性质、化学性质上,如土壤厚度、质地、结构、水分、空气、湿度、养分等状况,以及酸碱度等。如石灰岩主要由碳酸钙组成,属钙质岩类风化物,风化过程中,碳酸钙可受酸性水溶解,大量随水流失,土壤中缺乏磷和钾,多具石灰质,呈中性或碱性反应。土壤黏实,易干,不宜针叶树生长,宜喜钙耐旱植物生长,上层乔木则以落叶树占优势。例如,杭州龙井寺附近及烟霞洞多属石灰岩,乔木树种有珊瑚朴、大叶榉、榔榆、杭州榆、黄连木,灌木中有石灰岩指示性植物南天竺和白瑞香。植物景观常以秋景为佳,秋色叶绚丽夺目。

砂岩属硅质岩类风化物,其组成中含大量石英,坚硬,难风化,多构成陡峭的山脊、山坡。在湿润条件下形成酸性土,砂质,营养元素贫乏。流纹岩也难风化,在干旱条件下多石砾或砂砾质,在温暖湿润条件下呈酸性或强酸性,形成红色黏土或砂质黏土。杭州云栖及黄龙洞就是分别为砂岩和流纹岩,植被组成中以常绿树种较多,如青冈栎、米槠、苦槠、浙江楠、紫楠、绵槠、香樟等;也适合马尾松、毛竹生长,植物景观郁郁葱葱。

(2)土壤物理性质对植物的影响

土壤物理性质主要指土壤的机械组成。理想的土壤是“疏松、有机质丰富、具有保水、保肥力强,有团粒结构的壤土”。团粒结构内的毛细管孔隙<0.1mm,有利于储存大量水、肥;而团粒结构间非毛细管孔隙>0.1mm,有利于通气、排水。植物在理想的士壤上生长得健壮、长寿。

城市土壤的物理性质具有极大的特殊性,很多为建筑土壤,含有大量砖瓦与碴士,如其含量在30%时还有利于在人流践踏剧烈条件下的通气,使根系还能生长良好;如高于30%则保水不好,不利根系生长,城市内由于人流量大,人踩车压,增加土壤密度,降低土壤透水和保水能力,使自然降水大部分变成地面径流损失或被蒸发掉,使它不能渗透至土壤中去,造成缺水。土壤被踩踏紧密后,造成土壤内孔隙度降低,土壤通气不良,抑制植物根系的伸长生长,使根系上移(一般地说土壤中空气含量要占土壤总容积10%以上才能使根系生长良好,可是被踩踏紧密的土壤中空气含量仅占土壤总容积的2%~4.8%)。人踩车压还增加了土壤硬度,一般人流影响土壤深度为3~10cm,土壤硬度为14~18kg/cm 2 ;车辆影响到深度30~35cm,土壤硬度为10~70kg/cm 2 ;机械反复碾压的建筑区,深度可达1m以上。经调查,油松、白皮松、银杏、元宝枫在土壤硬度1~5kg/cm 2 时根系多;5~8kg/cm 2 时较多;15kg/cm 2 时根系少量;大于15kg/cm 2 时没根系。栾树、臭椿、刺槐、槐树在0.9~8kg/cm 2 时根系多;8~12kg/cm 2 时根系较多;12~22kg/cm 2 时根系少量;大于22kg/cm 2 时没根系,因为根系无法穿透,毛根死亡,菌根减少。

城内一些地面用水泥、沥青铺装,封闭性大,留出的树池很小,也造成土壤透气性差,硬度大。大部分裸露地面由于过度踩踏,地被植物长不起来,提高了土壤温度。例如,天坛公园夏季裸地土表温度最高可达58℃,地下5cm处高达39.5℃,地下30cm处27℃以上,影响根系生长。

(3)土壤不同酸碱度的植物生态类型

据我国土壤的酸碱度情况,可把土壤酸碱度分成五级:pH<5为强酸性;pH=5~6.5为酸性;pH=6.5~7.5为中性;pH=7.5~8.5为碱性;pH>8.5为强碱性。

依植物对土壤酸碱度的要求,可将其分为酸性土植物、中性土植物和碱性土植物三类。

①酸性土植物 指在酸性土壤上生长最好、最多的种类。土壤的pH值在6.5以下,例如杜鹃、山茶、马尾松、石楠、栀子、红松、橡皮树、白兰、含笑、珠兰、茉莉、大多数棕榈科植物等。

②中性土植物 指在中性土壤(pH值在6.5~7.5之间)上生长最好的种类,大多数树木均属此类。例如,水松、桑树、苹果、樱花等树种,金鱼草、香豌豆、紫菀、风信子、郁金香、四季报春等花卉。

③碱性土植物 指在碱性土壤(pH值在7.5以上)上生长最好的种类。例如,柽柳、紫穗槐、沙棘、桂香柳、杠柳等。

依土壤中所含盐分而分的植物类型有以下几种。

①盐土植物 土壤中所含盐类为氯化钠、硫酸钠,则pH为中性,这类土壤称为盐土。

②碱土植物 土壤中含有碳酸钠、碳酸氢钠时pH值可达8.5以上,这种土壤称为碱性土。

③钙质土植物 土壤中含有游离的碳酸钙称为钙质土。在钙质土上生长良好的树木有柏木、臭椿、南天竹、青檀、侧柏等。

从园林绿化建设来讲,较多使用的耐盐碱树种有柽柳、白榆、加杨、桑、旱柳、枸杞、楝树、臭椿、刺槐、紫穗槐、黑松、皂荚、国槐、白蜡、杜梨、桂香柳、合欢、枣、复叶槭、杏、君迁子、侧柏等。

(4)土壤肥力对植物的影响

绝大多数植物均喜生于深厚肥沃而适当湿润的土壤。但从绿化来考虑,需选择出耐瘠薄土地的树种,特称为瘠土树种,如马尾松、油松、构树、牡荆、酸枣、小檗、小叶鼠李、金缕梅、锦鸡儿等。与此相对的有喜肥树种,如梧桐、胡桃等树种。 IUkelguJjj0LVBplXNLFZxhXZETmf2F+x5ZSyqjCnZm5r7KL3IZeOlU8qyxHx1ej

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