植物所生活的空间叫作“生态环境”。植物的生态环境主要包括气候因子、土壤因子、地形与地势因子、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,或共同对植物有影响。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,对植物存活属于必要因素的,即没有它们,植物就不能生存,这些因素叫作“生存条件”。例如,对绿色植物来讲,氧气、二氧化碳、光、热、水及无机盐类这 6 个因素都是它们的生存条件。
生态因子的类型主要有以下几类:
气候因子:温度、湿度、光照、降水、风等。
土壤因子:土壤结构、理化性质、土壤生物等。
地形因子:地面起伏、坡度、坡向等。
生物因子:捕食者,寄生、竞争和共生等生物。
人为因子:人类的活动对环境的影响。
在研究植物和环境的关系时,必须明确以下几个基本概念:
(1)综合作用
在进行园林绿化和植物造景时,应充分注意环境中各生态因子相互作用的基本规律。首先,环境中各生态因子[如温、光、水、气、肥(土壤)]对园林植物的影响是综合的,也就是说,植物是生活在综合的环境因子中。单一的生态因子的作用只有在其他因子的配合下才能显示出来,缺乏任一生态因子,园林植物均不能正常生长。环境中各生态因子是相互联系、互相促进、互相制约的。环境中任何一个单因子的变化必将引起其他因子不同程度的变化。例如,光照强度的增加,常会直接引起气温和空气湿度的变化,从而引起土壤温度和湿度的相应变化。
(2)主导因子
在整个生态环境中,虽然各生态因子都是园林植物生长发育所必需的,缺一不可,但各个因子所处的地位并非完全相同,可以理解为非等价性。对于某一种园林植物,甚至园林植物的某一个生长发育阶段,往往有 1 ~ 2 个因子起着决定性作用,这种起决定性作用的因子称为主导因子。主导因子包括两个方面的含义:其一,就其本身而言,当所有的因子在质和量相等时,其中某一因子的变化,能引起园林植物全部生态关系发生变化,这个对环境起主导作用的因子,即主导因子;其二,对园林植物来说,由于某一因子的存在与否或其数量变化,而使园林植物的生长发育发生明显的变化,这类因子也称为主导因子。
(3)生存条件的不可替代性
生存条件相互之间是不可代替的,缺乏一种生存条件是不能以另一种生存条件来代替的。
(4)生存条件的可调性
生存条件虽然具有不可替代性,但如果只表现为某生存条件在量方面的不足,则可由其他生存条件在量上的增强而得到调剂,并收到相近的生态效应,但这种调剂是有限度的。
(5)生存条件的阶段性
环境中生态因子不是固定不变的,而是处于周期性变化之中。园林植物本身对生态因子的需要也是不断变化的,在不同的年龄阶段或发育阶段要求也不同。换句话说,园林植物对生态因子的需要是分阶段的。例如,光因子是园林植物生态发育极为重要的因子,但对大多数园林植物来说,在种子萌发阶段其并不重要;园林植物发芽所需要的温度一般比正常营养生长的温度要低,营养生长所需要的温度又比开花结实所需的温度要低。
(6)生态幅
各种植物对生存条件及生态因子变化强度的适应范围是有一定限度的,变化范围超过这个限度就会引起植物死亡。这个范围,叫作生态幅。不同的植物,以及同一种植物不同的生长发育阶段的生态幅常具有很大差异。
环境中各因子与植物的关系是植物造景的理论基础。某种植物长期生长在某种环境里,受到该环境条件的特定影响,通过新陈代谢,形成了对某些生态因子的特定需要,这就是其生态习性。如仙人掌耐旱不耐寒。有相似生态习性和生态适应性的植物则属于同一个植物生态类型。在园林建设工作中也应掌握园林植物与其环境具有相互作用的基本概念,并应加以创造性地运用。
温度因子对于植物的生理活动和生化反应是极其重要的,以至温度因子的变化对植物的生长发育和分布具有极大影响。
一个地区的植物由于长期适应于该地区季节性的变化,就形成一定的生长发育节奏,称为物候期。物候期不是完全不变的,它随着每年季节性变温和其他气候因子的综合作用而会有一定范围的波动。在园林建设中,只有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采取行合理的栽培管理措施。
植物对昼夜变化的适应性称为“温周期”。昼夜变温可以影响植物种子的发芽、植物的生长、植物的开花结实等。
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。
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。当温度高于植物能够适应的温度范围的最高点或低于最低点就会破坏植物的新陈代谢,对植物造成伤害甚至导致死亡。
根据植物对光照强度的反应,可将植物分成 3 种生态类型:阳性植物、阴性植物和居于这两者之间的中性植物(又称耐阴植物)。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
在全日照下生长良好而不能忍受荫蔽的植物称为阳性植物。例如落叶松属、松属(华山松、红松除外)、水杉属、桦木属、桉属、杨属、柳属、栎属的多种树木和臭椿、乌桕、泡桐,以及草原、沙漠及旷野中的多种草本植物。
(2)阴性植物
在较弱的光照条件下比在全光照下生长良好的植物称为阴性植物。如许多生长在潮湿、阴暗密林中的草本植物,又如人参、三七、秋海棠属的多种植物。严格地说,木本植物中很少有典型的阴性植物,而多为喜阴植物,这点是与草本植物不同的。
(3)中性植物
中性植物在充足的阳光下生长最好,但也有一定程度的耐阴能力,高温干旱时在全光照下生长受抑制,这类植物称为中性植物。在中性植物中包括有偏喜光的与偏阴性的种类。如榆属、朴属、榉属、樱花、枫杨等为中性偏阳;槐、木荷、圆柏、珍珠梅、七叶树、元宝枫、五角枫等为中性稍耐阴;冷杉属、云杉属、福建柏属、铁杉属、粗榧属、红豆杉属、椴属、杜英、大叶槠、甜槠、阿丁枫、荚蒾属、八角金盘、常春藤、八仙花、山茶、桃叶珊瑚、构骨、海桐、杜鹃花、忍冬、罗汉松、紫楠、棣棠、香榧等均属中性而耐阴力较强的种类,因为这些树种在温、湿适宜条件下,生长在光线充足处比林下阴暗处强健。中性植物在同一植株上,处于阳光充足部位枝叶的解剖构造倾向于喜光植物,而处于阴暗部位的枝叶解剖构造则倾向于阴性植物。
植物在全光范围,即在白光下才能正常生长发育,但白光中的不同波长如红光(760 ~ 626 nm)、橙光(626 ~ 595 nm)、黄光(595 ~ 575 nm)、绿光(575 ~ 490 nm)、青蓝光(490 ~ 435 nm)、紫光(435 ~ 370 nm)对植物的作用是不完全相同的。青蓝紫光对植物的加长生长有抑制作用,对幼芽的形成和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。紫外线也有同样的功能,所以在高山上生长的植物,节间短而花色鲜艳。可见光中的红光和不可见的红外线都能促进茎的加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。
每日光照时数与黑暗时数的交替对植物开花的影响称为光周期现象。按此可将植物分为3 类:
(1)长日照植物
植物在开花以前需要有一段时期,每日的光照时数大于 14 h的临界时数,这样的植物称为长日照植物。如果满足不了这个条件,则植物将仍然处于营养生长阶段而不能开花;反之,日照愈长开花愈早。
(2)短日照植物
植物在开花前需要一段时期,每日的光照时数少于 12 h的临界时数,这样的植物称为短日照植物。日照时数越短则开花越早,但是每日的光照时数不得短于维持生长发育所需的光合作用时间。有人认为,短日照植物需要一定时数的黑暗而非光照时数。
(3)中日照植物
只有在昼夜长短时数近于相等时才能开花的植物,称为中日照植物。
(4)中间性植物
对光照和黑暗长短没有严格要求,只要发育成熟,无论长日照条件或短日照条件下均能开花的植物,称为中间性植物。
各种植物在长期的系统发育过程中所形成的特性,是对生境适应的结果。大多数长日照植物发源于高纬度地区,而短日照植物发源于低纬度地区,中间性植物则各地均有分布。
日照的长短对植物的营养生长和休眠也有重要的作用。延长光照时数会促进植物的生长或延长生长期,缩短光照时数则会促使植物进入休眠或缩短生长期。
水分是植物体的重要组成部分。一般植物韧皮部都含有 60%~ 80%,甚至 90%以上的水分。植物对营养物质的吸收和运输,以及光合、呼吸、蒸腾等生理作用,都必须在有水分的参与下才能进行。水是植物生存的物质条件,也是影响植物形态结构、生长发育、繁殖及种子传播等重要的生态因子。因此,水可直接影响植物能否健康生长,促进形成具有多种特殊效果的植物景观。
(1)旱生植物
在干旱的环境中能长期忍受干旱而正常发育的植物类型称为旱生植物。此类植物多见于雨量稀少的荒漠地区和干燥的低草原地区,个别的也可见于城市环境中的屋顶、墙头,以及危岩陡壁上。根据它们的形态和适应环境的生理特性又可分为以下 3 类:
①少浆植物或硬叶旱生植物:体内的含水量很少,而且在丧失 1 /2 含水量时仍不会死亡。
②多浆植物或肉质植物:植物体内有薄壁组织形成的储水组织,所以体内含有大量水分,能适应干旱的环境条件。根据储水组织所在部位,又可分为肉茎植物和肉叶植物。
多浆植物有特殊的新陈代谢方式,生长缓慢,但因本身贮有充分的水分。故在热带、亚热带沙漠中其他植物难以生存的条件下,仙人掌类、肉质植物类却能很好地适应。
③冷生植物或干矮植物:此类植物具有旱生少浆植物的旱生特征,但又有自己的特点,一般均形体矮小,多呈团从状或垫状。其生长环境依水分条件可划分为两种:一种是土壤干旱而寒冷,因而植物具有旱生性状;另一种是土壤湿润甚至多湿而寒冷,植物也呈旱生性状,其原因是气候寒冷而造成生理上的干旱。前者又可称为干冷生植物,常见于高山地区;后者又可称为湿冷生植物,常见于寒带、亚寒带地区。这是温度与水分因子综合影响所致。
(2)中生植物
大多数植物均属于中生植物,不能忍受过干和过湿的条件,但是由于种类众多,因而对干与湿的忍耐程度方面具有很大差异。耐寒力极强的种类具有旱生性状的倾向,耐湿力极强的种类则有湿生植物的性状的倾向。中生植物特征是根系及输导系统均较发达,叶片表面有一层角质层,叶片的栅栏组织和海绵组织均较整齐,叶片内没有完整而发达的通气组织。
中生植物中的木本植物,如油松、侧柏、酸枣等有很强的耐旱性,但仍然以在干湿适度的条件下生长最佳;而如桑树、旱柳、乌桕、紫穗槐等,则有很高的耐水湿能力,但仍然以在中生环境下生长最佳。
(3)湿生植物
需生长在潮湿的环境中,若在干燥或中生的环境则常致死亡或生长不良,这类植物称为湿生植物。根据实际的生态环境又可分为两种类型:
①阳性湿生植物:指生长在阳光充足、土壤水分经常饱和或仅有较短的较干期地区的湿生植物,如在沼泽花草甸、河湖沿岸地生长的鸢尾、半边莲、落雨杉、池杉、水松等。
②阴性湿生植物:指生长在光线不足、空气湿度较高、土壤潮湿环境下的湿生植物。热带雨林或亚热带季雨林中、下层的许多种类均属于此型,如多种蕨类、海芋、秋海棠类及多种浮生植物。
(4)水生植物
生长在水中的植物叫水生植物,又可分为 3 个类型:
①挺水植物:植株体的大部分露在水面以上的空气中,如芦苇、香蒲等。红树则生于海岸滩浅水中,满潮时全树没于水中,落潮时露出地面,故称为海中森林。
②浮水植物:叶片漂浮在水面的植物,又可分为 2 个类型:一是半浮水型,根生于水下泥中,仅叶及花浮在水面,如萍蓬草、睡莲等,称浮叶植物;二是全浮水型,植株体完全自由地漂浮在水面上,如凤眼莲、萍蓬、槐叶平、满江红等,称漂浮植物。
③沉水植物:植株体完全浸没在水中,如金鱼藻、苦草等。
水生植物的形态和特点是植株体的通气组织发达;在水面以下的叶片大,在水中的叶片小;呈带状或丝状,叶片薄;表皮不发达,根系不发达。
(1)空气湿度与植物景观
空气湿度对植物生长起很大作用。高海拔山上的植物多生长在岩壁上、石缝中、瘠薄的土壤母质上,或附生于其他植物上。这类植物没有坚实的土壤基础,其生长与较高的空气湿度休戚相关。而在高温高湿的热带雨林中,高大的乔木上常附生有大型的蕨类,如鸟巢蕨、书带蕨、星蕨等,这些蕨类都发展了自己特有的贮水组织。如海南岛尖峰岭上,树干、树杈以及地面长满苔藓、地生兰、气生兰。天目山、黄山的云雾草必须在高海拔处,只有达到足够的空气湿度才能附生在树上。花朵艳丽的独蒜兰和吸水性很强的苔藓一起生长在高海拔的岩壁上。黄山鳌鱼背的土壤母质上长着绣线菊等耐瘠薄的观赏植物,依靠较高的空气湿度维持生长。对上述这些自然的植物景观进行模拟时,要保证相对空气湿度不低于 80%的环境,如在展览温室中进行人工的植物景观创造,一段朽木上就可以附生很多开花艳丽的气生兰、花与叶子美丽的凤梨科植物以及各种蕨类植物。
(2)水面与植物景观
不同的植物种类由于长期生活在不同水分条件的环境中,形成了对水分需求不同的生态习性和适应性。园林中有不同类型的水面,如河、湖、塘溪、潭、池等,其水的深度及面积、形状不同,必须选择相应的植物来美化。
①水生植物景观:生活在水中的水生植物,有的沉水,有的浮水,有的部分器官挺出水面,因此在水面上景观不同。由于植物体所有水下部分都能吸收养料,因此根系部分就往往退化了。如槐叶萍属完全没有根;满江红属、浮萍属、水鳖属、雨久花属和大薸属等植物的根形成后,不久便停止生长,不分枝,并脱去根毛;浮萍、杉叶藻、白睡莲甚至都没有根毛。
水生植物的枝叶形状也多种多样,如金鱼藻属植物沉水的叶常为丝状、线状,荇菜、萍蓬草等浮水的叶常很宽,呈盾状口形或卵圆状心形。不少植物,如菱属有两种叶,沉水叶呈线形,浮水叶呈菱形。
②湿生植物景观:在自然界中,这类植物的根常没于浅水中或湿透了的土壤中,常见于港湾或热带潮湿、荫蔽的森林里。这是一类抗旱能力最小的陆生植物,不适应空气湿度有很大的变动。这类植物绝大多数也是草本植物,木本较少。植物造景中可用的有落羽松、池杉、墨西哥落羽松、水松、水椰、红树、白柳、垂柳、旱柳、黑杨、枫杨、箬棕、沼生海枣、乌桕、白蜡、山楂、赤杨、梨、楝、三角枫、丝棉木、夹竹桃、榕属、千屈菜、黄花鸢尾、驴蹄草,等等。
③旱生植物景观:荒漠、沙漠、戈壁等干旱地区带生长着很多抗旱植物。如海南岛荒漠及沙滩上的光棍树、木麻黄的叶都退化成很小的鳞片,伴随着龙血树、仙人掌等植物生长。一些多浆的肉质植物,在叶和茎中贮存大量水分。猴面包树树干最粗可达 40 人合抱,储水达 40 t之多。南美洲中部的瓶子树,树干粗达 5 m,也能储藏大量水分。北美沙漠中的仙人掌,高可达 15~ 25 m,可蓄水 2 t以上。我国黄土高原土层深厚,一些树种的根系可扎得很深。在沙漠干旱地区的樟子松,由于沙被风蚀,根露出地面高约 2 m,风却吹不倒,其水平根的分布长达 17 ~18 m。
我国樟子松、小青杨、小叶杨、小叶锦鸡儿、柳叶绣线菊、雪松、白柳、旱柳、构树、黄檀、榆、朴、胡颓子、皂荚、柏木、侧柏、桧柏、臭椿、杜梨、槐、黄连木、君迁子、白栎、栓皮栎、石栎、苦槠、合欢、紫藤、紫穗槐等都很抗旱,是旱生景观造景的良好树种。
土壤是植物生长的基质,其对植物最明显的作用之一就是提供植物根系生长的场所。植物根系在土壤中获取植物需要的水分、养分。
不同的成土母质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,因而就具有了不同的植物景观。
成土母质岩石风化物对土壤性状的影响,主要表现在物理、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。由于风化过程中碳酸钙受酸性水溶解,大量随水流失,土壤中缺乏磷和钾,呈中性或碱性反应,黏实,易干。因此,石灰岩地不宜针叶树生长,宜喜钙耐旱植物生长,上层乔木则以落叶树占优势。砂岩属硅质岩类风化物,在湿润条件下形成酸性土,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。这些环境中适宜生长的植被以常绿树种较多,如青冈栎、米槠、苦槠、浙江楠、紫楠、香樟等,也适合马尾松、毛竹生长。
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、保水和保肥力强、有团粒结构的壤土。植物在理想的土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:含量在 30%以下时,有利于在城市土壤承受剧烈压踏下的通气,使植物根系能够生长良好;高于 30%,则保水不好,不利于根系生长。
人踩车压还增加了土壤的硬度。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。一般人流影响土壤深度为 3 ~ 10 cm,土壤硬度为 14~18 kg/ cm 2 ;车辆影响到深度 30 ~35 cm,土壤硬度为 10 ~ 70 kg/ cm 2 ;机械反复碾压的建筑区,影响土壤深度可达 1 m以上。据调查,油松、白皮松、银杏、元宝枫在土壤硬度 1 ~ 5 kg/ cm 2 时,根系多;5 ~8 kg/ cm 2 时较多,15 kg/ cm 2 时根系量少,大于 15 kg/ cm 2 时,没有根系。
城市内一些地面用水泥、沥青铺装,封闭性大,留出树池很小,会造成土壤透气性差、硬度大。大部分裸露地面由于过度踩踏,地被植物长不起来。
土壤酸碱度划分成 5 级:pH值<5 为强酸性; pH值=5 ~ 6.5 为酸性; pH值=6.5 ~ 7.5 为中性;pH值=7.5 ~ 8.5 为碱性;pH值>8.5 为强碱性。
(1)依对土壤酸碱度的适应性划分的植物类型
①酸性土植物:指在pH值小于 6.5 的土壤中生长得很好的植物,如马尾松,湿地松、金钱松、华山松、罗汉松、紫杉、杉木、池杉、山茶、杜鹃、檵木、吊钟花、九里香、栀子花、樟树、桉树、冬青、杨梅、茉莉、白兰花、含笑、石楠、苏铁等。其中,适宜弱酸性土的花木(pH值 4 ~ 5)有杜鹃、仙客来,栀子花,彩叶草、紫鸭跖草、蕨类、兰科植物等;适宜中性偏微酸土的花木( pH值 5 ~ 6)有棕榈科、白兰、五针松、秋海棠、朱顶红、樱草、山茶花、茉莉、米兰、百合、唐菖蒲、大岩桐等。
②中性土植物:指在pH值为 6.5 ~ 7.5 的土壤中生长得很好的植物,大多数的园林植物均属此类。
③碱性土植物:指在pH值大于 7.5 的土壤中生长的植物,如柏木、柽柳、合欢、紫穗槐、沙棘、木槿等。
④含有游离的碳酸钙的土壤称为钙质土,有些碱性土植物在钙质土中生长良好,称为钙质土植物(喜钙植物),如柏木、青檀、臭椿、南天竹等。
(2)依对土壤含盐量的适应性划分的植物类型
我国沿海地区和西北内陆干旱地区中有相当大面积的盐碱土地区,依植物在盐碱土中生长发育的类型可分为以下 4 类:
①喜盐植物:对一般植物而言,土壤含盐量超过 0.6%时即生长不良,但喜盐植物可以在1%甚至超过 6%氯化钠浓度的土中生长。喜盐植物可以吸收大量可溶性盐类并聚集在体内,这类植物对高浓度盐分已经成为生理需求,如黑果枸杞、梭梭等。旱生喜盐植物主要分布于内陆干旱盐土地区;湿生喜盐植物主要分布于沿海海滨。
②抗盐植物:这类植物的根细胞膜对盐类的透性很小,因此,很少吸收土壤中的盐类,如田菁、盐地凤毛菊等。
③耐盐植物:这类植物能从土壤中吸收盐分,但并不在体内积累,而是将多余的盐分经茎叶上的盐腺排出体外,即泌盐作用,有红树、柽柳等。
④碱土植物:这类植物能适应pH值 8.5 以上和物理性质极差的土壤条件。
(3)依对土壤肥力要求划分的植物类型
绝大多数植物喜生于深厚肥沃而适当湿润的土壤,但从园林植物造景考虑,宜选择出耐瘠薄土地的植物,如马尾松、小檗、锦鸡儿等,这类植物称为瘠土植物。与此相对的是喜肥植物,如梧桐、瑞香等。
空气中的氧气和二氧化碳都是植物光合作用的主要原料和物质条件。这两种气体的浓度直接影响到植物的健康生长与开花状况。
(1)氧气和二氧化碳
氧气是植物呼吸作用必不可少的,但在空气中它的含量基本上是不变的,所以对植物的地上部分不形成特殊的作用,但是植物根部的呼吸,水生植物尤其是沉水植物的呼吸作用则依靠土壤中和水中的氧气含量。如果土壤中的空气不足,会抑制根的伸长以致影响到全株的生长发育。因此,在栽培上经常要耕松土壤避免土壤板结。在黏质土壤上,有的需多施有机肥或换土以改善土壤物理性质。在盆栽中,经常要配合更换具有优良理化性质的培养土。
二氧化碳是植物光合作用必需的原料。以空气中二氧化碳的平均浓度为 320 mg/ L计,从植物的光合作用角度来看,这个浓度仍然是个限制因子。有生理试验表明,在光强为全光照 1 /5 的实验室内,将二氧化碳浓度提高 3 倍时,光合作用强度也提高 3 倍。但是,如果二氧化碳浓度不变而仅将光强提高 3 倍时,则光合作用仅提高 1 倍。因此,在现代栽培技术中,有些温室采用施用二氧化碳气体的措施。二氧化碳浓度的提高,除有增强光合作用效果外,还有促进某些雌雄异花植物的雌花分化率提高的效果,因此可以用于提高植物的产量。
(2)氮气
空气中的氮虽然占 4 /5 之多,但是高等植物却不能直接利用它,只有固氮微生物和蓝绿藻可以吸收和固定空气中的游离氮。根瘤菌是与植物共生的一类固氮微生物,它的固氮能力因所共生的植物种类而不同。据测算,1 km 2 的紫花苜蓿一年可固氮达 200 kg以上,1 km 2 大豆或花生可达 50 kg左右。此外,蓝绿藻的固氮能力也较强。
空气中还常含有植物分泌的挥发性物质,其中有些也能影响其他植物的生长。如铃兰花朵的芳香能使丁香萎蔫,洋艾分泌物能抑制圆叶当归、石竹、大丽菊、亚麻等的生长。
风对植物有利的生态作用表现在帮助授粉和传播种子。兰科和杜鹃花科的种子细小,质量不超过 0.002 mg,杨柳科、菊科、萝摩科、铁线莲属、柳叶菜属植物有的种子带毛,榆属、槭属、白蜡属、枫杨属、松属某些植物的种子或果实带翅,这些都借助于风来传播。此外,银杏、松、云杉等的花粉也都靠风传播。
风的有害的生态作用表现为台风、焚风、海潮风、冬春的旱风、夏季的干热风、高山强劲的大风等。沿海城市树木常受台风危害,如厦门市,台风过后,冠大荫浓的榕树被连根拔起,大叶桉主干折断,凤凰木小枝纷纷吹断,盆架树由于大枝分层轮生,风可穿过,只折断小枝,只有椰子树和木麻黄最为抗风。海潮风常把海中的盐分带到植物体上,如抗不住高浓度的盐分,植物就要死亡。青岛海边红楠、山茶、黑松、大叶黄杨、大叶胡颓子、柽柳的抗性就很强。北京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,根部还没恢复吸收机能,在干旱的春风下,枝梢失水而枯。强劲的大风常在高山、海边、草原上遇到。由于大风经常性地吹袭,使直立乔木的迎风面的芽和枝条干枯、侵蚀、折断,只保留背风面的树冠,如一面大旗,故形成旗形树冠的景观。有些迎风面枝条,常被吹弯曲到背风面生长,有时主干也常年被吹成沿风向平行生长,出现扁化现象。为了适应多风、大风的高山生态环境,很多植物生长低矮、贴地,株形变成与风摩擦力最小的流线型,成为垫状植物。
(1)空气中的污染物质
工业的迅速发展和防护措施的缺乏或不完善,造成了大气和水源污染。空气中的污染物按其毒害机制可分为 6 个类型:
①氧化性类型:臭氧、过氧甲酰、硝酸酯类、二氧化氮、氯气等。
②还原性类型:二氧化硫、硫化氢、一氧化碳、甲醛等。
③酸性类型:氟化氢、氯化氢、氰化氢、三氧化硫、四氟化硅、硫酸烟雾等。
④碱性类型:氨等。
⑤有机类型:乙烯等。
⑥粉尘类型:按其粒径大小又可分为落尘(粒径在 10 μm以上)及飘尘(粒径在 10 μm以下),如各种重金属无机毒物及氧化物粉尘等。在城市中汽车过多的地方,由汽车排出放的尾气经太阳光紫外线的照射会发生光化学作用变成浅蓝色的烟雾,称为光化学烟雾。
(2)大气污染对植物的影响
被污染的空气中的有毒气体破坏了叶片组织,降低了光合作用,直接影响了生长发育,表现在生长量降低、早落叶、延迟开花结实或不开花结果、果实变小、产量降低、树体早衰等。
在自然界,任何植物种都不是单独地生长的。这些生长在一起的植物种,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。按其形成可分为自然群落及栽培群落。
自然群落是在长期的历史发育过程中,在不同的气候条件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,林内大、小藤本植物,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。自然环境越优越,群落中植物种类就越多,群落结构也越复杂。
栽培群落是按人类需要,把同种或不同种的植物配置在一起形成的,是服从于人们生产、观赏、改善环境条件等需要而组成的,如果园、苗圃、行道树、林荫道、林带、树丛、树群等。植物造景中栽培群落的设计必须遵循自然群落的发展规律,借鉴丰富多彩的自然群落结构中;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拼凑成违反植物自然生长发育规律的群落。
群落是绿地的基本构成单位。科学、合理的植物群落结构是绿地稳定、高效和健康发展的基础,是城市绿地系统生态功能的基础和绿地景观丰富度的前提。近年来在城市绿化的发展过程中,园林植物的合理搭配越来越受到人们的重视。随着城市生物多样性的备受关注,以及绿化水平和质量的不断提高,植物群落在城市绿化中的应用越来越普遍。
同时,随着生态园林的深入发展及景观生态学、全球生态学等多学科的引入,植物造景不再是仅利用植物来营造视觉艺术效果的景观,生态园林建设的兴起已经将园林功能从传统的游憩、观赏发展到维持城市生态平衡、保护生物多样性和再现自然的高层次阶段。在植物景观群落的建植方面,许多城市都进行了乔、灌、草复合配置的尝试。在城市中恢复自然植物的群落或再造近自然植物群落有着生态学、社会学和经济学上的重要意义。
风景园林植物配置造景要遵循生态学原理,充分考虑物种的生态特征,合理选择配置物种类,避免种间直接竞争,形成结构合理、功能健全、种群稳定的复层群落结构,以利于种间互相补充,既能充分利用环境资源,又能形成优美的景观,建立人类、动物、植物相联系的新秩序,达到生态美、科学美、文化美和艺术美的兼顾。主要应遵循以下几点:
①尊重植物的生态习性及当地自然环境特征;
②遵循生物多样性原则合理配置;
③适地适树;
④符合植被区域自然规律;
⑤遵从“互惠共生”原理协调植物之间的关系。
每一种植物群落应有一定的规模和面积且具有一定的层次,才能表现出群落的种类组成。在规范群落的水平结构和垂直结构、保证群落的发育和稳定状态,使群落与环境的相对作用稳定时,才会出现“顶级群落”。群落中的植物组合不是简单的乔、灌、藤本、地被的组合,而应该从自然界或城市原有的、较稳定的植物群落中去寻找生长健康、稳定的植物组合,在此基础上结合生态学和园林美学原理建立适合城市生态系统的人工植物群落。
(1)观赏型人工植物群落
观赏型人工植物群落,是生态园林中植物配置的重要类型。选择观赏价值高且多功能的园林植物,运用风景美学原理进行科学设计及合理布局,才能构成自然美、艺术美、社会美的整体,体现出多单元、多层次、多景观的生态型人工植物群落。在观赏型植物群落中应用最多的是季相变化,园林工作者在设计中通过对植物的合理配置达到四季有景。
(2)抗污染型人工植物群落
以园林植物的抗污染性为主要评价指标,并结合植物的光合作用、蒸腾作用,以及吸收污染物特性等测定指标,选择出适于污染区绿地的园林植物进行合理配置,可组建耐污性的植物群落。该群落以抗性强的乡土树种为主,结合使用抗污性强的新优植物。其种植模式设计以通风较好的复层结构为主,组成抗性较强的植物群落。它既丰富了植物种类、美化了环境,又适应了粗放管理的方式,比较适合污染区大面积绿化养护管理的需要,可有效改善重污染环境局部区域的生态环境。
(3)保健型人工植物群落
保健型人工植物群落,主要利用特殊植物的配置形成一定的植物生态结构,利用植物有益分泌物质和挥发物质,达到增强人们健康,乃至防病、治病的目的。在公园、居住区尤其医院、疗养院等单位,应以园林植物的杀菌特性为主要评价指标,并结合植物吸收二氧化碳、释放氧气、降温增湿、滞尘及耐阴性等测定指标,选择适应相应绿地的园林植物种类,如具有萜烯的松树、具有乔柏素的柏树、具有雪松烯的雪松以及开香花的芳香植物等。
(4)知识型人工植物群落
可以在公园、植物园、动物园、风景名胜区等地方收集多种植物群落,按分类系统或种群生态系统排列种植,建立科普性的人工群落供人们欣赏、借鉴及应用。在该群落中应用的植物不仅着眼于丰富的栽培种类,还应将濒危和稀有的野生植物引入其中。这样既可丰富景观,又保存和利用了种质资源,并能激发人们热爱自然、探索自然的兴趣和爱护环境、保护环境的自觉性。
(5)生产型人工植物群落
可以根据不同的绿地条件建设生产型人工植物群落,以发展具有经济价值的苗圃基地,并与环境协调,既能满足市场的需要,又能增加社会效益。还可在绿地中选用干果或高干性果树如板栗、核桃、银杏、枣树、柿树等,在居住区种植桃、杏、海棠等较低矮的果树等。