一、温度因子的作用及园林树木的生态类型
1.季节性变温对植物的影响
特定地区生长的植物,由于长期适应于当地季节性的变化,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,会有一定范围的波动。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采取合理的栽培管理措施。
2.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”。这种性质可以体现在种子的发芽、植物的生长和植物的开花结实过程上。
3.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:突然低温指由于强大寒潮引起突然的降温而使植物受到伤害。低温危害是园林树木育苗与栽培管理中需要防范的自然灾害,是低温引起的生理干旱对树木造成的各种伤害。
(2)突然高温:主要指短期的高温。当温度高于最高点就会对植物造成伤害直至死亡。高温对树木的危害主要包括对组织和器官的直接伤害,即日灼类伤害,以及表现为呼吸加速和水分平衡失调的间接伤害,即代谢干扰伤害。
4.温度与植物分布
地球表面植物种的分布与温度条件有密切的关系,一方面与年平均温度特别是1月的平均温度相关,另一方面与积温相关。积温是指植物整个生长发育期或某一发育阶段内,高于一定温度以上的昼夜温度总和。
温度因子影响着植物的生长发育,从而限制了植物的分布范围。在园林建设中,经常要在不同地区应用各种植物,所以熟悉各地区所分布的植物种类及其生长发育状况是十分必要的。
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,因而能在广阔的地域生长、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。”植物除对温度变幅的不同适应能力影响其分布外,它们在生长发育过程中尚需要一定的温度量即热量。
5.生长期积温
植物在生长期中高于某温度数值以上的昼夜平均温度的总和,称为该植物的生长期积温。积温又可分为有效积温与活动积温。有效积温是指植物开始生长活动的某一段时期内的温度总值,活动积温则以物理零度为基础。
生物学零度为某种植物生长活动的下限温度,低于此则不能生长活动。在温带地区,一般用5℃作为生物学零度;在亚热带地区,常用10℃;在热带地区多用18℃作为生物学零度。
根据各植物种需要的积温量,再结合各地的温度条件,初步可知各植物的引种范围。此外,还可根据各种植物对积温的需要量,推测或预报各发育阶段到来的时间,以便及时安排生产活动。
二、水分因子的作用及园林树木的生态类型
(一)水分因子主导形成的植物生态类型
水分是对植物生长有重要作用的生态因子,由于水分因子起主导作用而形成的植物生态类型可划分为4个类型、8个小类型(图4-1)。
图4-1 水分因子起主导作用形成的植物生态类型
(二)耐旱与耐涝树种
园林树木种类繁多,耐旱、耐涝能力各不相同。耐旱、耐涝能力对园林绿化建设中,树种的选择与应用都十分重要。
(1)耐旱树种
根据耐旱能力的强弱共分为5级:
①耐旱力最强的树种:经受2个月以上的干旱和高温,其间未采取任何抗旱措施而生长正常或略缓慢的树种。
②耐旱力较强的树种:经受2个月以上的干旱高温,未采取抗旱措施,树木生长缓慢,有叶黄落及枯梢现象者。
③耐旱力中等的树种:经受2个月以上的干旱和高温不死,但有较重的落叶和枯梢现象者。
④耐旱力较弱的树种。
⑤耐旱力最弱的树种。
(2)耐淹树种
①耐淹力最强的树种:能耐长期(3个月以上)的深水浸淹,当水退后生长正常或略见衰弱,树叶有黄落现象,有时枝梢枯萎;又有洪水虽没顶但生长如旧或生势减弱而不致死亡者。
②耐淹力较强的树种:能耐较长期(2个月以上)深水浸淹,水退后生长衰弱,树叶常见黄落,新枝、幼茎也常枯萎,但有萌芽力,以后仍能萌发恢复生长。
③耐淹力中等的树种:能耐较短时期(1~2个月)的水淹,水退后必呈衰弱,时期一久即趋枯萎,即使有一定萌芽力也难恢复生势。
④耐淹力较弱的树种:仅能忍耐2~3周短期水淹,超过时间即趋枯萎,一般经短期水淹后生长也显然衰弱。
⑤耐淹力最弱的树种:最不耐淹,水仅浸淹地表或根系一部至大部时,经过不到1周的短暂时期即趋枯萎而无恢复生长的可能。
(三)水分的其他形态对树木的影响
1.雪
在寒冷的北方,降雪可覆盖大地,有增加土壤水分,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。一般言之,常绿树比落叶树受害严重,单层纯林比复层混交林为严重。
2.冰雹
对树木会造成不同程度的损害。
3.雪淞、雾淞
会在树枝上形成一层冻壳,严重时,冰壳愈益加厚最终使树枝折断。一般以乔木受害较多,乔木中又因种类的不同而受害程度有很大差异,木质脆的最易受害,木质富弹性者则不易受害。
4.雾
多雾即空气中的相对湿度大,虽然能影响光照,但一般言之,对草木的繁茂是有利的。
三、光因子的作用及园林树木的生态类型
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。由于植物的生长发育离不开光,因此光照是影响园林植物生态类型的主要生态因子,也是影响园林植物应用的主要环境条件之一。
(一)光质对植物的影响
光是太阳的辐射能以电磁波的形式投射到地球的辐射线。人眼能看到的波长为380~770nm的范围,即是称为可见光的范围。对植物起着重要作用的部分主要是可见光部分,但是人眼看不见的波长小于380nm的紫外线部分以及波长大于770nm的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段即红光(760~626nm)、橙光(626~595nm)、黄光(595~575nm)、绿光(575~490nm)、青蓝光(490~435nm)、紫光(435~370nm)对植物的作用是不完全相同的。
(二)日照时间长短对植物的影响
每日的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。按此反应可将植物分为3类:
(1)长日照植物:开花以前需要有一段时期,每日的光照时数大于14h的临界时数称为长日照植物。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。
(2)短日照植物:开花前需要一段时期每日的光照时数少于12h的临界时数的称为短日照植物。日照时数愈短则开花愈早,但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。也有人认为短日植物开花需要一定时数的黑暗而非光照。
(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。
此外,中间性植物对光照与黑暗的长短没有严格的要求,只要发育成熟,无论长日照条件或短日照条件下均能开花。
(三)光照强度对植物的影响
根据植物对光照强度的关系,可分为3种生态类型。
(1)阳性植物:在全日照下生长良好而不能忍受荫蔽的植物。例如落叶松属、松属(华山松、红松除外)、水杉、桦木属、桉属、杨属、柳属、栎属的多种树木、椿树、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。例如许多生长在潮湿、阴暗密林中的草本植物,如人参、三七、秋海棠属的多种植物。严格讲木本植物中很少有典型的阴性植物,而多为耐阴植物。
(3)耐阴植物:在充足的阳光下生长最好,但亦有不同程度的耐阴能力,在高温干旱时在全光照下生长受抑制。
(四)树木的耐阴性
不同树种的耐阴性(即耐阴能力)存在明显差异,它是树种生态习性的主要表现形式。以华北习见乔木树种为例,其耐阴能力从强到弱排列的顺序依次为:冷杉属、云杉属、椴属、千金榆、槭属、红松、裂叶榆、圆柏、槐、水曲柳、胡桃楸、赤杨、春榆、白榆、板栗、黄檗、华山松、白皮松、油松、风桦、红桦、辽东栎、蒙古栎、白蜡树、槲树、栓皮栎、椿树、刺槐、黑桦、白桦、杨属、柳属和落叶松属。
喜光树的寿命一般较耐阴树为短,但生长速度较快,所以在进行配植时必需搭配得当。树木在幼苗、幼树阶段的耐阴性高于成年阶段,即耐阴性常随年龄的增长而降低,在同样的庇阴条件下,幼苗可以生存,但幼树即感光照不足。
对于同一树种而言,生长在其分布区的南界就比生长在分布区中心的耐阴,而生长在分布区北界的个体较喜光。
四、空气因子的作用及园林树木的生态适应性
(一)空气中对植物起主要作用的成分
(1)氧和二氧化碳。
(2)氮气。
(二)空气中的污染物质
(1)氧化性类型:如臭氧、过氧乙酰、硝酸脂类、二氧化氮和氯气等。
(2)还原性类型:如二氧化硫、硫化氢、一氧化碳和甲醛等。
(3)酸性类型:如氟化氢、氯化氢、氰化氢、三氧化硫、四氟化硅和硫酸烟雾等。
(4)碱性类型:如氨等。
(5)有机毒害型:如乙烯等。
(6)粉尘类型:按其粒径大小又可分为落尘(粒径在10μm以上)及飘尘(粒径在10μm以下),如各种重金属无机毒物及氧化物粉尘等。
(三)城市环境中常见的污染物质和抗烟毒树种
1.二氧化硫
不同树种对二氧化硫的抗性不同,比如在北京地区,抗性强的有椿树、槐、榆树、加拿大杨、马氏杨、垂柳、旱柳、馒头柳、栾树、小叶白蜡、杜梨、山桃、君迁子、北京丁香、胡桃、太平花、紫穗槐、野蔷薇、木槿、珍珠梅、雪柳、黄栌、丁香、构树、泡桐、柿树、小叶黄杨、云杉、连翘、山楂、火炬树、紫薇、胡颓子、海州常山、五叶地锦、大叶黄杨和地锦等。抗性中等的有北京杨、钻天杨、桑树、金银木、西府海棠、金星海棠、榆叶梅、栗、合欢、元宝枫、枫杨、悬铃木、接骨木、桂香柳、银杏、华山松、侧柏和白皮松。抗性弱的有黄金树、五角枫、紫薇、桃、白玉棠、复叶槭、山杏、美国凌霄、油松和黄刺玫等。
2.光化学烟雾
抗性极强的包括银杏、柳杉、日本扁柏、日本黑松、樟树、海桐、青冈栎、夹竹桃、海州常山和日本女贞等。抗性强的有悬铃木、连翘、冬青和美国鹅掌楸等。抗性一般的有日本赤松、东京樱花、锦绣杜鹃和日本梨等。抗性弱的有日本杜鹃、大花栀子、大八仙花和胡枝子等。抗性极弱的有木兰、牡丹、垂柳、白杨和三裂悬钩子等。
3.氯及氯化氢
耐毒能力强的有黄檗、伞花胡颓子、构树、榆、接骨木、加拿大接骨木、紫荆、槐、紫藤和紫穗槐等。耐毒能力中等的有皂荚、桑、加拿大杨、椿树、二青杨、侧柏、复叶槭、树锦鸡儿、丝棉木和文冠果等。耐毒能力弱的有香椿、枣、红瑞木、黄栌、圆柏、洋白蜡、金银木、刺槐、旱柳、南蛇藤和银杏等。耐毒能力很弱的有海棠、苹果、槲栎、毛樱桃、小叶杨、钻天杨、连翘、鼠李、油松、绦柳(垂柳)、栾树、馒头柳、吉氏珍珠梅和山桃等。因不耐毒而死亡的有榆叶梅、黄刺玫、胡枝子、水杉、杂种绣线菊、茶条槭和雪柳等。
4.氟化物
根据在北京地区的调查,抗性强的树种有槐、椿树、泡桐、绦柳、龙爪柳、悬铃木、胡颓子、白皮松、侧柏、丁香、山楂、紫穗槐、连翘、金银花、小檗、女贞、锦熟黄杨、大叶黄杨、地锦和五叶地锦等。抗性中等的有刺槐、桑、接骨木、桂香柳、火炬树、君迁子、杜仲、文冠果、紫藤、美国凌霄和华山松等。抗性弱的有榆叶梅、山桃、李、葡萄、白蜡和油松等。
(四)空气流动与抗风树种
1.空气流动
空气流动形成风。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,高速的风则会使植物受到危害。
风对植物有利方面是有助于风媒花的传粉。风又可传布果实和种子,带翼和带毛的种子可随风传到很远的地方。风对树木不利的方面为生理和机械伤害,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,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。
2.抗风树种
各种树木的抗风力差别很大,抗风力强的树种有马尾松、黑松、圆柏、榉树、胡桃、白榆、乌桕、樱桃、枣树、葡萄、椿树、朴、栗、槐、梅树、樟树、麻栎、河柳、台湾相思、大麻黄、柠檬桉、假槟榔、桄榔、南洋杉、竹类及柑橘类等。抗风力中等的有侧柏、龙柏、杉木、柳杉、檫木、楝树、苦槠、枫杨、银杏、广玉兰、重阳木、榔榆、枫香、凤凰木、桑、梨、柿、桃、杏、花红、合欢、紫薇、木绣球、长山核桃和旱柳等。抗风力弱受害较大的有大叶桉、榕树、雪松、木棉、悬铃木、梧桐、加拿大杨、钻天杨、银白杨、泡桐、垂柳、刺槐、杨梅、枇杷和苹果等。
一般而言,凡树冠紧密,材质坚韧,根系强大深广的树种,抗风力就强;而树冠庞大,材质柔软或硬脆,根系浅的树种,抗风力就弱。但是同一树种又因繁殖方法、立地条件和配植方式的不同而有异。用扦插繁殖的树木,其根系比用播种繁殖的浅,故易倒;在土壤松软而地下水位较高处亦易倒;孤立树和稀植的树比密植者易受风害,而密植树的抗风力最强。
五、土壤因子的作用及园林树木的生态类型
(一)依土壤酸度划分的植物类型
依生长对土壤酸度的要求,可以将植物划分为3类:
(1)酸性土植物:在呈或轻或重的酸性土壤上生长最好、最多的种类。土壤pH值在6.5以下。例如杜鹃花、乌饭树、山茶、油茶、马尾松、石楠、油桐、吊钟花、马醉木、栀子花、大多数棕榈科植物、红松、以及印度橡皮树等,种类极多。
(2)中性土植物:在中性土壤上生长最佳的种类。土壤pH值在6.5~7.5之间。例如大多数的花草树木均属此类。
(3)碱性土植物:在呈或轻或重的碱性土上生长最好的种类。土壤pH值在7.5以上。例如柽柳、紫穗槐、沙棘、沙枣(桂香柳)、杠柳等。
(二)依土壤含盐量划分的植物类型
依在盐碱土上生长发育的情况,一般将植物划分为的4种类型。
(1)喜盐植物:喜盐植物以不同的生理特性来适应盐土所形成的生境。对一般植物而言,土壤含盐量超过0.6%时即生长不良,但喜盐植物却可在1%,甚至在超过6%NaCl浓度的土壤中生长。喜盐植物可以吸收大量可溶性盐类并积聚在体内,细胞的渗透压高达40~100个大气压,如黑果枸杞、梭梭等。
(2)抗盐植物:亦有分布干旱地或湿地的种类。它们的根细胞膜对盐类的透性很小,所以很少吸收土壤中的盐类,其细胞的高渗透压不是由于体内的盐类而是由于体内含有较多的有机酸、氨基酸和糖类所形成的,如田菁、盐地凤毛菊等。
(3)耐盐植物:亦有分布于干旱地区和湿地的类型。它们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,即有泌盐作用。如柽柳、大米草、二色补血草以及红树等。
(4)碱土植物:能适应pH达8.5以上和物理性质极差的土壤条件,如一些藜科、苋科等植物。
(三)依对土壤肥力的要求划分的植物类型
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,例如马尾松、油松、构树、木麻黄、牡荆、酸枣、小檗、小叶鼠李、金老梅和锦鸡儿等。与此相对的有喜肥树种,如梧桐、胡桃等。