2.1园林植物与光.ppt

2园林植物与气象要素 2 1园林植物与光 一 太阳辐射 地面辐射和大气辐射自然界中的一切物体 只要其温度高于绝对零度 就以电磁波的形式不停地向周围空间传递能量 这种传递能量的方式成为辐射 以电磁波的方式传递的能量成为辐射能 简称辐射 太阳是一个炽热的气体球 表面温度约6000 中心约为1500万度 光球表面不停地以电磁波的形式向四周发射能量 称为太阳辐射 太阳辐射能量的99 以上的电磁波长再0 15 4微米以内 不同电磁波的具体波长范围 可见光波长范围 一 太阳辐射1 太阳辐射光谱 定义 太阳辐射能随波长的分布曲线 大气上界的太阳辐射光谱 图中 实线是大气上界的太阳辐射光谱 虚线是温度在6 000K时的黑体辐射光谱 几个重要波段 波谱随h的变化 太阳高度角降低 直接辐射光谱中 波长较长的部分逐渐增加 波长较短的部分逐渐减少 太阳直接辐射波谱随h的变化 2 大气对太阳辐射的减弱 太阳辐射在大气中的减弱 吸收作用 氧 臭氧 水汽和CO2 减弱方式 主要的吸收成分 各成分的吸收波段 散射作用 散射 当太阳辐射通过大气时 遇到大气中的各种质点 太阳辐射能的一部分散向四面八方 称为散射 由入射辐射波长与散射质点的相对大小r 将散射分为分子散射 雷莱散射 和米 Mie 散射 r 时 分子散射 r 时 米散射 雷莱分子散射定律 当大气干洁 质点半径小于200nm时 散射值与入射光波长的四次方成反比 定律 意义 入射光波长愈短 散射能力愈强 漫射 当大气混浊 质点半径 10 000nm时 入射光的各种波长具有同等散射能力 散射系数不再随波长改变 称之为漫射 阴天的天空呈乳白色 就是因为阴天以漫射为主 晴天的天空呈蓝色 就是因为晴天以分子散射为主 可见光中波长最短的蓝紫光的散射能力最强 反射作用 参与反射作用的物质 大气中较大的尘粒和云滴 云层 云的反射作用 其反射能力随云状 云量和云厚而不同 云量愈多 云层愈厚 反射愈强 云层平均反射率为50 55 地面昼夜不停的向外放射辐射能 称为地面辐射 Ee 日变化 二 地面辐射与大气辐射 1 地面辐射 定义 波长范围 地面平均温度300k 波长3 000nm 80 000nm 最大放射能力波长约为10 000nm 属红外线 白天 夜间 2 大气辐射 大气逆辐射 Ea 大气辐射中传向地面的辐射 定义 大气辐射 大气吸收地面辐射后温度升高 也能不断地向外辐射 称为大气辐射 其波长大部分在7 000nm 120 000nm之间 也属红外辐射 3 大气温室效应和阳伞效应 温室效应 大气中各种微尘和二氧化碳成分的存在 犹如温室覆盖的玻璃一样 阻挡了地面向外的辐射 增强大气逆辐射 对地面有保温和增温作用 这种现象称为大气温室效应 大气中微尘和二氧化碳的增加 犹如在阳光下撑了一把伞 减弱了到达地面的太阳辐射 对地面有降温作用 这种现象称之为大气阳伞效应 阳伞效应 B S D 1 r E0 3 24 白天 B 0 靠近正午时B达到最大值 夜间 B 0 B E0 B由正变负的时间在日落前1小时 由负变正在日出后1小时 影响因素 4 地面辐射差额 定义 在单位时间内 单位面积地面所吸收的辐射与放出的辐射之差 称为地面辐射差额 B 也称地面净辐射 计算公式 太阳辐射 二 植物与光的生态关系 一 光谱成分对园林植物的生态作用 在可见光中 红橙光和蓝紫光对植物的光合作用最为重要 绿光多被反射 植物吸收红橙光最多 它的光合作用活性最大 红光还能促进叶绿素的形成 其次是蓝紫光 吸收光谱 对植物的影响 红光有利于碳水化合物的合成 蓝光有利于蛋白质的合成 绿光不被植物吸收称 生理无效光 红橙光称为生理有效光 青光 蓝紫光和紫外线等短波光抑制植物的伸长生长 使植物向光性更敏感 太阳辐射的不同波段对植物的生理生态作用 叶绿素的吸收光谱 1 对园林植物生长发育的影响光是光合作用能量的来源 而光合作用合成的有机物质是植物进行生长的物质基础 因此光能促进细胞的增大和分化 影响细胞的分裂和伸长 生长在黑暗或光照强度很弱条件下的植物 影响叶绿素的形成 叶片呈现黄色和其他变态特征的现象 植株表现为黄色瘦弱状 称为黄化现象 在蔬菜栽培上 利用这个特点 可栽培韭黄 蒜黄和豆芽菜 也可用培土方法栽培葱白等以提高经济价值 二 光照强度对园林植物的生态作用 在其他生态因子基本适宜的条件下 一定范围内 随着光照强度的减弱 光和强度也减弱 当植物进行光合作用吸收的CO2与呼吸作用释放的CO2相等时的光照强度 称为光补偿点 CP 当光照强度高于光补偿点时 光合强度随着光照强度的增加而增加 并不断积累有机物质 林木生长也随之加快 但当光照强度增加到一定程度后 光合作用增加的幅度逐渐减缓 达到一定的限度后 光合作用不再随光照强度而增强 这时的光照强度称为光饱和点 SP 光补偿点和光饱和点因树种不同而又很大差异 并随环境条件 植物年龄和生理状态有一定幅度的变动 就树种而言 喜光树种光补偿点和光饱和点均较高 而耐荫树种的光补偿点和光饱和点均较低 光强度 净生产力 光补偿点 光合作用率 光合作用率 光强度 光合作用 呼吸作用 A B A B A CP CP a b sp sp 光饱和点 B CP 光饱和点 saturatepoint 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 光补偿点 compensationpoint 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 植物的光补偿点示意图 Emberlin 1983 sp 光合作用与光照强度的关系 2 对园林植物形态结构的影响 1 光对苗木根系生长有一定的影响充足的光照能促进苗木根系的生长 形成较大的根茎比率 弱光照下的大多数数目的幼苗根系较浅 较不发达 据统计 美国榆在33 的相对光照下枝条长得最长 枝叶的重量是根部重量的3 2倍 在全日光下生长的苗木较矮 但根系较为发达 枝叶的重量仅为根部重量的1 7倍 减少光照会影响根系生长 从而影响林冠下幼苗 幼树的生长和存活 在森林中 由于光照强度低而造成根系不发达 再加上根部竞争而造成土壤水分短缺 往往是幼苗死亡的主要原因 2 光对植物胚轴的延伸有抑制作用 光照能抑制植物胚轴的延伸 在弱光下幼苗茎的节间充分延伸形成细而长的茎 而充足的光照则会促进组织的分化和木质部的发育 从而使苗木幼茎粗壮低矮 节间较短 在水肥充足的条件下 大多数树种采用全光照育苗能获得较高的产量和培育出健壮的苗木 3 光对植物叶片形态结构的影响 叶片是树木直接接受阳光进行光合作用的主要器官 对光照有较强的适应性 叶长期处于光照强度不同的环境中 其形成结构 生理特征上往往产生适应光的变异 称为叶的适光变态 经常处于强光下发育的叶片称为阳生叶 具有叶片短小 角质层较厚 叶绿素含量较少等特征 长期处于弱光或庇荫下的叶片称为阴生叶 叶片排列松散 叶绿素含量较多 阳生叶和阴生叶的特点比较 4 光照条件影响树冠的形态 喜光树种由明显的向光性 一般形成稀疏和叶层较薄的树冠 透光度较大 若处在光照强度分布不均匀的条件下 如林缘 枝叶向强光方向生长茂盛 向弱光方向生长较弱 形成明显的偏冠现象 有时甚至导致树干偏斜扭曲 髓心不正 耐阴树种向光性较差 对弱光的利用程度较高 适应光照程度的范围较广 往往形成比较浓密和叶层较厚的树冠 透光度较小 三 树种的耐阴性 1 树种耐阴性的概念及类型不同植物对光照强度的适应能力不同 特别是对弱光的适应能力由显著的差异 植物庇荫的能力称为植物的耐阴性 根据植物对光照强度的适应程度 可把园林植物分为以下三类 1 喜光植物 阳性植物 指只能在充足光照条件下才能正常生长发育的植物 这类植物不耐阴 在弱光条件下生长发育不良 2 阴生植物 阴性植物 指在弱光条件下才能正常生长发育或在弱光下比强光下生长得好 这类植物具有较高的耐阴能力 3 中性植物 指对光照的要求介于以上二者之间 这类植物在光照充足时生长最好 也能仍受一定程度的庇荫 2 树种耐阴性的鉴别 1 根据树种的更新特征鉴别林业生产中 通常根据幼树在林冠下忍耐庇荫的程度来鉴别树种的耐阴性 耐荫树种的幼树忍耐庇荫的时间较长 可在林冠下顺利完成更新 喜光树种则相反 它们在林冠下生活的时间很短 如果不及时给以充分的光照 就会相继死亡 耐荫树种属林冠下更新的树种 而喜光树种是迹地 空旷地更新的树种 2 根据树种的外部形态结构鉴别 3 根据树种的生态学和生物学特性鉴别 生态学特性 喜光树种对不良环境条件的抵抗能力强 耐干旱 瘠薄的土壤 光补偿点和光饱和点一般都较高 在强光下有较大的光合作用 呼吸 蒸腾作用旺盛 耐荫树种则怕日灼 霜害 抵抗能力低 要求比较湿润 肥沃的土壤环境 光补偿点和光饱和点一般偏低 在弱光条件下能有较大的光合作用 呼吸 蒸腾作用较弱 生物学特性 喜光树种生长快 成熟早 寿命短 耐荫树种生长慢 成熟晚 开花结实迟 寿命长 四 光照时间对园林植物的生态作用 1 日照长度与植物开花 1 长日照植物 指每天的光照时间超过12 14h才能形成花芽开花 且光照时间越长 开花越早 否则便只能进行营养生长的植物 2 短日照植物 指每天的光照时间少于12h 但需要多于8h才能开花结实的植物 而且 在一定范围内 这类植物接受黑暗时间越长 开花越早 在长日照下只能进行营养生长而不开花 3 日照中性植物 指经过一段时间的营养生长后 只要其他条件适宜 在不同日照长度下都能开花的植物 4 中日照植物 指在白天夜晚时间接近等长常能开花的植物 植物开花对日照长度的反应 光周期应的类型 根据植物开花的光周期反应 可把植物分为3种类型 短日植物 长日植物 日中性植物长日植物与短日植物的确定取决于对临界日长的正负反应 长日植物 长日植物 长日植物 长日植物 光暗交替的重要性 长日照植物 光期更重要即 临界日长 临界夜长短日照植物 暗期更重要即 临界日长 临界夜长 2 光周期与植物休眠 光周期现象 photoperiodism Garner等人 1920 发现明相暗相的交替与长短对植物的开花结实有很大的影响 这种生物生长发育繁殖迁徙过程中适应日照长度有规律的随季节昼夜变化的现象称光周期现象 植物光周期现象 对繁殖 开花 的影响长日照植物 短日照植物 中日照植物 中间型植物 不同光照时间对开花的作用而定 植物光周期的应用 杂交 抗性选育 异地种植一般 树木从原产地移到日照较长的地区 它们的生长活跃期就会延长 树形也就长得高大一些 但这常使植株容易受早霜的危害 如果向南移到日照较短地区 生长活跃期就会缩短 光是控制植物生长发育的最重要的环境因子 光质对开花诱导也有影响 红光是诱导长日植物开花和抑制短日植物开花最有效的光质 同时 红光效应可以被远红光 红外光 所逆转 三 光环境的调控在园林绿化中的作用 1 调整花期根据植物开花对日照时数的要求不同 采取认为调整光照时间 控制园林花卉植物的花期来满足市场的需求 如菊花 一品红 蟹爪仙人掌等短日照植物 在秋 冬季节日照变短时才能陆续开花 要使这些花提前到国庆开花 就必须进行遮光处理 根据多确定的开花时间 每天只给8 9h光照 在其他时间完全遮光处理 菊花经遮光处理后 20d即可现蕾 50 60d就可开花 一品红单瓣种在国庆前45 55d进行遮光处理 重瓣种则需在国庆前55 65d进行处理 蟹爪仙人掌在国庆前45d进行处理 都可达到在国庆开花的目的 在短日照季节 对长日照植物进行补充光照 可促使其提前开花 对短日照植物进行长日照处理 能阻止花芽形成 达到推迟花期的目的 光暗颠倒可改变植物的开花习性 如昙花 如白天遮光 夜间人工照明 昙花可在上午8 10点开花 2 改变休眠与促进生长 日照长度对温带植物的秋季落叶和冬季休眠等特性有一定影响 长日照有利于植物萌动生长 短日照则有利于植物秋季落叶休眠 因此 控制光照时间可以促进植物萌动或调整休眠 如夜间路灯 霓虹灯等灯光照射延长了光照时间 是城市里的园林树木在春天萌动早 展叶早 在秋天罗夜晚 休眠晚 即树木生长期有明显的延长 在园林植物育苗过程中 调节光照条件 可提高苗木的产量和质量 在高温 干旱地区 应对苗木适当遮阳 气候温暖 雨量多的地区 对一些植物 尤其是喜光植物进行全光育苗 能促进其生长 3 引种驯化 引种时要考虑引种地和原产地日照长度的季节变化 以及该种植物对日照长度的敏感性和反应特性以及对温度等其他环境因子的要求 一般短日照植物由北方向南方引种时 因南方