第三章温度与园林植物

第三章温度与园林植物第三章温度与园林植物 第一节城市温度环境 一 温度变化规律 1 1 温度在空间上的变化 温度在空间上的变化 各地的温度条件随所处的纬度 海拔高度 地形和海陆分布等条件的不同而有很大变化 随着纬度增高 太阳高度角减小 太阳辐射量随之减少 温度也逐渐降低 我国不同地区温度各要素的变化情况 一般纬度每增高一般纬度每增高1o1o 年平均温度下降年平均温度下降0 50 5 0 7 0 7 温度与海拔高度温度与海拔高度有关 随着海拔升高 虽然太阳辐射增强 但由于大气层变薄 大气密度下降 保温作用差 因此温度下降 一般海拔每升高1000m 气温下降 5 5 温度与坡向温度与坡向有关 北半球的南坡接受的太阳辐射最多 空气及土壤温度比北坡高 南坡多 生长阳性喜暖耐旱植物 北坡适宜耐阴喜湿植物生长 温度与地形温度与地形有关 封闭谷地和盆地中特有逆温现象 2 2 温度在时间上的变化温度在时间上的变化 据气候寒暖 昼夜长短的节律变化 一年可分为春 夏 秋 冬四季 一般候平均气温冬 季低于10 春秋季10 22 夏季高于22 温度的昼夜变化温度的昼夜变化也很有规律 一般气温的最低值出现在凌晨日出前 日出以后 气温上升 在中午13 00 14 00达最高值 以后开始持续下降 直到日出前为止 昼夜温差 日较差 昼夜温差 日较差 一般随纬度的增加而增大 一般随纬度的增加而增大 二 城市温度条件 1 1 热岛效应热岛效应 城市是人口 建筑物以及生产 生活的集中地 其温度条件与周围的郊区比较有很大差异 城市热岛效应是城市气候最明显的特征之一 它是指城市气温高于郊区或乡村的气温 温 度较高的城市地区被气温相对较低的郊区或乡村所包围的现象 热岛强度热岛强度 市内均温与郊区均温的差值 城市热岛效应形成的主要原因 城市热岛效应形成的主要原因 1 城市下垫面的反射率比郊区小 城市绿地面积比郊区小 砖石 水泥 沥青等建筑材料 的光反射率比植被低 特别是深色屋顶和墙面等反射率更低 城市建筑物密度大 形成立 体下垫面 太阳辐射经下垫面之间的多次反射吸收最终反射的能量减少 2 城市下垫面建筑材料的热容量 导热率比郊区森林 草地 农田组成的下垫面要大得多 城市较高温度的下垫通过长波辐射提供给大气的热量比郊区多 3 城市大气中二氧化碳和空气污染物含量高 形成覆盖层 减少热量的散失 并对地面长 波辐射有强烈的吸收作用 城 市上空的尘盖 4 城市交通和居民生活的热量的 的辐射热量 5 城市中建筑物密集 通风不良 不利于热量的扩散 城市地面不透水面积较大 排水系 统发达 地面蒸发量小 植被少 通过水分蒸腾 蒸发消耗热量的作用减小 城市热岛效应强度因地区而异 它与城市规模 人口密度 建筑物密度 城市布局 附近 的自然环境有关 城市热岛效应强度还与季节有关 如 北京市区与郊区年均温差为1 76 春季1 60 夏季1 60 秋季1 73 冬季2 13 天津市区与郊区年均温差为0 87 春季0 99 夏季0 61 秋季0 61 冬季1 22 上海市区与郊区年均温差为0 54 春季0 36 夏季0 20 秋季0 90 冬季0 70 2 2 城市小环境温度变化城市小环境温度变化 在城市的局部地区 由于建筑物和铺装地面的作用 极大地改变了自然光 热 水的分布 形成特殊的小气候 温度因子的变化尤其明显 例1 1 建筑物南北向接受的太阳辐射及风的差异大 温度条件也存在很大差异 如在冬季冻 土层的深度和封冻时间不一样 例2 2 建筑物前混凝土地面和草地的不同温度 第二节温度对园林植物的生态作用 一 温度对植物生理活动的影响 植物的各种生理代谢 生命活动和生长都是在一定的温度条件下进行的 植物的各种生理代谢 生命活动和生长都是在一定的温度条件下进行的 不同植物光合作用三基点温度 环境温度升高对植物的生理作用 环境温度升高对植物的生理作用 温度升高促进生化反应的酶活性 特别是促进光合作用和蒸腾作用的酶活性 温度升高使二氧化碳和氧气在植物细胞内的溶解度增加 温度升高会促进根系吸收土壤中的水分和矿物质 温度升高会促进蒸腾作用 温度过高会使植物萎蔫 甚至枯死 温度对植物蒸腾作用的影响 温度对植物蒸腾作用的影响 温度会改变空气中蒸气压 而影响植物的蒸腾速度 温度能直接影响叶面温度和气孔开关 并使角质层蒸腾和气孔蒸腾的比率发生变化 温 度愈高 角质层蒸腾所占比例也愈大 二 温度对植物生长发育的影响 植物种子只有在一定的温度条件下才能萌发 一般温带树种的种子 在0至5度 开始萌动 大多数树木种子萌发的最适温度为25至30度 最高温度为35至40度 有些植物种子发芽前 需要低温处理 促进种子后熟 可提高种子萌发率 如 月季种子层积处理后可提高发芽率 温度是影响植物生产力的主要因素之一 温度是影响植物生产力的主要因素之一 从热带到极地 随着温度的下降 植物生产力逐渐下降 随着海拔的升高 年均温下降 从热带到极地 随着温度的下降 植物生产力逐渐下降 随着海拔的升高 年均温下降 不同植被带的生产能力也下降 不同植被带的生产能力也下降 净初级生产力净初级生产力 单位时间单位面积植物的净生产量 树木生长期树木生长期 一年中从树液开始流动到落叶为止的日数 一般在较高温度条件下 植物生长发育快 果实成熟早 2年生及多年生植物的花芽分化一般需要经过一定时间的低温阶段 春化阶段 低温与休眠的关系 低温与休眠的关系 自然条件下 低温和短日照是相伴随出现的 多数植物冬季休眠的诱导因子虽然是短日照 由于植物体的整个休眠期是在冬季低温下通过的 植物休眠对低温有一定的要求 低温 与休眠的过程是密切相关的 休眠期内的低温程度对休眠的加深或延长有决定性作用 三 极端温度对植物的影响 临界温度临界温度 植物的正常生命活动都是在一定温度条件下进行的 当温度低于或高于一定界 限时 植物便会受害 这种使植物开始受害的低温或高温称为临界温度 温度超过临界值越多 植物受危害越严重 温度突然发生较大变化时 植物易受危害 极端温度危害极端温度危害 低温危害 高温危害 1 1 低温危害低温危害 1 冷害冷害 指O 以上的低温对植物造成的伤害 由于在低温条件下ATP 減少 酶系统紊 乱活性降低 导致植物的光合 呼吸 蒸騰作用以及植物吸收 运輸 转移等生理活功的 活性降低 植物各项生理活动之间的协调关系遭到破坏 冷害是喜温植物往北引种的主要障碍 冷害是喜温植物往北引种的主要障碍 2 冻害冻害 冰点以下的低温使植物体内的液态水形成冰晶引起的伤害 冰晶一方面使细胞失水 引起细胞原生质依缩 造成胶体物质的沉淀 另一方面使细胞压 力増大 促使胞膜变性和细胞壁破裂 严重时可引起植物死亡 当植物受冷害后 温度的急剧回升要比缓慢回升使植物受害更加严重 3 霜害霜害 由于霜的出现而使植物的受害 通过破坏原生质膜和使蛋白质的失活与变性而造成植物伤害 4 冻举 冻拔冻举 冻拔 气温下降 引起土壤结冰 使得土壤体积增大 随着冻土层的不断 加厚 膨大 会使树木上举 解冻时 土壤下陷 树木留于原处 根系裸露地面 严重时 倒伏死亡 冻举一般多发生在寒温带地区土壤含水量过大 土壤质地较细的立地条件下 冻举一般多发生在寒温带地区土壤含水量过大 土壤质地较细的立地条件下 5 冻裂冻裂 白天太阳光直接照射到树干 入夜气温迅速下降 由于木材导热慢 树干两 侧温度不一致 热胀冷缩产生横向拉力 使树皮纵向开裂造成伤害 冻裂一般多发生在昼夜温差较大的地方 冻裂一般多发生在昼夜温差较大的地方 6 生理干旱 冻旱 生理干旱 冻旱 土壤结冰时树木根系吸不到水分 或土壤温度过低根系活动 微弱 吸水很少而地上部分不断蒸腾失水 引起枝条甚至整棵树木失水干枯死亡 生理干旱多发生在土壤未解冻前早春 北京等多风的城市 蒸腾失水多 生理干旱经常发生理干旱多发生在土壤未解冻前早春 北京等多风的城市 蒸腾失水多 生理干旱经常发 生 生 迎风面挡风减少蒸腾失水 或在幼龄植物北侧设置月牙形土埂以提高地温 缩短冻土期 可以减轻生理干早的危害 2 2 高温危害高温危害 高温危害多发生在无风的天气 在城市街区 铺装地面 沙石地和沙地 夏季高温易造成 危害 1 皮烧 日灼伤 皮烧 日灼伤 树木受强烈的太阳辐射 温度升高 特别是温度的快速变化 引 起树皮组织的局部死亡 多发生在冬季 朝南或南坡地域有强烈太阳光反射的城市街道 树皮光滑的成年树易发生 症状为受害树木的树皮呈现斑点状的死亡或片状剥落 植物皮烧后 容易发生病菌侵入 严重时刻危害整棵树木 树干涂白 反射掉大部分热辐 射可减轻强烈太阳辐射造成的皮烧危害 周围空气温度32 2 涂白的树干42 2 没有涂白的树干53 3 2 根茎灼伤根茎灼伤 当土壤表面温度高到一定程度时 会灼伤幼苗柔弱的根茎 可通过遮荫 或喷水降温以减轻危害 极端温度对植物的影响程度 一方面取决于温度的高低程度及极端温度持续时极端温度对植物的影响程度 一方面取决于温度的高低程度及极端温度持续时 间 温度变化的幅度和速度 另一方面与植物本身的抵抗能力有关 间 温度变化的幅度和速度 另一方面与植物本身的抵抗能力有关 抗寒能力抗寒能力主要取决于植物体内含物的性质和含量 植物在不同发育阶段 其抵抗能力不同 休眠阶段抗性最强 生殖生长阶段抗性最弱 营 养生长阶段居中 外地引进的园林苗木 一般在本地栽植1 2年后 经过适应性锻炼 能大大提高其抗性 第三节园林植物对温度的适应 一 园林植物对温度的适应 1 1 对低温的适应 对低温的适应 长期生活在低温环境中的植物通过自然选择 在生理 形态方面 表现出适应特征 生理方面生理方面 减少细胞中的水分 増加细胞中的糖类 脂肪和色素类物质来降低植物的冰点 增强抗寒能力 形态方面形态方面 高山植物的芽和叶片常受到油脂类的保护 芽具有鳞片 植物矮小并且呈匍匐 状或莲座状 植物对极端温度的适应能力主要表現在叶片和芽的抗性上 不同分布区植物对 极端温度的适应性相差极大 2 2 对高温的适应对高温的适应 生理适应生理适应 降低细胞含水量 增加糖和盐的浓度 以减缓代谢速率 增加原生 质的抗凝结力 通过旺盛的蒸腾作用消耗热量以避免植物体因过热受害 形态适应形态适应 植物生有密茸毛和鳞片 能阻挡部分阳光 植物体呈白色 银白色 叶片革质发亮 能反射部分阳光 叶片角度发生变化或在高温条件下叶片折叠 减少对阳光的接受面积 一些树木的树干和根茎有厚的木栓层 具有绝热和保 护作用 二 季节变温与物候现象 大部分地区的温度都有季节性变化 春夏秋冬主要是温度的季节性变化 在中纬度 低海 拔地区变化最为明显 物候现象是植物对温度变化适应的显著表现 物候现象是植物对温度变化适应的显著表现 物候现象物候现象 植物长期适应一年中气候条件 主要是温度条件 的季节性变化 形成与此相 适应的生长发育节律的现象 春暖复苏 入冬落叶 夏花秋实 物候期因纬度 海拔而异 物候期因纬度 海拔而异 南京和北京纬度相差6o 桃花开花期相差19天 海拔的差异 白居易有诗 人间四月芳菲尽 山寺桃花始盛开 庐山的桃花开花期山上 要比山下约迟1 个月 在市区内 温度一般比城市以外地区高 物候期也较早 落叶休眠较晚 第四节园林植物对气温的调节作用 大片的园林植物能使其周边环境趋于冬暖夏凉 大片的园林植物能使其周边环境趋于冬暖夏凉 夏季在树阴下会感觉到凉爽宜人 这是由于树冠能遮挡阳光 减少日光直接辐射 夏季在树阴下会感觉到凉爽宜人 这是由于树冠能遮挡阳光 减少日光直接辐射 植物叶片对热辐射的红外光的反射率可高达植物叶片对热辐射的红外光的反射率可高达70 70 而城市铺地材料沥青的反射率仅为 而城市铺地材料沥青的反射率仅为4 4 鹅 鹅 卵石为卵石为3 3 植物遮荫可明显减缓小环境温度升高 植物遮荫可明显减缓小环境温度升高 植物通过蒸腾作用消耗大量热量 从而产生明显的降温效果 植物通过蒸腾作用消耗大量热量 从而产生明显的降温效果 不同树种的降温效果差异很大 树冠大小