人造植被(CultivatedVegetation)人工栽种植物课件

1、植被 Vegetation植被的特性植被(Vegetation) 生物圈中植物的成分，上限可達水平面上千米的高度，下限達海平面以下千米的海底深處。 生物圈中最活躍和最重要的部份。特別是綠色植物將太陽供應的能量固定，提供給生物圈內所有生物。 植被在地球表面呈斑塊狀，不連續地構成一層植物，像蓋被一樣覆蓋著大地，所以稱為植被Vegetation cover。 一群植物有規律地組合在一起，佔總生物量的99%。 A) 植被的種類 自然植被 (初生植被) (Primary Vegetation) 由自然環境因素而決定的植物群落，不受人類活動影響。 由環境因素決定如氣候 climatic、土壤edaphic

2、、地勢 topographic、生物 biotic 等因素影響。 其中氣候因素最為重要，所以地球上的自然植被分佈與氣候區域類同。 品種繁多，生物量高。 相對地穩定，不受環境因素影響。因為自然植被是由環境因素決定，所以能夠生存的植物都能適應環境。次生植被 (Secondary Vegetation) 在一片原生植被被清除的土地上重新生長的植物。 清除的原因可能是自然因素或人為因素。 重生植被不是由人類活動所造成的，即不是由人類種植的植被。 品種數量較少，大部分是生命力較強或較粗生的植物，稱為先鋒植物 pioneer plants。 系統穩定性較低，因為環境因素較為不利。次生植被會經過一連串的轉變

3、而最後才會達致平衡。 人造植被 (Cultivated Vegetation) 人工栽種植物，如農作物、植林區等。 品種稀少，通常只有一、兩種植物。生態系統較為簡單。 植物品種經過選擇性生長，只有對人類有利的植物才能生長。 系統極之不穩定，容易受環境變異影響，所以需要人類其他活動來輔助。如灌溉系統、施肥等。 A model of vegetation developmentB. 影響植被的環境因素氣候因素 (Climatic Factors)土壤因素 (Edaphic Factors)地形因素 (Topographic Factors)生物因素 (Biotic Factors)人類活動 (An

4、thropogenic factors)降水 水分是植物生長過程中的必需物質. 水分提供養分給植物，另外在光合作用中，水分是必需物質。 水分數量決定植物的種類 : 降水充足地區 森林 降水不足地區 草原 降水缺乏地區 沙漠 根據水分需求數量，植物可分為下列各類 水生植物(hydrophytes) 在水中生長。 濕生植物(halophytes) 在水分充足地區生長。 中生植物(mesophytes) 在水分適中地區生長。 旱生植物(xerophytes) 在水分不足地區生長。1. 氣候因素 (Climatic Factors)溫度 溫度決定植物生長季節的長短，亦影響植物生長的過程. 溫度亦影響植

5、物的生物過程，如呼吸作用和新陳代謝等。 對植物來說，某些溫度有特殊意義 00C (冰點) 對大部分植物來說，00C是一個決定性的溫度。當溫度到達00C時，植物體內的水分會變為固體，水分體積會膨脹，導致植物的身體組織受到破壞. 60C 當溫度降至60C以下時，植物生長過程會減慢，影響植物的生長過程。 根據對環境溫度的需求，植物可分為下列各類 高溫植物(megatherms) 最冷月溫度高於180C。 中溫植物(mesotherms) 最冷月溫度介乎60C至180C，最熱月溫度高於220C。 低溫植物(microtherms) 最冷月溫度高於60C，最熱月溫度介乎100C至220C。 極溫植物(h

6、ekistotherms) 最熱月溫度低於100C。結果：溫暖地區 森林 forest闊葉常綠林 broad leave evergreen 落葉林 deciduous forest針葉林 coniferous forest寒冷地區苔原 tundra苔蘚 mosses地衣 lichens光線 植物在光合作用中需要陽光，所以光線是植物生長過程的必需品。 光線的強度和數量隨時間、地點而不斷改變。 影響光線的因素包括緯度、季節、地形、氣候和與其他植物的距離。 根據對光線的需求，植物可以分為兩類 陰生植物 (Sciophytic Plants) 植物喜歡在陰暗的環境下生長。 陽生植物 (Helioph

7、ytic Plants) 植物喜歡在陽光下生長。風速 - 風速影響蒸發率，影響植物對水分的需求。風速越高，蒸發率越大，水分需求越多. 風速亦間接影響土壤水分蒸發，令土壤變乾，導致土壤流失，影響植物生長。 強風可以直接破壞植物莖部，影響植物生長。 風亦可以有利植物生長，如幫助傳播種子，有利植物繁殖。 土壤因素 (Edaphic Factors)土壤是植物生存的媒介。 土壤的質地和結構影響水分和空氣分量，直接影響植物根部的吸收。 土壤的成分決定植物的養分供應，影響植物的生長。 土壤中微生物的活動影響腐殖質的分解，影響養分的還原。 土壤和植物的關係是一個相向關係，即是土壤影響植物，植物亦影響土壤。3

8、. 地形因素 (Topographic Factors)高度 altitude溫度和降水隨高度改變，導致垂直植被分佈。例如在熱帶地區 山腳可能是熱帶雨林。隨著高度上升，植被會變為落葉林、草原、針葉林和苔鮮類植物。坡度 slope angle山坡坡度影響土壤的肥沃度和疏水性，所以影響植物的生長情況。 在陡峭山坡的地區，土壤的發展受到影響。土層較薄、養分不足、疏水性較高。植物面對缺乏養分和水分的情況，生長過程受到影響。 在坡度平緩的地區，土壤不斷積累，土層較厚，養分充足。地下水流動較慢，水分充足。山坡座向 Aspect 北半球的向南坡和南半球的向北坡，陽光直射的機會較大，生長條件較理想，植物的品種

9、和數量都較多。 相反，北半球的向北坡和南半球的向南坡，植物的品種和數量都較少。 山脈的向風坡和背風坡亦有不同的水分狀況，導致不同的植物分佈。 4. 生物因素 (Biotic Factors)微生物和細菌負責有機物質的還原過程，影響土壤的養分供應，對植物的生長有直接的影響。 雀鳥和動物可以替植物傳播種子，有利植物繁殖。 在一個生態系統中，不同生物的數量應該互相平衡，任何一種生物發生變化，都會影響植物生長。 5. 人類活動 (Anthropogenic factors)人類活動對植物的影響可以是正面，亦可以是反面的。 人類可以改變植物的數量、品種和組成。人類亦可以通過改變植物的居住環境，而影響植物

10、的生長。 植物群落的演替植物群落(Plant community)泛指在大致相同的環境中，有規律地互相結合生長在一起的植物群體。任何植物群落都不會靜止不變，而是隨時間不斷變化和發展。當各種植物因利用環境資源而產生複雜相互關係，以致不斷改造環境，最後由新的植物群落取代原有的植物群落，這過程稱為植物演替(Plant succession)。植物群落的演替原生演替 Primary succession開始於沒有植物生長的裸露地面，由先鋒植物pioneer species 首先進入，透過演替達到穩定的植被，與該區的氣候條保持著平衡狀態的植被，是為演替的終點，稱為演替頂極 climax。達到頂極的植物群

11、落稱為頂極群落climax community。在生物種類之間，處於動態平衡狀態，在沒有干擾出現前，此群落不再產生方向性之變化，且可維持一段較長時間。正常演替系列lichensmossesHerbs, grassesshrubstrees地衣 lichens先鋒植物蕨類Ferns苔蘚 mosses灌木 scrubs苔蘚 及 灌木 樹林http:/www.ust.hk/webpepa/pepa/Protection-Plant/habitats_c.htm原生演替 旱生演替系列Xeroseres原生演替 水生演替系列 Hydroseres次生演替 Secondary succession倘若頂極

12、群落遭外力干擾和破壞，演替又會重新開始，最終向本地頂極群落發展。棄耕農田演替150年限制因子Limiting factor任何生物生長及繁殖，均需要最低限量的有效養分物質，並且在此以外的因子如溫度、水分、光照等，稱為生物的限制因子。若不足或過多，都會使生物不能生存或衰退，其間的幅度稱為耐性限度 limits of tolerance當某一環境因子接近其耐性極限時，便是其限制因子，即決定一生物種能否生存。耐性範圍 Range of tolerance生態最適範圍 Ecological Optimum環境梯度 Environment gradient通常當一個因子改變，生物對於另一個或其他因素的最

13、適度亦作出改變。環境梯度即是在耐性範圍內的環境因素在空間方向上的連續變化。環境的改變必然導致植物的分異，從而形成不同的生態景觀。兩種生物對某環境因子作出的反應温度梯度 導致從熱帶森林到極地苔原的緯向植被分異Tropical rain forestSubtropical forestTemperate deciduous forestTemperate mixed forestBoreal forestTundra 熱帶範圍內 濕度梯度 造成的雨林到荒漠的植被分異Tropical rain forest Seasonal forest Thorn forestThorn scrubDesert

14、scrub温帶範圍內 濕度梯度 形成的從森林到草原和荒漠的植被分異Mesophytic forestOak-Hickory forest Oak woodlands PrairieDry grasslandsDesert 南美熱帶山地温度梯度 導致的由下往上從熱帶雨林到高山草甸的植被分異Tropical rain forestLower montane forestMontane rainforestMontane thicket Elfin woodlandParamo氣候梯度對植物的影響世界植被分佈熱帶植被Tropical：熱帶雨林Rainforests熱帶稀樹草原Tropical gra

15、sslands / Savanna荒漠 Deserts亞熱帶植被 Subtropical：照葉林Temperate broad leaved evergreen forests硬葉林Mediterranean forests溫帶植被 Temperate：落葉闊葉林Deciduous broad-leaved forest溫帶草原Temperate grasslands / Steppes寒帶植被 Cold：北方針葉林Coniferous forest / boreal forest苔原 Tundra地理分類法：按植物在緯度位置世界植被分佈高能植被：熱帶雨林Rainforests照葉林Tempe

16、rate broad leaved evergreen forests落葉闊葉林Deciduous broad-leaved forest中能植被：熱帶稀樹草原Tropical grasslands 北方針葉林Coniferous forest 硬葉林Mediterranean forests溫帶草原Temperate grasslands低能植被 ：苔原 Tundra荒漠 Deserts生產力分類法：按植被固定能量的NPP分類世界植被分佈：以生產量力分類Zone Productivity Index A 50 B 10 - 50 C 3 - 10 D 1 - 3 E 0.25 - 1 F 0

17、.25I = TmP 120 TrWhere I = Patersons Index Tm= 最高月份的平均溫 Tr = 年溫差 P = 年雨量水平地帶與垂直系譜的關係個案：世界最高峰的垂直帶譜不同環境下的植被熱帶雨林 tropical rain forest荒漠 desert 苔原 tundra1. 熱帶雨林 (炎熱而潮濕的環境) 熱帶雨林位置 北緯度至南緯度地區。 阿瑪遜雨林Amazon Forest剛果盆地Congo Basin恆河北 N. of R Ganges東南亞SE Asia赤道環境狀況 氣候穩定、一致，欠缺季節性變化。 溫度高、平均溫度 ，年溫差小。 太陽輻射充足，生長季節長。

18、 降雨量充足，超過 毫米。 雨量平均分佈，以對流雨為主。 濕度高，平均超過 80%。植被特徵 : 常青樹 evergreen生長迅速、連續，不受季節干擾。 樹木全年有葉，不會有特定落葉季節。 以濕生植物為主。 分層作用 樹木有不同高度，大致可分為四層 分層作用 露生層 (Emergent Trees) 單獨生長，並非群居植物. 熱帶雨林中最高的樹木、高度可達米。 樹冠層 (Canopy Layer) 樹木群居生長，形成一個連綿不絕的樹冠層。 高度約米至米。 由於植物間競爭大，樹木需要向橫擴展，增加吸收陽光機會。/world_biomes.htm 矮樹層(Shrub Layer) 主要由幼樹和灌

19、木組成。 高度在米以下。 樹木受樹冠遮蔽，陽光不能到達此層，幼樹生長受到影響。 地面層(Ground Layer) 由陰生植物所佔據。 植物的數量由到達地面的陽光所決定。 在原始森林中，樹木茂盛，地面植物稀少。但在次生森林中，樹木較為稀疏，地面植物數量大增。樹冠形狀 在森林不同部份，樹冠的形狀都有不同。 在樹冠層，樹冠向橫擴展，盡量佔據空間，吸收陽光。 在矮樹層，樹冠形狀呈錐型，方便在兩樹之間吸取陽光。 品種繁多 在熱帶雨林中，植物品種繁多。 由於生長環境理想，炎熱而潮濕，大部份植物都可以生存。 植物以不同形態出現 攀緣植物(Climbers) 木質植物，由土壤中開始生長，圍繞寄主(host

20、tree)向上伸展。 有獨立的根部，從泥土中吸收養分。 植物發展出針刺、荊棘伸入寄主的身體內，藉以向上爬，直伸展上樹木頂層吸收陽光。攀緣植物附生植物(Epiphytes) 草本類植物，沒有獨立的根部，不能從泥土中吸收養分。 這類植物亦不會從寄主身上吸收養分，寄主只提供支持作用，供植物向上攀爬。 附生植物在森林樹木間伸展，形成網狀結構。森林中的落葉被困於網間，分解腐化，而養分則被附生植物吸收。附生植物寄生植物(Parasities) 攀爬類植物，但沒有獨立的根部。 寄生植物將根部伸展入樹木組織之內，主要從寄主身上吸收養分。 可能導致寄主植物逐漸枯萎，以致死亡。根:根的作用是吸收養分和支橕植物。熱

21、帶雨林樹木的根部十分淺，並與樹木的高度不合比例。樹木的高度可以達到至米，但根部往往只伸入泥土至米深。(原因養分分佈、地下水位。) 由於泥土中根部發展不足以支持樹木的高度，所以較高大的樹木需要發展板根 buttress roots 來支橕樹幹。(板根在泥土以上發展，呈三角狀的樹木根部。)紅樹林(秋茄) 支柱根板根樹皮: 樹皮的作用是保護樹木免受低溫和火的影響. 熱帶雨林並無低溫和火的影響，所以樹皮較薄，亦較有利樹木中的水分流失。 樹皮表面光滑，有利莖流和減少被攀緣植物附生的機會。 莖花:花的作用是吸引昆蟲採花蜜，幫助植物繁殖。 由於熱帶雨林中的樹木繁多，競爭大，植物需要特別的適應方法。 雨林中植

22、物的花生長在樹幹之上，而不是在樹冠 之上，以方便昆蟲採蜜。 花朵亦以大量集結的形式出現，以增加繁殖的機 會。葉:葉的作用是吸收陽光，亦是植物蒸騰水分的媒介。 在露生層，樹葉數量較少，面積細小。有些樹葉 表面呈皮革狀，以減少由蒸騰作用導致的水分流 失。 在樹冠層和矮樹層，樹葉的數量較 多，面積較大，以便吸收更多陽光。 滴水葉尖(Drip-tip leaves)樹葉的 前端呈尖狀，方便被截留的水分隨 葉子下垂滴下地面。 在森林的不同部份，樹葉的 數量和體積有很大的分別。 年輪: 由於熱帶雨林的生長條件理想，一年中生長過程無需中斷， 所以年輪並不清晰。 養分循環： 雨林中養分循環迅速。樹木生長茂盛，

23、枯枝落葉到達地面後，迅速分解，將養分釋放到泥土中，樹木亦迅速吸收土壤中的養分，以免被水沖走。這樣便形成了一個封閉式的養分循環。一旦植物被清除後，養分循環便會迅速崩解。 在熱帶雨林中，不同的環境狀況會產生不同的植物種類。在沼澤地區，地下水位高，會造成紅樹林的出現. 在山區，植物的種類會隨著高度而改變，產生不同的植物區。 熱帶沙漠 (炎熱而乾燥的環境)位置緯度度至度地區。 大陸中心地區.環境狀況 降雨量不足，年降雨量少於毫米。 雨水分佈不平均，變異率甚大。 濕度低，平均低於%。 降雨以對流雨為主。下雨以暴雨形式發生，時間短而雨勢大。 平均溫度高，白天溫度可達以上。但散熱快，晚間溫度迅速下降至以下。

24、日溫差大。 整體而言，溫度足夠，但水份不足。 c. 植物特徵沙漠植物大多為旱生植物（xerophytes）。植物生長面對的問題包括乾旱缺水、烈日灼傷、強風折斷、蒸發率高、鹽鹼土壤、流沙覆蓋等。主要分三大類：短生植物 (Ephemeral Annuals) 肉質植物(Succulents)非肉質植物(Non-succulents)荒漠植被的特殊適應i. 短生植物 (Ephemeral Annuals)佔沙漠植物總數50-60%。 生命循環短促，整個過程在六至八星期內完成。 生長過程在沙漠短暫的潮濕時期發生，例如在暴雨過後的時間。 這類植物的種子通常有厚厚的保護層，可以抵禦長期的乾旱。當有雨水降臨

25、時，種子的外殼吸收水分後，外殼溶解，種子吸收水分迅速發芽。 這類植物是逃避沙漠的乾旱情況，而不是抵抗乾旱。 植物的體積細小，根部淺。體積細小是因為沒有時間去發展身體組織。根部淺是因為水分大多集中於泥土表層。ii. 肉質植物(Succulents)植物身體內有部份組織可用作貯水用途。例如仙人掌的莖部有海綿體供貯水用。植物倚靠這些水份渡過長久的乾旱季節. 植物亦有其它適應方法來減慢蒸騰作用，以減少體內水分流失。iii. 非肉質植物(Non-succulents)沙漠中大部分的植物都屬於非肉質植物，它們有不同的方法去適應環境。這些方法包括外形上和結構上的特徵，亦有些生長上的型態去抵抗乾旱環境。這些植

26、物稱為旱生植物(Xerophytes)。 非肉質植物的生長有特別的型態。當種子在泥土中萌芽後，首先在泥土上長出數片葉子，以便吸引陽光作光合作用。但當有足夠的葉子後，莖部的發展便停下來。反而泥土下的根部會繼續深入泥土深處，以便吸收水分。當根部的發展完成後，莖部才會恢復生長。非肉質植物：外形上的特徵莖部發展緩慢，植物外形密集，減少表面面積，避免水分流失. 植物矮小，接近地面，避免受強風影響。 莖部與根部的比例懸殊，可達 至 。即是莖部的高度是一米時，根部的深度可達三至六米。 沙漠植物的葉子有很多不同的方法去減少蒸騰作用。例如針刺形的樹葉、細小的樹葉、絨毛狀的樹葉和捲葉，都有同一個目的減少表面面積，

27、降低水分流失。部份植物會落葉，甚至放棄部份莖部，以抵抗乾旱。 非肉質植物：外形上的特徵根部發達，向橫和向下發展，以便佔據更多土地，收集水分。根部的發展情況，視乎個別地區情況而定。在土壤深厚地區，根部會向下發展，伸入地下深處，甚至可以到達地下水位。在土壤較淺地區，根部只可以向橫發展，以便收集更多水分。 非肉質植物：結構上的特徵植物外層有加厚了的角質層(cuticle)，以減少水分流失。 葉子表面有一層蠟質，可以控制水分進出。 植物的細胞壁內有一層角質，可以減少水分流失。 植物組織的最外層有一層加厚了的硬化礦物，可以防止植物細胞因缺水而萎縮。 普通植物，葉子表面有一對對的守護細胞控制水分的該入和流

28、出。但在沙漠植物，這些守護細胞並不是集中於植物表面，而是在葉子組織的深處，甚至在葉子背面，以便減少水分從這些細胞流失。荒漠植被Barrel cactus Triangle-leaf bursageJoshua Tree/world_biomes.htm 荒漠植被的特殊適應：撮要依賴外表皮組織進行光合作用9.防止水分散失氣孔於日間關閉8.向內捲曲葉片7.葉片化為幼小狀、針狀或刺狀6.減少表面積，防止水分散失、抵禦陽光收集露水葉片分裂，促進凝結4.迅速吸收最大範圍的水分淺而廣的根系3.吸收地下深處的水分長長的主根（逾十米）2.儲存水分、抵禦陽光肥厚的肉質莖1.功能特殊適應表面毛層5.荒漠植被的特殊

29、適應：撮要於被覆蓋時再長高再度生長17.抵禦鹽鹼土，阻止細胞水分流失耐鹽細胞16.矮小主莖15.抵禦強風，防止折斷較圓的外形14.抵禦陽光，加強反射淺色葉片13.於環境情況欠佳時暫停生長休眠18.逃避乾旱環境短生命週期12.保護生存、感應環境變化種子有特別保護層11.防止水分散失、抵禦陽光厚蠟質表皮 10.功能特殊適應苔原地區 (寒冷而乾旱的地區)位置緯度度至度地區。主要在北半球. 亦可以在高山地區出現。環境狀況 氣候因素 氣候寒冷，溫度低。一年內有幾個月低於。 最暖月溫度，但高於。 最冷月溫度可達。 年溫差大，可達以上，日溫差小。 降水量少，年降水量少於毫米。 降水多以 降雪 形式發生。 太陽輻射量呈季節性變化。夏季日照時間長，輻射量較多。冬季日照時間短，輻射量更少。 生長季節較短，每年少於三個月。環境狀況土壤潛育土，酸性。 受氣候影響，土層下某一深度有永凍層(permafrost)存在。 永凍層之上是活躍層(active layer)，冬天時會冰封，夏天融雪時則會水浸。 夏天融雪時，土壤上層積水，重量增加。在斜坡上容易引起塊體移動，產生融凍泥流(solifluction)。高原凍土及