《园林生态》课件模块一 课题四. 园林植物与水

1、园林生态模块一：园林生态环境 课题目录课题一、园林生态概述课题二、园林植物与太阳辐射课题三、园林植物与温度课题四、园林植物与水课题五、园林植物与土壤课题六、园林植物与大气课题四园林植物与水一、水及其变化规律二、水对园林植物的生态作用三、园林植物对水分条件的适应四、水污染对园林植物的危害及其园林植物对水污染的净化五、园林植物群落对城市水分的调节参考学时3学时知识目标了解地球上水分的分布及其变化规律，水的不同形态及其生态意义。掌握园林植物对水分适应的生态类型，以及园林植物群落对城市水环境的调节作用。技能目标能够根据园林植物对水环境的不同适应类型，进行合理园林植物的选择与栽植。能够根据不用水污染类型

2、，选择合适的水生植物进行水污染的净化。能运用园林植物与水的关系，进行城市绿化，合理有效地选择园林植物种类，最大限度地发挥园林植物的生态效益。案例导入-案例一2009年6月北戴河一带发生赤潮现象，北戴河一渔民称：“6月初海面上开始漂浮着一些带状黄色的东西，起初我们并不在意，但是我们后来发现，凡是黄色东西经过的地方，养殖的扇贝就会死亡或是停止生长。”“用肉眼就能明显看出，秦皇岛部分海域的海水为黄色，并且水质浑浊，透明度非常低，海流速度慢。”2011年8月21日开始，香港海域发现赤潮。康乐及文化事务署21日宣布，浅水湾等南区6个泳滩发现疑似赤潮，并已悬挂红旗，警告游客不宜下水。港岛南区多个泳滩20日

3、因赤潮消退撤销红旗一日后，康文署21日再宣布，包括深水湾、浅水湾、中湾、南湾、舂坎角及石澳泳滩需再悬挂红旗，全港仍有22个泳滩受到赤潮影响。案例导入-案例二2009年7月，火辣辣的太阳烘烤着大地，原本生机勃勃的花草树木，被晒得无精打采。杭州上塘河与横河巷交叉口附近，两名园林工人正在用抽水机灌溉苗木，旁边还有几十米长的黑色防晒网，搭在苗木上遮阳。“如果灌溉不及时，这些刚种植不久的花草很可能会旱死。”正在浇水的韦先生一边用水管喷射，一边大声地对记者说。与之截然不同的场景是，距离抽水机仅有20多米远的田地里，千余株树木却被水淹得奄奄一息。水面上，还长满了一层绿色的漂浮物，积水的时间已经不止两三个月。

4、记者发现这些被淹死的树木，绝大多数是冬青、香樟、榆树和重阳木。唯一没有被淹死的，就是水杉。2011年9月，旱灾肆虐导致四川泸州城区行道树树叶泛黄，有的甚至已经落叶。由于最近“秋老虎”到来，气温居高不下，树叶被晒得枯黄。绿化管理处24h为树浇水，每天用水超过200t，树木还是受灾严重，这次旱灾是泸州市历次旱灾最严重的一次。树木生长期严重缺水，导致生长发育受阻，严重者导致植物干枯死亡；树木生育期内长期处于水淹状态，导致呼吸作用受阻，根系缺乏氧气，严重时烂根死亡。可见，水在园林植物生长发育过程中起着重要的作用。一. 水及其变化规律1、地球上水的数量及其分布地球上海洋面积占地球表面的71%，水的总储量

5、中海水占97.41%，淡水只占2.59%。淡水资源中冰山、冰川水占68.7，地下水和土壤中水占30.96，湖泊、湿地水占0.29，河水占0.1，大气中水占0.04（图141）。水在自然界中呈循环状态。地球上循环的水量，每年大体为42万km3，其中降落陆地上的约为10万km3。而后通过江河流入海洋的水量为4万4.5万km3。若扣除无法取用的冰川和高山顶上的冰冠，以及分布在盐碱湖和内海的水量，陆地上淡水湖和河流的水量不到地球总水量的1%。水循环是指自然界的水在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈四大圈层中通过各个环节连续运动的过程。水循环的形式有：海洋与陆地之间的循环（海陆循环即大循环）、陆地与陆地上空之

6、间的循环（内陆循环）和海洋与海洋上空之间的循环（海上循环）三种。我国水资源分布特点是南多北少，东多西少，总量丰富，人均占有少，分布不均匀。一. 水及其变化规律2、水的形态及其变化规律水在自然界以三种形态存在：固态、液态、气态。具体表现形态为固态包括冰、雪、霜、冰雹；液态包括云、雨、雾、露；气态主要是水蒸气。大气中的各种成分中，只有水的三态能在常温常压下共存于大气中，各形态之间可互相转化。水会通过一些物理作用，例如蒸发、降水、渗透、表面的流动和表底下流动等，由一个地方移动至另一个地方，如水由河川流动至海洋。一. 水及其变化规律2、水的形态及其变化规律地球上的水圈是一个永不停息的动态系统。在太阳辐

7、射和地球引力的推动下，水在水圈内各组成部分之间不停地运动着，并把各种水体连接起来，使得各种水体能够长期存在。水循环是联系地球各圈和各种水体的“纽带”，是“调节器”，它调节了地球各圈层之间的能量，对冷暖气候变化起到了重要的作用。一. 水及其变化规律3、水的生态意义水是植物体的重要组成部分，绿色植物的含水量占其鲜重的70%90%，水是光合作用不可缺少的原料。植物体的一切新陈代谢作用都要有水的参与。水分在自然界中以汽态、液态、固态三种形态存在，它们具有不同的生态意义。雨雨是降水中最重要的形式，可分为连续性降水、阵性降水和间歇性降水。雨对园林植物的影响，除年降水量和季节分配外，还与降水强度、降水持续时

8、间和降水变率等特征有关。降水强度过小，在高温干旱的地区，随即被蒸发，有时雨水尚未到达地面就蒸发完了；强度过大而集中的降雨，致使土壤无法充分吸收，径流大，造成山洪暴发，水土流失，植物根系外露甚至冲倒植物，酿成水灾。降水持续时间太长，形成连绵阴雨，对园林植物的生长发育也不利，尤其遇到园林植物开花，导致授粉受抑制；降水持续时间太短，雨量太小，发生在园林植物花期之前，会导致花量减少，落花，发生在果期会导致落果，严重影响观赏效果。一. 水及其变化规律3、水的生态意义雪雪为一种固态的降水，对园林植物既有利也有害。冬季的降雪在春天融化时能有效补充土壤水分，能避免或减轻春季干旱；雪中的氮素含量高，约为雨水的5

9、倍，有利于植物的生长发育。冬季降雪量大，厚厚的积雪不易传热，可防止土壤持续降温，避免冻结过深，保护树木根系和幼苗安全越冬。但也易引起雪压、雪折、雪倒等危害，受害程度随树种特性而不同。一般是常绿树受害重于落叶树，枝条脆弱、浅根系的树种受害较重。1984年1月南京地区连降大雪，雪折严重的主要有柏类、樟树和玉兰等常绿树，而落叶树种未见受害。一. 水及其变化规律3、水的生态意义雾凇雾凇是指在寒冷的季节，漂浮在空气中的微小雾滴附在植物的茎干上，形成白色、疏松、易于散落的结晶层。北方称为“树挂”，形成特殊的景观供人游览，具有较高的观赏价值。冰雹冰雹是指坚硬的球状、锥状或形状不规则的固态降水。冰雹常在生长季

10、内发生，对树木和农作物造成很大的危害，严重时造成毁灭性灾害，甚至于危害人畜，虽然它也带来一定的水分，但与其危害相比微乎其微。二. 水对园林植物的生态作用1、水是园林植物生存的重要条件水是原生质的重要成分。植物生活细胞原生质含水量在90%以上。植物细胞必须在水分饱和状态下才能进行正常的生理活动，含水量减少，代谢活动会减弱，严重缺水，会导致原生质结构破坏，植物趋于死亡。水是某些代谢过程的原料。水是光合作用的原料，参与碳水化合物的合成。水能使植物保持固有姿态。充足的水分能使细胞和组织保持膨胀状态，以利于各种代谢的正常进行。水具有较大的热容量，当温度剧烈变动时，能缓和原生质的温度变化，以保护原生质免受

11、伤害。水是组成园林植物的基本物质之一，是植物赖以生存和生长发育不可缺少的条件。植物体的一切新陈代谢作用都要有水的参与。二. 水对园林植物的生态作用2、植物体内的水分平衡植物一方面不断地从周围环境中吸收水分，以满足生命活动的需要，另一方面又不断散失水分，以维持体内外的水分循环、气体交换以及适宜的体温。这种植物体内的水分收入(根吸水)和支出(叶面蒸腾)的平衡称为植物体内的水分平衡。只有当吸水、输导和蒸腾三方面的比例适当时，才能使植物维持良好的水分平衡。当植物根系吸水不能满足植物叶面蒸腾的需要时，平衡被打破，植物体水分缺失，引起植物体气孔开度变小或关闭，蒸腾减弱，以恢复和维持暂时的平衡。植物体的水分

12、经常处于动态平衡之中，这种动态平衡关系是由植物的水分调节机制(植物的适应性)和环境中各生态因子间相互调节、制约的结果。影响植物体水分平衡的主要因子是温度、湿度、光照、土壤、风力等。在水分不足的地方和季节，植物受到干旱的威胁，因土壤水分较长时间供应不足，而植物继续大量蒸腾，水分平衡破坏而不能恢复，就导致植物萎蔫甚至枯死。若长时间水分过多，如阴雨连绵或土壤低洼涝湿，也会破坏植物体内的水分平衡，发生涝害，严重者根系长时间缺氧导致死亡。二. 水对园林植物的生态作用3、水对植物生长发育的影响种子萌发种子的萌发需要充足的水分，对于植物来说，在种子发芽前，土壤水分就已开始影响植物了。例如，杨、柳种子在成熟后

13、数日内，如果不与湿土接触，就会丧失发芽能力，因为种子发芽需要足够的水分。根系的生长水分对根系生长的影响主要表现为根冠比。根冠比是指植物地下部分与地上部分的鲜重或干重的比值。根系的生长和发育(如根长短、根毛多少等)受土壤水分影响极大，一般在土壤水少时根系发达，地上部分矮小，根冠比就大；相反，如果土壤水分充足，则根系不发达，地上部分枝叶繁茂，根冠比就小二. 水对园林植物的生态作用3、水对植物生长发育的影响新陈代谢水是植物体内某些代谢过程的介质，也是某些代谢过程的原料，因此，植物不同生长发育时期需水量不同，都有最高和最低两个基点，并有一个最适范围。陆生植物主要靠根系从土壤中吸收水分，由叶片蒸腾来消耗

14、水分，只有处于最适范围，根吸水和叶蒸腾保持适当平衡，植物才能正常生长发育，如果接近两个基点则植物生长发育不良。土壤中水分过多，会抑制土壤中好气细菌活动，促进嫌气细菌活动，使土壤中有机质的分解和养分的释放变慢，并造成土壤中甲酸、乙酸、硫化氢、甲烷和氧化亚铁大量积累，从而阻碍植物根系呼吸和养分释放，使根系中毒、腐烂甚至造成植物死亡。干旱缺水能降低植物体内合成酶的活动，增强分解酶的活性，使植物体内能量代谢紊乱，能量利用率降低，原生质结构破坏，营养物质的吸收和运输受阻，光合作用速率降低。干旱缺水会造成植物萎蔫，破坏体内水分平衡，从而引起植物体内的水分重新再分配，萎蔫的叶片因吸水压大，将从植物体其他部位

15、夺取水分，渗透压较高的幼叶在干旱时向老叶夺水，加速叶片老化，减少尚能进行光合作用的有效叶面积。干旱缺水还会使植物的营养生长和生殖生长争夺水分的矛盾加剧，萎蔫时，果实内的水分向叶片流动，引起落花、落果，或者果实变小，品质和数量降低。干旱严重时会使植物永久性萎蔫以至死亡。二. 水对园林植物的生态作用4、水分与植物分布降水在地球上的分布是不均匀的，但有一定的规律性。19世纪植物地理学家就注意到，大的植被类型(荒漠、草原、森林)和气候有密切关系，即水分条件和温度条件是决定植物分布的重要生态因子。森林、草地与荒漠的植被分布主要取决于降水条件，我国以年降雨量400mm的等雨量线作为森林和草原的分界线，高于

16、此指标的东部和南部称为森林分布区。世界温带各顶级生物群落类型，同年降水量有关，年降水量影响植被类型的分布。年降水量与植被类型的关系二. 水对园林植物的生态作用4、水分与植物分布这种植被类型的区域性分布，还应取决于降水量与潜在蒸发量之间的平衡。例如，我国用可能蒸发量与同期实际降水量之比作为一个地区的干燥度指标。为便于计算，干燥度(K)值一般采用经验公式，将10以上的活动积温(10)与同期降水量(R)之比，再乘以系数0.16，即K=0.1610R。在我国由东南向西北K值增大，顺序分为湿润、半干旱和干旱气候区域，相应出现森林、草原和荒漠3个植被类型。水分状况或年降雨量与该地区的植被分布有密切的关系，

17、并影响该地区物种的数量、群落结构演替等。因此，进行园林绿化时，在园林植物的选择和城市森林绿地建设方面应充分考虑本地区的气候特点。三. 园林植物对水分条件的适应1、水生植物生长在水体环境中的植物，统称水生植物。水生植物由于长期适应水体环境的弱光、缺氧、密度大、黏性高、温度低且变化较缓、水体流动等特点，形成了与陆生植物不同的形态特征和生态习性。首先，水生植物体内具有发达的通气系统，根、茎、叶形成连贯的通气组织，保证各部分器官对氧气的需要。其次，水生植物的机械组织不发达甚至退化，增强了植物的弹性和抗扭曲能力，适应于水体的流动。根据水生植物生长的水层深浅不同，可将水生植物分为沉水、浮水和挺水植物。由于

18、长时间生长在不同的水分环境中，植物会产生固有的生态适应特征。根据环境中水分的多少和植物对水分的适应情况，可以把植物分为水生植物和陆生植物两大类。三. 园林植物对水分条件的适应1、水生植物沉水植物沉水植物是整个植物体沉没在水下，与大气完全隔绝的植物。沉水植物的表皮细胞无角质层和蜡质层，能直接吸收水分、矿质营养和水中的气体。叶片无栅栏组织和海绵组织分化，细胞间隙大，无气孔，机械组织不发达，全部细胞进行光合作用。叶片多呈条带状、线状或细裂呈狭条状，沉水植物因适应水中氧的缺乏而形成了一整套的通气组织。三. 园林植物对水分条件的适应1、水生植物浮水植物浮水植物是植物体悬浮水上或仅叶片漂浮水面的植物，分为

19、不扎根的浮水植物（凤眼莲、浮萍）和扎根的浮水植物（睡莲、王莲、菱角）。浮水植物常有异形叶性，即有浮水和沉水两种叶片，如菱除有菱状三角形的浮水叶外，还有羽状细裂的沉水叶。浮水植物还有适应于浮水的特殊组织，如菱和凤眼莲(水葫芦)的叶柄，中部膨大形成气囊，以利植物体浮生水面。浮水植物的气孔常分布在叶上表面，表皮有蜡质，维管束和机械组织不发达。挺水植物挺水植物是指茎叶大部分挺出水面以上的植物，根系浅，茎秆中空，如荷花、芦苇、香蒲等。挺水植物由于根部长期生活在水中，所以具有非常发达的通气组织。三. 园林植物对水分条件的适应2、陆生植物生长在陆地上的植物统称为陆生植物，根据其对水分环境长期的适应可分为旱生

20、植物、湿生植物和中生植物。旱生植物旱生植物是指长期处于干旱条件下，能够忍受较长时间水分不足，但维持体内水分平衡和正常生长发育的一类植物。根据旱生植物的生态特征和抗旱方式，可将旱生植物分为多浆液植物和少浆液植物。一、多浆液植物多浆液植物又称肉质植物。主要有仙人掌科、番杏科、景天科、马齿苋科等。这类植物蒸腾面积很少，多数植物种类的叶片缩小变厚或叶片退化，由绿色的茎代替光合作用；植物体内具有发达的储水组织，而且植物体表面具有发达的角质层、蜡质层；大多数种类气孔下陷，气孔数量少。三. 园林植物对水分条件的适应2、陆生植物旱生植物二、少浆液植物少浆液植物又称硬叶旱生植物。主要有柽柳等。这类植物的主要特点

21、表现为：叶片小，大多退化为针刺状或鳞片状；叶表面具有发达的角质层、蜡质层或密生表皮毛，防止水分蒸腾；叶片栅栏组织多层，排列紧密，气孔量多且下陷，并有保护结构；根系发达，能从深层土壤和较广范围内吸收水分；植物体内含水量很少，失水不易显出萎蔫状态，即使失水50%仍不死亡(湿、中生植物失水1%20%时就萎蔫)。三. 园林植物对水分条件的适应湿生植物湿生植物是指生长在潮湿环境中，不能忍受较长时间水分不足，抗旱能力较弱的植物。根据湿生植物生存的环境特点又可将其分为阴性湿生植物和阳性湿生植物两类。一、阴性湿生植物阴性湿生植物主要生长在阴暗潮湿的环境里。主要有多种蕨类植物、兰科植物、天南星科植物。这类植物表

22、现为根系发育很弱，叶片大而薄，海绵组织发达，栅栏组织和机械组织不发达，间隙很大。二、阳性湿生植物阳性湿生植物主要生长在阳光充沛，土壤水分经常饱和的生境中。如池杉、水松、灯心草、泽泻等。这类植物虽然经常生长在土壤潮湿的条件下，但也常发生土壤的短期性缺水，加上光照强度大，空气湿度低，因此其湿生形态结构不很显著，有些甚至带有旱生植物的特征。阳性湿生植物根系一般很浅，无根毛，根系有通气组织与茎叶通气组织相连，叶片常有角质层，输导组织较发达。2、陆生植物三. 园林植物对水分条件的适应中生植物中生植物是指生长在水湿条件适中的陆地植物。它们不仅需要适中的水湿条件，同时也要求适中的营养、通气、温度条件。由于环

23、境中水分易减少，中生植物逐步发展和形成一整套保持水分平衡的结构和功能。其根系和输导系统比湿生植物发达；叶表面有角质层，栅栏组织较整齐，也比湿生植物发达；细胞的渗透压介于湿生和旱生植物之间，一般为525个大气压，从而能抵抗短期的轻微干旱；叶片中无完整的通气系统，因此不能在长期积水、缺氧的土壤上生长。总之，在形态结构上，它们是既具有旱生结构，也具有湿生结构，随水分条件的变化，或趋于旱生方向，或趋于湿生方向。2、陆生植物三. 园林植物对水分条件的适应中生植物中生植物的类型是多种多样的，根据植物的生活型不同，一般又分为：常绿木本中生植物、雨绿木本中生植物、夏绿多年生草本中生植物、常绿草本中生植物、一年

24、生草本中生植物、一年生短命草本植物以及多年生短命植物等。中生植物可塑性大，适应性多样。但较长时间的干旱或潮湿，也会影响它们的正常生长。如何满足其适生的水分条件，易为造园工作者忽略。因此，必须在园林规划设计中，考虑艺术效果的同时，认真分析、研究各种园林植物适应水分的生态特性，因地制宜地配置适生种类，才能收到良好的效果。2、陆生植物四. 水污染对园林植物的危害及园林植物对水污染的净化1、水污染对植物的危害水污染是指直接排入水体的污染物使该物质在水体中的含量超过了水体的本底含量和水体的自净能力，从而破坏了水体原有的性质。水体污染源大致有工矿废水、生活污水和农药、化肥的残留等三方面。其中包括有毒或剧毒

25、的氰化物、氟化物、硝基化合物、酚、汞、镉、铬等；也包括某些发酵性的有机物和亚硫酸盐、硫化物等无机物。这些有机和无机物都能消耗水中的溶解氧，而使水中生物缺氧窒息死亡。致死浓度一种毒物在与生物长期接触后仍未发现受害症状，这时的毒物浓度称之为安全浓度。当毒物浓度继续增加，生物开始出现受害症状(如出现伤斑，失去生理生态平衡，畸变等)，这时毒物的浓度称之为效应浓度。当毒物浓度继续上升到某一限度，所接触的生物开始出现死亡，造成生物死亡的浓度称之为致死浓度，并把LD50代表杀死50个体的浓度量。四. 水污染对园林植物的危害及园林植物对水污染的净化1、水污染对植物的危害污染物的毒害作用水中的污染物从根毛进入植

26、物体，大部分与根的蛋白质、多糖类、核酸等形成螯合物，沉积在根部，其他部分则沿导管向上部移动，在移动过程中不断沉积在植物的各个部位。污染物能抑制甚至破坏植物的生理生化活动。如镍、钴等元素能严重妨碍根系对铁的吸收；铅能妨碍植物对磷的吸收；硒引起植物的死亡是因为可溶性硒进入植物体后能取代氨基酸中的硫，形成硒半胱氨酸和硒蛋氨酸，而不能合成正常的蛋白质。很多重金属污染物都能破坏酶的活性，这是因为酶的活性中心含有的SH基和重金属元素具有特别强的结合能力；同时，酶的活性中心上的金属和重金属能彼此相互置换，使酶失去活性；酶的非活性中心部分也能与重金属结合，使酶的结构发生变形，而使酶的活性大大减弱。污染物通过对

27、植物生理生化的影响，进而影响植物的生长和发育。 四. 水污染对园林植物的危害及园林植物对水污染的净化用水生植物来监测水污染、对污染物进行生态毒理学评价及其进入生物链以后的生物积累、修饰和转运，对植物生态的保护和人畜健康方面有非常重要的意义。植物的富集作用植物能吸收环境中的有毒物质，并能把这些毒物贮存在体内。植物这种贮存毒物量随时间的推移而不断增加，这就是植物的富集作用。利用植物吸收富集水体中有毒物质的能力，在水中栽植相应的植物，就能减少水中毒物，达到净化的目的。植物能分解和转化某些有毒物质植物的存在有利于有机污染物质的降解。水生植物可能吸收和富集某些小分子有机污染物，更多的是通过促进物质的沉淀

28、和促进微生物的分解作用来净化水体。某些毒物进入植物体后，如果能进入“安全库”，结合并贮存在诸如木质部、细胞壁、液胞以及乳状胶汁中，不再参加代谢，就不会对植物产生毒害；某些毒物如金属元素进入植物体后，能立刻与体内的硫蛋白结合形成金属硫蛋白，而使毒性大大降低；有机污染物在植物体内的分解是在酶的作用下，通过氧化、还原、水解、脱烃、脱卤、芳环羟基化和异构化过程，能使体内毒性减少，甚至完全失去毒性。2、植物对水污染的净化五. 园林植物群落对城市水分的调节园林群落能截留降水、保蓄水分，使降落在群落中的水分进行再分配，因而能创造群落内部特殊的空气和土壤湿度条件。群落这种作用的大小与群落结构的复杂程度有关，群

29、落结构越复杂，群落的截留和保储水分能力就越强。群落的截留量主要取决于树种、林冠结构、年龄和密度等。以森林群落为例，森林林冠截留降水的多少与上层树种的生态特性有关，耐阴性树种由于树冠枝叶茂密，截留的降水要比阳性树种多。林冠阻挡雪量的多少，也与森林树种有关。森林所截留的水分，一部分作为地下水(暴雨时有一部分成为地面径流)，一部分则通过植物体的蒸腾和地面的蒸发，保留在群落内(这是由于林内光照弱、温度较低，变化平缓，以及林内平静无风，所以蒸腾和蒸发出来的水分能保留在林内)。由于群落能阻挡降水，大大地减少地表径流，减少了对表土的冲刷。而渗入土壤中的水分，一部分能不断地供植物生长的需要，一部分渗入地下水，源源不断地流入江河，这样就能很好地调节江河流水，防止江河暴涨暴落。因此，在江河上游、水库周围营造大面积的水源林，可起到涵养水源、保持水土，调节小气候的作用。森林也能降低地下水位，这是因为树木能通过根系把土壤深层的水分吸收上来，运送到枝叶并蒸腾到大气中去。在北方，森林的砍伐往往会造成水土流失，土壤的沼泽化，原因就在于此。1、园林植物群落中的水分状况五. 园林植物群落对城市水