第三章-温度与园林植物

1第三章温度与园林植物第一节温度的自然变化规律第二节城市中的温度变化规律第三节温度与园林植物的生态关系第四节园林植物对城市气温的调节作用第五节温度的调控在园林中的应用2第一节温度的自然变化规律一、热量平衡S:太阳直辐射S`：散辐射Ea：大气逆辐射Ee：地面辐射a：地面反射率r：地面有效辐射3R=(S+S`)(1-a)—r夜晚：为S和S`为0，R为负值，地面失去热量，温度下降。白天：有阳光照射，R开始逐渐增大，当地表接受的辐射能大于地表有效辐射时，R为正值，温度开始上升；到下午1点左右，温度到达最高值，此后，地面有效辐射超过地表获得的太阳辐射，R值开始下降，至0，停止增温；日落后，地面继续进行有效辐射，加速降温，至日出前后，达最低。R=(S+S`+Ea)—[(S+S`)a+Ee]4二、温度的空间变化规律纬度：随纬度增加,温度逐渐降低(0.50C/10)。海拔：随海拔增加,温度逐渐降低(0.5－0.60C/100米)。坡向：南坡、平地、北坡的温度依次递减；形成有差异的小气候：南坡相对温暖干燥，北坡相对低温湿润；对应的植被分布类型：南坡多以喜温耐旱的植物居多，北坡则以耐荫喜湿的植物居多。5三、温度的时间变化：（1）年变化规律：一年中最热月与最冷月气温分别出现在？气温的年较差：？随纬度、海拔？四季的分布？（2）日变化规律：一天中最高值出现在？最低值出现在？6第二节城市中的温度变化规律一、热岛效应“热岛效应”：是指城市气温明显高于郊区的气温现象。7伦敦市最低气温热岛图8城市热岛温度剖面图9（一）城市热岛的形成原因第一，城市下垫面性质特殊，比郊区获得较多的太阳辐射。城市使用的砖石、沥青、混凝土、硅酸盐建筑材料，深色的屋顶等热容量、导热率高，吸收较多的太阳辐射。但其反射率低。狭窄的街道、墙壁之间的多次反射和吸收，导致太阳辐射能增多。10第二城市大气的大量污染物覆盖层，吸收和反射长波辐射，减少了热量的散失。第三城市中有较多的人为热量来源，特别是在冬季，高纬度地区燃烧大量化石燃料采暖.第四城市建筑密集，通风不良，不利热量的扩散。第五城市特殊的地面，植物占面积相对较少，不透水面较大。11广州市热岛图12（二）影响城市热岛效应的因素1、大范围气候：稳定的高压控制下，气压梯度小，微风或无风，无云或少云，有下沉逆温时易产生。2、城市规模：大城市较为明显，人口密度大、建筑密度大、人为释放热量多的市区易形成高温中心。133、时间因素热岛强度的日变化中纬度城市在理想状况下，热岛强度很大程度上是一种夜现象，落日后2~3小时（约21时），此时的热岛强度最大。日出后乡村加热比城市快，热岛逐渐减弱，到次日中午13时左右为最低。城市热岛强度的年变化：冬秋春夏14（三）城市热岛对生态环境的影响1、加重城市空气污染城市热岛环流、气流向市区辐合，把城郊工厂的污染物带到城区，污染城区空气。当高空有逆温层时，抑制污染物向上扩散，污染物在城市上空弥漫，严重污染空气。15城市热岛环流模式162、夏季，热岛效应可加强城市气温酷热程度，易产生高温灾害，影响健康舒适。增加了能源的消耗和环境污染，影响环境质量。173、影响取暖季节的能耗冬季，中高纬度地区城市，热岛效应使城市取暖季节比郊区缩短，节省取暖的能源消耗，可消减城市大气污染。4、影响城市积雪冬季，高纬度地区城市地热岛效应可减少城市积雪地频率、积雪时间和积雪深度。使城市积雪少于郊区，减少城市建筑物的雪压。185、影响无霜期和物候期热岛效应会使春天来得早，秋季结束晚，城市无霜期延长，极端低温趋向缓和，有利于树木生长。19（四）防治热岛效应的对策消减人为热量的排放消减城市的净辐射量：增大城市反射率，合理规划城市建筑高度和密度，消减大气污染增加城市热量交换和植物光合能量转换等：增加城区水域面积和水设施，提高城市绿地覆盖率。20二、城市小环境温度变化21第三节温度与园林植物的生态关系一、三基点温度对植物的生态作用最低温、最适温和最高温称酶活性的“三基点”温度。植物的生长与温度的关系也服从“三基点”温度。最低温：在该温度以上酶才开始表现活性，并在一定范围内酶的活性与温度呈正相关。最适温：该温度时酶活性最高。最高温：达到该温度时酶失去活性。22一般原产低纬度地区的植物，生长温度的三基点温度高，耐热性好，抗寒性差；反之。两者之间有过渡。23二、极端温度对植物的生态作用（一）低温1、直接伤害：包括冷害、冻害和霜害。冷害(又寒害)：指零上低温对植物造成的伤害。它是喜温植物向北方引种和扩张分布的主要障碍多发生在温度相对较高如我国的南方地区。24冻害：指冰点以下低温对植物的伤害。北方地区，冻害是低温的主要的伤害形式25霜害：由于霜的出现而使植物受害。初霜：秋季第一次出现的霜；引种南方植物终霜：春季最后一次出现的霜；引北方植物霜期：初霜——终霜；无霜期：终霜——初霜。无霜期被视为植物生长的重要指标之一。园林植物（特：幼苗）引种易遭受霜害。262、间接伤害冻举（冻拔）：气温下降和升高引起土壤结冰及解冻，导致树木上举，根系裸露或树木倒伏。发生地：寒温带土壤含水量大，土壤质地细。小苗和幼树易。27冻裂：昼夜温差导至热胀冷缩产生弦长拉力，使树皮纵向开裂而造成伤害。发生地：昼夜温差大，高纬度地区、薄皮树种。措施：树干包扎，缚草或涂白28生理干旱（冻旱）：土壤结冰或土温过低，植物根系吸水少或不吸水，而植物蒸腾失水引起植物干枯死亡。发生地：多发生于土壤未解冻的早春，多风城市易发生。措施：迎风面设置挡风设施，幼苗北侧设置土埂29（二）植物对低温的生态适应：1、形态方面：生活在低温中的植物芽和叶片具油脂类物质，芽具鳞片，体表有蜡粉和密毛;极地和高山植物植物矮小并常呈匍匐状或者莲座状等;一些植物的叶片在冬季变为红色有利于吸收更多的热量。302、生理方面：减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂肪和色素等物质来降低冰点，增加抗寒能力。极地和高山植物在可见光谱中的吸收带较宽，能吸收更多的红外线。最有效的生理适应就是休眠。31（三）高温：1、高温对植物的伤害间接伤害：破坏光合作用和呼吸作用的平衡：呼吸作用光合作用，植物饥饿受害；破坏水分平衡：蒸腾作用加强，植物枯死至死亡。高温抑制氮化合物的合成，氨积累过多，有毒物质积累32直接伤害：400C蛋白质变性；500C生物膜结构破坏等。332、高温对植物伤害的常见症状皮烧：温度升高特别是温度的快速变化而引起植物组织的局部死亡。发生时间：多冬季，朝南或南坡及有强烈太阳光反射的城市街道。症状：树皮呈斑点状死亡或片状剥落。（细菌入侵）树种：光滑的薄皮树；措施：涂白34根茎灼烧：高温表土灼伤幼苗根茎造成伤害。措施：遮荫或喷水降温35(四)植物对高温的生态适应：形态适应：有密绒毛和鳞片；植物体呈白色或银白色、叶革质发亮；叶片垂直排列使叶缘向光或高温下叶片折叠；树干和根茎具有木栓层等。36生理适应：降低细胞含水量，增加可溶性糖或盐的浓度，减缓代谢速率和增加原生质的抗凝结力；蒸腾降温；有些植物具反射红外线的能力。37三、温度节律对植物的影响温周期现象：植物随着昼夜、季节等有规律的温度变化而表现出来的各种反应。表现为日温周期现象和季温周期现象。381、日温周期现象：一天内温度有规律的昼夜变化而发生有规律性变化的现象。变温能提高种子的萌发率，促进生长、开花和结实。多数植物日温差越大，产量越高，品质也愈好。有些植物的生长很少受温周期的影响。如红杉和恩氏云杉苗木。392、物候：植物长期适应温度的季节变化形成相应的生长发育节律称为物候。植物的物候现象是同周围环境条件紧密联系的。市区温度一般比郊区温度高，其物候期要早些，故园林植物的萌动、开花期比郊区早，市区植物的生长期要长些，落叶休眠较晚。掌握常见的园林植物的花期、落叶期等。40四、温度与植物分布1、影响植物分布的温度因素极端低温、高温是影响植物分布的最重要因素。冬季的极端低温：高纬或高海拔地区限制植物分布的主要因素；直接决定物种水平和垂直分布的上限。夏季的极端高温：低纬或低海拔地区限制植物分布的主要因素。其它：秋初的极端低温，春季的晚霜，夏季温度不足。41年平均温度也是影响植物分布的重要因素。某个区域的温度多数集中在某个相对稳定的区域，常接近该区域的平均温度。各区域的平均温度对植物的分布产生重要影响。——（特别是年平温和较典型的月份的平均温）42积温是影响植物分布的另一个重要因素积温：植物整个生长发育期或某一发育阶段内，高于某一特定温度以上的热量总量。不同植物要求不同的积温总量。有效积温：特定温度为生物学零度的积温。活动温度：特定温度为物理学零度（0℃）的积温。43生物学零度植物生长发育的起点温度。高于这一温度，植物才开始生长发育。——温带地区常以5℃或6℃；亚热带地区以10℃为生物学零度。44有效积温：K=N（T-T0）K：有效积温T：当地某个时期内的平均温度TO：生物学零度N：某时期的天数根据物种需要的积温量、再结合各地的温度条件，可判断植物的引种范围。452、我国园林植物分布分类以低温和积温为主要指标分为六个热量带：热量带类型积温最冷月平均气温赤道带：90000C260C热带：≥80000C≥160C亚热带：4500~80000C0~160C暖温带：3400~45000C-8~00C温带：1600~34000C-28~-80C寒带：16000C-280C热带植物热带雨林常绿阔叶林落叶阔叶林针叶与落叶阔混交落叶松林463、园林植物随温度变化适应的生态类型喜高温植物：白天：20—220C，晚上：不低于100C。如一品红、仙客来和多数附生兰，；喜低温植物：一般长江流域可露地越冬。月季、桂花、山茶花、杜鹃花等；中温植物：介于两者之间，在广东、广西地区可露地越冬。米兰、荷包花等。47第四节园林植物对城市气温的调节作用一、园林植物的遮荫作用(又减光效应)植物的遮荫是要是通过植物的冠层对太阳辐射的反射，使到达地面的热量有所减少。——植物叶片对热效应最明显的红外辐射的反射率可达70%，沥青为4%，鹅卵石为3%。48植物群落的复杂程度，植物群落层次越多，所阻挡的太阳辐射也就越多，地面温度下降的越快;对于单株植物来讲，树冠越大，层次越多，遮挡的太阳辐射也越多，遮荫作用越明显。增加群落的层次性或扩大冠层的幅度等途径来实现。49对地面、建筑的墙体、屋顶具有遮荫效果（自然能源冷却）。50二、园林植物的增湿效应（凉爽效应）园林植物通过蒸腾作用降低环境温度，同时释放水分，增加空气湿度（8%—25%)，使之产生凉爽效应。三、营造局部小气候大片园林绿地能使城区环境趋于冬暖夏凉，有利于空气流动。51四、园林植物对热岛效应的消除作用——增加园林绿地面积能减少甚至消除热岛效应有人统计，lhm2的绿地，在夏季(典型的天气条件下)，从环境中吸收的热量，相当于189台空调机全天工作的制冷效果。如北京市建成区的绿地，每年通过蒸腾作用释放4·39亿t水分，吸收107396亿J的热量，这在很大程度上缓解了城市的热岛效应，改善了人居环境。52五、园林植物的覆盖面积效应解决城市的温度问题不完全取决于园林植物的覆盖面积，但它的大小却是城市环境改善与否的重要限制因子。在良好绿化的基础上，植物覆盖面积对消除城市热岛效应有着重要的意义。53第五节温度的调控在园林中的应用（1）引种引种是园林中重要的植物来源，丰富园林植物种类的多样性，改善北方城市冬季缺绿的状态。气候相似性（温、光、水等）是引种成功的关键，而温度是最明显的限制因子。“三级跳”的引种驯化，不能超出其潜在的范围。54（2）种子的萌发与休眠易发芽的种子：冷水或温水处理促使其萌发。出苗慢的种子：变温处理加快出苗速度。休眠种子：可经低温沙藏和变温处理打破休眠。55（3）温度调控与园林植物开花升温能促使部分园林植物开花——一些多年生花卉在入冬前放入温室