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水是生命存在的先决条件,生命是从水体中形成和演化的。因而园林植物的生长发育与水有着密切的关系。
一水因子的生态作用
1水是植物生存的重要条件
水具有独特的物理和化学性质,一切生物有机能都离不开水,水是生命存在的先决条件,生命从水体中形成和演化的。
水是构成植物体的主要成分之一。从活细胞到树木种子,都含有不同比例的水,原生质平均含水量达85%~90%;根和茎端的生长部分含水约占其鲜重的90%;新伐木材含水量约占50%。植物的生命活动需要水,水是光合作用的原料。有机物的水解作用需要有水参与反应。水使植物和树木组织保持膨压,维持器官的紧张度,使其具有活跃的功能。水的比热和潜值高,可使植物体温度趋于稳定,水的高比热具有缓冲能力,当植物受热时,其体温变化相当小。同时,水也是维持地球表面温度不剧烈变化的重要原因,因为地球表面3/4的部位都被水覆盖,水的比热较高,即使白天受到太阳直射水体温度也不会升得很高,相反,晚上水体温度也不会下降很多。同时,水也是养分的溶剂。水对植物具有的多种功能,所以区域性的水分状况、水的可利用性决定了植物的生产。植物对水分条件的不同适应,形成了各种各样的生态类型及适应方式。
2 水对植物生长发育的影响
水量对植物的生长也有一个最高、最适和最低3个基点。低于最低点,植物萎焉、生长停止;高于最高点,根系缺氧、窒息、烂根;只有含水量处于最合适的范围内,才能维持植物的水分平衡,以保证植物有最优的生长条件。种子萌发时,需要较多的水分,因水能软化种皮,增强透性,使呼吸加强,同时水能使种子内凝胶状态的原生质转变为溶胶状态,使生理活性增强,促使种子萌发。水分还影响植物的其它生理活动。实验表明,植物在萎蔫前蒸腾量减少到正常水平的65%时,同化产物减少到正常水平的55%;相反,呼吸却增加到正常水平的62%,从而导致植物生长基本停止。
3 水对植物数量和分布的影响
降雨量受地理位置、海拔高度、地形等的影响,随着降水量的不同(表3-1),植被类型也发生变化,以植物为食的动物种类也发生变化。我国从东南到西北,可以分为3个等雨量区,因而植物类型也可分为3个区,即湿润森林区、干旱草原区及荒漠区。即使是同一山体,迎风坡和背风坡,也因降水的差异各自生长着不同的植物,伴随分布着不同的动物。水分与动植物的种类和数量存在着密切的关系。在降水量最多的赤道,热带雨林中植物达52种/hm2,而降水量较少的大兴安岭红松林群落中,仅有植物10种/hm2,在荒漠地区,单位面积植物种类更少。
表3-1 降雨量与植物类型关系
年降雨量mm | 0~24.5 | 24.5~73.5 | 73.5~1225 | >1225 |
植物类型 | 荒漠 | 草原 | 森林 | 湿润森林 |
二依据水分对园林植物的分类
依据植物对水分的忍受程度,可以将植物分为旱生植物、中生植物、湿生植物和水生植物。
1 旱生植物
旱生植物能较长期忍受干旱而正常生长发育。根据其忍受机制的不同,可以分为少浆植物或硬叶植物、多浆植物或肉质植物、冷生植物或干矮植物三大类。
(1) 少浆植物或硬叶植物
少浆植物或硬叶植物一般体内的含水量很少,而且在丧失1/2含水量时仍不会死亡。它们往往具以下的形态特征:Ⅰ叶面积小,多退化成鳞片状或针状或刺毛状;Ⅱ叶表具有厚的蜡层、角质层或毛茸,防止水分的蒸腾;Ⅲ 叶的气孔下陷并在气孔腔中生有表皮毛,以减少水分散失;Ⅳ 当体内水分降低时,叶片卷曲或呈折迭状,如卷柏;Ⅴ 根系极发达,能从较深的土层内和较广的范围内吸收水分;Ⅵ 细胞液的渗透压极高,叶片失水后不萎凋变形;Ⅶ 气孔数较多。
整体来看,少浆或硬叶植物通过减少水分的散失而生存下来,其所有形态特征的变化都是围绕这一点而进行的变化。
(2) 多浆植物或肉质植物
这类植物体内有薄壁组织形成的储水组织,体内含有大量的水分。其形态结构具有以下特点:Ⅰ 茎或叶具有发达的贮水组织而多肉;Ⅱ 茎或叶的表皮有厚角质层,表皮下有厚壁细胞层,这种结构可减少水分的蒸腾;Ⅲ 大多数种类的气孔下陷,气孔数目不多;Ⅳ 根系不发达,属于浅根系植物;Ⅴ 细胞液的渗透压很低。
多浆类植物适应环境的对策为在有水的条件下充分吸收水分,然后贮藏起来保证其生理的需要,同时减少水分消耗以渡过不良环境。
(3) 冷生植物或干矮植物
本类植物具有旱生植物的旱生特征,但又有自己的特征。其生长环境依水条件可分为两种:一种是土壤干旱而寒冷,植物具有旱生性状,生长于高山地区;二是土壤多湿而寒冷,植物亦呈旱生状性,土壤有水但不能吸收,表现为生理干旱。常见于寒带、亚寒带地区,是温度与水分因子综合影响所致。
2 中生植物
中生植物不能忍受过湿或过干的环境,这类植物种类众多,因而对于干旱和湿润的忍受程度差异较大。园林中大部分植物属于中生类型植物。
3 湿生植物
湿生植物需要生长在潮湿的环境中,在干燥的环境中则生长不良,在过干的环境则可能死亡。根据其对光的需求,可以分为阳性湿生植物和阴性湿生植物。
(1) 阳性湿生植物 生长在阳光充足,土壤水分经常饱和或仅有较短的干旱期地区的湿生植物为阳性湿生植物,如鸢尾、落羽杉、池杉、水松等。
(2) 阴性湿生植物 生长在光线不足,空气湿度较高,土壤潮湿环境下的湿生植物为阴性湿生植物,如热带雨林或亚热带季雨林中、下层的许多种类,蕨类、秋海棠等。
4 水生植物
水生植物指生长在水中的植物。根据其茎与水面的距离,将水生植物分为挺水植物、浮水植物和沉水植物。
(1) 挺水植物 植物体的大部分露在水面以上的空气中,如芦苇、香蒲等。这类植物在滨水景观和湿地公园中广泛应用,所形成的景观在夏季具有极强的观赏性,如杭州西湖十景中的曲院风荷就是以观赏挺水植物荷花为主。
(2) 浮水植物 叶片飘浮在水面的植物,根据其根是否与水中的土壤接触可以分为半浮水植物和全浮水植物。
半浮水植物指植物的根生于水下泥中,而叶浮于水面,典型的植物如睡莲,这类植物的应用需要有一个相对稳定的水位,急剧变化的水位不适合于这类植物的生长,因而睡莲的应用一般是小的池塘中,且水位比较稳定。全浮水植物指植物体完全浮于水面,如凤眼莲、浮萍、满江红等。这类植物随着水位的升降而升降。
(3) 沉水植物 植物体完全沉没在水中,如金鱼藻、苦草等。由于水对光线有反射、吸收的功能,因而沉水植物一般生长在水质较好的环境中,或者生长在很浅的水域中。
三 耐旱植物
植物种类不同,对于土壤中的缺水的敏感性不一样,根据植物对缺水的敏感性及生长情况,可以将植物分为五大类型,分别是:
1 耐旱力最强的树种
这类植物能经受2个月以上的干旱高温,不采取抗旱措施树木能缓慢生长, 常见的树种有:雪松、黑松、菝葜、响叶杨、加杨、旱柳、杞柳、化香、小叶栎、白栎、苦槠、榔榆、构树、柘树、小檗、山胡椒、狭叶山胡椒、枫香、桃、枇杷、石楠、光叶石楠、火棘、山槐、合欢、葛藤、胡枝子类、黄檀、紫穗槐、紫藤、鸡眼草、臭椿、楝树、乌桕、野桐、算盘子、黄连木、盐肤木、飞蛾槭、野葡萄、木芙蓉、芫花、君迁子、秤锤树、夹竹桃、栀子花、水杨梅等。
2 耐旱能力较强的树种
这类树木经受2个月以上的干旱高温,不采取抗旱措施,树木能缓慢生长,但有叶黄落下及枯梢现象,常见的种类有:马尾松、油松、赤松、湿地松、侧柏、千头柏、圆柏、柏木、龙柏、偃柏、毛竹、水竹、棕榈、毛白杨、滇杨、龙爪柳、青钱柳、麻栎、青冈栎、板栗、锥栗、白榆、朴树、小叶朴、榉树、糙叶树、桑树、崖桑、无花果、薜荔、南天竹、广玉兰、香樟、溲疏、豆梨、杜梨、沙梨、杏树、李树、皂荚、云实、肥皂荚、槐树、杭子稍、波氏槐蓝、枸桔、香椿、油桐、千年桐、山麻杆、重阳木、黄杨、瓜子黄杨、野漆、枸骨、冬青、丝棉木、无患子、复羽叶栾树、马甲子、扁担杆、木槿、梧桐、杜英、厚皮香、柽柳、柞木、胡颓子、紫薇、银薇、石榴、八角枫、常春藤、羊踯躅、柿树、粉叶柿、光叶柿、白檀、桂花、丁香、雪柳、水曲柳、常绿白蜡树、迎春、毛叶探春、醉鱼草、粗糠树、枸杞、凌霄、六月雪、黄栀子、金银花、六道木、忍冬、红花忍冬、短柄忍冬、木本绣球等。
3 耐旱力中等的树种
树木能忍受2个月以上的干旱高温不死,但有较重的落叶和枯梢现象,常见种类有:罗汉松、日本五针松、白皮松、落羽杉、刺柏、香柏、银白杨、小叶杨、钻天杨、杨梅、胡桃、核桃楸、桦木、桤木、大叶朴、木兰、厚朴、桢楠、八仙花、山梅花、蜡瓣花、海桐、杜仲、悬铃木、木瓜、樱桃、樱花、海棠、郁李、梅、绣线菊属部分种类、紫荆、刺槐、龙爪槐、柑桔、柚、橙、朝鲜黄杨、锦熟黄杨、三角枫、鸡爪槭、五叶槭、枣树、枳椇、葡萄、椴树、茶、山茶、金丝桃、喜树、梓树、灯台树、楤木、刺楸、杜鹃、野茉莉、白蜡树、女贞、小蜡、水蜡树、连翘、金钟花、黄荆条、大青、泡桐、梓树、黄金树、钩藤、水冬瓜、接骨木、绣球花、荚蒾、锦带花等。
4 耐旱力较弱的树种
树木能忍受干旱高温一个月以内不致死亡,但有严重落叶枯梢现象,生长几乎停止,如旱期再延长而不采取抗旱措施就会逐渐枯死,常见种类有有:粗榧、三尖杉、香榧、金钱松、华山松、柳杉、鹅掌楸、玉兰、八角茴香、腊梅、杨梅、大叶黄杨、青榨槭、糖槭、油茶、结香、珙桐、四照花、白辛树等。
5 耐旱力最弱的树种
树木忍受高温干旱一月左右即死亡,在相对湿度降低,气温达40℃以上时死亡最为严重,常见树木种类有:银杏、杉木、水杉、水松、日本花柏、日本扁柏、白兰花、檫木、珊瑚树等。
四 耐淹树种
植物种类不同,对于土壤被水淹的敏感性不一样,根据植物被水淹后的敏感性及生长情况,可以将植物分为五大类型,分别是:
1 耐淹力最强的树种
树木能耐3个月以上的深水浸淹,当水退后生长正常或略见衰弱,树叶有黄落的现象,有时枝梢枯萎;如花叶柳、垂柳、旱柳、龙爪槐、榔榆、桑、柘、豆梨、杜梨、柽柳、紫穗槐、双荚决明、落羽杉等。
2 耐淹力较强的树种
树木能耐2个月肥上的深水浸淹,当水退后生长衰弱,树叶常见叶片变黄脱落。如水松、棕榈、栀子、麻栎、枫杨、榉树、山胡椒、狭叶山胡椒、沙梨、枫香、悬铃木属3种、紫藤、楝树、乌桕、重阳木、柿、葡萄、雪柳、白蜡、凌霄等。
3 耐淹力中等的树种
树木能耐较短(1~2个月有)的水淹,水退后必呈衰弱,时间久即趋枯萎,即使有一定萌芽力也难以恢复生长,如侧柏、千头柏、圆柏、龙柏、水杉、水竹、紫竹、竹、广玉兰、酸橙、夹竹桃、杨类3种、木香、李树、苹果、槐树、臭椿、香椿、卫矛、紫薇、丝棉木、石榴、喜树、黄荆、迎春、枸杞、黄金树等。
4 耐淹力弱的树种
仅能忍耐2~3周短期水淹,超过时间即趋枯萎,一般经短期水淹后生长显然衰弱。如罗汉松、黑松、刺柏、樟树、枸桔、花椒、冬青、小蜡、黄杨、胡桃、板栗、白榆、朴树、梅、杏、合欢、皂荚、紫荆、南天竹、溲疏、无患子、刺楸、三角枫、梓树、连翘、金钟花等。
5 耐淹力最弱的树种
此类树木最不耐淹,水仅浸淹地表或根系一部至大部时,经过不到一周的短暂时期即趋枯萎而无恢复生长的可能。本类树木有:马尾松、杉木、柳杉、柏木、海桐、枇杷、石楠、栾树、木芙蓉、木槿、梧桐、泡桐、楸树、绣球花等。
五 耐旱、耐涝植物的特点
由上述的耐旱、耐淹力分级情况来看,可概括出树木的几个特点:
1 对阔叶树而言,一般情况是耐淹力强的树种,其耐旱力也表现得很强,例如柳类、桑、柘、榔榆、梨类、紫穗槐、紫藤、夹竹桃、乌桕、楝、白蜡、雪柳、柽柳、山胡椒等。
2 深根性树种大多较耐旱,如松类、栎类、樟树、臭椿、乌桕、构树等,但檫木为一例外。浅根性树种大多不耐旱,如杉木、柳杉、刺槐等。
3 树种的耐力与其原产地生境条件有关。
4 在针叶树类(包括银杏)中,其自然分布较广及属于大科、大属的树木比较耐旱,如多种松科、柏科的树种。反之,自然分布较狭及属于小科、小属,如仅为一科一属一种或仅有几种者,其耐旱力多较弱,如银杏科、三尖杉科、红豆杉科及杉科等。在阔叶树类中,也有上述趋势,但非必然。在耐水力方面,不论针叶树或阔叶树,其为常绿者常不如落叶者耐涝,而松科、木兰科、杜仲科、无患子科、梧桐科、锦葵科、豆目三科(紫穗槐、紫藤等例外)、蔷薇科(梨属例外)等大多是耐淹性较差。
5 就某个具体树种而言,其分布区域广大者,常具有较强的耐性。
六 水分的其它形态对树木的影响
1 雪 降雪可覆盖大地,增加土壤水分,保护土壤,防止土温过低,有利植物越冬。但大雪较大的地区,使树木受到雪压,甚至折断树干。
2 冰雹 冰雹大小会对树木造成不同程度的损害,如果冰雹较大,会对树木造成毁灭性的影响。
3 雨淞、雾淞 雨凇和雾松会在树枝上形成一层冻壳,严重时,会使树枝折断,一般受害以乔木较多,草本和灌木较少。
4 雾 雾伴随着大的湿度,虽然能影响光照,但是对草木的繁茂有利。但如果雾中有着各种污染物质,则对植物的生长有害。
七 水与滨水植物景观类型
“仁者乐山,智者乐水。”因而在城市大型的园林绿地中,水因子是十分受关注和欢迎的。也正因为如此,园林中滨水植物景观的设计是人们关注和研究的热点。
滨水植物景观的设计中,人们往往根据与水体距离的远近和空间的围合进行分类,其景观可以分为以下几个类型:
1 开敞植物景观
开敞植被带景观是指由地被和草坪覆被的大面积平坦地或缓坡地所形成的景观。场地上基本无乔、灌木,或仅有少量的孤植风景树,空间开阔明快,通透感强,构成了岸线景观的虚空间。它是水陆物质和能量交换的通道,方便了水域与陆地空气的对流,可以改善陆地空气质量、调节陆地气温。另外,这种开敞的空间也是欣赏风景的透景线,对滨水沿线景观的塑造和组织起到重要作用。
由于空间开阔,适于游人聚集,所以开敞植被带往往成为滨河游憩中的集中活动场所,满足集会、户外游玩、日光浴等活动的需要。
2 稀疏型植物景观
稀疏型植物景观是指由稀疏乔、灌木组成的半开敞型植物景观。乔、灌木的种植方式,或多株组合形成树丛式景观;或小片群植形成分散于绿地上的小型林地斑块。在景观上,构成岸线景观半虚半实的空间。稀疏型林地具有水陆交流功能和透景作用,但其通透性较开敞植被带稍差。不过,正因为如此,在虚实之间,创造了一种似断似续,隐约迷离的特殊效果。
稀疏型林地空间通透,有少量遮荫树,尤其适合于炎热地区开展游憩、日光浴等户外活动。
3 郁闭型植物景观
郁闭型植物景观是由乔、灌、草组成的结构紧密的林地,郁闭度在0.7以上。这种林地结构稳定,有一定的林相外貌,往往成为滨水绿带中重要的风景林。在景观上,构成岸线景观的实空间,保证了水体空间的相对独立性。
密林具有优美的自然景观效果,是林间漫步、寻幽探险、享受自然野趣的场所。在生态效益上,郁闭型密林具有保持水土、改善环境、提供野生生物栖息地等作用。
4 湿地植被景观
湿地是指介于陆地和水体之间,水位接近或处于地表又或有浅层积水的过渡性地带。湿地具有保护生物多样性、蓄洪防旱、保持水土、调节气候等作用。其丰富的动植物资源和独特景观吸引了大量游客和专家学者前来观光、游憩,或进行科学考察等活动。湿地上植物类型多样,如海滨的红树林及湖泊带的水杉林、落羽杉林等。湿地植被景观往往由植物、驳岸、水体所共同构成。