溫度與園林植物

第三章溫度與園林植物第一節(jié)城市溫度環(huán)境第二節(jié)溫度對(duì)園林植物的生態(tài)作用第三節(jié)園林植物對(duì)溫度的適應(yīng)第四節(jié)園林植物對(duì)氣溫的調(diào)節(jié)作用第一節(jié)城市溫度環(huán)境1.溫度及其變化規(guī)律（1）熱量平衡在白天晴朗天氣條件下，地面熱量平衡（R）公式為：

R=（S+S′+Ea）-[（S+S′）a+Ee]R=（S+S′）-[（S+S′）a+Ea-Ee]R=（S+S′）（1-a）-rR為地面輻射與大氣逆輻射中被地面所吸收部分之差，稱為地面有效輻射。（2）溫度變化規(guī)律溫度在空間上的變化緯度：隨著緯度增加，溫度逐漸降低一般緯度每增高1度，年平均溫度下降0.5-0.7度海拔：隨著海拔升高，太陽輻射增強(qiáng)，但是大氣保溫效果差，所以溫度下降一般海拔每升高1000m，氣溫下降5.5度。坡向：北半球南坡土壤溫度比北坡高地形：以山谷為例，白天谷中氣溫較周圍高晚上則形成氣溫下低上高的現(xiàn)象溫度在時(shí)間上的變化四季變化：我國(guó)一般是春季氣候溫暖，晝夜長(zhǎng)短相差不大；

夏季炎熱，晝長(zhǎng)夜短；

秋季和春季相似；

冬季則寒冷而晝短夜長(zhǎng)。日變化：一般氣溫最低值出現(xiàn)在凌晨日出前，日出后氣溫逐漸上升，在中午13：00~14：00達(dá)最高值，以后開始持續(xù)下降，直到日出前。晝夜溫差一般隨著緯度的增加而減小。2.城市溫度條件2.1城市熱島效應(yīng)洛杉磯（1）熱島效應(yīng)時(shí)間變化

a.日變化:

最強(qiáng)：日落后3～5小時(shí)，是一種夜間現(xiàn)象最弱：日出后減弱，午后13時(shí)左右最弱

b.年變化：

我國(guó)城市熱島效應(yīng)一般是秋冬季強(qiáng)，春夏季弱

城市氣溫高于四周郊區(qū)氣溫的現(xiàn)象，也稱“城市熱島”。是城市氣候最明顯的特征之一。（2）城市熱島的時(shí)空分布

空間分布

a.水平方向：熱島中心出現(xiàn)在人口密集、建筑密度大、工商業(yè)最集中的城區(qū)

b.垂直方向（夏天、晴天）白天:市區(qū)中心與郊區(qū)氣溫垂直分布基本相同夜間:地面附近熱島強(qiáng)度大，向上逐漸減弱，甚至出現(xiàn)負(fù)值（即交叉現(xiàn)象——城市上空氣溫比郊區(qū)低）不規(guī)則變化：城市化程度城市用地類型下墊面性質(zhì)城市區(qū)域氣候城市布局

城市特殊的下墊面貯熱量大：反射率小，熱容量大（3）熱島效應(yīng)形成的原因

城市人為熱釋放量大：生產(chǎn)、生活產(chǎn)生熱量

城市通風(fēng)不良，濕熱交換慢：熱擴(kuò)散慢、蒸騰蒸發(fā)小城市溫室效應(yīng)強(qiáng)

溫室效應(yīng)：大氣中CO2等污染物，能透過太陽輻射，強(qiáng)烈的吸收和反射地面的長(zhǎng)波輻射，象溫室一樣把大部分熱能截留在大氣層中，使近地面溫度升高的現(xiàn)象。2.2城市逆溫逆溫：氣溫隨海拔高度增加而增加的現(xiàn)象2.3城市局部環(huán)境的溫度變化（1）鋪裝地面對(duì)周圍氣溫的影響2.3城市局部環(huán)境的溫度變化（2）建筑物不同朝向的溫度差異一年中，夏季樓南樓北氣溫差異不明顯其它季節(jié)樓南氣溫>樓北氣溫距樓3M處，兩側(cè)氣溫差2℃左右一天中，樓北比樓南氣溫變化推遲1.5～2小時(shí)2.3城市局部環(huán)境的溫度變化（3）地面覆蓋對(duì)土壤溫度的影響裸地與植被覆蓋地土壤溫度比較

深度裸地土溫(℃)低矮禾草覆蓋地土溫(℃)二者

maxmin差值maxmin差值之差

2.536.616.320.331.918.613.37.012.525.420.15.324.320.93.41.925.023.320.62.722.220.91.31.450.019.518.60.919.719.10.60.3

第二節(jié)溫度對(duì)園林植物的生態(tài)作用1.溫度與植物生理活動(dòng)受溫度影響最大的是：①促進(jìn)生化反應(yīng)的酶，特別是促進(jìn)光合作用和蒸騰作用的酶；②二氧化碳和氧氣在植物細(xì)胞內(nèi)的溶解度；③蒸騰作用；④根系在土壤中吸收水分和礦物質(zhì)的能力。不同生理生化反應(yīng)過程對(duì)溫度的要求不盡相同，它們的三基點(diǎn)溫度有一定差異，三基點(diǎn)溫度是指最低溫度、最適溫度和最高溫度。2.溫度與植物的生長(zhǎng)發(fā)育（1）溫度與植物的生長(zhǎng)：植物種子只有在一定條件下才能萌發(fā)。一般溫帶樹種的種子，在0-5℃開始萌動(dòng)。大多數(shù)樹木種子萌動(dòng)的最適溫度為25-30℃，最高溫度為35-40℃，溫度再高會(huì)對(duì)芽產(chǎn)生有害作用。凈初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）：是指生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)單位時(shí)間單位面積植物的凈生產(chǎn)能力（總生產(chǎn)量減去呼吸消耗部分），Lieth曾提出溫度和凈初級(jí)生產(chǎn)力模型，認(rèn)為對(duì)植物生產(chǎn)力而言，最適溫度為15-25℃，與光合作用的適宜溫度范圍基本一致。

光合作用速率除受光照強(qiáng)度影響外，還受其他環(huán)境因素的制約。溫度是一個(gè)主要影響因素，溫帶樹木光合作用的溫度范圍一般在-5℃-35℃之間，最適溫度為15℃-25℃之間。凈初級(jí)生產(chǎn)力與年平均溫度的關(guān)系（2）溫度與植物發(fā)育

春化作用(Vernalization):低溫才能開花或增強(qiáng)開花能力的作用

天仙子甘藍(lán)月見草蘋果梨桃塔楊等3.極端溫度對(duì)植物的影響

臨界溫度(criticaltemperature)：使生物開始受害的最低溫度（一）低溫危害使生物體內(nèi)結(jié)冰,蛋白質(zhì)變性，使生物代謝緩慢生長(zhǎng)發(fā)育受阻冷害/寒害(colddamage/injury)：喜溫生物在0℃以上的溫度下受害或死亡

eg.丁子香6.1℃、輕木5℃、熱帶魚10℃凍害(frostdamage/injure)：冰點(diǎn)以下的低溫使生物體形成冰晶而造成的傷害霜害(frostbite)早霜——未及時(shí)休眠的植物，南種北引；晚霜——過早萌發(fā)的植物，北種南引

凍舉/凍拔(frostheaving)——土壤結(jié)冰時(shí)體積膨脹，連同植物一起抬升，氣溫回升后土壤回落而植物根系外露(苗木)

凍裂(frost-split/crack/cleft)——白天太陽直射樹干，夜晚氣溫迅速下降，由于木材導(dǎo)熱慢造成樹干西南側(cè)內(nèi)熱脹外冷縮的玄向拉力，使樹干縱向開裂生理干旱(physiologicaldrought)——冬季或早春土壤結(jié)冰，使植物根系不能活動(dòng)。當(dāng)氣溫回升時(shí)地上部分開始蒸騰失水，從而使植物失水干枯和死亡凍害凍裂高溫危害蛋白質(zhì)變性——干切、皮灼有毒物生成——含氮化合物合成受阻饑餓現(xiàn)象——呼吸速率大于光合速率蒸騰失水——水分平衡失調(diào)、萎蔫皮灼

強(qiáng)烈的太陽輻射引起植物表皮組織和形成層的局部死亡根頸灼傷夏季土表溫度升高灼傷幼苗柔弱根頸，使根頸處產(chǎn)生寬幾厘米的縊縮環(huán)帶4.城市熱島的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)a使中高緯度城市取暖季節(jié)縮短，降低能源消耗，減少大氣污染

有利影響b縮短城市冬季積雪、凍土?xí)r間，延長(zhǎng)植物生長(zhǎng)季，花期提早a.加重了城市夏季高溫酷熱程度，造成居民不適、中暑和心臟病不利影響b.高溫增加了夏季城市空調(diào)降溫能源消耗，增加環(huán)境污染c.城市夏季過熱加重了植物的高溫危害焦葉皮灼根系死亡有效積溫(effectiveaccumulativetemperature):

生物在某一發(fā)育階段或整個(gè)發(fā)育期高于發(fā)育起點(diǎn)溫度(生物學(xué)零度)以上的晝夜溫度之和

K=N(T-T0)

K為有效積溫N為時(shí)期(天數(shù))T為日平均溫度T0為生物學(xué)零度(溫帶5℃,亞熱帶10℃,熱帶18℃)5.溫度與植物的分布第三節(jié)園林植物對(duì)溫度的適應(yīng)1.園林植物對(duì)極端溫度的適應(yīng)（1）植物對(duì)低溫的適應(yīng)形態(tài)適應(yīng)(morphogeny)

保護(hù)物：油脂、鱗片、木栓層、蠟粉、密毛植株體：矮小、匍匐、墊狀、蓮座狀越冬方式：種子，塊莖、塊根、鱗莖，落葉生理適應(yīng)(physiologicaladaptation)原生質(zhì)特性改變——水分↓，糖類、脂肪、色素↑吸收更多的紅外線，花青素、胡蘿卜素↑及時(shí)轉(zhuǎn)入休眠——質(zhì)壁分離、脂類覆蓋原生質(zhì)生長(zhǎng)減弱——酶的分解大于合成、滲透壓增加(2)植物對(duì)高溫的適應(yīng)形態(tài)適應(yīng)

絨毛、鱗片、白色皮、革質(zhì)葉——反光葉片垂直排列或折疊——減少光吸收面積木栓組織增厚——隔熱生理適應(yīng)

糖、鹽濃度增加——降低細(xì)胞含水量蒸騰作用旺盛——增加散熱反射紅外線——避免增溫2、晝夜變溫與溫周期現(xiàn)象溫周期現(xiàn)象(thermoperiodism):

生物生長(zhǎng)發(fā)育與晝夜溫度變化同步的現(xiàn)象（一定的溫度范圍內(nèi)，晝夜溫差較大更利于植物的生長(zhǎng)和產(chǎn)品質(zhì)量的提高）溫周期對(duì)植物的影響：

促進(jìn)種子萌發(fā)——變溫處理難發(fā)芽種子促進(jìn)生長(zhǎng)提高產(chǎn)量品質(zhì)增強(qiáng)抗性3.季節(jié)變溫與物候現(xiàn)象

物候(phenologicalphenomenon):

生物長(zhǎng)期適應(yīng)于一年中氣候條件的節(jié)律性變化，而形成與此相適應(yīng)的生育節(jié)律（春季─萌芽秋季─落葉冬季─休眠）

生長(zhǎng)期:植物一年中從萌芽到落葉休眠的時(shí)期

生長(zhǎng)季:一個(gè)地區(qū)一年中適于植物生長(zhǎng)的時(shí)期物候期

植物的器官在不同季節(jié)中從形態(tài)上顯示的各種變化現(xiàn)象（萌芽、展葉、初花、盛花、末花、果熟、落葉、休眠）海拔——海拔每上升100M，年平均溫度下降0.5～0.6℃，(春天和初夏的物候期推遲4天/100M)經(jīng)度——大陸性氣候越強(qiáng)，氣溫越高，物候期越早（1.1～

1.5天/1

）

影響物候期的因素：緯度——緯度每增加1(111㏎)，年平均溫度下降0.5～0.9℃，(春天和初夏的物候期推遲4天/1)

霍普金斯(A.D.Hopkins)定律——在北美溫帶地區(qū)，緯度北移1、或經(jīng)度移動(dòng)1、或海拔上升124M(400英尺)，植物的物候期在春天和初夏延遲4天，而在秋季提早4天。木芙蓉武漢10月21日廬山10月6日菊花南坡北坡春季

山上比山下晚高緯度比低緯度晚沿海比內(nèi)陸晚秋季反之

人間四月芳菲盡，山寺桃花始盛開一山有四季，十里不同天物候規(guī)律

植物的熱量平衡（1）熱輻射：植物體熱輻射散發(fā)的熱量可占到植物吸收的全部熱量的一半；（2）蒸騰：液態(tài)水變成氣態(tài)時(shí)消耗一定熱能，從而降低葉面溫度；（3）對(duì)流：無風(fēng)時(shí)貼近葉表面的空氣薄層有對(duì)流作用。

通過這些機(jī)制，植物和環(huán)境之間保持著一定的熱量平衡，從而使植物體保持適當(dāng)?shù)臏囟?。第三?jié)園林植物對(duì)溫度的調(diào)節(jié)(1)植物枝葉阻擋到達(dá)地面的直接輻射，減緩氣溫上升速度，降低夏季環(huán)境溫度2.園林植物調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的機(jī)理太陽直接輻射對(duì)空氣的加溫效果0.02℃/h(2)樹冠阻擋建筑物墻面的反輻射，降低周圍環(huán)境溫度(3)植物蒸騰散熱，降低周圍環(huán)境溫度(4)大片綠地形成局部微風(fēng)，夏季和白天降低周圍環(huán)境溫度，冬季和夜晚增加周圍環(huán)境溫度(5)綠地面積越大，對(duì)周圍環(huán)境溫度調(diào)節(jié)效果越顯著3.城市綠地的環(huán)境溫度調(diào)節(jié)效果

夏季綠地內(nèi)氣溫低于綠地外氣溫，可有效降低日均溫和最高溫草坪的降溫效果(℃)

時(shí)間草坪廣場(chǎng)街道

07：0029.330.531.313：3032.534.53517：0031.332.333.5

日均溫3132.433.3墻面綠化對(duì)室內(nèi)溫度的影響(OC)地點(diǎn)7月13日7月15日7月16日最高最低日平均最高最低日平均最高最低日平均綠化房間33.030.031.034.031.032.834.030.532.0無綠化房間34.030.032.035.032.033.534.531.032.8溫差1.001.01.01.00.70.50.50.8屋頂綠化的降溫效果(OC)時(shí)間8月10日8月14日屋頂綠化對(duì)照降溫量屋頂綠化對(duì)照降溫量7:00