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1、第三章 温度与园林植物,第一节 城市温度环境 第二节 温度对园林植物的生态作用 第三节 园林植物对温度的适应 第四节 园林植物对气温的调节作用,第一节 城市温度环境,1.温度及其变化规律 （1）热量平衡 在白天晴朗天气条件下，地面热量平衡（R）公式为： R=（S+S+Ea）-（S+ S）a+Ee R=（S+ S）-（S+ S）a+ Ea- Ee R= （S+ S）（1-a）-r R为地面辐射与大气逆辐射中被地面所吸收部分之差，称为地面有效辐射。,（2）温度变化规律 温度在空间上的变化 纬度：随着纬度增加，温度逐渐降低 一般纬度每增高1度，年平均温度下降0.5-0.7度 海拔：随着海拔升高，太阳
2、辐射增强，但是大气保温效果差，所以温度下降 一般海拔每升高1000m，气温下降5.5度。 坡向：北半球南坡土壤温度比北坡高 地形：以山谷为例，白天谷中气温较周围高 晚上则形成气温下低上高的现象,温度在时间上的变化 四季变化：我国一般是春季气候温暖，昼夜长短相差不大； 夏季炎热，昼长夜短； 秋季和春季相似； 冬季则寒冷而昼短夜长。 日变化：一般气温最低值出现在凌晨日出前，日出后气温逐渐上升，在中午13：0014：00达最高值，以后开始持续下降，直到日出前。 昼夜温差一般随着纬度的增加而减小。,2.城市温度条件 2.1城市热岛效应,洛 杉 矶,（1）热岛效应,时间变化 a.日变化: 最强：日落后3
3、5小时，是一种夜间现象 最弱：日出后减弱，午后13时左右最弱 b.年变化： 我国城市热岛效应一般是秋冬季强，春夏季弱,城市气温高于四周郊区气温的现象，也称“城市热岛”。是城市气候最明显的特征之一。,（2）城市热岛的时空分布,空间分布,a.水平方向：热岛中心出现在人口密集、建筑密度大、工商业最集中的城区 b.垂直方向（夏天、晴天） 白天:市区中心与郊区气温垂直分布基本相同 夜间:地面附近热岛强度大，向上逐渐减弱，甚至出现负值（即交叉现象城市上空气温比郊区低） 不规则变化：城市化程度 城市用地类型 下垫面性质 城市区域气候 城市布局,城市特殊的下垫面贮热量大：反射率小，热容量大,（3）热岛效应形成
4、的原因,城市人为热释放量大：生产、生活产生热量,城市通风不良，显热交换慢：热扩散慢、蒸腾蒸发小 城市温室效应强 温室效应：大气中CO2等污染物，能透过太阳辐射，强烈的吸收和反射地面的长波辐射，象温室一样把大部分热能截留在大气层中，使近地面温度升高的现象。,2.2城市逆温,逆温：气温随海拔高度增加而增加的现象,2.3城市局部环境的温度变化,（1）铺装地面对周围气温的影响,2.3城市局部环境的温度变化,（2）建筑物不同朝向的温度差异,一年中，夏季 楼南楼北气温差异不明显 其它季节 楼南气温楼北气温 距楼3M处，两侧气温差2左右 一天中，楼北比楼南气温变化推迟1.52小时,2.3城市局部环境的温度变
5、化,（3）地面覆盖对土壤温度的影响,裸地与植被覆盖地土壤温度比较 深度 裸地土温() 低矮禾草覆盖地土温() 二者 max min 差值 max min 差值 之差 2.5 36.6 16.3 20.3 31.9 18.6 13.3 7.0 12.5 25.4 20.1 5.3 24.3 20.9 3.4 1.9 25.0 23.3 20.6 2.7 22.2 20.9 1.3 1.4 50.0 19.5 18.6 0.9 19.7 19.1 0.6 0.3,第二节 温度对园林植物的生态作用,1.温度与植物生理活动 受温度影响最大的是：促进生化反应的酶，特别是促进光合作用和蒸腾作用的酶；二氧化
6、碳和氧气在植物细胞内的溶解度；蒸腾作用；根系在土壤中吸收水分和矿物质的能力。 不同生理生化反应过程对温度的要求不尽相同，它们的三基点温度有一定差异，三基点温度是指最低温度、最适温度和最高温度。,2.温度与植物的生长发育 （1）温度与植物的生长：植物种子只有在一定条件下才能萌发。一般温带树种的种子，在0-5开始萌动。大多数树木种子萌动的最适温度为25-30，最高温度为35-40，温度再高会对芽产生有害作用。,净初级生产力（NPP）：是指生态系统内单位时间单位面积植物的净生产能力（总生产量减去呼吸消耗部分），Lieth曾提出温度和净初级生产力模型，认为对植物生产力而言，最适温度为15-25，与光合
7、作用的适宜温度范围基本一致。 光合作用速率除受光照强度影响外，还受其他环境因素的制约。温度是一个主要影响因素，温带树木光合作用的温度范围一般在-5-35之间，最适温度为15-25之间。,净初级生产力与年平均温度的关系,（2）温度与植物发育,春化作用(Vernalization):低温才能开花或增强开花能力的作用 天仙子 甘蓝 月见草 苹果 梨 桃 塔杨等,3.极端温度对植物的影响,临界温度(critical temperature)：使生物开始受害的最低温度 （一）低温危害 使生物体内结冰,蛋白质变性，使生物代谢缓慢生长发育受阻 冷害/寒害(cold damage/injury)：喜温生物在0
8、以上的温度下受害或死亡 eg.丁子香6.1 、轻木5 、热带鱼10,冻害(frost damage/injure)：冰点以下的低温使生物体形成冰晶而造成的伤害 霜害(frostbite)早霜未及时休眠的植物，南种北引；晚霜过早萌发的植物，北种南引 冻举/冻拔(frost heaving)土壤结冰时体积膨胀，连同植物一起抬升，气温回升后土壤回落而植物根系外露(苗木) 冻裂(frost-split/crack/cleft)白天太阳直射树干，夜晚气温迅速下降，由于木材导热慢造成树干西南侧内热胀外冷缩的玄向拉力，使树干纵向开裂 生理干旱(physiological drought)冬季或早春土壤结冰，
9、使植物根系不能活动。当气温回升时地上部分开始蒸腾失水，从而使植物失水干枯和死亡,冻 害,冻 裂,高温危害 蛋白质变性干切、皮灼 有毒物生成含氮化合物合成受阻 饥饿现象呼吸速率大于光合速率 蒸腾失水水分平衡失调、萎蔫,皮灼 强烈的太阳辐射引起植物表皮组织和形成层的局部死亡,根颈灼伤 夏季土表温度升高灼伤幼苗柔弱根颈，使根颈处产生宽几厘米的缢缩环带,4.城市热岛的生态环境效应,a 使中高纬度城市取暖季节缩短，降低能源消耗，减少大气污染,有利影响,b 缩短城市冬季积雪、冻土时间，延长植物生长季，花期提早,a.加重了城市夏季高温酷热程度，造成居民不适、中暑和心脏病,不利影响,b.高温增加了夏季城市空调
10、降温能源消耗，增加环境污染 c.城市夏季过热加重了植物的高温危害 焦叶 皮灼 根系死亡,有效积温(effective accumulative temperature): 生物在某一发育阶段或整个发育期高于发育起点温度(生物学零度)以上的昼夜温度之和 K=N(T- T0) K为有效积温 N为时期(天数) T为日平均温度 T0为生物学零度(温带5,亚热带10,热带18),5.温度与植物的分布,第三节 园林植物对温度的适应,1.园林植物对极端温度的适应 （1）植物对低温的适应 形态适应(morphogeny) 保护物：油脂、鳞片、木栓层、蜡粉、密毛 植株体：矮小、匍匐、垫状、莲座状 越冬方式：种子
11、，块茎、块根、鳞茎，落叶,生理适应(physiological adaptation) 原生质特性改变水分，糖类、脂肪、色素 吸收更多的红外线，花青素、胡萝卜素 及时转入休眠质壁分离、脂类覆盖原生质 生长减弱酶的分解大于合成、渗透压增加,(2)植物对高温的适应 形态适应 绒毛、鳞片、白色皮、革质叶反光 叶片垂直排列或折叠减少光吸收面积 木栓组织增厚隔热 生理适应 糖、盐浓度增加降低细胞含水量 蒸腾作用旺盛增加散热 反射红外线避免增温,2、昼夜变温与温周期现象,温周期现象(thermoperiodism): 生物生长发育与昼夜温度变化同步的现象 （一定的温度范围内，昼夜温差较大更利于植物的生长和
12、产品质量的提高） 温周期对植物的影响： 促进种子萌发变温处理难发芽种子 促进生长 提高产量品质 增强抗性,3.季节变温与物候现象,物候(phenological phenomenon):,生物长期适应于一年中气候条件的节律性变化，而形成与此相适应的生育节律（春季萌芽 秋季落叶 冬季休眠）,生长期:植物一年中从萌芽到落叶休眠的时期 生长季:一个地区一年中适于植物生长的时期,物候期 植物的器官在不同季节中从形态上显示的各种变化现象（萌芽、展叶、初花、盛花、末花、果熟、落叶、休眠）,海拔海拔每上升100M，年平均温度下降0.50.6，(春天和初夏的物候期推迟4天/100M) 经度大陆性气候越强，气温
13、越高，物候期越早（1.1 1.5天/ 1 ）,影响物候期的因素： 纬度纬度每增加1(111)，年平均温度下降0.50.9，(春天和初夏的物候期推迟4天/1),霍普金斯(A.D.Hopkins)定律在北美温带地区，纬度北移1、或经度移动1、或海拔上升124M (400英尺)，植物的物候期在春天和初夏延迟4天，而在秋季提早4天。,木芙蓉,武汉10月21日,庐山10月6日,菊 花,南坡,北坡,春季 山上比山下晚 高纬度比低纬度晚 沿海比内陆晚 秋季 反之 人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开 一山有四季，十里不同天,物候规律,植物的热量平衡 （1）热辐射：植物体热辐射散发的热量可占到植物吸收的全部热量的一
14、半； （2）蒸腾：液态水变成气态时消耗一定热能，从而降低叶面温度； （3）对流：无风时贴近叶表面的空气薄层有对流作用。 通过这些机制，植物和环境之间保持着一定的热量平衡，从而使植物体保持适当的温度。,第三节 园林植物对温度的调节,(1)植物枝叶阻挡到达地面的直接辐射，减缓气温上升速度，降低夏季环境温度,2.园林植物调节环境温度的机理,太阳直接辐射对空气的加温效果0.02/h,(2)树冠阻挡建筑物墙面的反辐射，降低周围环境温度,(3)植物蒸腾散热，降低周围环境温度,(4)大片绿地形成局部微风，夏季和白天降低周围环境温度，冬季和夜晚增加周围环境温度,(5)绿地面积越大，对周围环境温度调节效果越显著
15、,3.城市绿地的环境温度调节效果,夏季绿地内气温低于绿地外气温，可有效降低日均温和最高温 草坪的降温效果() 时间 草坪 广场 街道 07：00 29.3 30.5 31.3 13：30 32.5 34.5 35 17：00 31.3 32.3 33.5 日均温 31 32.4 33.3,墙面绿化对室内温度的影响(OC),地点 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 绿化房间 33.0 30.0 31.0 34.0 31.0 32.8 34.0 30.5 32.0 无绿化房间 34.0 30.0 32.0 35.0 32.0 33.5 3
16、4.5 31.0 32.8 温差 1.0 0 1.0 1.0 1.0 0.7 0.5 0.5 0.8,屋顶绿化的降温效果(OC),时间 8月10日 8月14日 屋顶绿化 对照 降温量 屋顶绿化 对照 降温量 7:00 29.0 29.4 0.4 29.0 29.8 0.8 9:00 29.0 29.8 0.8 29.8 30.0 0.2 11:00 29.6 30.0 0.4 30.2 31.0 0.8 13:00 30.0 31.4 1.4 30.4 32.0 1.6 14:00 30.0 32.0 2.0 30.6 32.2 1.6 15:00 30.2 32.0 1.8 30.6 32.4 1.8 16:00 30.2 32.2 2.0 30.6 32.4 1.8,何谓热岛效应？其形成原因是什么？ 解释温室效应、春化作用和有效积温？ 温周期现象及其对植物生长的影响？ 物候的影响因素及其变化规律？ 植物低温危害和高温危害各有哪些表现？ 植物对低温和高温适应的方式各有哪些？ 简述城市热岛的利弊？ 试述园林植物调节环境温度的机理？,第三章 温度与园林植物 思考题,