温度与园林植物.ppt

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1、温度与园林植物,第一节 温度的自然变化规律 第二节 温度与园林植物的生态关系 第三节 园林植物对温度的生态适应,第一节 温度的自然变化规律,一、世界气温分布规律： 1、赤道及其附近地区气温最高，由赤道向两极，气温逐渐降低。 2、年平均气温高于20 的地区主要分布在南北回归线之间，低于-10 的地区主要分布在南北极圈以内。,第一节 温度的自然变化规律,一、世界气温分布规律： 3、同纬度地区，夏季陆地气温高，海洋气温低，冬季相反。 4、气温随海拔的升高而降低，每上升100米，气温降低约0.6 。,（一）、温度分布的主要决定因素 地球上的温度取决于 该地区的太阳辐射 和地貌。,赤道辐射强度最大，温度

2、最高。 高纬度地区，温度低。 两极地区的太阳辐射仅为赤道的40，温度最低。 如从赤道到北极可划分出：热带、亚热带、暖温带、温带、寒温带和寒带。,高海拔地区，太阳辐射较强，但由于风的作用，热散失快，所以温度较低。 我国东西走向的山系(天山、秦岭、阴山、南岭等)对季风有特殊的作用，它们在冬季可消弱冷空气的南侵，夏季又阻碍暖湿气流的北上。,陆地吸热和散热均较快，温度变化大（年、昼夜） 海洋吸热和散热均较慢，温度变化小（年、昼夜）,（二）、我国温度分布,我国位于欧亚大陆东南部，属季风气候。 夏季盛行温暖湿润热带海洋性气团，从东南向西北方向运行； 冬季盛行极地大陆性气团，寒冷而干燥，从西或北向东或南推进

3、。 因此，我国东南部多属于海洋性气候，从东南向西北大陆性气候逐渐增强。 与同纬度其他地区相比，我国大陆性气候特点显著，夏季酷热，冬季严寒漫长，温度年较差大。,二、温度的变化规律,（一）空间变化 水平变化：纬度每增加1 ，陆地年平均气温下降0.50.7 。 垂直变化： 气温：高海拔温度低，变化大，每上升100M气温降低0.51。 水温：以淡水为例，夏季分层，上层热，下层冷，中层变化大。,二、温度的变化规律,（一）空间变化 地理方位和地形： 北半球南坡接受的太阳辐射多，所以空气和土壤温度都比北坡高。 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

4、物居多，北坡则以耐荫喜湿的植物居多。,（1）山体效应焚风现象,梵风”是一种由高原或山脉吹向低地的风 在山区，有时会产生一种奇怪的天气现象，在高山背风玻的山麓地带形成一股干燥而炎热的下沉气流，使农作物干枯或者死亡，甚至还能引起森林火灾。气象学上称这种气流为焚风，称这种现象为焚风现象。 这是由于比较潮湿的空气在迎风山坡上升时，水汽凝结成云雨，到山顶后空气已变得比较干燥，然后沿着背风坡下沉增温，此时空气便变得更加干燥和炎热，这股又干又炎热的气流便是焚风。,（1）山体效应焚风现象,（2） 地形影响逆温现象,逆温：气温随海拔高度增加而增加的现象,逆温现象,通常情况下910千米以下的低层大气中，空气的温度

5、随高度增加而逐渐降低，高山顶上的空气要比高山脚下的冷。气温的垂直分布是下层气温高，上层气温低。 有时候，低层空气也会出现与此相反的情形，即下层气温低，上层气温高。这种气温随高度递增的现象在气象学上称为逆温，出现逆温的大气有一定的厚度，这层大气称为逆温层。,逆温现象的原因,1.地面辐射冷却： 在晴朗无风或微风的夜晚，地面很快辐射冷却，贴近地面的大气层也随之降温。由于空气愈靠近地面，受地面的影响愈大，所以离地面愈近，降温愈多；离地面愈远，降温愈少，因而形成了自地面开始的逆温。随着地面辐射冷却的加剧，逆温逐渐向上扩展，黎明时达最强。,逆温现象原因,2.空气下沉： 常发生在山地。山坡上的冷空气沿山坡下

6、沉到谷底，谷底原来的较暖空气被冷空气抬挤上升，从而出现温度的倒置现象。这样的逆温主要是在一定的地形条件下形成的。所以又称为地形逆温。如美国的洛杉矶因周围三面环山，每年有200多天出现逆温现象。,常见的是辐射逆温和平流逆温。 例如：辐射逆温常发生在晴朗无云或少云的夜间，地面不断向外放出辐射能量而冷却，贴近地面的空气层也随之降温。由于愈靠近地面的空气受到地表的影响愈大，所以离地面愈近降温愈多，离地面愈远降温愈少。从而形成了自地面向上，气温随高度增加而升高的逆温现象。这种辐射逆温的厚度一般在几十米到几百米，大陆上常年都可出现，以冬季最强。日出后，地面的温度渐渐上升，逆温层也将消失,逆温效应的影响,逆

7、温层的存在使空气处于稳定状态，空气中的垂直运动受到抑制。工厂里烟煤燃烧排放的烟尘、汽车尾气和地面上扬起的尘埃等有害气体聚集在空中不易向上扩散和稀释，造成严重的空气污染。有逆温存在时空气质量差，晨练的朋友要特别注意避开这段时间，以免不清洁的污染物吸人体内，没有达到锻炼的目的，反而影响身体健康。,二、温度的变化规律,（二）时间变化 昼夜： 早上日出后开始升温，1314点左右达到最高值， 然后逐步下降，第二天日出前降到最低值。 昼夜温差夏季大于冬季；低纬度大于高纬度。随纬度增高减小，随海拔升高而增加。,二、温度的变化规律,（二）时间变化 季节： 海洋：赤道变化大；温带变化中等，1015；两极变化小，

8、100，30米以下的土壤无季节性变化。,三、温度的生态作用,任何生物都是在一定的温度范围内活动，温度是对生物影响最为明显的环境因素之一 。,（一）温度因子的生态作用,1温度对生物生长的影响 维持生命的温度范围从555，但在540间才能正常生长和具有繁殖能力。 变温对种子萌发有利 。植物种子只有在一定温度条件下才能萌发 。 多数植物在035的温度范围内，温度上升生长加速 春化作用 ，有些植物，成花前 需低温诱导，通过春化作用植 物才能开花。 不同植物生长要求的温度有异， 热带树种高于温带树种 。,温度对生物的作用可分为最低温度、最适温度和最高温度，即生物的三基点温度。,当环境温度在最低和最适温度

9、之间时，生物体内的生理生化反应会随着温度的升高而加快，代谢活动加强，从而加快生长发育速度； 当温度高于最适温度后，参与生理生化反应的酶系统受到影响，代谢活动受阻，势必影响到生物正常的生长发育。 当环境温度低于最低温度或高于最高温度，生物将受到严重危害，甚至死亡。不同生物的三基点温度是不一样的，即使是同一生物不同的发育阶段所能忍受的温度范围也有很大差异。,2温度对生物发育的影响及有效积温法则,温度与生物发育的关系一方面体现在某些植物需要经过一个低温“春化”阶段，才能开花结果，完成生命周期；另一方面反映在有效积温法则上。,有效积温法则,主要含义是植物在生长发育过程中，必须从环境中摄取一定的热量才能

10、完成某一阶段的发育，而且植物各个发育阶段所需要的总热量是一个常数。用公式表示： K=N(T-T0) 式中，K为该生物所需的有效积温（常数），N为发育历期即生长发育所需时间，T为发育期间的平均温度，T0为生物发育起点温度（生物零度：植物或变温动物，其发育都是从某一温度开始的，而不是从0度开始，生物开始发育的温度为发育起点温度）。,如某温带树种，当平均温度达5 时，到开始开花共需要30d，这段时间的日平均温度为15 ，则该树种开始开花的有效积温 K=30（15-5）=300（） 活动积温是K=30（15-0）=450（） K=N(T-T0) （1） T=T0+K/N (2) 根据各植物所需要的积温

11、量，再结合各地的温度条件，可知植物的引种范围。,有效积温法则不仅适用于植物，还可应用到昆虫和其他一些变温动物。 在生产实践中，有效积温可作为:预测生物地理分布北界；预测害虫发生的世代数；来年发生程度以及害虫的分布区危害猖獗区；根据有效积温制定农业规划，合理安排作物和预测农时（不同作物的有效积温不同：如马铃薯的有效积温为10001600度；玉米为20004000度；椰子为5000度以上）。,3 温周期现象,（1）温周期 在自然界温度经常呈现规律性变化：即昼夜变化、季节变化和非节律性变化。 （2）温周期现象 植物对温度昼夜变化和季节变化的反应-称温周期现象。 日温周期现象是指植物对昼夜温差的反应。

12、 季温周期现象是指植物对季节变温的反应。,昼夜变温指一天内温度的昼夜变化，它对植物生长、发育和产品质量影响很大。 一定范围内，昼夜温差较大，对植物生长、品质影响良好。 在植物适宜的温度范围内，昼夜温差愈大，生长量愈大。恒温的生长量最低。 白天适当高温有利于光合作用，夜间适当低温度使呼吸作用减弱，从而使积累增加。,（3）物候 季节明显 地区，植物适 应于气候条件 的这种节律性 变化，形成与此相应的植物发育节律，称为物候。 植物发芽、生长、现蕾、开花、结实、果实成熟、落叶休眠等生长、发育阶段的开始和结束称为物候期。 物候期受纬度、经度和海拔高度的影响,霍普金斯物候定律-北美洲温带，每向北移动纬度1

13、，或向东移动经度 5，或上升124 m，植物在春天和初夏的阶段发育（物候期），将各延迟4天；秋天恰好相反，即向北移动1，或向东移度5，或向上124 m都要提早 4天。 物候观测和研究在预报气候、农时、虫害、火灾、经济植物产量和品质等方面有很大实践意义,4 非节律性变温,非节律性变温(如早春和晚秋寒流南下，夏季局部地区温度突然升高)。 春秋两季寒流侵袭，常使温度剧降，夏季午间持续高温，都会严重危害幼苗、幼树及外域树种的生存。,四、极端温度,1、七月份世界最热地方在北纬2030度的大陆沙漠地区,太阳直射纬度附近得到太阳辐射多 沙漠少云雨，削弱作用少 沙漠吸收快，增温迅速,世界极端气温出现的地点及原

14、因,2、南极洲成为世界寒冷中心,纬度高，得到太阳辐射少 地面为冰雪覆盖，发射大 海拔高，大气保温作用弱 风速大，加据寒冷程度,我国一月最低气温出现在漠河的原因,纬度高，太阳高度角小且白昼短得到太阳辐射少 离冬季风源地近影响强,我国夏季最高气温出现在吐鲁番盆地的原因,为盆地地形，且天气晴朗，云量少，得到太阳辐射多,五、生物对温度的适应,低温的危害 温度低于一定数值，生物便会受害，这个数值称为临界温度。在临界温度以下，温度越低生物受害越重。低温对生物的伤害可分为寒害和冻害两种。,（一）生物对低温度的适应,寒害:是指温度在0以上对喜温生物造成的伤害。植物寒害的主要原因有蛋白质合成受阻、碳水化合物减少

15、和代谢紊乱等。 冻害:是指0以下的低温使生物体内（细胞内和细胞间）形成冰晶而造成的损害。植物在温度降至冰点以下时，会在细胞间隙形成冰晶，原生质因此而失水破损。极端低温对动物的致死作用主要是体液的冰冻和结晶，使原生质受到机械损伤、蛋白质脱水变性。,低温危害, 寒害：又称冷害，指气温降至0以上植物所受到的伤害。 冻害：温度降低到冰点以下，植物组织发生冰冻而引起的伤害称冻害。 霜害：由于霜的出现而使植物受害，原理类似冻害。 冻拔：又称冻举，气温下降，引起土壤结冰，是间接的低温危害。,冰冻的茶树,受寒害的荔枝,冻裂： 多发生在日夜温差大的西南坡上的林木。下午太阳直射树干，入夜气温迅速下降，由于干材导热

16、慢，造成树干西南侧内热胀、外冷缩的弦向拉力，使树干纵向开裂。, 生理干旱：冬季或早春土壤冻结时，树木根系不活动。这时如果气温过暖，地上部分进行蒸腾，不断失水，而根系又不能吸水加以补充，时间长了就会引起枝叶干枯和死亡。,植物对低温的适应 形态适应：表现在芽及叶片常有油脂类物质保护，芽具有鳞片，器官的表面有蜡粉和密毛，树皮有较发达的木栓组织，植株矮小，常呈匍匐、垫状或莲座状；,北极罂粟花,葎草,生理适应：低温环境的植物减少细胞中的水分和增加细胞中的糖类、脂肪和色素来降低植物的冰点，增加抗寒能力。如鹿蹄草通过在叶细胞中大量贮存五碳糖、粘液来降低冰点，可使结冰温度下降到-31度。 行为适应：休眠来增加

17、抗寒能力。,鹿蹄草,动物对低温的适应 形态结构： （1）贝格曼（Bergman）规律：生活在高纬度地区的恒温动物，其身体往往比生活在低纬度地区的同类个体大。因为个体大的动物，其单位体重散热量相对较少。,（2）阿伦规律（Allen）：,恒温动物身体的突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低温环境下有变小变短的趋势。,北极狐,赤狐,大耳狐,北极的北极狐、温带的赤狐、热带大耳狐,（3）在寒冷地区和寒冷季节增加毛或羽毛的数量和质量或增加皮下脂肪的厚度，从而提高身体的隔热性能。,生理适应：增加体内产热量来增强御寒能力和保持恒定的体温；在低温环境下减少身体散热的另一种适应为大大降低身体终端部位的温度，而身体中央的

18、温暖血液很少流到这些部位（如生活在冰天雪地的北极灰狼，其脚爪可保持在接近冰点的温度；站立在冰面的鸥，其脚掌的温度为0-5度，温度自下而上逐渐升高，到达生有羽毛的胫部为32度，而鸥的体温38-41度） 。 行为适应：休眠（抗寒）和迁徙（避寒）,动物对低温的适应,高温的危害 温度超过生物适宜温区的上限后就会对生物产生有害影响，温度越高对生物的伤害作用越大。,（二）生物对高温的适应,高温对植物的危害： 高温可减弱光合作用，增强呼吸作用，使植物的这两个重要过程失调；破坏植物的水分平衡，促使蛋白质凝固、脂类溶解，导致有害代谢产物在体内的积累。 大多数高等植物的最高点温度是3540，只比最适点温度略高。温

19、度达到45以上，植物就会死亡。 高温危害主要是皮烧和根颈灼伤。, 皮烧： 强烈的太阳辐射，使树木形成层和树皮组织局 部死亡。 多发生于树皮光滑树种的成年树木上 根颈灼伤 土表温度增高，灼伤幼苗根茎。松柏科幼苗当土表温度达40就要受害。夏季中午强烈的太阳辐射，常使苗床或采伐迹地土表温度达45以上，而造成这种危害。灼伤使根颈处产生宽几毫米的缢缩环带，因高温杀死了输导组织和形成层而致死。,植物对高温的适应 形态适应：有些植物体具有密绒毛或鳞片，能过滤一部分阳光；有些植物体呈白色、银白色，叶片革质发亮，能反射大部分光线；有些植物叶片垂直排列，或高温下叶片折叠，减少吸光面积等。 生理适应：降低细胞含水量

20、，增加糖或盐的浓度，有利于减缓代谢速率和增加原生质的抗凝结力；蒸腾作用避免植物体因过热受害。,高温对动物的危害：主要是破坏酶的活性，使蛋白质凝固变性，造成缺氧、排泄功能失调和神经系统麻痹等。 动物对高温的适应：夏眠，穴居，昼伏夜出。,（三）温度与生物的地理分布 影响生物地理分布的因素： 有效总积温， 极端温度（最高、最低温度）,高温限制生物分布的原因主要是破坏生物体内的代谢过程和光合呼吸平衡；并且植物因得不到必要的低温刺激而不能完成发育阶段。 低温对生物分布的限制作用更为明显，对植物和变温动物来说，决定其水平分布北界和垂直分布上限的主要因素就是低温。 如：苹果不能在热带栽培，由于高温的限制不能

21、开花结实；可可、椰子只能在热带分布，因为是受低温的限制；,垂直分布：长江流域马尾松分布在海拔10001200米以下，这个界限的上部为黄山松，是因为在海拔10001200米是马尾松的低温界限，又是黄山松的高温界限。,、园林植物对气温的调节作用,常用行道树遮荫降温效果比较（据吴翼1963年，单位） 树 种 阳光下温度 树荫下温度 温差 银 杏 40.2 35.3 4.9 刺 槐 40.0 35.5 4.5 枫 杨 40.4 36.0 4.4 悬铃木 40.0 35.7 4.3 白 榆 41.3 37.2 4.1 合 欢 40.5 36.6 3.9 加 杨 39.4 35.8 3.6 臭 椿 40.

22、3 36.8 3.5 小叶杨 40.3 36.8 3.5 构 树 40.4 37.0 3.4 楝 树 40.2 36.8 3.4 梧 桐 41.1 37.9 3.2 旱 柳 38.2 35.4 2.8 中 槐 40.3 37.7 2.6 垂 柳 37.9 35.6 2.3,前几种树的遮荫降温效果最好，后几种效果差。 遮荫效果与树种“荫质”即树冠密、叶面大而不透明的荫质优）优劣、荫幅大小成正比。 树木降温原因是树木可将太阳光反射20-25%，吸收30%，同时蒸腾水分又吸收一部分热量。 单个树和成片树降温效果不同，成片种植时，不仅使林内温度降低而且可影响到林外环境（当林内温度低时，和林外形成气温差从而有对流的微风，即林外的热空气上升而由林内冷空气补充，这样林外气温也低）。,地表覆盖状况,增温效应 在冬季落叶后，由于树枝、树干的受热面积比无树地区的受热面积大，同时由于无树地区的空气流动大，散热快，所以在树木较多的小环境中，其气温比空旷地高。总之，树木对小环境起到冬暖夏凉的作用。当然，树木在冬季的增温效果是远远不如夏季的降温效果具有实践意义。,作业：,试分析园林植物在夏季和冬季对温度的调节作用。,