康德純 王海波

(匯綠園林建設(shè)股份有限公司，浙江 寧波 315800)

城市中園林樹木生長量大于野外生長量原因分析

康德純 王海波

(匯綠園林建設(shè)股份有限公司，浙江 寧波 315800)

從光合作用與呼吸作用的關(guān)系、光照強度對光合作用的影響、城市中的燈光對光合作用的影響、城市中的溫度、二氧化碳、樹木養(yǎng)護(hù)管理等方面進(jìn)行論述，提出了城市的發(fā)展會對生物的生命活動規(guī)律產(chǎn)生一定的影響的觀點，并揭示了城市園林樹木的生長量大于野外生長量的多種影響因素。

光合作用，呼吸作用，光照，溫度，樹木

0 引言

在人們的傳統(tǒng)觀念中一直認(rèn)為生長在城市中的園林樹木的生長量應(yīng)該小于相同樹種、相同樹齡而生長在郊區(qū)的或野外的生長量，也就是說生長在城市中的樹木的胸徑、冠幅和樹勢要比野外的小一些。因為，城市中到處都是高樓大廈，它們的高度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其附近樹木的高度，會遮擋掉一部分樹木生長所需要的陽光；城市中的地面上覆蓋了一層厚厚的水泥混凝土或瀝青混凝土，只有樹穴處才有很少一部分土壤露出地面，而有些地方甚至一點也沒有，有些地方的土壤由于在城市建設(shè)過程中的翻挖使土壤中的生、熟土相互混雜，有些地方甚至在地表的一定深度范圍內(nèi)全部都是生土，有些地方混有大量的建筑垃圾甚至全部都是建筑垃圾，這樣的土壤既不利于樹木的根系生長和吸收土壤中的養(yǎng)分，也不利于土壤與大氣進(jìn)行水肥交換，從而不利于植物的生長；在樹木的周圍由于人類的頻繁活動難免會有意無意中對樹皮、樹桿甚至樹木的枝葉造成一定的損傷，從而影響樹木的生長。然而，我們的最近一次的調(diào)查結(jié)果卻完全顛覆了人們的傳統(tǒng)思維，調(diào)查結(jié)果恰恰相反，生長在城市中的園林樹木的生長量無論是胸徑、冠幅還是長勢都遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比生長在野外的相同樹種、相同樹齡的園林樹木大很多。經(jīng)過認(rèn)真、細(xì)致的調(diào)查分析和試驗，我們發(fā)現(xiàn)主要由于以下幾種因素的綜合作用形成了城市中園林樹木的生長量大于其在野外生長量的結(jié)果。

1 城市中的光對城市中園林樹木生長的影響

1.1 光合作用

光合作用(Photosynthesis)，是指綠色植物吸收光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機物，并釋放出氧氣的生化過程。同時，也是將光能轉(zhuǎn)變?yōu)樯锬艿哪芰哭D(zhuǎn)化過程。綠色植物的光合作用是地球上唯一的大規(guī)模地把無機物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物，把光能轉(zhuǎn)變?yōu)樯锬艿倪^程。光合作用是合成有機物質(zhì)的過程，綠色植物通過光合作用合成有機物質(zhì)不僅用以滿足植物本身生長發(fā)育的需要，同時也為整個生物界提供了食物。光合作用是大規(guī)模轉(zhuǎn)化日光能的過程，綠色植物通過光合作用將無機物轉(zhuǎn)化為有機物的同時將光能轉(zhuǎn)變?yōu)橘A藏在有機物中的化學(xué)能，因此，綠色植物的光合作用是一個規(guī)模巨大的能量轉(zhuǎn)換器。光合作用是地球上氧氣的來源，由于光合作用吸收二氧化碳，釋放氧氣，使得大氣中過多的二氧化碳得到清除，同時補充大氣中被消耗的氧氣。

1.2 呼吸作用

呼吸作用(Respiration)是生物界普遍存在的基本代謝過程；是動、植物體內(nèi)的有機物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列的氧化分解，最終生成二氧化碳或其他產(chǎn)物，并且釋放出能量的總過程；是動、植物體在細(xì)胞內(nèi)將有機物氧化分解并產(chǎn)生能量的化學(xué)過程；是所有的動物和植物都具有的一項生命活動。動、植物的生命活動都需要消耗能量，這些能量來自生物體內(nèi)糖類、脂類和蛋白質(zhì)等有機物的氧化分解所釋放出的能量。呼吸作用提供生物生命活動所需的能量，呼吸作用把貯藏在有機物中的一部分化學(xué)能，轉(zhuǎn)化為適于生命活動利用的活躍的化學(xué)能，植物對水分、礦質(zhì)的吸收、有機物合成和運輸，物質(zhì)的還原，細(xì)胞的增殖與生長及原生質(zhì)的流動等，都需要呼吸作用提供能量或還原能力(NADPH)。呼吸過程的中間產(chǎn)物是其他有機物合成的原料，蛋白質(zhì)、核酸、脂肪以及很多次生物質(zhì)的合成都有賴于呼吸作用的中間產(chǎn)物為原料。呼吸作用可以增強植物對傷、病危害的抵抗能力，植物組織受到傷害時，受傷部位的呼吸作用加強，這有利于傷口愈合，防止病菌侵染。

1.3 光合作用與呼吸作用的關(guān)系

從以上對光合作用和呼吸作用的基本介紹，我們可以看出光合作用是必須在有光的情況下才能進(jìn)行的，而呼吸作用是在生物的整個生命周期內(nèi)無時無刻不存在的，呼吸作用停止，就意味著生物體的死亡、生命的終結(jié)。光合作用只有在綠色植物等有葉綠體的生物中才有可能發(fā)生，而動物的體內(nèi)由于沒有葉綠體所以不能進(jìn)行光合作用，只能進(jìn)行呼吸作用。光合作用與呼吸作用在植物體內(nèi)同時進(jìn)行，光合作用制造有機物，而呼吸作用消耗有機物，在一般的情況下綠色植物光合作用制造有機物的速度大于其本身呼吸作用而消耗的有機物的速度，這樣才會有剩余的有機物在植物體內(nèi)積累下來，由于這些剩余的有機物在植物體內(nèi)的不斷積累和轉(zhuǎn)化，植物才能表現(xiàn)為慢慢地長高和長大，在一定時間內(nèi)二者的速度差值越大表現(xiàn)為植物的生長速度越快。在一定的環(huán)境條件下光對植物的呼吸作用的影響很小甚至沒有，而光對綠色植物的光合作用的影響卻是非常大的，據(jù)測定綠色植物在無可見光的黑夜里幾乎不進(jìn)行任何形式的光合作用，而綠色植物在白天的光合作用卻很強烈。

1.4 光照強度對光合作用的影響

綠色植物在其他環(huán)境條件相同的情況下，一個晝夜光合作用所能制造的有機物的多少，與光照強度和光照時數(shù)有關(guān)。光照強度對植物光合作用的影響不是一個成比例無限上升的曲線，而是在一定范圍內(nèi)成正比例的斜線，這條斜線有一個明顯的上下限，在光照強度低于某一數(shù)值時植物不進(jìn)行任何光合作用，而在這個數(shù)值以上光照強度較低時，植物的光合速率隨光照強度的增加而相應(yīng)增加，但當(dāng)光照強度進(jìn)一步提高而達(dá)到一定數(shù)值時光合速率不再增加，而隨著光照強度的進(jìn)一步增強有些植物葉片中的葉綠體遭到破壞、葉片被灼傷。每種植物的適宜光照強度段是不同的，一般情況下草本植物，尤其是禾本科植物最高在自然光的情況下甚至無上限，這也是我們這個世界上的主要糧食作物都是禾本科植物的根本原因；而木本植物則較低，一般在5 Klx～50 Klx之間，晴天室內(nèi)的光照強度為:0.1 Klx～1 Klx；夏季中午太陽光下的光照強度為1 000×103Klx，也就是說夏天正午直射的太陽光對我們的園林植物來說是無益而有害的，相反散射光會更適合我們的園林植物進(jìn)行光合作用。生長在城市中的園林樹木由于城市中的一些高大建筑物的阻擋，一些特強光照強度的光段被其阻擋掉，剩下的是一些適合于園林樹木生長的光強度段。生長在山林中的樹木可以用葉片直立、葉片之間相互遮擋等來減少落到葉面上的光強度，有些在某一時間段內(nèi)不得不降低甚至停止光合作用來避免葉綠體或葉片受到損傷。這樣生長在城市中的園林樹木在一天中的高效光合作用時間就遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生長在郊區(qū)的園林樹木的高效光合作用時間，那么前者所生產(chǎn)的有機物質(zhì)就會大于后者，表現(xiàn)為前者的生長量大于后者。

1.5 城市中的燈光對光合作用的影響

隨著人類社會的不斷發(fā)展進(jìn)步，很多城市都變成了不夜城，街道上有路燈和霓虹燈、公園和居住區(qū)內(nèi)有庭院燈和草坪燈，政府部門為了美化和亮化城市又在樹上和墻上設(shè)置了很多燈具，使整個城市的夜晚與陰天時的白天沒有什么太大的區(qū)別。這無疑延長了城市園林樹木葉片上的日照時數(shù)，而植物每天進(jìn)行光合作用所制造的物質(zhì)的多少，除了與光照強度有關(guān)外，還與日照時數(shù)有關(guān)，日照時數(shù)越長，其光合作用所產(chǎn)生的物質(zhì)越多。雖然夜晚的燈光沒有白天的陽光那么強烈，但是，它還是可以被植物利用進(jìn)行光合作用的，只是光合效率稍微低一些而已。我們在調(diào)查過程中也發(fā)現(xiàn)了這一點，那就是同樣的行道樹在離路燈近的要比離路燈遠(yuǎn)的長勢強的多，而且這種變化隨著距離的遠(yuǎn)近呈明顯地規(guī)律性變化。我們在進(jìn)行組培苗生產(chǎn)和保護(hù)地栽培時也是利用日光燈照射來代替自然光，使培養(yǎng)體在人工光的環(huán)境條件下進(jìn)行光合作用。城市中的園林樹木可以比郊區(qū)的樹木利用城市夜晚的燈光多進(jìn)行一定時間的光合作用、多生產(chǎn)一些物質(zhì)，而在白天它們所進(jìn)行的光合作用的時間是相同的。

1.6 城市中的燈光擾亂了植物的生長規(guī)律

植物在長期進(jìn)化過程中在體內(nèi)形成了生物鐘，生物鐘控制著植物在何時發(fā)芽、何時開花、何時結(jié)果，在外界環(huán)境條件不變的情況下植物在整個生命活動的所有代謝活動都遵守著這個規(guī)律，在植物的生物鐘中最關(guān)鍵、最基本的單元就是一個白天加一個黑夜為一天，然而在城市中目前這個規(guī)律卻被打破了，在某些地方在燈光的影響下，甚至只有白天沒有黑夜了，這樣就會導(dǎo)致城市園林樹木體內(nèi)的生物鐘無法計時，那么它就不知道何時開花、何時結(jié)果了。植物的生長包括兩個方面：營養(yǎng)生長和生殖生長。營養(yǎng)生長是指植物本身的長大、長高，而生殖生長是指植物的開花、結(jié)果、繁衍后代，二者的關(guān)系是矛盾而統(tǒng)一的，營養(yǎng)生長和生殖生長都要消耗植物光合作用所制造的養(yǎng)料，同時也都是植物生命活動的重要組成部分，沒有營養(yǎng)生長就沒有更多的葉子來進(jìn)行光合作用制造更多的營養(yǎng)物質(zhì)來進(jìn)行生殖生長，而沒有生殖生長又不能形成新的生命個體，無法完成種族的繁衍和更替。在我們的園林花卉栽培學(xué)中有一個對植物花期的調(diào)節(jié)的重要手段就是對日照長度的調(diào)節(jié)，簡單地說就是用日光燈對花卉進(jìn)行補光或用遮光布對花卉進(jìn)行遮光，來延長或縮短日照時數(shù)，從而使花卉達(dá)到提前開花或延遲開花的目的。然而，有些時候會出現(xiàn)一些事故，由于日照時數(shù)調(diào)得過于長或過于短，花卉反而不開花了。當(dāng)城市園林樹木在燈光的作用下不進(jìn)行開花結(jié)果或少進(jìn)行開花結(jié)果時，其為開花結(jié)果等生殖場所準(zhǔn)備消耗的營養(yǎng)物質(zhì)就會被用做營養(yǎng)生長，使其表現(xiàn)為長得更大、更高。其實這種現(xiàn)象在我們的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用得非常普遍，當(dāng)我們要育肥家畜時，我們首先要將其閹割掉、使其失去生育能力，這樣它才會專注于生物體本身生長，使生物體長得更大、更快。

2 城市中的溫度對城市中園林樹木的生長的影響

城市中的氣溫一般情況下要高于野外5 ℃以上，這就是城市的“熱島效應(yīng)”。植物進(jìn)行光合作用需要在一定的溫度范圍內(nèi)，一般為0 ℃～40 ℃，當(dāng)氣溫低于0 ℃或高于40 ℃時植物的光合作用很弱或完全停止，最適合的氣溫在15 ℃～30 ℃，在最適合的氣溫時，植物的光合速率最高，低溫和高溫均抑制光合作用的進(jìn)行。在地球上自然情況下氣溫高于40 ℃的地方很少，有些地方即使有，時間也是很短暫的，而氣溫低于0 ℃的地方卻很多，有些地方氣溫低于0 ℃的時期還很長。所以，城市中的溫度提高了這5 ℃對樹木的光合作用和生長還是有利的。同樣是水稻在高緯度地區(qū)只能種植一季，而在熱帶地區(qū)可以種植三季，這也是育種學(xué)家們把試驗田選在熱帶地區(qū)的根本原因。我們?yōu)榱颂岣咿r(nóng)作物的產(chǎn)量也會將農(nóng)作物在日光溫室內(nèi)育苗或?qū)⑵浞N植在日光溫室內(nèi)，日光溫室一般可以將氣溫提高5 ℃～15 ℃。據(jù)我們觀測城市中的園林樹木一般情況下要比郊區(qū)晚落葉15 d左右、早發(fā)芽15 d左右，也就是說前者比后者多進(jìn)行近一個月的光合作用。另外植物還有一種“光溫互補作用”也就是在一定的光照強度和溫度范圍內(nèi)，當(dāng)溫度升高而光照強度降低或者當(dāng)光照強度升高而溫度降低時植物的光合速率不變，這樣由于城市中溫度的提高，也會延長一些城市中的園林樹木的高效光合速率的時間。另一方面，高溫也會使植物的呼吸速率加強，從而消耗一部分植物進(jìn)行光合作用所生成的營養(yǎng)物質(zhì)，最理想的狀態(tài)是白天的氣溫相對較高而夜晚的氣溫相對較低，白天光合作用在高溫下制造盡可能多的“干物質(zhì)”，而夜晚在低溫下呼吸作用消耗盡可能少的“干物質(zhì)”，那么在植物體內(nèi)就會積累盡可能多的“干物質(zhì)”，這也是新疆的蘋果要比煙臺的蘋果香甜得多的本質(zhì)所在。城市中的高溫除一小部分是我們消耗的各種能源所產(chǎn)生的熱能而引起的外，大部分是由于太陽光引起的，它跟溫室的原理很相似，白天在太陽光的照射下城市的溫度快速升高，但是由于建、構(gòu)筑物的阻擋不能形成大氣對流將熱量及時散掉，使溫度不斷升高，而到了夜晚由于沒有太陽光的照射溫度會迅速下降，到黎明前溫度降到最低，據(jù)我們測定城市的晝夜溫差一般情況下是大于野外的。這樣城市中的園林樹木白天進(jìn)行光合作用所生產(chǎn)的“干物質(zhì)”與夜間進(jìn)行呼吸作用所消耗的“干物質(zhì)”之間的差值就會大于野外的差值，它所能積累下來的“干物質(zhì)”也就越多。

3 城市中的二氧化碳對城市中園林樹木的生長的影響

二氧化碳是植物進(jìn)行光合作用的主要原材料，植物的光合作用可以簡單地理解為植物吸收空氣中的二氧化碳并同時向空氣中釋放氧氣的過程，空氣中的二氧化碳含量為0.03%左右，植物進(jìn)行光合作用適宜的二氧化碳濃度為0.01%～0.6%，二氧化碳濃度為0.3%時光合速率最高，二氧化碳濃度與光合速率之間的關(guān)系是隨著二氧化碳濃度增加而呈拋物線形變化的曲線。從以上數(shù)據(jù)可以看出自然界空氣中二氧化碳的濃度與植物進(jìn)行光合作用所需二氧化碳的最佳濃度之間有近十倍的差距，在這個范圍內(nèi)空氣中的二氧化碳的濃度的增加對植物的光合作用是有利的。

城市中二氧化碳的濃度一般情況下要比自然界高出幾倍，這主要是由于煤、燃油、天然氣的燃燒和人等生物的呼吸作用所產(chǎn)生的二氧化碳在城市內(nèi)積聚不能及時排出而造成的。那么城市中的二氧化碳濃度會不會超過0.3%，一般情況下是不會的，因為當(dāng)空氣中二氧化碳濃度超過0.2%時人體會感覺到空氣渾濁，并開始覺得昏昏欲睡；空氣中二氧化碳濃度超過0.3%人體會感覺到頭痛、嗜睡、呆滯、注意力無法集中、心跳加速、輕度惡心，人類在這種環(huán)境下就無法長期生存，所以在有人類長期活動的地方空氣中二氧化碳濃度是不會超過0.3%的。我們在保護(hù)地栽培時，為了提高農(nóng)作物的產(chǎn)量也會在保護(hù)地內(nèi)增施二氧化碳。二氧化碳對于我們?nèi)祟悂碚f是一種人體排出的廢物，但是，對于城市園林樹木來說卻是一種不可或缺的寶貴資源，誰獲得的資源多誰的光合速率就高、誰就能在其他環(huán)境條件相同的情況下多制造一些營養(yǎng)物質(zhì)、誰就長得更加高大。

4 樹木養(yǎng)護(hù)管理對城市中園林樹木的生長的影響

城市中的園林樹木一般都有專人進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理，定期進(jìn)行除草、松土、澆水、施肥、修剪、防病、除蟲等，為其提供有利于生長的環(huán)境條件，而野外的樹木幾乎沒有人去管理它，任其自生自滅，干旱、洪澇、病害、蟲害等自然災(zāi)害都可能影響它的生長，甚至危害它的生命。一個是在園丁們的精心呵護(hù)下茁壯成長，一個是在荒野中艱難地生存，城市中的園林樹木當(dāng)然要比野外生長地快了，因為前者的生長條件要比后者優(yōu)越得多。

5 結(jié)語

以上僅是本人對幾年來的調(diào)查研究的一些粗淺的總結(jié)，研究的深度和廣度還很是不夠，我沒有揭示出某種因素對某一特定樹種的影響程度如何、是否敏感；只揭示了一些“正影響因素”、沒有批露“負(fù)影響因素”，正負(fù)影響因素之間的差值才能真正決定事物的發(fā)展方向。研究“城市病”對生物的生命活動的影響，包括對我們?nèi)祟惐旧砩顒拥挠绊?，是一件很有意義的事。希望本文能起到一個拋磚引玉的作用，有更多的同仁對這個問題感興趣，我們一起來更深入、更系統(tǒng)地研究這個問題，對給予我支持與幫助的老師和同學(xué)們表示衷心地感謝。

[1] 裴保華.植物生理學(xué)[M].北京：中國林業(yè)出版社，1992.

[2] 賀慶棠.氣象學(xué)[M].北京：中國林業(yè)出版社，1986.

[3] 陳有民.園林樹木學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1992.

[4] 吳澤民.園林樹木栽培學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.

Analysis of the causes of growth in the city of garden trees than the wild growth

Kang Dechun Wang Haibo

(HuilvLandscapeConstructionCo.,Ltd,Ningbo315800,China)

From the relationship between photosynthesis and respiration and the influence of light intensity, lights in cities on photosynthesis, and the maintenance management of temperature carbon dioxide trees in cities, the paper points out the urban development has certain effect on the life activity law of organism, and discloses many influential factors for garden trees growth superior to wild growth in cities.

photosynthesis, respiration, lighting, temperature, tree

2015-01-04

康德純(1972- )，男，工程師，注冊一級建造師，注冊造價工程師； 王海波(1978- )，男，工程師，注冊一級建造師，注冊造價工程師

1009-6825(2015)08-0222-03

TU986.3

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