園林夜景照明規(guī)劃設(shè)計要素與方法

段 然，楊春宇，向奕妍

(重慶大學(xué)a.建筑城規(guī)學(xué)院;b.山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點實驗室，重慶 400045)

0 引言

園林夜景照明在景觀照明的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，在進行規(guī)劃和設(shè)計時，需要滿足園林夜景的功能性和藝術(shù)性，還需要考慮到技術(shù)性及科學(xué)性。植物是園林景觀中不能移動的有生命要素，是白天景觀形成的基礎(chǔ)，也是表現(xiàn)力極強的夜間標(biāo)志，最能增強園林在夜間的可識別性。在園林夜景照明中，植物成了人工光源的重要載體，夜景照明每天延長的3 小時光照量，打破了植物原本的生物節(jié)律，造成了園林植物生理生化指標(biāo)紊亂甚至枯萎死亡。園林植物自身的藝術(shù)魅力無法展現(xiàn)，同時增大了園林維護的經(jīng)濟投入。目前對園林規(guī)劃設(shè)計方面的研究較多，但缺乏園林夜景照明方面的研究。

目前園林植物夜景營造方式單一，對人工光源與植物生長之間的關(guān)系缺少研究。人工光源光照強度、光譜能量分布及光照時間都會對園林植物的生理生化指標(biāo)產(chǎn)生影響。本文結(jié)合園林植物夜景照明實際情況，從人工光源光譜能量分布、光照強度及光照周期三方面分析對植物的影響，為園林夜景照明設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。

1 園林植物夜景照明規(guī)劃設(shè)計要素

園林植物是風(fēng)景園林中重要的景觀組成要素之一，與園林中的地形、水體、建筑等要素共同構(gòu)成豐富多彩的園林景觀。在遵循景觀生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)上，總結(jié)已有研究成果，借鑒實踐經(jīng)驗，探索性地提出園林植物夜景照明規(guī)劃設(shè)計的要素。以人工光源光譜能量分布、光照強度及光照周期為主要因素進行分析，得出園林夜景照明的技術(shù)參數(shù)與設(shè)計方法。

1.1 人工光源光譜要素

經(jīng)過調(diào)研，園林夜景照明的人工光源主要為金屬鹵化物燈、高壓鈉燈以及LED 燈等，進行實驗室光譜能量測量，得出光源光譜能量分布圖(圖1—圖4)。熒光燈光譜能量分布在較寬的波長范圍內(nèi)，常應(yīng)用于草坪的功能照明，應(yīng)用范圍較小。金屬鹵化物燈顯色性高，是目前園林照明的主要光源之一，主要應(yīng)用于喬木及灌木的照明。高壓鈉燈光譜分布呈線性分布，且色溫較低，在園林照明應(yīng)用中具有局限性。白光LED 光譜較純，且使用壽命長，發(fā)光效率高，發(fā)熱少，是目前園林照明中較為偏重的光源。

圖1 D65 熒光燈光譜能量分布

圖2 金屬鹵化物燈光譜能量分布

圖3 高壓鈉燈光譜能量分布圖

圖4 白光LED(6 500k)光譜能量分布

人工光源的光譜能量分布、光照強度及光照周期都會影響園林植物的生長。植物光合有效輻射的波長范圍為400～700nm(圖5)。植物只能接收一定量特定波長的光譜能量進行光合作用，其他波長和過量的特定波長的光對植物生長并沒有明顯影響。

因此，在園林植物夜景設(shè)計中，降低對植物干擾，可選擇對植物生長影響較小的人工光源光譜進行照明，如高壓鈉燈及金鹵燈。如需要對園林植物形態(tài)、顏色及生長周期進行誘導(dǎo)，可選擇白光LED 燈，或配光后的LED 光源。

圖5 植物光合有效輻射圖譜(PAR)示意圖

1.2 人工光源光強要素

植物根據(jù)光照強度不同調(diào)節(jié)自身適應(yīng)性。由于植物對光照強度的需求量不同，將植物劃分為陽性植物、陰性植物和中性植物。處于強光環(huán)境，植物產(chǎn)生一系列生化反應(yīng)對抗過量光能的耗散，過剩光能會引發(fā)植物的光抑反應(yīng)，如植物在正午的強光環(huán)境出現(xiàn)“午休"現(xiàn)象，影響了植物的生長和發(fā)育。當(dāng)光強過弱時，植物降低對光能的需求、呼吸速率和光補償點，保存能量。夜景照明應(yīng)遵循植物需光特性選擇光源強度，不同需光能力植物的光飽和點與光補償點不同，在植物學(xué)領(lǐng)域，研究工作者常采用光合測定系統(tǒng)測定植物的光響應(yīng)曲線。根據(jù)光響應(yīng)曲線，讀出植物生理作用所需光強值。

1883年v德國J.賴因克發(fā)現(xiàn)陽性植物的光飽和點在20 000～25 000 lx，而陰性植物約在5 000～10 000 lx 達到光飽和。陽性植物和向陽葉的補償點是1 000～2 000 lx，陰性植物和向陰葉的補償點是100～500 lx。國內(nèi)研究者李農(nóng)等指出陽生植物的夜景照明上限應(yīng)控制在3 000 lx 左右，中性植物的光照強度控制在2 000～1 000 lx 左右，陰生植物控制在300 lx 左右。人工光源進行植物照明，需降低對植物生理生化影響時，可將光照強度控制在光補償點以下，不啟動植物光合作用，如陽性植物控制光照強度1 000 lx 以下，陰性植物300 lx 以下;需對植物進行生理調(diào)控時，可將光照強度控制在光補償點與光飽和點之間，激發(fā)植物光合作用，如陽性植物光照強度應(yīng)控制在2 000～20 000 lx 之間，陰性植物光照強度控制在500～5 000 lx之間。

1.3 人工光源光周期要素

光照周期方面，長時間的光線照射刺激光敏色素傳導(dǎo)信號，誘導(dǎo)相關(guān)基因的表達，會影響植物的生長。植物葉片通過感知黑夜的長短來適應(yīng)季節(jié)的變化，這也是誘發(fā)植物進行落葉和冬眠的信號。延長光照時數(shù)會促進植物的生長或延長生長期，影響植物的生理生化指標(biāo)，擾亂其生物節(jié)律，目前的研究中，多由光周期來控制植物開花。光是植物的晝夜周期、季節(jié)周期的信號。

光照時間可根據(jù)園林植物種類、天氣狀況、地理條件等進行人工調(diào)控。對日照條件較差而破壞園林植物造型的地區(qū)，在進行園林夜景設(shè)計時，可利用園林夜景照明進行人工光源的光合補光。由于暗期過長而影響園林植物生長形態(tài)時，可延長夜景照明人工光照時間，對園林植物進行光周期補光。對于賞花類植物，可根據(jù)植物的光周期，進行植物光周期的誘導(dǎo)及調(diào)控。參考農(nóng)作物周期補光，光照強度需求量較低，一般為22 lx 左右。打破原有固定的園林夜景照明時間，更科學(xué)靈活地調(diào)控園林夜景照明。

2 園林夜景照明的設(shè)計方法

根據(jù)植物株型進行園林夜景照明劃分，園林夜景照明主要分為喬木照明、灌木照明以及草本花卉的照明。

2.1 喬木夜景照明設(shè)計方法

喬木是園林空間的主要景觀，多以孤植，群植和叢植的形式展現(xiàn)。在夜景照明中是縱向垂直照明的重要載體。在夜景照明規(guī)劃設(shè)計中，在燈具選擇上可選擇LED 地埋燈，重點突出喬木的夜景縱向形態(tài)。目前，大多由多顆LED 燈珠組合成投光燈，光源呈面裝向上投射，光線過度集中，產(chǎn)生嚴重的眩光，光源無法均勻分布。對現(xiàn)有園林照明燈具進行優(yōu)化，將燈具條狀彎曲，單顆燈珠均勻分布(圖6)，安裝于喬木周圍進行夜間縱向照明，改善眩光等問題。

在設(shè)計過程中，根據(jù)夜景照明技術(shù)參數(shù)，分析植物生理性質(zhì)，確定照明目的，選擇光源類型及光照強度。向光性過于明顯的喬木，可針對改變樹冠形態(tài)進行照明設(shè)計，選擇誘導(dǎo)性強的光源進行照明，遵循植物的需光特性，確定光源強度范圍。對于不適合夜景照明的園林植物，可更換植物類型，或改變照明方案。

圖6 喬木縱向照明LED 地埋燈具示意圖

圖7 泛光燈(投光燈)燈具燈槽設(shè)計示意

2.2 灌木夜景照明設(shè)計方法

灌木是地面植被的主體，多栽種于樹叢、綠籬、欄桿、綠地邊緣、道路兩旁及建筑物前，是同種花卉的大面積種植，強調(diào)植物的色彩面積感。以帶狀自然式栽種，根據(jù)一定的圖案設(shè)計栽種于特定規(guī)則式或自然式的苗床內(nèi)，發(fā)揮群體美。在夜景照明中灌木承擔(dān)著重要角色，是夜景照明的重要面光載體，使園林夜景更富有生命力。照明多選擇泛光燈燈具與投光燈，此類燈具普遍偏大，造型生硬，破壞園林造景氛圍，燈具表面產(chǎn)生的熱量直接散發(fā)到植物體，干擾園林生態(tài)環(huán)境，白天燈具裸露，破壞園林造型，在進行植物照明時，可在植物地面下設(shè)計燈槽，將燈具掩藏于燈槽內(nèi)部，同時解決炫光與散熱問題(圖7)。

根據(jù)夜景照明技術(shù)參數(shù)，分析植物生理性質(zhì)，確定照明目的，選擇光源類型及光照強度。照明會破壞彩葉灌木色彩協(xié)調(diào)，在進行夜景設(shè)計時，需根據(jù)園林夜景技術(shù)參數(shù)，控制光源光譜及照射強度，保持光源照度均勻度。對于色彩不滿足園林藝術(shù)需求的植物，可進行人工光源色彩的誘導(dǎo)。植物不適合夜景照明時，可更換植物類型。

2.3 草本花卉夜景照明設(shè)計方法

草本花卉木質(zhì)部不發(fā)達支持力弱，多數(shù)在生長季節(jié)完成后其整體或部分死亡，按其生育期長短不同，又可分為一年生、二年生和多年生幾種，多用于布置花壇、花境，是園林景觀中常見植物種類。草本花卉生命周期短，目前針對草本花卉的夜景照明沒有重點開展，僅在節(jié)慶日進行專門的設(shè)計?？赏ㄟ^人工光源補光調(diào)節(jié)草本植物花期，延長開花時間，提高園林植物觀賞價值。設(shè)計過程需根據(jù)植物喜光特性選擇光源，控制光照強度，降低光源熱輻射以免灼傷植物。

3 小 結(jié)

科學(xué)園林夜景照明規(guī)劃和設(shè)計具有重要的經(jīng)濟意義和生態(tài)意義。在園林夜景規(guī)劃時，需根據(jù)植物的生理特性進行亮度等級劃分。對于“保護植物”選擇適當(dāng)?shù)墓庾V進行照明并減少照射強度和時間。位于重要夜景節(jié)點及景觀視線內(nèi)的植物，如不能進行夜景照明，應(yīng)進行植物更換。在設(shè)計過程中，擴大燈具的選擇范圍，應(yīng)用泛光燈及投光燈燈具時，可將燈具隱藏于地下燈槽內(nèi)部，或重新選擇利于園林夜景形態(tài)展現(xiàn)及日間和諧美觀的燈具。本文為園林夜景照明規(guī)劃與設(shè)計提供了科學(xué)的技術(shù)參數(shù)及方法，可以直接應(yīng)用于園林植物夜景的實踐中。

［1］馬原.園林夜景觀營造探究［D］.中國陜西:西北農(nóng)林科技大學(xué)，2007:6～7

［2］段然，張婷，陽婷婷，王楠.園林夜景照明光污染及控制措施［J］.燈與照明，2014(3):4～6

［3］肖鳳娟，鄒錦.遵循水文過程的消落帶濕地植物景觀設(shè)計研究——以重慶漢豐湖景觀設(shè)計方案為例［J］.西部人居環(huán)境學(xué)刊，2013(3):69～76

［4］李莉，許薌斌.重慶地區(qū)鄉(xiāng)土蕨類植物的園林造景應(yīng)用［J］.西部人居環(huán)境學(xué)刊，2013(6):87～93

［5］姜漢僑，段昌群，等.植物生態(tài)學(xué)［M］.北京:高等教育出版社，2004

［6］李春嬌，賈培義，董麗.風(fēng)景園林中植物景觀規(guī)劃設(shè)計的程序與方法［J］.中國園林，2014(1):93～99

［7］孫啟祥.竹子光抑制特征研究［D］.中國林業(yè)科學(xué)研究院，2005

［8］Reimun dGoss，Gyozo Garab.2001.Non _ photochemical chlorophyll fluorescence quenching and structural rearrangements induced by low pH in intact cells of Chlorella fusca (Chlorophyceae)and Mantoniellasquamata(Prasinophyceae)［J］.Photosynthesis Research，67(3):185～197

［9］高丹，韓秋漪，張善端.植物光度學(xué)與人眼光度學(xué)的量值換算［J］.照明工程學(xué)報，2015，26(2):28～36

［10］李農(nóng)，王鈞銳.植物照明的生態(tài)環(huán)保研究［J］.照明工程學(xué)報，2013年v4月，24(2):5～9

［11］Robson P R H，McCormac.Genetic engineering of harvest index in tobacco through overexpression of a phytochromegene ［J］.Nature Biotechnol，1996(14):995～998

［12］Olvera-Gonzalez E，Alaniz-Lumbreras D，Torres-Arguelles V，et al.A LED-based smart illumination system for studying plant growth［J］.Lighting Research ＆ Technology 2014(46):128～139

［13］Heinze P H，Parker M W，Borthwick H A.Floral initiation in Biloxi soybean as influenced by grafting［J］.BotGaz，1942(103):518～530.

［14］王明榮，宋國防.生態(tài)園林設(shè)計中植物的配置［J］.中國園林，2011，5(5):86～90