中國(guó)園林植物生理性研究進(jìn)展

周 燁

（天津仁愛(ài)學(xué)院，天津 301636）

1.植物景觀生理研究概述

在城市快速擴(kuò)張的背景下，城市硬質(zhì)化與污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。植物是園林設(shè)計(jì)的核心要素，因其在生長(zhǎng)代謝過(guò)程中與周圍環(huán)境因子進(jìn)行的生理生化作用而對(duì)環(huán)境具有調(diào)節(jié)效應(yīng)，在一定程度上可以緩解城市化帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。因此在城市園林建設(shè)中，植物的生理功能逐漸引起學(xué)者的關(guān)注。梳理國(guó)內(nèi)植物景觀的研究進(jìn)展 (見(jiàn)圖1)可知，從2001年始以植物景觀為關(guān)鍵詞的發(fā)文量開(kāi)始逐年上升，在2019年達(dá)到最高點(diǎn)。

圖1 以植物景觀為關(guān)鍵詞的論文數(shù)量隨時(shí)間的變化

分析論文的學(xué)科分布可以發(fā)現(xiàn)，研究植物景觀最多的三個(gè)學(xué)科分別為：建筑科學(xué)與工程、園藝、林業(yè)。梳理三個(gè)學(xué)科的研究?jī)?nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，園林植物的生理性研究主要集中在農(nóng)林類院校及單位，而研究對(duì)象也以農(nóng)作物居多。而建筑背景下的風(fēng)景園林專業(yè)對(duì)園林植物的研究多偏向于植物文化與植物配置設(shè)計(jì)，對(duì)園林植物的生理性研究較少。隨著社會(huì)對(duì)生態(tài)問(wèn)題的日益關(guān)注，以及學(xué)科的自身發(fā)展導(dǎo)向，風(fēng)景園林專業(yè)開(kāi)始嘗試通過(guò)多學(xué)科的交叉知識(shí)來(lái)探索更多植物生理生態(tài)與園林設(shè)計(jì)之間的關(guān)系。我們以風(fēng)景園林學(xué)科的視角對(duì)園林植物的生理性研究進(jìn)行梳理（見(jiàn)表1），將園林植物生理研究歸納為園林植物的生理特性、脅迫抗性與生化功能三個(gè)研究方向。

表1 園林植物生理研究主要內(nèi)容

2.園林植物的生理研究

環(huán)境條件對(duì)植物生理活動(dòng)過(guò)程的影響是植物生理學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。與風(fēng)景園林學(xué)科相交叉研究最多的三個(gè)研究?jī)?nèi)容為：園林植物生態(tài)習(xí)性的研究、園林植物對(duì)環(huán)境脅迫抗性的研究以及對(duì)園林植物生理生化功能的研究。

2.1 園林植物生態(tài)習(xí)性的研究。園林植物對(duì)生態(tài)因子所表現(xiàn)出的適應(yīng)性即園林植物的生態(tài)習(xí)性。依據(jù)不同生態(tài)習(xí)性可以將園林植物分為不同的植物類型；研究園林植物的生態(tài)習(xí)性可以為植物的選擇與應(yīng)用提供更多的科學(xué)依據(jù)，其中研究最多的為光照因子、水分因子以及土壤對(duì)植物的影響。在光照因子對(duì)園林植物影響的研究方面，研究?jī)?nèi)容主要是將植物的耐陰性進(jìn)行更為細(xì)致的劃分。如溫韋華等人對(duì)北京地區(qū)10種耐陰植物的耐陰性做了對(duì)比研究，將其分為強(qiáng)耐陰植物、耐半陰植物與以及稍耐陰植物。張軍民等人則對(duì)玉簪、莢果蕨、紫花地丁等8種耐陰植物的耐陰程度進(jìn)行對(duì)比研究，將其進(jìn)一步分為典型陰生地被植物與既喜陽(yáng)又耐陰的植物。杜寶明與季夢(mèng)成研究了不同遮光程度對(duì)觀賞蘚類的生長(zhǎng)的影響。而水分因子對(duì)園林植物的影響方面，研究?jī)?nèi)容主要為植物耐旱性與水分適應(yīng)性的研究；周鵬與翁殊斐研究了花灌木葉片的性狀與其耐旱性的相關(guān)性；錢瑭璜與莊雪影等人對(duì)華南地區(qū)7種地被植物的水分適應(yīng)性做了對(duì)比研究。在園林植物耐鹽性研究方面，崔心紅等人則對(duì)長(zhǎng)三角地區(qū)的132種植物的耐鹽性做了試驗(yàn)研究，將植物的耐鹽水平分為四個(gè)鹽分梯度；譚海霞統(tǒng)計(jì)出45種野生鹽生植物資源；并篩選出20種有觀賞與生態(tài)價(jià)值的野生鹽生植物。張金龍等對(duì)天津?yàn)I海新區(qū)30年來(lái)重鹽堿土的綠化建設(shè)進(jìn)行了研究，提出鹽堿地區(qū)城市綠化應(yīng)用技術(shù)。

2.2 園林植物脅迫抗性的研究。除了園林植物對(duì)生態(tài)環(huán)境因子適應(yīng)性的研究外，園林植物對(duì)極端環(huán)境的脅迫抗性也是風(fēng)景園林專業(yè)學(xué)者關(guān)注的一個(gè)重要課題。植物的脅迫抗性是指植物在面對(duì)干旱、淹水、鹽堿、高溫、低溫、霜凍，大氣、水和土壤污染等不利條件時(shí)，表現(xiàn)出適應(yīng)這種逆境或環(huán)境脅迫的能力。園林植物的脅迫抗性研究?jī)?nèi)容可以概括為園林植物的抗污染力與抵抗自然災(zāi)害的能力兩個(gè)方面。

2.2.1 園林植物抗污染力的研究。園林植物對(duì)環(huán)境污染的凈化方面可以分為三個(gè)主要研究方向：園林植物的滯塵能力、園林植物對(duì)污水的凈化能力以及園林植物對(duì)棕地的改良能力。園林植物通過(guò)葉片可以吸收、沉降和積淀空氣中的粉塵，研究表面增加地表覆蓋、提高葉面積、增加植物群落層次，能夠強(qiáng)化綠地阻塵、滯粉能力。在園林植物對(duì)空氣的凈化方面研究對(duì)象大多為道路綠化植物，如李新宇等人對(duì)60種常用北方園林植物的滯塵力進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出北方地區(qū)高滯塵力的喬木與灌木樹(shù)種；張靈藝等人研究了PM2.5濃度在植物群落空間中的分布特征；王國(guó)玉等人從設(shè)計(jì)的角度分析建構(gòu)6種消減PM2.5的典型植物群落模式；陳小平則對(duì)道路綠化隔離帶消減顆粒物效應(yīng)及配置參數(shù)進(jìn)行了研究，為城市道路參數(shù)化設(shè)計(jì)提供理論支撐。

植物通過(guò)根系、葉片或枝條的氣孔對(duì)環(huán)境中的重金屬具有吸收和積累功能，因此園林植物對(duì)污水和棕地具有凈化能力。研究表明，不同植物對(duì)重金屬的吸收效果不同，許多學(xué)者針對(duì)不同園林植物的對(duì)污染的凈化能力做了大量的對(duì)比分析。如蘭欣宇等人對(duì)北京園林植物對(duì)土壤中重金屬富集能力進(jìn)行對(duì)比分析；張海珍、唐宇力等對(duì)于黃菖蒲和再力花對(duì)污泥中不同重金屬的凈化能力做了對(duì)比研究；蔡建國(guó)等人對(duì)蘆竹、細(xì)葉莎草、香菇草、姜花、水生美人蕉和茭白 6種濕生植物的污水凈化力進(jìn)行了對(duì)比研究；姚睿與曾小平比較分析廣州濕地13種水生植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化污泥TN（總氮）、TP（總磷）的去除效能；魯敏與郭振研究了不同人工濕地植物對(duì)生活污水中氨氮(NH4 + -N)的凈化效果。

2.2.2 園林植物抵抗極自然災(zāi)害能力的研究。植物在極端氣候條件下通過(guò)脅迫屏障的方式可以阻止脅迫因子進(jìn)入內(nèi)部，從而避免脅迫因子對(duì)植物的傷害作用。例如在低溫脅迫下，植物通過(guò)增加細(xì)胞液的溶質(zhì)來(lái)降低冰點(diǎn)，從而避免低溫的脅迫傷害。近些年，由于全球變暖自然災(zāi)害頻發(fā)，極端氣候以及臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害都為城市綠化帶來(lái)了巨大的損失。在城市建設(shè)中如何應(yīng)用好園林植物抵抗自然災(zāi)害成為研究者關(guān)注的重要課題；研究?jī)?nèi)容主要圍繞著園林樹(shù)種抵抗力的比較分析以及樹(shù)種的選擇。如在園林植物抗風(fēng)力的研究方面，肖潔舒等人對(duì)華南地區(qū)園林植物的抗風(fēng)力做了對(duì)比研究，提出100種適宜華南地區(qū)的抗風(fēng)樹(shù)種；郭子燕、劉瑞雪等人都對(duì)臺(tái)風(fēng)后園林植物的受損情況及原因做了研究 。而在極端氣候方面，劉青與古新仁對(duì)不同生境下的香樟對(duì)冰雪災(zāi)害的極端氣候的抗力做了對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)樹(shù)木的生長(zhǎng)受到道路空間形態(tài)的限制，在遭受冰雪災(zāi)害時(shí)背陰環(huán)境中的香樟損害程度比陽(yáng)面嚴(yán)重；王煒等人對(duì)昆明市32年一遇的強(qiáng)低溫天氣后的植物園林植物凍害進(jìn)行調(diào)查，研究了凍害程度與植物原產(chǎn)地、生物學(xué)特性、生長(zhǎng)勢(shì)、生境等因素的關(guān)系。

2.3 園林植物的生化功能研究。植物通過(guò)自身生理生化過(guò)程可以將環(huán)境中的無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化成有機(jī)物，從而起到固碳、固氮以及固磷等作用。在城市化進(jìn)程中，自然土壤在向城市土壤轉(zhuǎn)化的結(jié)果導(dǎo)致土壤儲(chǔ)碳量大幅度減少，從而影響其上的生物群落、水與空氣質(zhì)量,因此園林植物的固碳效應(yīng)的研究引起了學(xué)者的關(guān)注：王忠君對(duì)福州植物園的綠量與固碳釋氧效益進(jìn)行了量化研究；冀媛媛總結(jié)了植物固碳量的傳統(tǒng)計(jì)算方法以及與大數(shù)據(jù)相結(jié)合計(jì)算方法；譚慶與陳法志定量評(píng)價(jià)了武漢31種野生地被的固碳能力。植物的固氮作用是指植物通過(guò)與固氮微生物的共生將氮?dú)廪D(zhuǎn)換成氨的過(guò)程，是植物提高土壤肥力，改善生態(tài)環(huán)境的重要方式，在園林綠化中樹(shù)種的固氮能力也是園林樹(shù)種選擇的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。如張德順等人對(duì)上海地區(qū)的高效固氮樹(shù)種進(jìn)行了測(cè)定和篩選。

3.結(jié)語(yǔ)

本文以風(fēng)景園林的學(xué)科視角，從園林植物的生態(tài)習(xí)性、脅迫抗性與生化功能三個(gè)方向綜述了國(guó)內(nèi)植物景觀生理性研究進(jìn)展，論述了園林植物生理性研究機(jī)制和效應(yīng)。大量研究表明，植物的生理生化功能對(duì)城市生態(tài)建設(shè)、改善城市環(huán)境有著重要的影響。而學(xué)科交叉與量化，將植物學(xué)理論與風(fēng)景園林學(xué)科有機(jī)結(jié)合，將是未來(lái)風(fēng)景園林專業(yè)的重要發(fā)展方向。