中國園林植物生理性研究進(jìn)展

周 燁

（天津仁愛學(xué)院，天津 301636）

1.植物景觀生理研究概述

在城市快速擴張的背景下，城市硬質(zhì)化與污染問題日益嚴(yán)重。植物是園林設(shè)計的核心要素，因其在生長代謝過程中與周圍環(huán)境因子進(jìn)行的生理生化作用而對環(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的環(huán)境問題。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。梳理國內(nèi)植物景觀的研究進(jìn)展 (見圖1)可知，從2001年始以植物景觀為關(guān)鍵詞的發(fā)文量開始逐年上升，在2019年達(dá)到最高點。

圖1 以植物景觀為關(guān)鍵詞的論文數(shù)量隨時間的變化

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學(xué)科分別為：建筑科學(xué)與工程、園藝、林業(yè)。梳理三個學(xué)科的研究內(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)對園林植物的研究多偏向于植物文化與植物配置設(shè)計，對園林植物的生理性研究較少。隨著社會對生態(tài)問題的日益關(guān)注，以及學(xué)科的自身發(fā)展導(dǎo)向，風(fēng)景園林專業(yè)開始嘗試通過多學(xué)科的交叉知識來探索更多植物生理生態(tài)與園林設(shè)計之間的關(guān)系。我們以風(fēng)景園林學(xué)科的視角對園林植物的生理性研究進(jìn)行梳理（見表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)境條件對植物生理活動過程的影響是植物生理學(xué)的重要研究內(nèi)容。與風(fēng)景園林學(xué)科相交叉研究最多的三個研究內(nèi)容為：園林植物生態(tài)習(xí)性的研究、園林植物對環(huán)境脅迫抗性的研究以及對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植物的影響。在光照因子對園林植物影響的研究方面，研究內(nèi)容主要是將植物的耐陰性進(jìn)行更為細(xì)致的劃分。如溫韋華等人對北京地區(qū)10種耐陰植物的耐陰性做了對比研究，將其分為強耐陰植物、耐半陰植物與以及稍耐陰植物。張軍民等人則對玉簪、莢果蕨、紫花地丁等8種耐陰植物的耐陰程度進(jìn)行對比研究，將其進(jìn)一步分為典型陰生地被植物與既喜陽又耐陰的植物。杜寶明與季夢成研究了不同遮光程度對觀賞蘚類的生長的影響。而水分因子對園林植物的影響方面，研究內(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華南地區(qū)7種地被植物的水分適應(yīng)性做了對比研究。在園林植物耐鹽性研究方面，崔心紅等人則對長三角地區(qū)的132種植物的耐鹽性做了試驗研究，將植物的耐鹽水平分為四個鹽分梯度；譚海霞統(tǒng)計出45種野生鹽生植物資源；并篩選出20種有觀賞與生態(tài)價值的野生鹽生植物。張金龍等對天津濱海新區(qū)30年來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。除了園林植物對生態(tài)環(huán)境因子適應(yīng)性的研究外，園林植物對極端環(huán)境的脅迫抗性也是風(fēng)景園林專業(yè)學(xué)者關(guān)注的一個重要課題。植物的脅迫抗性是指植物在面對干旱、淹水、鹽堿、高溫、低溫、霜凍，大氣、水和土壤污染等不利條件時，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內(nèi)容可以概括為園林植物的抗污染力與抵抗自然災(zāi)害的能力兩個方面。

2.2.1 園林植物抗污染力的研究。園林植物對環(huán)境污染的凈化方面可以分為三個主要研究方向：園林植物的滯塵能力、園林植物對污水的凈化能力以及園林植物對棕地的改良能力。園林植物通過葉片可以吸收、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，能夠強化綠地阻塵、滯粉能力。在園林植物對空氣的凈化方面研究對象大多為道路綠化植物，如李新宇等人對60種常用北方園林植物的滯塵力進(jìn)行評價，提出北方地區(qū)高滯塵力的喬木與灌木樹種；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；王國玉等人從設(shè)計的角度分析建構(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)計提供理論支撐。

植物通過根系、葉片或枝條的氣孔對環(huán)境中的重金屬具有吸收和積累功能，因此園林植物對污水和棕地具有凈化能力。研究表明，不同植物對重金屬的吸收效果不同，許多學(xué)者針對不同園林植物的對污染的凈化能力做了大量的對比分析。如蘭欣宇等人對北京園林植物對土壤中重金屬富集能力進(jìn)行對比分析；張海珍、唐宇力等對于黃菖蒲和再力花對污泥中不同重金屬的凈化能力做了對比研究；蔡建國等人對蘆竹、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)行了對比研究；姚睿與曾小平比較分析廣州濕地13種水生植物對富營養(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植物的傷害作用。例如在低溫脅迫下，植物通過增加細(xì)胞液的溶質(zhì)來降低冰點，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)，極端氣候以及臺風(fēng)等自然災(zāi)害都為城市綠化帶來了巨大的損失。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；研究內(nèi)容主要圍繞著園林樹種抵抗力的比較分析以及樹種的選擇。如在園林植物抗風(fēng)力的研究方面，肖潔舒等人對華南地區(qū)園林植物的抗風(fēng)力做了對比研究，提出100種適宜華南地區(qū)的抗風(fēng)樹種；郭子燕、劉瑞雪等人都對臺風(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，劉青與古新仁對不同生境下的香樟對冰雪災(zāi)害的極端氣候的抗力做了對比分析，發(fā)現(xiàn)樹木的生長受到道路空間形態(tài)的限制，在遭受冰雪災(zāi)害時背陰環(huán)境中的香樟損害程度比陽面嚴(yán)重；王煒等人對昆明市32年一遇的強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、生長勢、生境等因素的關(guān)系。

2.3 園林植物的生化功能研究。植物通過自身生理生化過程可以將環(huán)境中的無機物轉(zhuǎn)化成有機物，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)計算方法以及與大數(shù)據(jù)相結(jié)合計算方法；譚慶與陳法志定量評價了武漢31種野生地被的固碳能力。植物的固氮作用是指植物通過與固氮微生物的共生將氮氣轉(zhuǎn)換成氨的過程，是植物提高土壤肥力，改善生態(tài)環(huán)境的重要方式，在園林綠化中樹種的固氮能力也是園林樹種選擇的重要評價指標(biāo)之一。如張德順等人對上海地區(qū)的高效固氮樹種進(jìn)行了測定和篩選。

3.結(jié)語

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方向綜述了國內(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制和效應(yīng)。大量研究表明，植物的生理生化功能對城市生態(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)科有機結(jié)合，將是未來風(fēng)景園林專業(yè)的重要發(fā)展方向。