淺談園林樹木種類選擇的影響因素

王建勇，唐崇袍，黃天來

（浙江省青田縣林業(yè)局 323900）

園林樹木是園林景觀的重要組成部分，兼具生態(tài)價(jià)值和觀賞價(jià)值，其健康成長是其發(fā)揮生態(tài)功能和景觀功能的前提。當(dāng)前，我國很多地區(qū)的園林樹木由于選種不夠科學(xué)，致使園林樹木飽受風(fēng)災(zāi)、寒凍等自然災(zāi)害。樹種選擇需要考慮不同地區(qū)的光照、溫度和水分等外因的影響。比如，城市的高大建筑物導(dǎo)致了地面光照不均勻，僅從景觀的角度選擇樹種往往導(dǎo)致樹木光照需求量和實(shí)際太陽輻射量不匹配，比如東西走向的街道往往比南邊的樹木更為矮小[1]；在寒冷的北方栽植南方的樹種，經(jīng)歷過一次寒潮可能就死傷過半，把濕潤地區(qū)的園林樹木種植到干旱、半干旱地區(qū)可能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的旱災(zāi)。諸如此類園林樹木選種不科學(xué)問題在我國很多城市時(shí)有存在[2-4]，如何綜合考慮園林樹木選種是園林設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

1 園林樹木種類選擇的影響因素

1.1 光照

我們賴以生存的地球哺育著不計(jì)其數(shù)的生命，其源源不息的動(dòng)力來自于植物的光合作用。園林樹木又是園林景觀的重要組成部分，光合作用能夠產(chǎn)生大量氧氣，為我們提供新鮮的空氣。太陽不停地向周圍發(fā)射電磁波和粒子流，包含了可見光與不可見光，這些可見光與不可見光是園林樹木光合作用不可或缺的。但并不是所有波長的光園林植物都能吸收，研究表明，在300～800nm 之間的波長才會(huì)對(duì)樹木生理活動(dòng)產(chǎn)生影響[5]。光照有很多物理參數(shù)，對(duì)園林樹木影響最大的是光照的強(qiáng)度和光照的時(shí)間。

光照強(qiáng)度影響著光合作用的速率，正常情況下樹木在缺乏光源后將不再進(jìn)行光合作用，只進(jìn)行呼吸作用，消耗體內(nèi)的有機(jī)物以維持生命體征。而向陽坡的園林樹木生長的狀況往往比背陽的生長要旺盛，白天合成的有機(jī)物多，除去呼吸作用的消耗量，凈光合作用就比較多，生長比較旺盛。但是光的強(qiáng)度對(duì)園林樹木光合作用的影響有一定的極限，當(dāng)光的強(qiáng)度高達(dá)一定的強(qiáng)度以后，光合作用的強(qiáng)度將不會(huì)增加。其原因是多樣的，可能是CO2的濃度限制了其生長，也可能是水分不足限制了生長，還有可能是單位面積上的葉綠體接受的光達(dá)到了極限，致使光合作用不再增加，此時(shí)的光強(qiáng)是光合作用飽和點(diǎn)。在光合作用飽和點(diǎn)之前隨著光強(qiáng)的增加光合作用速率也在增加，如果光合作用的速率等于呼吸作用的速率，那么就沒有有機(jī)物剩余，即光補(bǔ)償點(diǎn)。因此，根據(jù)園林樹木對(duì)光照的需求程度可以將其分為喜陽植物、耐陰植物和中性植物[6]，喜陽植物有著較高的光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)，耐陰植物則相反。

光照時(shí)間影響著園林樹木光合作用的時(shí)長，根據(jù)對(duì)日照時(shí)間的需求可將園林樹木分為長日照植物、短日照植物和中性植物[7]。日照時(shí)間的長短影響著園林樹木的光合作用和開花結(jié)果，也影響樹木的休眠，光照時(shí)間增加會(huì)延長樹木的光合作用，生長期延長，避免過早進(jìn)入休眠期[8]。

1.2 溫度

適宜的溫度是園林樹木健康成長的必要條件，因?yàn)闇囟扔绊懼鴪@林樹木體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程和速率。我國南方的園林樹木以闊葉樹為主，北方以針葉樹主，其根本原因是較高的溫度促進(jìn)了生物的進(jìn)化，表現(xiàn)在南方園林樹木的微觀結(jié)構(gòu)比北方更加復(fù)雜。但是溫度過高或者過低都會(huì)限制園林樹木生長，是限制園林樹木種植的重要因素。

高溫是影響園林樹木生長的主要脅迫因子[9]，楊柳等[10]的研究表明，高溫是限制樹木徑向生長的主要影響因子，高溫脅迫下樹木的年輪寬度變窄，樹木徑向生長變得緩慢。夏季高溫易使園林樹木組織升溫失水，導(dǎo)致樹葉枯黃卷曲，生長勢和觀賞價(jià)值均會(huì)下降[11]。此外，高溫還會(huì)導(dǎo)致園林樹木株高、葉片樹木等形態(tài)生長指標(biāo)下降。主要是溫度過高的樹葉氣孔往往都會(huì)關(guān)閉，蒸騰作用變?nèi)?，樹木處于一種假死的狀態(tài)，生長受到了抑制[12-13]；高溫會(huì)破壞園林樹木細(xì)胞膜的完整性，導(dǎo)致其喪失基本生理功能[14-16]；降低園林樹木體內(nèi)生物酶的活性，影響了代謝速率[17]。隨著溫室效應(yīng)的日益加重，氣溫升高也影響了一些園林樹木的生理周期，在不適宜時(shí)期開花可能會(huì)對(duì)該物種造成毀滅性的打擊。

低溫脅迫可分為冷害和凍害，冷害主要是指氣溫在0℃以上時(shí)，園林樹木體內(nèi)不會(huì)結(jié)冰，但是低溫影響了其生理功能，致使樹體產(chǎn)生損傷甚至整株死亡，凍害主要是指當(dāng)氣溫降到0℃以下時(shí)，細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間的自由水發(fā)生凝固，細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭受破壞，使得樹木受傷或死亡的現(xiàn)象。按園林樹木受凍位置，可將凍害分為花芽受凍、成熟枝條受凍、主干受凍、根頸受凍、根系受凍，其表現(xiàn)形式有樹干凍裂、芽體變色、樹皮變色或下陷等。有關(guān)學(xué)者研究表明，園林樹木耐寒性和樹種、枝條淀粉轉(zhuǎn)化速率、枝條成熟度、樹木休眠期、氣溫、風(fēng)速、坡向、養(yǎng)護(hù)水平等有關(guān)[18-19]。

1.3 水分

水是生命的源泉，水分虧缺是制約園林樹木生長的重要環(huán)境因子。沙漠地區(qū)幾乎沒有高大的喬木，而降水量充沛的熱帶地區(qū)則是高樹成林，這除了沙漠地區(qū)的土質(zhì)差之外，水分含量也是重要的因素，它可以影響到樹木一系列的生理過程，如氣孔運(yùn)動(dòng)、光合作用、呼吸作用、蒸騰作用、蛋白質(zhì)合成等。目前樹木干旱致死的假說一共有3 種：水力學(xué)失敗假說、碳饑餓假說和生物攻擊假說[20]。水力學(xué)失敗假說是指樹木無法從根系獲得足夠的水分，導(dǎo)致組織脫水而失去生理功能，繼而加速樹木死亡。碳饑餓假說認(rèn)為水分不足會(huì)導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，光合作用也會(huì)被削弱，樹木碳固定量小于消耗量，長期的入不敷出最終導(dǎo)致樹木饑餓而死。生物攻擊假說是指樹木長期缺少水分容易受到昆蟲、病原體的侵?jǐn)_，繼而導(dǎo)致樹木受損或死亡[21-22]。園林樹木的抗旱機(jī)理大致可分為三類，即避旱性、延時(shí)脫水性和忍耐脫水性；避旱性樹木是指在干旱到來之前完成了其生命周期的植物。延時(shí)脫水性樹木是指通過廣而深的根系充分吸收土壤中的水分或減少自身的蒸騰作用，達(dá)到保水蓄水目的的植物；忍耐脫水性植物是指長時(shí)間水分不充裕時(shí)仍然能完成其生命活動(dòng)的植物[23-24]。園林樹木作為城市綠化的重要組成部分，不耐旱的園林樹木需要大量的水源灌溉[25]，增加了人力和物力的投入。

1.4 土壤

土壤既為園林樹木提供物理支撐，又為其生長提供必要的養(yǎng)分，是園林樹木正常生長的基礎(chǔ)條件。不適宜的土壤難以生長枝繁葉茂的園林樹木，影響土壤質(zhì)量的主要理化性質(zhì)有pH 值、緊實(shí)度、通氣性、營養(yǎng)物質(zhì)。當(dāng)土壤pH 值較低時(shí)，土壤中的硝化微生物繁殖將會(huì)被抑制，硝化作用作為氮循環(huán)的關(guān)鍵過程，其效率降低必然影響園林樹木的生長發(fā)育[37]。當(dāng)土壤的pH 值較高時(shí)，土壤中的碳酸氫根會(huì)將土壤中的磷固定，致使土壤中有效磷含量降低[38]，也不利于園林樹木的生長。土壤緊實(shí)度越高，園林樹木根部生長受限越嚴(yán)重，土壤板結(jié)度會(huì)導(dǎo)致樹木根部生長激素發(fā)生變化，繼而限制其生長，當(dāng)土壤比重超過1.7g/cm3時(shí)，樹根將無法穿透土壤,緊實(shí)的土壤也會(huì)影響土壤中微生物的豐度和多樣性，降低了氮、磷等元素的含量[39]。此外，板結(jié)的土壤氧氣含量和水分含量一般較低，影響微生物的種群及其多樣性，也抑制著園林樹木的根系的呼吸作用。

1.5 風(fēng)

適宜的風(fēng)可的為園林樹木帶來濕氣和養(yǎng)分，但臺(tái)風(fēng)往往會(huì)對(duì)園林樹木造成破壞。當(dāng)風(fēng)載荷達(dá)到園林樹木或土壤所能承受的極限時(shí)，就會(huì)發(fā)生斷裂或倒伏[26]。我國每年臺(tái)風(fēng)導(dǎo)致的園林樹木破壞不計(jì)其數(shù)，如2012年臺(tái)風(fēng)韋森特造成深圳10 萬多株樹木受災(zāi)[27]，2017 臺(tái)風(fēng)臺(tái)風(fēng)“天鴿”造成珠海40 多萬株樹木斷枝[28]，2018 年臺(tái)風(fēng)“山竹”造成廣州園林樹木倒伏近萬株[29]。

現(xiàn)階段，研究樹木風(fēng)致斷裂倒伏主要方法有觀測經(jīng)驗(yàn)法、歸納統(tǒng)計(jì)法和力學(xué)模型法[30]。觀察經(jīng)驗(yàn)法是指相關(guān)專家憑借著自身的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)按照樹木的形態(tài)和強(qiáng)度缺陷定性地評(píng)估樹木斷裂倒伏的可能性的方法。歸納統(tǒng)計(jì)法是指在園林樹木風(fēng)災(zāi)以后，找出影響樹木斷裂倒伏的因素的方法，如張平安[31]通過統(tǒng)計(jì)臺(tái)風(fēng)后珠海市園林樹木的損失，得出樹木抗風(fēng)能力和樹種、樹冠形狀、根系類型、樹齡、尖削度等因素有關(guān)；郭子燕等[3]對(duì)廈門臺(tái)風(fēng)后的園林樹木進(jìn)行為期2 個(gè)月的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，得出影響樹木斷裂倒伏的主要因素有臺(tái)風(fēng)級(jí)別、臺(tái)風(fēng)路徑和樹種等。張平安[31]通過調(diào)查珠海園林樹木大風(fēng)后受災(zāi)情況，將其抗風(fēng)能力進(jìn)行分級(jí)，I 級(jí)園林樹木抗風(fēng)能力最強(qiáng)，可以種植在我國沿海地區(qū)的園林中，主要有烏柏、銀樺、象鼻樹、花梨木、秋楓等，II 級(jí)園林樹木抗風(fēng)能力一般，可以種植在沿海地區(qū)的背風(fēng)區(qū)或者內(nèi)陸地區(qū)，主要有尾葉桉、石栗、木棉、高山榕、小葉榕等，III 級(jí)園林樹木抗風(fēng)能力最差，適宜種植在內(nèi)陸地區(qū)，并做好修枝、支撐等保護(hù)工作，主要有串錢柳、白蘭、大葉榕、黃花槐、羊蹄甲等。力學(xué)模型法是指把園林樹木的幾何特性、力學(xué)性質(zhì)、風(fēng)載荷特征、根土錨固關(guān)系抽象成力學(xué)關(guān)系來分析樹木抗風(fēng)能力的一種方法，現(xiàn)有的評(píng)估樹木抗風(fēng)能力的力學(xué)模型主要有剛體模型、簡支梁模型、懸臂梁模型、質(zhì)量忽略不計(jì)的彈性桿模型和圓錐桿模型等[32]。吳貽軍等[33]提出了一種樹木力學(xué)量的全量測試方法，在野外環(huán)境中實(shí)測風(fēng)載荷下的香樟樹干響應(yīng)，并用有限元法進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明該方法能準(zhǔn)確預(yù)測出樹木斷裂的臨界風(fēng)速。

1.6 雪

積雪可以促進(jìn)碳氮養(yǎng)分的積累[35]，為園林樹木提供一定養(yǎng)分，但是樹冠的積雪量超過了樹木承載的極限時(shí)，樹木就會(huì)發(fā)生彎曲、折斷或倒伏。園林樹木觀賞性較強(qiáng)，具有較大的載雪面積，當(dāng)空氣濕度較大、風(fēng)速較小時(shí)，雪更容易粘附在園林樹木的枝干上，當(dāng)樹枝上承載的雪厚度達(dá)到4～8cm 時(shí)，雪載荷已經(jīng)是樹枝自重的3 倍之多[36]。如果存在樹冠較大、修剪不當(dāng)、根土錨固力弱、移栽年限短等因素，園林樹木將更容易受災(zāi)。按照?qǐng)@林樹木抗雪能力的強(qiáng)弱，可以將其分為強(qiáng)抗雪植物、一般抗雪植物和弱抗雪植物，強(qiáng)抗雪植物主要有白榆、垂柳、欒樹等，弱抗雪樹木主要有香樟、雪松、楊樹等[34]。

2 結(jié)語

園林樹木種類的選擇應(yīng)綜合考慮光照、溫度、水分、土壤、風(fēng)、雪等因子的影響。按照?qǐng)@林樹木日照時(shí)間的需求將園林樹木分為長日照植物、短日照植物和中性植物；根據(jù)光照的需求程度分為喜陽植物、耐陰植物和中性植物；按照抗旱機(jī)理可分為耐旱性植物、延時(shí)脫水性植物和忍耐脫水植物；按照抗風(fēng)能力分為強(qiáng)抗風(fēng)植物、一般抗風(fēng)植物和弱抗風(fēng)植物；按照抗雪能力分為強(qiáng)抗雪植物、一般抗雪植物和弱抗雪植物。所以在園林樹木選種時(shí)要除了考慮其形態(tài)美、時(shí)空美、意境美，也應(yīng)當(dāng)考慮到生態(tài)美，即綜合評(píng)估園林樹種的光照、水分、溫度、土壤等需求以及抗風(fēng)雪能力，做到“深處種菱淺種稻，不深不淺種荷花”，園林樹木才能充分展示出城市的生態(tài)美。