园林植物的生态类群与应用北京市高等教育精品教材重点立项项目

1、园林植物的生态类群与应用北京市高等教育精品教材重点立项项目 绪 论北京市高等教育精品教材重点立项项目园林植物的生态类群与应用一、植物的生态类群及其适应能力 1植物的趋异适应与生态型 趋异适应（divergence adaptation） 在植物种群不断扩散的时候，同种植物可能会因为长期生活在不同的环境条件下，形成不同的形态结构、生理特性、适应方式和途径等。这种现象被称为趋异现象或趋异适应。 趋异适应的结果是使同一种类的植物产生多样化，以占据和适应不同的空间，从而减少竞争，充分利用环境资源。 生态型（ecotype） 植物的趋异适应引起了植物种内的生态分化，形成了不同的生态型。生态型是同一种植物

2、的不同种群对不同环境条件发生遗传响应的产物。2植物的趋同适应与生活型 趋同适应（convergence adaptation） 在植物种群不断扩散的时候，许多不同种类的植物可能会在同一地段聚集生长。由于长期生活在相同或相似的环境条件下，通过变异、选择和适应，不同种类植物在形态、生理、发育以及适应方式和途径等方面会表现出很多的相似性。这种现象被称为趋同现象或趋同适应。 生活型（life form） 按照趋同适应的结果，可以把植物划分为不同的生活型。不论植物在分类系统上的地位如何，只要它们的适应方式和途径相同，就属于同一生活型。 3、植物的生态类型（生态类群，ecological group） 是

3、指适应相同或相似生态环境，并在特征上比较一致的一类植物的统称。如阳性植物、阴性植物，水生植物、陆生植物，常绿植物、落叶植物等。与生活型相比，生态类群包括的植物适应相同或相似环境的范围更大，所包含的植物种类也比较宽泛。 植物生态类群的形成是与环境多样性及变化密切相关的。由于环境生态因子的多种多样，植物的生态类群可以从不同角度加以分类。同时，不同植物种类对环境生态因子的适应能力不尽相同，还会出现窄适性和宽适性的不同。另外，各种生态因子对植物的作用常常是综合性的；人为的分类总是相对的，是因研究与应用的需要而产生的。二、园林植物的生态类群与应用 园林植物（landscape plant）通常指适用于园

4、林绿化的植物。 包括木本和草本的观花、观叶或观果植物，以及适用于园林、绿地 和风景名胜区的防护植物与经济植物。室内装饰用的植物也属园林植物 。由于许多园林植物具有较强的观赏性，也有人称之为观赏植物。 1.园林植物概念的发展 生态化已成为现代园林实现可持续发展的根本出路。有人主张将“园林”拓展为“风景园林”或“景观”，由此派生出“景观植物”。植物的生态功能受到空前的重视和发掘，有人甚至提出凡植物都具有一定的观赏价值和生态功能，都应该属于景观植物。 2.园林植物的生态类群与环境生态效益 园林植物造景的种植设计必须满足植物与环境在生态适应上的统一。如果所选择的植物种类不能与种植地点的环境和生态相适应

5、，就不能存活或生长不良，很容易造成绿化失败和资源浪费，从而导致绿化成本增加和生态效益的降低。 绿色植物的环境生态效益： 光合放氧和固定二氧化碳，有利于降低温室效应和保证空气清新； 吸收和反射太阳辐射，以及蒸腾作用等可改善小气候，降温增湿； 吸收某些有毒气体，使污染的空气得到净化； 分泌植物杀菌素，净化空气； 防止水土流失和扬尘，阻挡风沙、过滤尘埃和减低噪声； 对污染环境的植物修复。3.园林植物应用的生态学原则（1）因地制宜的原则 适地适树、适地适花和适地适草；乡土植物的应用；不盲目引进外来植物；保护与节约自然资源。 追求最为经济管理模式下展现植物最佳观赏状态并实现生态效益的最大化。既关注园林植

6、物的观赏效果和经济效益，又注意选择抗逆性强、生态效益高的园林植物，以降低资源成本和提高生态效益。（2）生物多样性原则 生物多样性高的生态系统结构复杂，食物网错综连接。自我调节能力强，容易保持生态平衡。 植物以群体集中的方式进行种植，在绿量上的景观累加效应、同种个体的相互协作效应及环境效益都优于单株及零星种植的方式。 （3）乔、灌、草有机配合原则 种植设计应遵循自然植物群落的发展规律；借鉴自然植物群落的组成成分、外貌、季相，自然植物群落的结构、垂直结构与分层现象，群落中各植物种间的关系等。最大限度提高空间利用率和绿量，提高生态效益。（4）和谐的原则 生物群落中相互依存、相互斗争、相互联系、协同发

7、展的现象是普遍存在的。植物化感作用（allelopathy）指植物之间，包括微生物作用的相互生物化学关系。一些植物在一起和谐共荣，郁郁葱葱；另一些植物在一起则可能你死我活，相生相克。 值得注意的是，一些植物释放的化学物质也可能引起人类不良生理反应，这类植物不适合居室栽培。即使是室外栽培，也应考虑避免选择对人体有毒有害的植物，如花粉有毒或致敏的植物等。营建真正健康绿色的园林环境。 三、学习本书的目的和方法 希望通过本书的学习能够强化读者对于园林植物的生态配置原则以及管理养护的生态学原理的掌握，并能够在生产实践中针对不同生态类型的园林植物因地制宜、因材施管，真正成为生态园林建设的强手和专家。 学习

8、需要特别重视已有知识之间的联系，加强相关学科内容的复习和巩固。注意理论联系实际。把理论课和实验课结合起来，把实训、野外实习、生产实习和书本学习结合起来。 植物分类学及其反映亲缘关系和系统发育的分类系统是园林植物应用的基础。园林植物中的同物异名（synonym）和异物同名（homonym），以及名称相近，习性相远的情况屡见不鲜。希望读者在学习中特别注意植物的学名并加以区别。园林植物的生态类群与应用北京市高等教育精品教材重点立项项目第一章 植物生长的环境 第一节 植物生长环境的基本要素 一、环境的类型 1.全球环境（global environment） （1）大气圈（atmosphere） 大气

9、由多种气体混合而成，其中氮气约占78%，氧气约占21%，其余为氩、二氧化碳、臭氧、水汽等微量气体。大气中还悬浮着水滴、冰晶、尘埃等液体、固体微粒。大气圈中存在各种物理过程，如辐射过程、增温冷却过程、蒸发凝结过程等，能够形成风、云、雨、雪、露、雾、霜、冰等千变万化的物理现象。这些都直接影响植物的生长发育过程。（2）水圈（hydrosphere） 水圈指占全球71%面积的海洋和江、河、湖泊、沼泽、冰川以及地下水等共同构成的一个连续而不规则的圈层。全球水总储量中，淡水占2.53，其余均为咸水。地球表面的水是十分活跃的。借助太阳辐射的热力作用，地球上的水分可以在气态、液态和固态之间相互转换。水是植物生

10、长发育最重要的物质条件。植物生命活动中的物质吸收与运输，以及光合、呼吸、蒸腾等生理活动都不能离开水。（3）岩石圈及土壤圈 地球表面的岩石圈（lithosphere）厚度大约为3040km。表面的一层是经风化作用形成的风化壳，贮藏着丰富的化学物质，是植物生长所需要的矿质营养宝库。 土壤圈（pedosphere）是岩 石圈最外面一层疏松的部分，其 表面或里面有生物栖息。土壤既 是绿色植物生长发育固着的基础 ，又是植物生长所需矿质养料的 储备仓库。（4）生物圈（biosphere） 是指在大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈等界面上的生物有机体所构成的一个有生命的、有再生能力的生命圈层。其中，绿色植物能在生

11、命活动中截取太阳辐射能量，吸收水分、养料和二氧化碳，释放氧气等；使地球各个圈层之间发生相互关系，以及各种物质循环和能量转换。2.区域环境、群落环境与种群环境 区域环境（regional environment）是指占有某一特定地域空间的自然环境；其空间尺度要比全球环境小很多，是大洲和大洋，受大气环流以及太阳高度角等因素的影响。 群落环境（community environment）指群落或生态系统附近的环境；一般是群落所在的山体、平原及水体等，空间尺度的数量级与植物群落相当。 种群环境（population environment）是种群周围的植物和非植物环境；空间尺度一般在植物群落之内，或附

12、近的非植物环境和同种及异种的植物环境。3.植物个体环境与人类的影响 植物个体环境（individual environment）指接近植物个体表面或表面不同部位的环境，与种子掉落的位置密切相关。（1）人工环境（artificial environment） 人类干预下建造的环境。广义的人工环境中，环境的物理结构是人工建立的，而其中的自然成分来源于自然环境，如城市环境等。狭义的人工环境中，不仅所有的结构均由人工建造，就连其中的光照、温度、湿度和气体成分等都可人工控制。如人工大棚、温室、人工气候室（箱）、太空舱等。 （2）自然环境（natural environment） 是基本未受人类干扰或干扰

13、较少的环境，如原始森林、极地、冻原、天然草原等。（3）半自然环境（semi-natural environment） 是人类干预较强，或部分结构由人类建造的环境，如农田、果园、人工林等。 二、生态因子及其分类 1.环境因子和生态因子 环境因子（environmental factors）：构成环境的各种因素。 生态因子（ecological factors）：各种环境因子中那些对生物 的生长发育具有直接或间接影响的要素。 2.生态环境和生境 所有生态因子构成生物的生态环境 （ecological environment）。而具体的 生物个体和群体生活地段的生态环境则被 称为生境（habitat

14、）。三、植物与生态因子之间的相互关系 1.生态作用 生态因子可以使植物的结构、过程和功能发生相应的变化，生 态因子对植物的这种作用叫做生态作用（ecologicial action）。 2.生态适应 植物改变自身结构与过程，以与其生存环境相协调的过程称为 生态适应（ecologicial adaptation）。 3.生态反作用 植物对环境的影响所做出的反馈 并反过来改变环境的作用叫做生态反 作用（ecologicial reaction）。1.横向关系 相同层次系统之间的关系包括竞争、共生、寄生、附生等。2.纵向关系 不同层次系统之间的关系主要包括： 自相似性（self-similarity

15、）：指一系统的整体与局部在结构、功能或信息等方面是相似的。 整合（integration）：指系统下一层次的组成成分或子系统的功能组合到系统层次作为整体而表现出来。如植物的种群由植物个体组成和表现，植物群落又是由植物种群组成和表现。3.亲缘关系 生殖是物种实现生命连续性的桥梁，也是生命的基本特征之一。它使得相同层次的系统之间具有母体系统和子系统之间的遗传关系。 四、植物与其他生物之间的相互关系 五、植物对生态因子的响应和耐受性 1.植物对生态因子的响应 植物对环境的适应范围被称为生态幅（ecological amplitude）。 某种植物在某一生态因子梯度上的生态幅即该植物的生态位（nich

16、e）。植物对环境的长期适应使它们形成了较为稳定的生态幅，在该生态幅之内的环境区域就是该植物的分布区。 2.植物对环境的耐受性 如果植物生活环境中有任何一个生态因子接近或达到植物的耐受极限时，这种植物就会衰退甚至不能生存，这就是所谓耐受性定律（law of tolerance）原理。 同一植物对于不同生态因子的耐受范围不同，不同植物对于同一生态因子的耐受范围也不相同。广适性植物属于广生态幅物种，窄适性植物属于狭生态幅物种。 植物在不同生长发育阶段对生态因子的耐受性也不同。 任何一种植物对环境生态因子的耐受限度都不是一成不变的，在环境定向压力下植物发生的生态幅变化称为驯化（acclimatizat

17、ion）。 如果处于不活动的休眠（dormancy）状态，植物的耐受范围会比正常活动时大得多。这是植物暂时抵御不利环境条件的一种生理机制。 内稳态（homeostasis）机制是植物进化发展过程中形成的一种更为进步的机制。自我调节能力强的植物借助内部状态的稳定而相对独立于外界条件，或多或少地降低了对于外环境条件的依赖性。3.植物对环境耐受性的调整 当外界环境条件超出植物生长的最适区域，而又在耐受极限范围之内时，植物的生长发育会遭受一定程度的限制，即环境胁迫（stress）。北京市高等教育精品教材重点立项项目第一章 植物生长的环境 第二节 影响植物生态分化的主要生态因子 一、光照1.光合固碳途径

18、与植物的适应类群 c3途径是所有植物光合碳同化的最基本、最普遍的途径，也是比较原始的途径;光合效率较低。大部分已知植物都是c3植物。只有这条途径可以合成淀粉等光合产物，c4途径和cam途径都是对c3途径的补充。 c4植物是少数c3植物在特定环境条件下经长期进化形成的，比c3植物在进化上更高等。比c3植物更适于生活在温度较高的热带地区。 cam途径是部分植物的一种更为精巧的碳固定方法，细胞采用景天酸代谢途径。也是少数c3植物在特定环境条件下经过长期进化形成的。2.光强的生态作用与植物的适应类群 阳生植物（heliophyte）：适应强光环境；对强光的利用力强，耐荫力弱。阴生植物（sciophyt

19、e）：适应弱光环境；对弱光利用力强，耐荫力强。中生植物（mesophytes）：对光照强度的适应范围则比较宽泛。 3、光质的生态作用与植物的适应空间方面：短波光随纬度增加而减少，随海拔升高而增加。时间方面：冬季长波光增加，夏季短波光增加；一天之内中午短 波光较多，早晚长波光较多。 红光偏多的白炽灯和能够吸收紫外线的玻璃温室，可能造成植物营养生长过剩；高山地带较强的紫外光使得高山植物花色鲜艳、茎干粗短、叶面缩小、绒毛发达。4、光的周期性变化与植物的适应类群长日照植物（long-day plant）：每天光照时数超过14h以上才能开花。 短日照植物（short-day plant）：日照时间短于8

20、12h才能开花。 中日照植物（intermediate-daylengthplant）：中等长度日照才能开花。日中性植物（day-neutral plant）：成花对日照长度不敏感。 长-短日照植物（long-short day plant）：开花要求日照先长后短。 短-长日照植物（short-long day plant）：开花要求日照先短后长。 两极光周期植物（amphophotoperiodism plant）：中等日照保持营养生长 较长或较短日照下才开花。二、温度 “最适温度”、“最高温度”和“最低温度”常用来描述植物生长的基本温度要求。 植物的不同发育阶段、不同器官基本温度不同；不同

21、物种、同一物种的不同种群基本温度也不尽相同。 植物的发育有时需要特定温度条件的诱导。 不同植物对温度的适应能力差别很大，植物在长期的进化过程中形成了相应的适应特征。 植物对自然界温度在时间上的周期性变化的适应是生长的不均衡性和阶段性。在有利温度条件下，植物可以充分生长发育，而不利温度条件下，植物则会放慢生长速度甚至停止生长以提高抗性。植物的发芽、生长、开花、结果、落叶、休眠形成了规律性的生长发育节奏，这就是植物的物候。 表1-1 植物的温度生态类群生态类群主要分布地区热量指标10积温/ 最冷月均温/ 端最低温/冰缘植物低温植物微温植物中温植物亚高温植物高温植物 - - -1600 -30 80

22、00 15 5 高山亚冰雪带寒温带、亚高山、高山 温 带 暖温带 亚热带 热 带 三、水分 1.水生植物（hydrophyte，aquatic plant） 2.陆生植物（terrestrial plant）：湿生植物（hygrophytes）、中生植物(mesophytes)、旱生植物(xerophytes) 四、土壤 是植物生长繁衍的主要环境，也是植物矿质营养元素的基本来源。 根据植物对土壤酸碱程度的反应和要求，可以将植物分为酸土植物（ph7.5）三大类。 根据植物抗盐能力的大小，可以分为甜土植物（glycophyte）和盐碱土植物（halophyte）两大类。 根据植物对土壤养分含量的适

23、应特征，可以将植物分为贫养植物、富养植物和中间型植物。五、生物 1.与动物的关系：取食、传粉、果实、种子传播等。 2.植物之间的关系：营养关系（寄生和共生）； 机械性关系（附生、藤本、绞杀）； 化学性关系（化感作用）、资源竞争关系等。北京市高等教育精品教材重点立项项目课外阅读：有趣的共生现象 共生（symbiosis）： 两种有密切接触的不同生物之间所形成的互利关系。一、地衣（lichenes） 是真菌和藻类组合而成的复合有机体，通常形成真菌菌丝缠绕并包围藻类细胞的结构。藻类经光合作用制造有机物供给自身及真菌，真菌则吸收水分、无机盐和二氧化碳等以供藻类的需要。 壳状地衣叶状地衣枝状地衣漂亮的地

24、衣红果石蕊二、根瘤（root nodule） 根瘤是一种叫做根瘤菌的细菌侵入豆科植物的根后形成的共生体。胡颓子属、桤木属等一些种类亦具根瘤，是放线菌侵入这些植物的根部形成的。 大豆的根瘤花生的根瘤三、菌根（mycorrhiza） 是某些真菌与高等植物根的共生复合体，也是植物界中最广泛的一种共生体，陆地上90%以上的高等植物都具有菌根菌的共生现象。外生菌根内生菌根四、特殊共生 共生是自然界较为普遍的现象。除以上几种植物界较为典型的共生现象以外，桑科榕属的无花果、薛荔、榕和某些特定瘿蜂之间等，都是较为复杂的共生关系。近年来，有些生态学家将互利、寄生、共栖等表示两种生活在一起的生物之间的关系都归入共

25、生现象的范畴，这使得共生的范围大大扩大。锁阳拟水晶兰肉苁蓉大王花冬虫夏草北京市高等教育精品教材重点立项项目第一章 植物生长的环境 第三节 生态因子的基本观点 一、植物的自身属性与生态因子是辨证统一的 植物的遗传特性并非永恒不变，但在其遗传特性尚未被驯化改变之前就突然将其引种到远远超出其适应范围的生态条件下，就会引起该种植物生长发育的异常，以致于生长量和观赏质量严重下降甚至死亡的引种失败现象。当然，引种后比原生境生长状态更好的例子也是有的。 生态治理中的所谓优良植物或劣质植物、速生树种或慢生树种，都不是绝对的，而是相对的和有条件的；即必须与一定的生态因子联系起来考虑。二色补血草补血草二、生态因子对植物的作用是综合性的 对于植物来说，各种生态因子的作用都是不可或缺的，而且它们是综合性地发挥作用的。比如某一土壤含有丰富的矿质营养物质，但缺少适宜的阳光、温度、大气、水分等植物生长必备的环境条件，这时的植物也是很