风与园林植物的生态关系

发布时间:2023-04-22 16:04:41浏览次数:94
第七节 风与园林植物的生态关系 由于大气层和地表在全球范围内对太阳辐射能吸收的差异,导致了不同地区大气和近地层的温度差和气压差,从而产生大气运动,形成了风。 一、城市的风 城市的风场非常复杂。首先,具有较大粗糙度的下垫面,摩擦系数增大,使城市风速一般比郊区农村降低20%一 30%。其次,在城市内部,局部差异很大,有些地方为“风影区”,风速极小,另一些地方的风速也可能大于同高度的郊区。产生这种差异的原因在于当风吹过建筑物时,因阻碍摩擦产生不同的升降气流、涡流和绕流等,致使风的局部变化更为复杂。第三,街道的走向、宽度及绿化情况,建筑物的高度及布局,使不同地点所获的太阳辐射有明显差异,在局部地区形成热力环流,导致城市内部产生不同的风向和风速。如当风遇到建筑阻挡时,风向常发生偏转,而且风速发生变化,向风一侧的风速下降 10%,背风一侧下降55%。在街道绿化较好的干道上,当风速为 1.0-1.5m/s 时,可降低风速一半以上;当风速为 3—4m/s 时,可降低风速 15%一 55%。如果风向与街道走向一致,则由于狭谷效应,风速比开阔地增强。据观测,当风速为 8~12m/s 时,在平行于主导风向的行列式的建筑区内,风速可增加 15%~30%。 另外,由于热岛效应,城市中心的热气流形成一个低压中心,当热气流上升到一定高度则降低温度并向四周下沉,继之冷空气再流向热岛中心,如此反复,在城市与郊区之间形成一个缓慢的热岛环流。 二、风对园林植物的生态作用 风对植物的生态作用是多方面的,它既能直接影响植物(如风媒、风折等),又能影响环境中温度、湿度、大气污染的变化,从而间接影响植物生长发育。 1. 风对植物生长的影响 风对植物的蒸腾作用有极显著的影响。据测定,风速达 0.2~0.3m/s 时,能使蒸腾作用加强 3 倍。当风速较大时,蒸腾作用过大,耗水过多,根系不能供应足够的水分供蒸腾所需,叶片气孔便会关闭,光合强度因而下降,植物生长减弱。风能降低大气湿度,破坏正常水分平衡,常使树木生长不良、矮化。据测定,风速 l0m/s 时,树木高生长要比风速 5m/s 时低 1/2,比无风区低 2/3。 盛行一个方向的强风常使树冠畸形,这是因为树木向风面的芽受风作用常死亡,而背风面的芽受风力较小 ,成活较多,枝条生长相对较好。在盛行强风的地方,乔木树干向背风方向弯曲,树冠向背风面倾斜,形成所谓“旗形树”。树木适应强风的形态结构常和适应干旱的形态结构相似。因为强风导致植物蒸腾加快,出现水分亏缺,所以形成树皮厚,叶小而坚硬等减小水分蒸腾的旱生结构。强风区生长的树木,尤以背风区根系极发达。从解剖木材断面上看,迎风面木材的年轮紧密而窄,背风面年轮宽而粗,整个断面是偏心的。 2 .风对植物繁殖的影响 风影响植物花粉的传播、种子和果实的散布。借助于风力的帮助完成授粉的植物称为风媒植物。风媒植物的花不鲜艳,花数目很多,呈藁荑花序或松散的圆锥花序,花丝很长,伸于花被之外,易被风吹动而传粉;花粉小数量很多。裸子植物花粉粒附一对气囊而且有更大的浮力。风媒花雌蕊柱头特别发达,伸出花被之外 ,有羽毛状突起,增加柱头授粉面积,使花粉易被吸附。 有些风媒花植物如榛、杨、柳、榆等,花先叶开放,利于借助风力授粉。风媒花是较原始的一种适应类型。 有些植物借助风力传播种子和果实。种子 和果实或很轻,如兰料 、石楠科、列当科等种子,重量<o.002mg;或具冠毛,如菊科、杨柳科、萝蘑科、铁线莲属、柳叶菜属;或具翅翼,如紫葳科(千张纸)和桦属、榆属、槭、白蜡属、梓属。此外,沙漠草原地区著名的风滚植物在秋季种子成熟时全株呈球状,茎基断裂(多年生植物)或连根拔起(一年生植物),被风吹动,到处散播种子。 3.风对植物的机械损害 风对植物的机械破坏作用(指折断枝、干,拔根等)的程度,主要决定于风速、风的阵发性和植物种的特性、环境特点等。风速超过 l0m/s 的大风能对树木产生强烈的破坏作用;风速 13~16m/s 能使树冠表面每平方米受到 15—20kg 的压力,在强风的作用下,一些浅根性树种常连根刮倒。风倒与风折常给园林树木特别是一些古树造成很大危害。 不同树种抗风力不同。材质坚硬、根系深的树种抗风力强;材质软脆、树冠大、易感染病腐、根系浅的树种抗风力弱。抗风性较强的树种有马尾松、黑松、桧柏、榉树、核桃、白榆、乌桕、樱桃、枣树、葡萄、臭椿、朴树、板栗、槐树、梅、樟树、麻栎、河柳、台湾相思、柠檬桉、木麻黄、假槟榔、南洋杉、竹类及柑橘类树种。抗风中等的有侧柏、龙柏、旱柳、杉木、柳杉、檫木、楝树、苦槠、枫杨、银杏、广玉兰、重阳木、榔榆、枫香、凤凰木、桑、梨、柿、桃、杏、合欢、紫薇、木绣球、长山核桃等。抗风力弱、受害较大的有大叶桉、榕树、雪松、木棉、悬铃木、梧桐、加拿大杨、钻天杨、银白杨、泡桐、垂柳、刺槐、杨梅、枇杷、苹果树等。同一树种也因繁殖方法、立地条件和栽培方式的不同而有异。扦插繁殖者比播种繁殖者根 系浅,故易倒伏。 树种的抗风力还取决于环境特点。生长在土壤肥沃深厚的树木,抗风力强于生长在黏重、潮湿、通气不良和冻土层上的树木。通常热带、亚热带森林树种根系发达,藤本植物能经受台风的侵袭。生长在寒冷地区针叶林树种根系浅、树干长、树冠集中于树木上部,抗风力弱。风害还与地形关系密切。某些地形会使风速加强。易发生风害的地形部位和立地如岭顶、山上半坡、山肩、主山脊缺口、峡谷、林中风道和林缘。稀植的树木和孤立木比密植树木易受风害。 4.风对生态系统的影响 风以多种方式改变生态系统。风传播的病原和害虫,能毁灭全部或邯分植被,植被的消失能改变动物和其他生物的栖息地和食物来源。如果植被破坏面积很大,土壤受日晒、风吹和雨淋,会产生各种不利影。土壤表土的风蚀,能降低土壤肥力和生态系统的生产力,能明显改变一个生态系统的功能。 少量风积物,如矿物质和有机微粒,吹人生态系统,可作为肥料,而提高立地生产力。但如沉积太多,达几十厘米厚时,许多植物便遭受危害,小型植物死亡,较大型的植物因根系缺氧也能死亡。某些沙丘植物适应风积物的堆积,能在表层生出新的根茎,增加吸收水分和养分 6b 能力。 风传送的污染物会损害生态系统的结构和功能。各种类型的风把 S02、O3、氟化物传送到污染源下风处,首先危害或杀死敏感植物甚至危害全部植被。风是生态系统中 H20、02、C02、污染物输入输出和循环的主要动力。 老龄大树树倒是森林内部干扰的主要形式,风加剧了这一过程。这是原始林树木死亡和形成林窗的主要原因。林窗形成后,可被周围树木的生长所填充,林窗处的立地条件也会有所变化。 三、防风林带 植物能减弱风力,降低风速。降低风速的程度主要决定于植物的体形大小、枝叶茂密程度。乔木防风的能力大于灌木,灌木又大于草本植物;阔叶树比针叶树防风效果好,常绿阔叶树又优于落叶阔叶树。在风盛行地区,可营造防风林减弱风带来的危害。防风林带宜采用深根性、材质坚韧、叶面积小、抗风力强的树种。防风林带的防风效果 主要与以下因素有关。 (1)防风林带结构 防风林带的防风效能与其结构有密切关系,一般根据林带的透风系数与疏透度将林带分为紧密结构、疏透结构、通风结构三种。透风系数是指林带背面 1m 处林带高度范围内平均风速与空旷地相应高度范围内平均风速之比,疏透度是指林带纵断面透光空隙朗面积与纵断面面积之比的百分数,不同林带结构的防风效果差异很大。 ① 紧密结构 透风系数 0.3 以下,疏透度 20%以下。林带枝叶稠密,气流为林带所阻,大部分从林带上越过。越过林带气流能很快到达地面,动能消耗少。在林带背风面,靠近林缘处形成一个有限范围的平静弱风区,但在 2—2.5 倍树高处出现高风速区,相对风速可达 130%距林缘稍远,风速很快恢复,在 15 倍树高处相对风速已达 80%左右 20 倍树高处超过 100%,而在 20~30 倍树高处靠近地面层出现高风速区。有效防风距离(按相对风速 80%计)为树高的 10~15 倍。 ② 疏透结构 林带具有较均匀的透光空隙,透风系数为 0.4~0.5 疏透度为 30%~50%,大约有 50%的气流从林带内部透过。最小弱风区在背风面 3~10 倍树高处,有效防风距离为树高的 25 倍左右。 ③ 透风结构 林带稀疏,强烈透风,透风系数 o.6 以上,疏透度也在 60%以上。这种林带气流易通过,很少被减弱,仅有少量气流从林带上越过,气流动能消耗很少,防风效能不强。最小弱风区出现在背 风面 3~5倍树高处。 (2)防风林带的高度 在林带透风系数与其他特征相同的条件下, 林带高度不同,防风效果也不一样,一般林带的防风距离与林带树高成正相关,因此,林带应选用高大乔木为宜。 (3)防风林带宽度 林带宽度对防风效果有一定的影响,但不是林带越宽越好。紧密结构林带,防风效能随林带宽度减小而增强,但同时防风距离相应减小。不同宽度疏透结构林带的防风效能,窄林带的防风效果明显好于宽林带。 (4)与风向的交角 风向与林带的夹角称为风向的交角。林带的防风距离受风向交角的影响,据南京林业大学测定,疏透结构林带背风面 15 倍树高处,风向交角为 90°时风速降低为 19.1%,67.5°时为 16.9%,45°时为9.5%.22.5°时为 8.2%,而风向交角为 0°时,风速反而比旷野增大。
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