城市中园林树木生长量大于野外生长量原因分析

康德纯 王海波

(汇绿园林建设股份有限公司，浙江 宁波 315800)

城市中园林树木生长量大于野外生长量原因分析

康德纯 王海波

(汇绿园林建设股份有限公司，浙江 宁波 315800)

从光合作用与呼吸作用的关系、光照强度对光合作用的影响、城市中的灯光对光合作用的影响、城市中的温度、二氧化碳、树木养护管理等方面进行论述，提出了城市的发展会对生物的生命活动规律产生一定的影响的观点，并揭示了城市园林树木的生长量大于野外生长量的多种影响因素。

光合作用，呼吸作用，光照，温度，树木

0 引言

在人们的传统观念中一直认为生长在城市中的园林树木的生长量应该小于相同树种、相同树龄而生长在郊区的或野外的生长量，也就是说生长在城市中的树木的胸径、冠幅和树势要比野外的小一些。因为，城市中到处都是高楼大厦，它们的高度都远远高于其附近树木的高度，会遮挡掉一部分树木生长所需要的阳光；城市中的地面上覆盖了一层厚厚的水泥混凝土或沥青混凝土，只有树穴处才有很少一部分土壤露出地面，而有些地方甚至一点也没有，有些地方的土壤由于在城市建设过程中的翻挖使土壤中的生、熟土相互混杂，有些地方甚至在地表的一定深度范围内全部都是生土，有些地方混有大量的建筑垃圾甚至全部都是建筑垃圾，这样的土壤既不利于树木的根系生长和吸收土壤中的养分，也不利于土壤与大气进行水肥交换，从而不利于植物的生长；在树木的周围由于人类的频繁活动难免会有意无意中对树皮、树杆甚至树木的枝叶造成一定的损伤，从而影响树木的生长。然而，我们的最近一次的调查结果却完全颠覆了人们的传统思维，调查结果恰恰相反，生长在城市中的园林树木的生长量无论是胸径、冠幅还是长势都远远要比生长在野外的相同树种、相同树龄的园林树木大很多。经过认真、细致的调查分析和试验，我们发现主要由于以下几种因素的综合作用形成了城市中园林树木的生长量大于其在野外生长量的结果。

1 城市中的光对城市中园林树木生长的影响

1.1 光合作用

光合作用(Photosynthesis)，是指绿色植物吸收光能，将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气的生化过程。同时，也是将光能转变为生物能的能量转化过程。绿色植物的光合作用是地球上唯一的大规模地把无机物转变为有机物，把光能转变为生物能的过程。光合作用是合成有机物质的过程，绿色植物通过光合作用合成有机物质不仅用以满足植物本身生长发育的需要，同时也为整个生物界提供了食物。光合作用是大规模转化日光能的过程，绿色植物通过光合作用将无机物转化为有机物的同时将光能转变为贮藏在有机物中的化学能，因此，绿色植物的光合作用是一个规模巨大的能量转换器。光合作用是地球上氧气的来源，由于光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，使得大气中过多的二氧化碳得到清除，同时补充大气中被消耗的氧气。

1.2 呼吸作用

呼吸作用(Respiration)是生物界普遍存在的基本代谢过程；是动、植物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物，并且释放出能量的总过程；是动、植物体在细胞内将有机物氧化分解并产生能量的化学过程；是所有的动物和植物都具有的一项生命活动。动、植物的生命活动都需要消耗能量，这些能量来自生物体内糖类、脂类和蛋白质等有机物的氧化分解所释放出的能量。呼吸作用提供生物生命活动所需的能量，呼吸作用把贮藏在有机物中的一部分化学能，转化为适于生命活动利用的活跃的化学能，植物对水分、矿质的吸收、有机物合成和运输，物质的还原，细胞的增殖与生长及原生质的流动等，都需要呼吸作用提供能量或还原能力(NADPH)。呼吸过程的中间产物是其他有机物合成的原料，蛋白质、核酸、脂肪以及很多次生物质的合成都有赖于呼吸作用的中间产物为原料。呼吸作用可以增强植物对伤、病危害的抵抗能力，植物组织受到伤害时，受伤部位的呼吸作用加强，这有利于伤口愈合，防止病菌侵染。

1.3 光合作用与呼吸作用的关系

从以上对光合作用和呼吸作用的基本介绍，我们可以看出光合作用是必须在有光的情况下才能进行的，而呼吸作用是在生物的整个生命周期内无时无刻不存在的，呼吸作用停止，就意味着生物体的死亡、生命的终结。光合作用只有在绿色植物等有叶绿体的生物中才有可能发生，而动物的体内由于没有叶绿体所以不能进行光合作用，只能进行呼吸作用。光合作用与呼吸作用在植物体内同时进行，光合作用制造有机物，而呼吸作用消耗有机物，在一般的情况下绿色植物光合作用制造有机物的速度大于其本身呼吸作用而消耗的有机物的速度，这样才会有剩余的有机物在植物体内积累下来，由于这些剩余的有机物在植物体内的不断积累和转化，植物才能表现为慢慢地长高和长大，在一定时间内二者的速度差值越大表现为植物的生长速度越快。在一定的环境条件下光对植物的呼吸作用的影响很小甚至没有，而光对绿色植物的光合作用的影响却是非常大的，据测定绿色植物在无可见光的黑夜里几乎不进行任何形式的光合作用，而绿色植物在白天的光合作用却很强烈。

1.4 光照强度对光合作用的影响

绿色植物在其他环境条件相同的情况下，一个昼夜光合作用所能制造的有机物的多少，与光照强度和光照时数有关。光照强度对植物光合作用的影响不是一个成比例无限上升的曲线，而是在一定范围内成正比例的斜线，这条斜线有一个明显的上下限，在光照强度低于某一数值时植物不进行任何光合作用，而在这个数值以上光照强度较低时，植物的光合速率随光照强度的增加而相应增加，但当光照强度进一步提高而达到一定数值时光合速率不再增加，而随着光照强度的进一步增强有些植物叶片中的叶绿体遭到破坏、叶片被灼伤。每种植物的适宜光照强度段是不同的，一般情况下草本植物，尤其是禾本科植物最高在自然光的情况下甚至无上限，这也是我们这个世界上的主要粮食作物都是禾本科植物的根本原因；而木本植物则较低，一般在5 Klx～50 Klx之间，晴天室内的光照强度为:0.1 Klx～1 Klx；夏季中午太阳光下的光照强度为1 000×103Klx，也就是说夏天正午直射的太阳光对我们的园林植物来说是无益而有害的，相反散射光会更适合我们的园林植物进行光合作用。生长在城市中的园林树木由于城市中的一些高大建筑物的阻挡，一些特强光照强度的光段被其阻挡掉，剩下的是一些适合于园林树木生长的光强度段。生长在山林中的树木可以用叶片直立、叶片之间相互遮挡等来减少落到叶面上的光强度，有些在某一时间段内不得不降低甚至停止光合作用来避免叶绿体或叶片受到损伤。这样生长在城市中的园林树木在一天中的高效光合作用时间就远远大于生长在郊区的园林树木的高效光合作用时间，那么前者所生产的有机物质就会大于后者，表现为前者的生长量大于后者。

1.5 城市中的灯光对光合作用的影响

随着人类社会的不断发展进步，很多城市都变成了不夜城，街道上有路灯和霓虹灯、公园和居住区内有庭院灯和草坪灯，政府部门为了美化和亮化城市又在树上和墙上设置了很多灯具，使整个城市的夜晚与阴天时的白天没有什么太大的区别。这无疑延长了城市园林树木叶片上的日照时数，而植物每天进行光合作用所制造的物质的多少，除了与光照强度有关外，还与日照时数有关，日照时数越长，其光合作用所产生的物质越多。虽然夜晚的灯光没有白天的阳光那么强烈，但是，它还是可以被植物利用进行光合作用的，只是光合效率稍微低一些而已。我们在调查过程中也发现了这一点，那就是同样的行道树在离路灯近的要比离路灯远的长势强的多，而且这种变化随着距离的远近呈明显地规律性变化。我们在进行组培苗生产和保护地栽培时也是利用日光灯照射来代替自然光，使培养体在人工光的环境条件下进行光合作用。城市中的园林树木可以比郊区的树木利用城市夜晚的灯光多进行一定时间的光合作用、多生产一些物质，而在白天它们所进行的光合作用的时间是相同的。

1.6 城市中的灯光扰乱了植物的生长规律

植物在长期进化过程中在体内形成了生物钟，生物钟控制着植物在何时发芽、何时开花、何时结果，在外界环境条件不变的情况下植物在整个生命活动的所有代谢活动都遵守着这个规律，在植物的生物钟中最关键、最基本的单元就是一个白天加一个黑夜为一天，然而在城市中目前这个规律却被打破了，在某些地方在灯光的影响下，甚至只有白天没有黑夜了，这样就会导致城市园林树木体内的生物钟无法计时，那么它就不知道何时开花、何时结果了。植物的生长包括两个方面：营养生长和生殖生长。营养生长是指植物本身的长大、长高，而生殖生长是指植物的开花、结果、繁衍后代，二者的关系是矛盾而统一的，营养生长和生殖生长都要消耗植物光合作用所制造的养料，同时也都是植物生命活动的重要组成部分，没有营养生长就没有更多的叶子来进行光合作用制造更多的营养物质来进行生殖生长，而没有生殖生长又不能形成新的生命个体，无法完成种族的繁衍和更替。在我们的园林花卉栽培学中有一个对植物花期的调节的重要手段就是对日照长度的调节，简单地说就是用日光灯对花卉进行补光或用遮光布对花卉进行遮光，来延长或缩短日照时数，从而使花卉达到提前开花或延迟开花的目的。然而，有些时候会出现一些事故，由于日照时数调得过于长或过于短，花卉反而不开花了。当城市园林树木在灯光的作用下不进行开花结果或少进行开花结果时，其为开花结果等生殖场所准备消耗的营养物质就会被用做营养生长，使其表现为长得更大、更高。其实这种现象在我们的农业生产中应用得非常普遍，当我们要育肥家畜时，我们首先要将其阉割掉、使其失去生育能力，这样它才会专注于生物体本身生长，使生物体长得更大、更快。

2 城市中的温度对城市中园林树木的生长的影响

城市中的气温一般情况下要高于野外5 ℃以上，这就是城市的“热岛效应”。植物进行光合作用需要在一定的温度范围内，一般为0 ℃～40 ℃，当气温低于0 ℃或高于40 ℃时植物的光合作用很弱或完全停止，最适合的气温在15 ℃～30 ℃，在最适合的气温时，植物的光合速率最高，低温和高温均抑制光合作用的进行。在地球上自然情况下气温高于40 ℃的地方很少，有些地方即使有，时间也是很短暂的，而气温低于0 ℃的地方却很多，有些地方气温低于0 ℃的时期还很长。所以，城市中的温度提高了这5 ℃对树木的光合作用和生长还是有利的。同样是水稻在高纬度地区只能种植一季，而在热带地区可以种植三季，这也是育种学家们把试验田选在热带地区的根本原因。我们为了提高农作物的产量也会将农作物在日光温室内育苗或将其种植在日光温室内，日光温室一般可以将气温提高5 ℃～15 ℃。据我们观测城市中的园林树木一般情况下要比郊区晚落叶15 d左右、早发芽15 d左右，也就是说前者比后者多进行近一个月的光合作用。另外植物还有一种“光温互补作用”也就是在一定的光照强度和温度范围内，当温度升高而光照强度降低或者当光照强度升高而温度降低时植物的光合速率不变，这样由于城市中温度的提高，也会延长一些城市中的园林树木的高效光合速率的时间。另一方面，高温也会使植物的呼吸速率加强，从而消耗一部分植物进行光合作用所生成的营养物质，最理想的状态是白天的气温相对较高而夜晚的气温相对较低，白天光合作用在高温下制造尽可能多的“干物质”，而夜晚在低温下呼吸作用消耗尽可能少的“干物质”，那么在植物体内就会积累尽可能多的“干物质”，这也是新疆的苹果要比烟台的苹果香甜得多的本质所在。城市中的高温除一小部分是我们消耗的各种能源所产生的热能而引起的外，大部分是由于太阳光引起的，它跟温室的原理很相似，白天在太阳光的照射下城市的温度快速升高，但是由于建、构筑物的阻挡不能形成大气对流将热量及时散掉，使温度不断升高，而到了夜晚由于没有太阳光的照射温度会迅速下降，到黎明前温度降到最低，据我们测定城市的昼夜温差一般情况下是大于野外的。这样城市中的园林树木白天进行光合作用所生产的“干物质”与夜间进行呼吸作用所消耗的“干物质”之间的差值就会大于野外的差值，它所能积累下来的“干物质”也就越多。

3 城市中的二氧化碳对城市中园林树木的生长的影响

二氧化碳是植物进行光合作用的主要原材料，植物的光合作用可以简单地理解为植物吸收空气中的二氧化碳并同时向空气中释放氧气的过程，空气中的二氧化碳含量为0.03%左右，植物进行光合作用适宜的二氧化碳浓度为0.01%～0.6%，二氧化碳浓度为0.3%时光合速率最高，二氧化碳浓度与光合速率之间的关系是随着二氧化碳浓度增加而呈抛物线形变化的曲线。从以上数据可以看出自然界空气中二氧化碳的浓度与植物进行光合作用所需二氧化碳的最佳浓度之间有近十倍的差距，在这个范围内空气中的二氧化碳的浓度的增加对植物的光合作用是有利的。

城市中二氧化碳的浓度一般情况下要比自然界高出几倍，这主要是由于煤、燃油、天然气的燃烧和人等生物的呼吸作用所产生的二氧化碳在城市内积聚不能及时排出而造成的。那么城市中的二氧化碳浓度会不会超过0.3%，一般情况下是不会的，因为当空气中二氧化碳浓度超过0.2%时人体会感觉到空气浑浊，并开始觉得昏昏欲睡；空气中二氧化碳浓度超过0.3%人体会感觉到头痛、嗜睡、呆滞、注意力无法集中、心跳加速、轻度恶心，人类在这种环境下就无法长期生存，所以在有人类长期活动的地方空气中二氧化碳浓度是不会超过0.3%的。我们在保护地栽培时，为了提高农作物的产量也会在保护地内增施二氧化碳。二氧化碳对于我们人类来说是一种人体排出的废物，但是，对于城市园林树木来说却是一种不可或缺的宝贵资源，谁获得的资源多谁的光合速率就高、谁就能在其他环境条件相同的情况下多制造一些营养物质、谁就长得更加高大。

4 树木养护管理对城市中园林树木的生长的影响

城市中的园林树木一般都有专人进行养护管理，定期进行除草、松土、浇水、施肥、修剪、防病、除虫等，为其提供有利于生长的环境条件，而野外的树木几乎没有人去管理它，任其自生自灭，干旱、洪涝、病害、虫害等自然灾害都可能影响它的生长，甚至危害它的生命。一个是在园丁们的精心呵护下茁壮成长，一个是在荒野中艰难地生存，城市中的园林树木当然要比野外生长地快了，因为前者的生长条件要比后者优越得多。

5 结语

以上仅是本人对几年来的调查研究的一些粗浅的总结，研究的深度和广度还很是不够，我没有揭示出某种因素对某一特定树种的影响程度如何、是否敏感；只揭示了一些“正影响因素”、没有批露“负影响因素”，正负影响因素之间的差值才能真正决定事物的发展方向。研究“城市病”对生物的生命活动的影响，包括对我们人类本身生命活动的影响，是一件很有意义的事。希望本文能起到一个抛砖引玉的作用，有更多的同仁对这个问题感兴趣，我们一起来更深入、更系统地研究这个问题，对给予我支持与帮助的老师和同学们表示衷心地感谢。

[1] 裴保华.植物生理学[M].北京：中国林业出版社，1992.

[2] 贺庆棠.气象学[M].北京：中国林业出版社，1986.

[3] 陈有民.园林树木学[M].北京：中国农业出版社，1992.

[4] 吴泽民.园林树木栽培学[M].北京:中国农业出版社，2003.

Analysis of the causes of growth in the city of garden trees than the wild growth

Kang Dechun Wang Haibo

(HuilvLandscapeConstructionCo.,Ltd,Ningbo315800,China)

From the relationship between photosynthesis and respiration and the influence of light intensity, lights in cities on photosynthesis, and the maintenance management of temperature carbon dioxide trees in cities, the paper points out the urban development has certain effect on the life activity law of organism, and discloses many influential factors for garden trees growth superior to wild growth in cities.

photosynthesis, respiration, lighting, temperature, tree

2015-01-04

康德纯(1972- )，男，工程师，注册一级建造师，注册造价工程师； 王海波(1978- )，男，工程师，注册一级建造师，注册造价工程师

1009-6825(2015)08-0222-03

TU986.3

A