基于植物生物節(jié)律的園林照明研究——以窄葉石楠為例.pdf

1、近些年來(lái)中國(guó)各城市廣泛開展城市夜景照明建設(shè)，園林植物是城市構(gòu)成元素的重要組成部分，對(duì)園林植物進(jìn)行夜景照明是城市為塑造夜間景觀普遍采用的一種方式。園林植物夜景使用人工光照，人工光的光譜能量分布、光照強(qiáng)度及對(duì)植物光照的時(shí)間等都與日光不同。對(duì)于植物，光環(huán)境發(fā)生改變，直接體現(xiàn)在植物的光合速率上，長(zhǎng)期積累后，植物生長(zhǎng)形態(tài)等方面將會(huì)發(fā)生變化。目前，未見有人工照明影響植物生物節(jié)律方面的系統(tǒng)性研究報(bào)導(dǎo)，也缺乏園林植物照明的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)園林植物進(jìn)行照

2、明是城市夜景塑造中的普遍現(xiàn)象，人為的增加植物光照，無(wú)疑將破壞植物生物節(jié)律。研究人工光照對(duì)植物生物節(jié)律的影響，將夜景照明對(duì)植物生物節(jié)律的破壞降到最低，是園林照明中亟待解決的問(wèn)題。
　　本研究對(duì)我國(guó)部分地區(qū)園林植物照明進(jìn)行了較長(zhǎng)時(shí)間的跟蹤觀測(cè)，掌握了人工光照影響植物生物節(jié)律的基本表象特征。觀測(cè)內(nèi)容包括：植物類型、植物長(zhǎng)勢(shì)、照明常用人工光源的光照強(qiáng)度、光源光譜能量分布及光照時(shí)間等。通過(guò)拍照、儀器測(cè)量、取樣等，掌握了園林植物人工光照的基本

3、情況，為實(shí)驗(yàn)研究奠定了基礎(chǔ)。
　　對(duì)人工光照與植物生物節(jié)律的實(shí)驗(yàn)及理論進(jìn)行綜合研究，選取窄葉石楠作為研究對(duì)象，根據(jù)光合-光響應(yīng)直角雙曲線修正公式，推導(dǎo)出人工光照下窄葉石楠光合光響應(yīng)曲線修正值系數(shù)；根據(jù)光的波粒二象性原理進(jìn)行換算，得出植物光合有效輻射值與光照度值、光量子與光照度值之間的函數(shù)關(guān)系；確定了窄葉石楠生物節(jié)律實(shí)驗(yàn)田實(shí)驗(yàn)的人工光照強(qiáng)度范圍。
　　植物葉片是植物接受光照的主要對(duì)象。人工光源不同于日光，不當(dāng)?shù)娜斯す庠磿?huì)對(duì)植物

4、的生長(zhǎng)造成較大的影響。本實(shí)驗(yàn)選取16株均高1.5米左右的同齡窄葉石楠植物為樣本。窄葉石楠(Photinia stenophylla Hand.-Mazz.)為石楠屬常見品種，是園林景觀中的常見植物，其葉片具有彩葉特點(diǎn)，但又不同于紅葉石楠葉片的顏色易變性，能保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程中葉片生化指標(biāo)的穩(wěn)定性。
　　實(shí)驗(yàn)選用5種不同光色的LED光源和3個(gè)不同照度強(qiáng)度，進(jìn)行為期6個(gè)月的光照窄葉石楠實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，監(jiān)測(cè)窄葉石楠葉片的葉綠素含量、葉片形態(tài)變化

5、規(guī)律及葉芽數(shù)量等，且利用Li-6400光合儀測(cè)量樣本植物受人工光照前后的光合指標(biāo)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性回歸分析，建立人工光照下窄葉石楠凈光合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系模型；利用直角雙曲線修正公式結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，得出光譜能量分布對(duì)窄葉石楠生物節(jié)律的影響程度。通過(guò)分析研究，發(fā)現(xiàn)了人工光照與窄葉石楠植物生物節(jié)律各參數(shù)的影響關(guān)系。
　　根據(jù)以上研究，利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)及數(shù)據(jù)挖掘理論技術(shù)，對(duì)LED光源光譜能量分布、光照強(qiáng)度、窄葉石楠光合-光響應(yīng)曲線

6、、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、植物葉片色彩、植物葉片面積、周長(zhǎng)、葉長(zhǎng)、葉寬、形態(tài)指數(shù)、葉芽數(shù)量等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一分析處理，確定了增加人工光照后窄葉石楠各生理指標(biāo)之間關(guān)系。
　　本研究成果對(duì)園林植物照明具有重要的理論與實(shí)踐意義，為我國(guó)園林植物照明提供了基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù)和科學(xué)的研究方法；為園林植物照明光源的選擇和植物分類照明設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)提供了依據(jù)，也為我國(guó)制定園林植物照明標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范提供了科學(xué)的基礎(chǔ)技術(shù)參數(shù)。
　　本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：

7、　?。?）首次根據(jù)植物生物節(jié)律進(jìn)行園林植物照明研究，利用環(huán)境光學(xué)理論與生物實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，得出基于窄葉石楠生物節(jié)律的園林植物照明參數(shù)。
　?。?）研究人工光照影響窄葉石楠葉片形態(tài)指標(biāo)的變化，通過(guò)分析找到人工光照對(duì)窄葉石楠葉片形態(tài)影響的規(guī)律。
　　（3）研究不同光譜能量、光照強(qiáng)度下窄葉石楠光合光響應(yīng)曲線的變化規(guī)律，建立了不同光譜光照下窄葉石楠的光響應(yīng)曲線模型。
　　（4）采用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)及數(shù)據(jù)挖掘的計(jì)算機(jī)方法分析人工光照影