6、园林绿化工基础知识之植物生态学知识

植物生态学是生态学的一个重要分支，它研究植物之间、植物与环境之间的相互关系。这门学科不仅关注植物个体对不同环境的适应性，还研究植物种群和群落在不同环境中的形成及发展过程，以及在生态系统的能量流动、物质循环中植物的作用。

一、植物生态学的研究范畴

植物生态学包括四个主要组成部分：

：研究植物个体与环境的关系，包括植物对光、温度、水分、土壤等生态因子的适应性和反应

：研究同种植物个体组成的群体在环境中的分布、数量动态和遗传特征

：研究不同植物种群组成的群落结构、分类、演替及其与环境的关系

：研究植物在生态系统中的功能作用，包括能量流动和物质循环

二、植物的生存环境2.1 环境的分类

植物的环境是指植物生活空间的外界条件的总和，可分为两大类：

自然环境：包括非生物环境（无机环境）和生物环境（有机环境）。非生物环境涉及大气圈、水圈、岩石圈和土壤圈，生物环境则包括影响植物的其他植物、动物、微生物及其群体。

人工环境：包括所有栽培植物及其所需的环境，以及人工经营管理的植被等。狭义的人工环境指人工控制下的植物环境，如温室。

2.2 生物圈与植物层

生物圈包括对流层、水圈、岩石圈和土壤圈，范围上限可达海平面以上十公里，下限可达海平面以下十二公里。植物层（地球植被）是生物圈的核心部分。

三、生态因子及其作用规律

3.1 生态因子的分类

生态因子是指环境中对植物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素，可分为五类：

光、温度、水分、空气、雷电等

土壤结构、理化性质及土壤生物

海拔高度、坡度坡向、地面起伏

与植物相互作用的动植物和微生物

人类活动对植物的影响

3.2 生态因子的作用规律

生态因子具有以下重要特点：

综合作用：生态环境是一个统一整体，各种生态因子相互联系、相互制约，任何一个单因子的变化都会引起其他因子不同程度的变化。

主导因子作用：在对植物起作用的诸多因子中，必有一两个起决定性作用的生态因子，称为主导因子。

不可替代性和补偿作用：各种生态因子都各具重要性、不可缺少，但某一因子数量不足时，有时可依靠另一因子的加强而得到补偿。

阶段性作用：生态因子对植物的作用具有阶段性，由生态环境的规律性变化所造成。

直接作用和间接作用：光照、温度、水分等对植物起直接作用，而地形因子则起间接作用。

3.3 限制因子定律

最小因子定律（利比希最低量法则）：植物的生长取决于处在最小量状态的营养成分。该定律适用于稳定状态，且需考虑不同营养元素的相互作用。

耐受性定律：任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过多，当接近或达到某种植物的耐受性限度时，就会使该植物衰退或不能生存。

四、植物与光的关系4.1 光的性质与生态意义

光是由波长范围很广的电磁波组成，其中可见光波长在380-760nm之间。可见光具有最大的生态学意义，因为只有可见光才能在光合作用中被植物利用并转化为化学能。植物叶片对红橙光和蓝紫光的吸收率最高，称为生理有效光；绿光被叶片吸收极少，称为生理无效光。

4.2 光质变化对植物的影响

短波光随纬度增加而减少、随海拔升高而增加，长波光则相反。冬季长波光增多，夏季短波光增多；中午短波光较多，早晚长波光较多。

当太阳光透过森林生态系统时，光照强度和光质都会改变——光照强度减弱，红橙光和蓝紫光所剩不多，因此生长在不同层次的植物对光的需求各不相同。

4.3 植物对光照强度的适应类型

根据植物与光照强度的关系，可将植物分为三种生态类型：

阳性植物：在强光环境中生长健壮，光的补偿点和饱和点均较高，要求全光照，光合和代谢速率较高。常见种类有蒲公英、蓟、松、杉、杨、柳、槐等。

阴性植物：在较弱光照下比强光下生长良好，光补偿点和饱和点均较低，光合和呼吸速率也较低，多生长在潮湿背阴处或密林内。常见种类有狗脊蕨、连钱草、铁杉、红豆杉等。

耐阴植物：介于两者之间，既能在一定光照下生长，也能耐受一定程度的遮荫。

五、植物群落5.1 植物群落的定义与特征

植物群落是指特定区域内所有植物通过相互作用形成的集合体，具有种类组成、层次结构、动态演替等特征，常见类型包括森林、草原、湿地等。

植物群落的基本特征包括：

：群落所含的一切植物，是形成群落结构的基础

：多度、密度、盖度、频率等

：群落的外表形态或相貌，取决于植物种类的形态习性、生活型组成等

群落最小面积是指至少要有这样大的面积及相应的空间，才能包含组成群落的大多数生物种类。确定方法是通过“种类-面积曲线”来确定——开始植物种类随面积扩大而迅速增加，最终曲线趋于水平，转折处所指示的面积即为最小面积。

对于草本群落最初面积为10cm×10cm，对于森林群落则至少为5m×5m。

5.3 群落的数量特征

重要的数量指标包括：

：物种个体数目的多少，常采用直接计算法或目测估计法

：某物种在调查范围内出现的频率

：植物在地面上覆盖的面积比例，分为投影盖度和基部盖度

：表示某些种在群落中的优势地位，优势度最大的种群即为群落的优势种

：综合反映物种在群落中的重要程度，计算公式为：IVI = 相对密度 + 相对频度 + 相对显著度

植物群落的结构包括：

：地上和地下的成层现象

：群落在空间上的水平分化或镶嵌现象

：群落在时间上的周期变化或更替

六、植物的生态位与种群特征6.1 生态位的概念

生态位是指一个物种在生态系统中的位置和作用，包括它所利用的资源、栖息地以及与其他生物的关系。生态位是物种生存和发展的基础，不同物种具有不同的生态位，可以避免竞争。

生态位的形成源于植物对环境的适应、竞争与合作、资源利用方式以及生态位的重叠与分离等因素。

植物种群具有以下特征：

：种群密度、出生率、死亡率、迁入率和迁出率

：遗传多样性、遗传结构、进化潜力和基因流

：随机分布、均匀分布和集群分布

植物种间关系包括多种类型：

互利共生：两种植物相互依存、互相提供养分，如豆科植物与根瘤菌的共生关系。

竞争关系：不同植物之间为争夺资源而产生的相互制约现象，包括直接竞争（争夺光照、水分、养分）和间接竞争（释放化学物质影响对方生长）。

寄生关系：一种植物寄生于另一种植物上获取养分。

相生相克：某些植物分泌物会抑制或促进其他植物生长。如胡桃的分泌物胡桃醌能抑制其他植物生长，因此胡桃与苹果不宜种在一起；而皂荚、白蜡与九里香在一起生长时能互相促进。

七、植物生态学的应用价值7.1 生态平衡与环境保护

绿色植物是生态平衡的支柱，具有多种生态服务功能：

可降低风速30%，增加林地降雨量2%-5%

每公顷柳杉林月吸收60公斤二氧化硫

10米宽林带可减弱噪音30%

5万亩森林蓄水能力相当于100万立方米水库

能净化污水、消除噪声、耐旱固沙、监测环境污染

植物修复技术通过种植特定植物消除污染物，技术机制包括植物降解、根际降解等8种方式。沉水植物对重金属吸收能力表现为：沉水植物＞漂浮植物＞挺水植物。

7.3 在园林设计中的应用

生态学理论在风景园林设计中具有重要应用：

生态平衡原则：强调绿地系统结构与自然地形地貌的协调，合理布局城市绿地。

互惠共生原则：利用植物间的相互关系有效促进群落稳定，如接骨木的分泌物对云杉根的分布有利。

生物多样性原则：保持生物多样性以充分利用有限环境资源，维持系统稳定性。

整体调节原则：局部干扰会影响整体，控制局部也可使整体得到调节。