园林植物花果期与城市照明关系——基于重庆主城区园林照明植物花果期调查

段 然， 宋峪竹

(重庆工商大学 艺术学院，重庆 40067)

0 引 言

城市生态系统中不能忽视园林照明这一重要元素，园林植物所处环境的光照、温度等客观因素都会影响园林植物的花芽分化和开花节律[1-2]。植物的生长受光照的调控[3-4]，光照的强度、光谱能量分布改变均可调控植物的生长。现有研究表明，光照对园林植物的生物钟节律有重要影响[5-7]，也影响了园林植物花果期。随着1950年城市照明开始兴起，欧洲地区每10年间城市植物的花期都会提前1～3 d[8]；从19世纪初到21世纪初，受人工环境影响北美地区近25%的灌木花期出现提前现象[9]，同时，我国城市中生长的园林植物也出现了春季物候期提前、秋季物候期延后等植物生物节律改变的现象[10]。根据1963年到2007年间的调查研究，多种城市植物出现始花期、盛花期平均提前的现象[11]。通过对部分城市的研究，也有植物花果期随环境变化而变化的研究。如通过对上海城市植物花果期的研究，得出在城乡梯度上城市花果期有明显差异，城区植物比郊区植物的花果期均出现提前现象[12]。也有研究通过对区域城市近10年气温、相对湿度、光照气候因素以及灾害性天气数据的搜集，同时研究出日照时数等光照条件与植物花果期间的关系及各气候条件对本土园林植物花芽分化和开花节律的影响。

城市照明会影响植物花果期物候的变化。城市夜景照明不同于自然光光照[13-14]。植物吸收的光谱能量范围为400～700 nm，光谱参与植物的生理生化过程，更能够激发植物的开花结果[15]。同时，光照强度也影响着植物的花果期[16]，生长在全光和林冠生境下的植物的叶片及花果期有所不同，植物叶片表现出对光照环境的适应性投资权衡机制。

目前，在园林植物花果期与城市照明关系研究中，多是研究园林植物花期、果期在自然环境下的节律变化，缺乏对园林照明下园林植物生物节律变化的调查研究，尤其是对园林照明下植物花果期的研究。近年，我国园林植物夜景照明大量建设[17]，园林植物被照射范围增大，夜景照明是以人眼视看为主，不同于植物照明，没有考虑增加的光照与植物花果期的关系[18～20]，会影响园林植物的节律。

重庆市绿化植被丰富，夜景照明建设量大，深入对城市光环境与绿化植物花果期影响的研究，可有效掌握受人工光照下的园林植物花果期的变化规律，对预测园林植物生长及指导城市建设方面也有重要的意义。

1 材料与方法

1.1 实验材料的选择

选择重庆主城区具有园林照明的观测点进行绿化植物花期果期的监测，包括步行街、公园及大学校园等区域的绿化植物及照明情况，共计17个观测点：观音桥步行街、南坪步行街、三峡广场、大坪正街、西南大学、重庆大学(虎溪校区)、重庆医科大学、大渡口公园、重庆动物园、鹅岭公园、鸿恩寺公园、花卉园、沙坪公园、园博园、歌乐山森林公园、南山植物园照母山公园等。对观测点人工光源参数、光照强度、光源类型、温度、湿度等等进行记录。每个观测点内随机选取20个样点，保持园林植物自然生长状态，不进行修剪，测量时每个样本重复测量3次。

1.2 实验方法

参照《中国物候观测方法》[21]中的测量方法，从2015-01—2020-01进行测量。利用Julian日换算法计算园林植物的花期长度及生长季。观测对象为健壮的中龄植物，各植物观测3～5株，每株15枝枝条。每4～7 d进行观察测量，3 d内完成同区域所有植物的观测数据。包括文字记录、照片、样本等，见表1。

表1 观测地环境因子数据Table 1 Data of environment factors in observing sites

2 结果及分析

2.1 夜间城市光照度及光谱分析

测试并记录园林植物照度及光源光谱能量分布[22]。LED光源光谱能量、高压钠灯光谱能量及金卤灯光源光谱能量，如图1。

图1 光源光照强度数量统计图Fig.1 Light intensity of light sources

人工照明不同于天然光，不能提供植物生长所需的光合有效辐射。比较人工光源光谱与植物光合有效辐射光谱，将相对光谱能量进行重叠比较，得出图2。LED光源光谱可提供植物生长所需蓝光光谱及部分红光光谱，可激发植物夜间的光合做用，对植物的生长产生一定的影响。目前，园林植物照明以LED光源为主，高压钠灯、金卤灯数量极少，仅重庆大学城局部地区有应用。

图2 人工光谱与植物光合有效辐射对比Fig.2 Comparison of artificial spectrum and photosynthetic active radiation

2.2 园林植物花果期与光照关系数据

对被LED光源照射的园林植物花果期与《四川植物志》《重庆缙云山植物志》及同区域未受到城市光照影照射的园林植物花期、果期的参照组植物平均值进行比较，见表2。34种被观测植物中有53%的植物花期明显提前；5种植物的果期提前。

表2 园林植物花果期数据及人工光照统计Table 2 Flowering and fruiting period and lighting of garden plants

注：“*”代表无数据，“—”代表无变化。

3 讨 论

3.1 园林植物花果期与各环境因素对的响应

通过对数据的分析，可见，园林植物所生长的客观环境因素改变均会对园林植物的花果期产生影响。经过分析，人工光照是影响绿化植物花期与果期的直接因素，未受光照影响的园林植物花果期与受到人工光照的园林植物有明显不同。尤其对新建设园林照明区域的植物花果期。受光照环境影响下，园林植物均表现出落叶延迟，花期果期延长等现象。通过数据分析，园林植物花期受人工照明变化极为明显。园林植物花期的变化能够作为人工光照影响植物花果期影响的重要指示。黄白光LED对植物花期及果期的影响较彩色光影响明显，LED彩色光对园林植物花期果期影响不明显。其中，黄光LED、白光LED对植物花期及果期影响明显。光源光照强度同时也对花期果期有影响，照度在2 000～3 000 lx的园林植物花期均有提前现象；照度在1 000～2 000 lx区间的园林植物，花期、果变化较微弱；照度在500～1 000 lx的绿化植物花期、果均有提前。

3.2 园林植物花期果期与夜间光照关联度

园林植物各个生长时期的相关性见表3。人工光照下园林植物芽开放较早，且叶片展开较早；受人工光源照射的园林植物开花期与展叶期、芽开放期也有显著的正相关性，受人工光照的园林植物花期也相对较早；开花期、落叶期负相关。由此可知：受人工光源照射的园林植物花期变化相对明显，展叶期变化也相对明显。开花早对应的展叶早、落叶晚。

表3 人工光照的园林植物花期、果期的相关关系分析Table 3 Correlation analysis of flowering and fruit period of garden plants under artificial light

3.3 园林植物花果期与夜间光照敏感度数据

夜晚城市光照对木本植物影响显著[23]。针对调研数据进行分析。有25%的常绿灌木出现了花期提前；有63%的落叶灌木花期提前；60%的常绿乔木花期提前；53%的落叶乔木花期提前,见图3。

图3 园林植物花期提前的生活型种类及提前比例Fig.3 Life type and advance proportion of flowering advance in garden plants

通过比较分析，可知：灌木明显，乔木花期对人工光照反应较为弱。常绿植物的花期变化比落叶植物弱，落叶植物花期对人工光照更加敏感。落叶乔木的果期表现提前最为明显。

各个生活型种类间表现了不同的生态策略，体现了植物适应异质性光照环境的花果期投资权衡机制。落叶比常绿植物对环境变化的响应更为明显。

3.4 园林植物花果期对人工光照的响应

根据表3统计数据，得出：花期长度、开花期呈显著的负相关，p<0.01，即受光照下园林植物花期长度并未受开花期影响；花期长度、开花始期相关系数最高R=-0.884，可见，当园林植物显蕾期提前，各个开花时期均会提前，包括开花始期、开花盛期及开花末期，同时花期也会相对延长。植物花期的延长受展叶始期影响。

4 结 论

深入对城市光环境与绿化植物花果期影响的研究，可有效掌握受人工光照下的园林植物花果期的变化规律。人工光照是影响绿化植物花期与果期的直接因素，园林植物花期可作为人工光照对植物物候影响指示器；受人工光源照射的园林植物花期变化相对明显，展叶期变化也相对明显。乔木花期对人工光照反应较为弱，落叶植物花期对人工光照敏感。夜间光照下落叶乔木果期提前，花期延长；且园林植物花果期对LED白光、黄光光谱照射较为敏感。在人工光源的应用分析中得出黄光LED、白光LED对植物花期及果期影响明显。光源光照强度同时也对花期果期有影响，照度在2 000～3 000 lx的园林植物花期均有提前现象；照度在1 000～2 000 lx区间的园林植物，花期、果变化较微弱；照度在500～1 000 lx的绿化植物花期、果均有提前。结论得出深入对城市光环境与绿化植物花果期影响的研究，可有效掌握受人工光照下的园林植物花果期的变化规律，在今后的研究中，可根据园林照明建设情况掌握照明时间对园林植物花果期影响的进一步研究，对预测园林植物生长、保护生态环境、指导园林夜景建设有重要的意义。