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1、园林生态学课程讲义园 林 生 态 学LANDSCAPE ECOLOGY第一章 绪论一、生态学的形成与发展生态学的概念：生态学是研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机理的科学。研究的对象：生物、环境、关系生态学发展简史：萌芽时期、建立时期、巩固时期、现代时期。二、园林植物开发利用现状城市化：一般认为人口向城市集中的过程。生态城市：是一个生态健康的城市，一个可持续发展的城市。特点：1.生物与文化资源的和谐体；2.具有完全的生存能力；3.保护自然环境资源，物质自我循环；4.广阔的自然空间；5.保护人类健康，享受自然；6.符合美学原则；7.提供全面的文化发展，充满欢乐与进步；8.是城市与人类社会

2、科学规划的最终成果；9.面向未来，可持续发展；10.绿色、生态、田园、森林、山水、园林城市。田园城市理论：认为应把积极的城市生活一切优点同乡村的美丽和一切福利结合在一起。现代园林的发展：1.造园阶段：贵族服务2. 城市绿化阶段：唯美生态景观休闲综合3大地景观规划阶段：生物、文化、生态、协调、共存、持续。4.庭院、街头、人工、自然、机关、近远郊绿地等。生态园林：是根据生态学系统的原理，把自然生态系统改造、转化为人工的并高于自然的新型园林生态系统。是现代化园林发展的必然方向。现代园林的本质特征：1.园林学与生态学日益交融；2.从庭院到区域；3.从构成要素的人工化为主转变为以植物造园为主；4.从植物

3、贫乏、配置科学不足到开发野生、模拟群落生态；5.大地景观规划阶段：生物、文化、生态、协调、共存、持续。6.从整体上建立良性生态循环系统。三、园林生态学是生态学的分支，属于其生态学范畴。研究的主要体系：1.城市绿地生态效益的研究；2.城市绿地布局和结构的研究；3.城市绿地或植物群落的恢复建设研究；4.生态景观规划设计与城市的生态管理。园林生态学与其它学科的关系：是园林、城市规划、风景园林、观赏园艺专业的学科基础课。是一门新兴的园林学与生态学的交叉学科。它与气象、土壤、生理、树木、花卉、草坪、生态（植、森、城、景）、城市绿地规划、园林设计、树木栽培与养护、遥感与地理信息系统紧密相关。第二章 园林生

4、态环境第一节 城市环境与生态因子一、城市环境 环境: 是指生物个体或群体以外的一切因素总和。由生态因子构成。分类：宇宙环境、空间环境、区域环境、自然环境、人工环境。生境：是具体的特定地段上对植物起作用的生态因子的总和。城市环境：城市自然环境、城市人工环境两部分。特征：高度人工化空间化地域层次化污染化城市的容量：大气 水 土地城市的污染：大气 水体 废弃物 噪声二、生态因子作用分析生态因子：气候、土地、地形、生物、人为作用特征：综合作用非等价性不可代替性互补性阶段性直接与间接作用作用原理：最小因子定律限制因子耐受性定律生态幅：每个物种对生态因子适应范围的大小。驯化：植物在自然条件下调整起对某个或

5、某些生态因子耐受范围的过程。限制因子：在诸多生态因子中，使植物的生长发育受到限制，甚至死亡的因子。第二节 光与园林植物一、城市光环境光：是太阳辐射能以电磁波的形式投射到地球表面上的辐射。被植物所吸收的光称为光合有效辐射。光的变化：波长; 可见光中的紫、蓝、绿、黄、橙、红；地面光的反射；冠层中光的变化，所以要针对群体内光照特点，在配置植物时，上下层选择耐阳性或耐阴性作物。P26图2-1 ，P28图2-2城市光照不足，生态植物生长受影响，近年光污染较重（昼、亮、彩）。二、光对园林植物的生态作用光合作用：C4植物在高温和中度干旱时比C3植物更具优势。表2-3，P34，P35一般耐阴植物的光补偿点较低

6、。生态作用：光下形成叶绿素，暗中合成胡萝卜素，形成黄化现象。光质作用：紫外线辐射能对植物生长为可逆性抑制，控制细胞分裂和增大。三、园林植物对光的生态适应阳性植物：这类植物的光补偿点较高。阴性植物：较强的耐阴能力，光补偿点较低。耐阴植物：阳性树种的寿命一般较耐荫树种短，生长快。年龄：长、耐阴性逐渐减弱。气候：温暖湿润，树木耐阴性强。土壤：湿润肥沃土壤的耐阴性强。长日照植物:一定的日照长度，才能形成花芽，如凤仙花等。短日照植物:需要14小时以上黑暗才能开花，如菊花等。中日照植物:完成开花与日照无关，如蒲公英。光还控制树木的休眠和生长，白昼的长短对调节生长有着强烈的影响，所以树木对光的反应不同分为A

7、、B、C、D型。第三节 温度与园林植物一、城市温度环境地面有效辐射：地面辐射与太阳逆辐射中被地面所吸收部分之差。温度随纬度、海拔、坡向、时间的变化而变化，生长的树木也不同。热岛效应：指城市气温高于郊区气温的现象。原因：建筑反射；建材热容量；CO2和污气高；活动热量；通风不良；秋冬明显；无霜期延长；形成特定小气候。二、温度对园林植物的生态作用1.生理影响：酶反应 CO2 、O2 的溶解度 蒸腾 根的吸收力2.生长影响生长期：植物在一年中，从树液流动开始到落叶为止的日数。低温和短日照是相伴随出现的，南方生长的植物，休眠期低温需要偏少。3.极端影响低温寒害：是指0以上低温对植物造成的伤害，如丁子香。

8、冻害：是指冰点以下低温植物体内形成冰晶引起的伤害，如金柑为-11。霜害：由于霜的出现而使植物受害。冻举：是土壤的冷冻造成树的提升与下陷，树根外露而死。冻裂：是由于日照不均，温度不匀，使树皮纵向开裂。生理干旱（冻旱）：由于低温而吸不上水，使树干枯而死。高温皮烧：由于温度的快速变化而引起形成层和树皮组织的局部死亡。根茎灼：由于高温、灼伤幼苗柔弱的茎而造成死亡。由温度划分的植物区：赤道带：平均温度26，海南；椰子、木瓜、羊角蕉、菠萝蜜等。热带：不低于15，雷州半岛以南，桑科、兰科、荔枝科等。亚热带：0-15，常绿树、阔叶树。小珠三角。暖温带：-10-0，落叶阔叶林。温带：-30- -10，针叶树，草

9、原与荒漠。寒温带：低于-30，落叶松林。三、园林植物对温度的适应对低温的适应：图3-6对高温的适应：从形态和生理两方面适应。湿周期现象：植物对湿度昼夜变化节律的反应。物候现象：植物从长期适应于一年中气候条件的季节性变化，形成与此相适应的发育节律。四、园林植物对气温的调节作用植物的热平衡：吸收与蒸腾（个体）、群体为吸收与蒸发。园林植物的降温作用：图3-8 P63降低城市的热岛作用。第四节 水与园林植物一、城市水环境1.水分循环：海水、盐水、咸水、淡水、来于大气降水、表水、土壤水、地下水。图4-1P672.地表降水：雨、雪、雾、霜等。我国的降水量多少和同期的温度高低呈正相关，这对植物发育很有利，是

10、典型的季风气候国家。P68表4-13.城市水环境:水污质恶：水体富营养化；有毒物质；热污染。水源短缺降雨量高径流增大空气湿度低、云多（干岛效应）二、水对园林植物的生态作用1.水势：是指在同样海拔高度和温度下，与纯自由水的化学势之差。2.水植物生长发育的影响：P76图4-6，P77图4-7，P78表4-53.水分与植物分布：三、园林植物对水分条件的适应1.水生植物：所有生活在水中的植物总称。水体环境特点：弱光、缺氧、密度大、粘性高、温度变化平缓、能溶解各种无机盐类。水中植物：植物沉没水下，如金鱼藻。浮水植物：叶片漂浮在水面，如睡莲。挺水植物：植物体大部分挺出水面，根系浅、茎秆中空，如荷花。2.陆

11、生植物：生长在陆地上。湿生植物：潮湿环境生长、不抗旱，如水杉。中生植物：水分适中环境，如油松、月季。旱生植物：生长在干旱环境，吸水强、失水少、根发达，如仙人掌。四、园林植物对水分的调节作用1.增加空气湿度：南北之比2.涵养水源、保持水土：林冠截流（滴落）；地被物层吸水保土;地表水的吸收与下沉；对融雪的调节作用。P82图4-93.净化水体：以植物为主特点：植物的富集作用，如芦苇、水葫芦。植物具有代谢解毒能力，如酸类的转化解毒。P88图4-10第五节 大气与园林植物一、城市大气环境1.空气的生态作用：O2、CO2、N2.城市的大气污染：点源；污物；硫氧化物、氮化物、碳氢化物、碳酸化物。P95图5-

12、2二、大气污染与园林植物1.危害：病、虫、斑、腐、污、抑2.抗性: 确定抗性；级别：敏感、中性、抗性指示植物法：P100表5-5植物调查法：三、园林植物对空气的净化作用作用：吸、降尘、吸收有毒气体和放射性物质、减声、少菌、吸CO2、放氧。因素：降尘吸毒气少菌减声增加负离子吸CO2、放氧吸放射性物质四、风与园林植物1.城市的风：传递、减少热岛现象2.风的生态作用：风对园林植物生长、繁殖、机损的影响3.防风林带：结构：紧密、高度、交角 P117表5-16第六节 土壤与园林植物一、土壤的理化性质与园林植物土壤质地：固、液、气三项系统，沙、壤、粘土三类。土壤结构：颗粒结构、土层结构P121图6-1，表

13、6-2土壤水分：来自降雨、雪、灌水土壤空气：来自大气，生化过程产生土壤温度：来自太阳能土壤酸度：土壤溶液中的H+、H 浓度，呈pH土壤矿质元素：植物需土壤中的16种无机元素。土壤有机质：是动植物残体的腐烂分解、合成物质。二、土壤营养成分与园林植物1.园林植物对土壤养分的适应性2.园林植物对土壤酸碱性的适应3.园林植物对盐渍土的适应三、土壤肥料与园林植物1. N、P、K与园林植物2.微量元素与园林植物3.土壤污染与园林植物四、土壤微生物与园林植物 土壤微生物:细菌（异氧、固氮、自养）、真菌、放线菌、藻类土壤动物:脊椎、节肢、环节、线虫、原生植物根系：P137表6-6五、城市土壤特点1.污染：水、

14、气、弃物、生产型、综合型2.治理：换土、改良剂、生物改良3.土壤坚实度：P145表6-104.土壤贫瘠化：水冲、板结、污化、封闭等。六、土壤类型特点与园林植物生长适应性盐碱土：是盐土和碱土以及各种盐化和碱化土的统称。危害：引起植物的干旱伤害植物组织引起植物代谢紊乱影响植物的正常营养阻碍生理代谢，影响合成淀粉及气孔关闭。植物对盐碱的适应：聚盐性植物泌盐性植物不透盐性植物P151表6-14盐碱土的改良第三章 种群生态学和种群的基本特征第一节 植物种群一、植物种群及其基本特征植物种群：在一定空间中同种植物个体的组合。一般特征：种群数量：一个种群所包含的个体数量。生态密度：种群个体所占有的空间面积。生

15、态出生率：种群增加个体的能力。生态死亡率：种群个体在特定条件下丧失的个体数。种群的性比：种群中雄性个体和雌性个体数目的比例。种群的年龄结构：是指各个年龄级的个体数在种群中的分布情况。分为休眠期、生殖期、老年期，林业上用立木级来探讨种群年龄结构以及种群动态。种群的空间格局：均匀型、随机型、集群型。集群型形成的原因：1母株降落的种子在同一地方。2环境差异造成的结果。3种间相互作用。植物的构件种群：构件是组成个体的在遗传上相同的单位。二、植物种群数量动态生命表：是描述种群生死过程的一种有用工具。动态生命表：同生群生命表，适于短命植物的种群统计。静态生命表：是特定时间生命表，适用于寿命长的木本植物。

16、存活曲线：曲线凸形；对角线；凹形。种群增长模型：指数模型：瞬时增长率r0种群上升，r0种群稳定，r0种群下降。内廪增长率：反应一个物种的潜在增值能力。罗缉斯谛增长模型1 种群的环境容纳量或承载力，增到k值不在增。2 每增加一个个体的影响是1/k。3 呈S曲线。4 划分为5个阶段即：开时期、加速期、转折期、减速期、饱和期。5 内在机制在于种群密度与增长率之间存在的负反馈关系。6 是确定最适产量和最大持续产量的主要模型。三、生态对策是指生物进化而形成的适应环境的对策或策略。r对策与k对策P163图7-6r对策：小型啮齿类和杂草。提高增值力和扩散力取得生存。r-k连体型：进化中趋于占据所有可能利用的

17、生境范围。两边投注对策：种群能在达到高死亡率的年龄前大量繁殖。三角对策：竞争对策、耐压对策和杂草对策。常绿植物：能在极其有限的营养和其它资源情况下生存，生长缓慢。四、种内关系与种间关系1、种内关系密度效应：密度增加所引起的邻接个体之间的相互作用。种群密度越大，邻接植株间的距离就越小，植株彼此之间竞争光、水、营养物质等资源的强度就更强烈。化感作用：就是一种植物通过向体外分泌代谢过程中的化学物质，对其它植物产生直接或间接的影响；是植物群落演替的重要内在因素，影响植物群落的种类组成有着重要的生态意义；种群中分泌物的相互影响决定哪些种群的共生。2、种间关系：种间竞争：正负间的相互作用，是分为直接干涉型

18、和资源利用型。竞争排斥原理：两个对同一资源产生竞争的种，不能长期在一起共存，最后要导致一个种占优势，另一个种被淘汰。P169图7-9*生态位：是生态学的核心概念之一，是在n维空间中一个物种能够存活和繁殖的范围；可定量描述。掌握要点：如果两个种在同一个稳定的生物群落中占据完全相同的生态位，一个种最终会消灭。在一个稳定的群落中不同种具有各自不完全相同的生态位，能避免种间的直接竞争，从而保证了群落的稳定性。种群是由多个相互作用，生态位分化的种群系统组成。引种：引入大量个体，以取得竞争胜利。引入适合当地“空生态位”的物种。引入种与当地之间生态位重叠极限符合d/1的规律。种间互助与共生：偏利作用：许多一

19、年生植物总是与某一种灌木紧密地联系在一起成庇护群。互利共生：典型的互利共生往往指合体共生。协同进化：捕食者与被捕食者、寄生者与寄主者存在着对立统一关系。处于协同进化的关系。目前人类社会生产所依赖的主要不是原始的生物群落，而是经过改造的有再生性和经济价值的人工种群或人工群落，这又是一种协同关系。第二节 植物群落结构一、植物群落及其种类组成 植物群落：是在一定空间内生活在一起的各种动植物和微生物种群的集合体，称自然群落。在一定的地段上，群居在一起的各种植物种群所构成的一种有规律的集合体就是植物群落。 特征：具有一定的物种组成。不同物种之间的相互影响。具有形成群落环境的功能。 具有一定的外貌和结构。

20、具有一定的动态特征。具有一定的分布范围。具有群落的边界特征。种类组成：优势种和建群种亚优势种伴生种：与优势种相伴存在。偶见种和罕见种数量特征：密度：单位面积或空间内的个体数。 多度：调查样地上某物种的个体数目，是相对指标。盖度：指植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比。显著度：把乔木的胸高断面积占样地面积的百分比。频度：某个物种在调查范围内出现的频率，指包含该种个体的样方占全部样方数的百分比。重量比：某植物种重量与最高种高度之比。体积：生物所占空间大小的重量。优势度：表现一个种在群落中的地位与作用。重要值：表示某个种在群落中的地位与作用的综合数量指标。种间关联：无相互作用。必然的正关联。必

21、然的负关联。种间竞争只在生态学上详尽的物种之间才出现。竞争排斥时群落中少数物种间的关联类型。二、生物多样性生物多样性：是地球生物圈与人类本身延续的基础，具有不可估量的价值。遗传多样性：是指所有生物个体中所包含的各种遗传物质和遗传信息，既包括同一种的不同种群基因变异，也包括同一种群内的基因差异。物种多样性：是指多种多样的生物类型及种类，强调物种的变异性；物质是最适合研究生物多样性的生命层。生态系统多样性：指生态系统中生境类型、生物群落和生态过程的丰富程度。景观多样性：是指与环境和植被动态相关的景观斑块的空间分布特征。生物多样性的测度1.遗传多样性的功能等级形态学水平的变异（性状变化）染色体水平的

22、变异等位酶水平的多样性DNA水平的多样性 2.遗传多样性的测定 种群内的遗传多样性测定（丰富度、均匀度）种群内亚种群的遗传多样性的测定3.物种在生态系统水平上生物多样性的测定多样性：是用于测量种群内生物种类数量以及生物种类间相对多度的一种测量。多样性：表示生物种类对环境异质性的反映。多样性：主要用于描述生物进化过程中的生物多样性。物种多样性梯度1.物种多样性随梯度的变化：从热带到两极随纬度的增加，物种多样性有逐渐减少的趋势。2.物种多样性随海拔的变化：物种多样性随海拔的增加而逐渐降低。3.水体物种多样性随深度的变化：规律是种数与纬度减少，种数与旱区降水量增加，海拔高度有关。决定多样性梯度的因素

23、时间因素P191图8-5空间异质性因素气候稳定因素竞争因素捕食因素生产力因素多样性与群落稳定性的关系 四个含义：现状的稳定时间过程的稳定抗变动能力变动后恢复原状的能力 三、植物群落结构1.群落的结构要素 生活型：生物对外界环境适应所形成的外貌形态。陆生植物的五类生活型：高位芽、地上芽、地面芽、隐芽植物、一年生植物。层片:植物群落中相同生活型和相似生态要求的植物中的组合。特点：属于同一层片的植物是同一生活类型；每一个层片在群落中都是有一定的小环境，相互作用构成群落环境。每一个层片在群落中都占据一定的空间和时间，时空变化形成植物群落不同的结构特征。层片是群落的三维生态结构，与层次有相同，又有区别。

24、2.群落的垂直结构成层现象：群落中各生物间为充分利用营养空间而形成的一种垂直上的分层结构。3.群落的水平结构形成原因：亲代的扩散分布习性环境异质性种间相互作用的结果4.群落的外貌与季相群落外貌：是认识植物群落的基础，也是区别不同植被类型的主要标志。季相：随着气候季节性交替，群落呈现不同外貌的现象。5.群落交错区与边缘效应群落交错区：两个或多个群落之间的过渡区域。边缘效应:边行植物光足、通风，长得比内里作物粗壮。6.岛屿效应岛屿的物种数与面积的关系岛屿效应：岛屿面积越大容纳生物种数越多的效应。MacArthur的平衡说：是物种迁入、迁出和灭亡平衡结果，是一种动态平衡。岛屿生态与自然保护建立保护区

25、意味着出现了边缘生境，小保护区比大保护区对植物种类生活更好。 = 这种形式较好A B C D E F7.干扰对群落结构的影响干扰:平静的中断，正常过程的打扰或防碍。中度干扰假说：在一次干扰后少数先锋种入侵缺口，次数多、先锋种发展到了演替周期；干扰间隔期很长，使演替过程能发展到顶级群落，多样性也不高；只有中度干扰程度使多样性维持高水平，它允许更多的物种入侵和定居。干扰理论和生态管理干扰是产生多样性的最有力的手段，是物种形成和多样性增加的主要动力。中度干扰能增加多样性。第三节 植物群落动态一、群落动态类型与分析1.群落动态类型P206表9-12.群落波动及其成因原因：环境条件的波动变化P208表9

26、-2生物本身的活动周期人为活动影响3.群落演替及其成因植物繁殖体的迁移，散布和动物的活动性群落内部环境的变化种内和种间关系的改变外界环境条件的变化人类的活动二、群落演替类型1.按演替起始条件划分裸地形式：原因是地形、气候、动物牧食和人类活动。裸地植物群落发生发育过程：植物群落形成过程：存在着物种的迁移、定居、群聚、竞争、反映、稳定等环节。植物群落发育阶段：良好的发育是标志，动荡是特征原生演替与次生演替原生演替：是生物在从前从未定居过的裸地上定居并导致顶级群落对该生境的首次占有。次生演替：演替地点曾被其他生物定居过。P214图9-22.按基质性质划分旱生原生演替系列地衣植物阶段苔藓植物阶段草本植

27、物阶段灌木乔木阶段水生原生演替系列裸地阶段沉水植物浮叶根生植物挺水植物湿生草本森林群落3.按演替主导成因划分特点：群落使生境发生变化；改造生境又反作用于群落本身。4.按演替方向划分进展演替逆行演替循环演替5.其他划分世纪、长期、快速演替自养性、以氧性演替三、群落演替预报学说1.单元顶级学说亚顶级前顶级偏途顶级超顶级 单元顶级论认为：顶级群落是经单向变化达到稳定状态的群落气候演替是决定因素，其它是第二位。在一定气候区，群落都有趋向性发展 2.多元顶级论学说认为：顶级群落是经单向变化达到稳定状态的群落除气候为的其它因素，也决定顶级的形成所有群落最后都会趋于一个顶级 3.顶级格式假说认为：在任何一个

28、地区内随着环境梯度的变化，各种类型的顶级群落如气候顶级等，不是截然呈离散状态，而是连续变化的，因而形成连续的顶级类型，构成一个顶级群落连续变化的格局。顶级群落的特点：群落中的种群处于稳定状态达到演替趋向的最大值与生境的协同性高不同干扰形式和不同干扰事件所导致的不同演替系列都向类似的顶级群落汇聚在同一区域内具有最大的中生性占有发育最成熟的土壤在一个气候区内最占优势4.三种演替顶级学说的比较单元：气候决定顶级多元：气候与群落共同作用顶级：是多元的基础，更强调环境因子的综合作用及梯度变化对植物群落的影响四、城市植被的变化建筑区绿地的消失自然群落比例小，人工、半人工群落比例大出现耐践踏、一年、二年植被

29、群落1.城市植被环境的变化：人为干扰、群落结构变得简单、发展减慢。P227表9-32.城市植物区系成分的变化：人布植被越来越多。3.城市植物群落类型的变化：P229表9-74.城市植被的演替：自然植被人布植被；种子的散布能力和种源母树的存在，直接影响到孤岛状分布群落内的种群动态变化，并左右着演替的过程。五、城市植被恢复与重建1.城市植被恢复重建的生态学原理以群落为基本单位的原则地带性原则生态演替原则以潜在植被理论为指导的原则保护生物多样性的原则景观多样性的原则整体性和系统性原则2.植物种类选择与群落设计3.城市植被恢复重建方法P236图9-6，P237图9-7步骤：潜在植被类型调查优势种的选择和群落的重建养护阶段第四节 植物群落类型与分布一、自然植被群落类型1.植物群落分类分类方法：按外貌分类：森林、矮树林、密灌林、草地，把差异点的生态学混为一谈。