杨庆华 于福江 汪幼江 商侃侃

用灯光来塑造城市夜间形象的景观灯光，对提升城市品位、再塑城市形象、展示城市风貌、反映城市建设成就、发展城市经济、满足城市文化需求、体现城市文明水平有着不可替代的作用。有研究表明，过剩的夜晚光照将对植物的生长造成破坏，是一种光污染。光污染对人类及全球生态环境的危害日趋严重，成为生态保护中的热点课题。

本文在调研城市夜景植物照明应用现状的基础上，从光照对植物生长的影响机理及其响应机制的角度，探讨了城市夜景植物照明对植物生长的利弊关系，并提出相关的生态学思考。

一、城市夜景植物照明应用现状

通过实地调研安徽芜湖公园、苏州新城景观道、上海长风公园等绿地的景观灯光和植物种类，结合文献资料，发现传统光源如荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯和白炽灯依然是城市夜景植物照明灯的重要组成，被预言为21世纪新照明光源的LED灯也得到广泛应用。应用的灯具类型丰富，有庭院灯、景观灯、草坪灯、地埋灯以及泛光灯等。从灯光颜色判断，植物照明有红色、黄色、绿色、蓝色、白色、紫色等多种类型，以白、黄、绿、蓝色系为主（表1）。

图1不同光质对绿化植物光合色素的影响

二、光照对植物生长的影响

城市夜景灯光对植物来说是一种过量的光辐射，或促进植物生长，或抑制植物光合碳同化代谢，对植物生长产生的影响褒贬不一。光对植物生长的影响主要体现在光照的主要因子（光照强度、光质、光周期）对植物生长、光形态建成、光合作用、叶绿素荧光特性、次生代谢及产品品质的影响。

光照强度是影响叶绿素含量及光合作用的重要因子，叶片接受的光强不同，将直接影响到植物的生长发育和结构特征。决定植物生长与否，取决于光照条件下植物的净光合作用，即由植物的光饱和点和光补偿点决定。处于光补偿点时，光合作用强度等于呼吸作用强度，此时植物表现为既不释放氧气，也不吸收二氧化碳；等于或大于光饱和点时，光合作用强度不再随光照强度的增大而增大。光照不足，光合作用减弱，花芽形成和发育不良，果实发育受阻，造成落花落果；光照过强，发生光抑制（光破坏），出现日灼现象。

光谱是影响植物生长发育的诱导信号，不同光谱成分被植物体内的光受体所感知，进而控制器官分化、光周期等。光谱调控植物光合作用，如光谱能量较高的红光，通过抑制光合产物的输出来增加叶片淀粉含量，增加叶片厚度；蓝光调控叶绿素的形成、气孔开闭及光合节律等生理过程。人工光源光谱能量分布在315-400nm（紫），叶绿素吸收能量少，影响光周期效应，阻止茎伸长；在400-520nm（蓝），叶绿素与类胡萝卜素吸收比例大，促进光合作用；在520-610nm（绿），叶片对光线反射，不吸收；610-720nm（红），叶绿素吸收率低，有利于光合作用，特别是叶绿素a的形成。2015年，课题组进行了不同光质照射下园林绿化植物大叶黄杨和彩叶杞柳的研究，发现红光、黄光和蓝光显著增加了叶绿素a和叶绿素b的含量（图1）。

植物开花对昼夜周期的适应反应称为光周期现象。光照时间主要指昼夜光照时间周期性变化，光照和黑夜交替长短的变化，对植物的开花、结实、休眠和落叶有很大影响。一般长日照能促进生长，短日照可抑制枝的伸长生长，促进芽的形成。对于植物成花来说，真正起主导作用的是暗期长度，且有一定的临界值，即短日照植物必须在超过某一临界暗期的情况下才能形成花芽；而长日照植物则必须在短于某一临界暗期时才能开花。

三、植物光适应的生态类型

在植物与环境的相互关系中：一方面环境对植物具有生态作用，能影响和改变植物的形态结构和生理生化特性；另一方面，植物对环境也有适应性。适应也表现为个体对具体环境变化做出反应的生理调节，由于调节才使得有机体在环境变化时能保持正常。在进化过程中，植物通过长期适应形成了植物对光的不同生态习性，一般适应性能强弱又以土壤营养条件、温度和水分状况的不同而不同，即具有可塑性。

根据对光强的适应能力，植物常可以分为阳生植物、耐阴植物、阴生植物3类。阳生植物要求较强的光照，不耐蔽荫，一般需光度为全日照70％以上的光强，如杨树、柳树、国槐等。阴生植物在较弱的光照条件下，比在强光下生长要好，一般需光度为全日照的5％-20％，不能忍受过强的光照，如红豆杉、八角金盘、中华常春藤等。耐阴植物一般需光度在阳生植物和阴生植物之间，对光的适应幅度较大，在全日照下生长良好，也能忍受适当的蔽荫，如罗汉松、栾树、棣棠、珍珠梅等。植物的耐阴性是相对的，其喜光程度与纬度、气候、年龄、土壤等条件密切相关。

根据对光周期的适应，植物常可以分为长日照植物、短日照植物、日中性植物3种适应类型。长日照植物在开花以前需要有一段时间，每日的光照时数必须超过临界日长（或黑夜的长度短于某一时数）才能开花的植物，如果满足不了这个条件则植物将仍然处于营养生长阶段而不能开花，如唐菖蒲、兰花、凤仙花、天仙子等，通常是在一年中日照时间较长的季节里开花。短日照植物指日照长度短于临界日长（黑夜长于一定时数）才能开花的植物，如：牵牛、菊花、一品红、一串红、苍耳等；日照时数愈短开花愈早，但每日的光照时数不得短于维持生长发育所需的光合作用时间。日中性植物开花受日照影响较小，只要经过一段足够的营养生长后，任何长度的日照条件下都能开花，如石竹、大丽花、蒲公英等。

四、应对城市夜景植物照明的生态策略

光既可以促进植物生长，也可以胁迫植物生长。通过现场调查发现，城市夜景植物照明除了延长了植物的光照时间，还因为视觉效果而使用不同类型光源和光质的人工光源，在光强、光质和光照时间上都对植物生长产生了影响。但是，考虑到植物对环境的生态适应性，其光饱和点、光补偿点以及光周期节律还受到土壤营养条件、温度和水分状况等影响。因此，综合考虑各方面因素，从植物角度对城市夜景植物照明提出一些应对策略。

1．根据植物特性选择光源

根据对光的需求和适应，植物可以分为阳生植物、阴生植物、中生植物以及长日照植物、短日照植物、日中性植物等生态类型。在植物照明设计中，应该根据植物特性，选择光源光谱与植物光合有效辐射图谱相类似的人工光源，或选择植物不易吸收的光谱能量光源进行照明，以减少对植物生长的影响。

通常来说，阳生植物的光补偿点较高，阴生植物的光补偿点较低，在植物生长不受限制的情况下，可以选择较高光照强度的光源照射养生植物，阴生植物则宜选择较低光照强度的光源或者不进行植物照明。

2．调整光强和投射距离

光照强度常常受到灯具周边环境因素的影响，随着投射距离的增加，光照强度也相应减弱（图2）。外业调查时，通过测定高压钠灯不同距离与光照强度发现，光照强度与投射距离间存在显著的负指数关系。为限制过度强光对植物的影响，可以适当降低光源和灯具的表面亮度，即发光强度；也可以调节灯具和被投射植物间的距离，控制植物叶片接收到的光照强度在光饱和度之下。尤其是热光源，保持光源与植物间一定的距离，还可以减少光源过热对植物造成的灼伤。

3．调控延时光照时间

园林照明光照时间延长，植物进行光合作用的时间也会延长。已有研究表明，适当延长光照时间有利于植物的生长，提高了叶片的光合同化能力，促进叶片生长和干物质积累。人工种植的园林植物，常面临土壤板结、养分含量低、污染严重等不利因素的影响，适当地延长光照时间可以促进植物生长。但任何调控延长光照的时间和频度仍需要进一步的研究。可根据植物的生长情况，通过调光器或智能化控制系统，降低光照对植物生长节律的影响。

4．选用高效的节能光源

不同光谱范围对植物的生长发育影响程度是不同的，白光、紫光以及五彩光因光谱范围广，夜间开放会延长植物的光合作用时间，而绿光对叶片反射多而对植物光合作用影响较小。因此，景观灯光源的颜色选择在植物吸收较少的光谱区域，使用光谱窄、单色性好的LED节能灯具，将会尽可能地减少夜景灯光对植物生理的影响（表2）。控制光源投射的方向，使光投射到需要被照射的地方，将有溢散光的圆形灯具换成无溢散光的平底灯。

（作者单位：上海辰山植物园, 上海市市容环卫行业协会，上海同音照明设计工程有限公司）

（本文由作者供图）