摘要：我國缺乏園林夜景照明技術(shù)規(guī)范，濫用光源的現(xiàn)象較為普遍。隨著園林夜景照明的廣泛發(fā)展，不科學(xué)的人工光源照明不能展現(xiàn)園林景觀的夜間效果，更干擾了園林植物的生物節(jié)律，造成植物生長形態(tài)發(fā)生變化，影響了園林植物藝術(shù)效果。文章對國內(nèi)外園林照明實踐進行分析，并結(jié)合人工光源光譜、光照強度及光照周期對植物生物節(jié)律影響進行理論研究，為園林照明技術(shù)研究提供了理論依據(jù)。
0 引 言
我國城市夜景照明建設(shè)的廣泛開展，對夜間經(jīng)濟起到促進作用，同時也美化了夜間環(huán)境。但人為增加對環(huán)境的光照量，對夜間生態(tài)環(huán)境造成多種影響。紐約提出“在春秋兩季，關(guān)閉戶外的非必要照明，以免干擾候鳥遷徙”，人工照明對生態(tài)影響的重要性引起廣泛關(guān)注。人工光源不但會對動物的生命活動造成干擾，也會對園林植物的生物節(jié)律造成影響。對植物進行特定人工光源光譜供給，勢必影響園林植物在長期生長進化過程中已形成的“晝—夜”生物節(jié)律。因此，科學(xué)使用人工光源，研究人工照明對園林生態(tài)環(huán)境的影響具有重要意義。
1 國際國內(nèi)園林夜景照明實踐性研究
1.1 國外園林夜景照明實踐研究
從20世紀(jì)90年代開始，在法國里昂燈光節(jié)的巨大影響下，全法國近百個城市進行了城市夜景規(guī)劃設(shè)計。世界上其他國家或城市也爭相效仿，如日本、韓國、鹽湖城、墨爾本等也對景觀照明進行了研究和實踐應(yīng)用，直至目前不少發(fā)達國家的夜景設(shè)計已相對成熟。國際照明委員會(CIE)也根據(jù)各國照明專家對城市夜景照明的研究，總結(jié)各國的夜景照明實踐，為城市夜景照明提供技術(shù)性指導(dǎo)文件，為各國城市夜景照明提供了重要的指導(dǎo)作用。
日本大阪在園林夜景照明方面，根據(jù)城市地理位置和環(huán)境特征、城市天際線和街區(qū)網(wǎng)架的研究，在夜景照明中提出采用統(tǒng)一燈光，重點突出燈光與個性特征燈光的方法，確定照明光色、亮度等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)JIS lighting standards(日本照明標(biāo)準(zhǔn))提供了大阪夜景照明建設(shè)工程的指南。韓國首爾夜景照明，分析首爾城市的道路、橋梁、文化遺產(chǎn)、公園、城市園林景觀，以及高層建筑的特征和城市歷史文化背景，提出了安全、美觀、個性、經(jīng)濟四個目標(biāo)和夜景的統(tǒng)一性、多樣性、識別性建設(shè)要求。韓國城市夜景照明規(guī)劃劃分了城市路網(wǎng)、山體、河流、景視線廊道等和城市夜景觀元素橋梁、建筑、園林景觀等，明確了建(構(gòu))筑物、山川、河流、園林綠化、廣場、街區(qū)等不同的夜景觀要素，以此確定照明主題、照明光色、照明亮度等技術(shù)要求。
1.2 國內(nèi)園林夜景照明實踐研究
JGJ/T 163—2008《城市夜景照明設(shè)計規(guī)范》中未對園林夜景照明做出相應(yīng)技術(shù)指導(dǎo)。天津大學(xué)馬劍教授在對頤和園夜景照明技術(shù)研究中，將研究對象分為古建筑、動物和植物。在園林照明方面，針對頤和園現(xiàn)有的園林植物進行了分類調(diào)研，并分析了不同園林植物的生物類型，及相關(guān)樹種對光的生態(tài)反應(yīng)。在理論上確定了不同植物能承受的照明光源，為后期園林夜景照明工程的實施提供了設(shè)計依據(jù)。與此同時，又將此種研究評價方法應(yīng)用于天壇公園的夜景照明工程中，開拓了園林夜景照明在環(huán)境保護方面的科學(xué)意義。
隨著旅游業(yè)發(fā)展，不少自然風(fēng)景區(qū)為了吸引游客也在進行夜間園林形象的打造。園林照明載體類型不斷擴大，包括古建(仿古建筑)、園林道路、水體、植物、功能性標(biāo)志等，園林夜景照明已日趨多元化。園林夜景照明手段也不斷豐富，由于照明技術(shù)的突飛猛進。從最初單一白熾燈輪廓照明，發(fā)展到內(nèi)投泛光照明、全息投影技術(shù)、發(fā)光二極管等高科技照明技術(shù)手段共存的時代。重慶大學(xué)楊春宇教授指出：“我國城市景觀照明發(fā)展到一個特殊的歷史階段，即不斷發(fā)展的城市景觀照明和沒有國家標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范這種建設(shè)之間的矛盾?！币蚨?，在園林夜景規(guī)劃過程中，亟需科學(xué)性的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)出臺。隨著國內(nèi)園林照明工程技術(shù)的開展及理論研究的深入，我國的園林夜景照明也走向“亮化—藝術(shù)化—生態(tài)化”的道路。
1.3 園林夜景照明對植物影響理論研究
園林夜景照明滿足了城市居民夜間舒適性和安全性要求，提高了居民的城市自豪感。但生物與光輻射關(guān)系密切，光輻射量的增大和延長，對生物影響不可忽視，幾乎所有的人工光源都對生物有不同程度的危害和影響。園林夜景照明是基于人眼視看的夜間照明，在照明的同時更需考慮到光源對植物生物節(jié)律的影響。植物夜間效果由光源色與園林植物色決定。園林植物表面材質(zhì)差異，受照面角度不同，以及不恰當(dāng)?shù)娜斯ふ彰?，都會造成園林植物夜間形象無法表達，呈現(xiàn)效果差，無法營造夜間氣氛和展現(xiàn)園林植物特點。園林照明也會擾亂植物的生物節(jié)律，從而影響植物葉片色彩協(xié)調(diào)。人工光源照射使園林植物萌發(fā)大量新生葉片，新生葉片色彩與老葉差距過大，影響園林植物藝術(shù)性。人工光源會引發(fā)周圍植物枝葉老化，葉片革質(zhì)，破壞植物整體色彩，如黃楊(Buxus sinica)、木樨。在彩葉植物照明中，彩葉植物葉片色彩隨光照強度增強由綠變紅又變綠，如石楠、南天竹。同時，人工光源周圍植物葉片適光變態(tài)，改變植物葉片色彩等。
2 園林照明與園林植物關(guān)系的研究
2.1 園林夜景照明燈具類型
園林照明要求營造具有藝術(shù)性的園林夜間環(huán)境，其中需要重點考慮的是園林的生態(tài)性與美觀性，光源照度需根據(jù)具體環(huán)境要求而定。園林燈具對園林藝術(shù)效果表達的影響極為重要，目前園林夜景照明中的燈具類型豐富，如庭院燈、景觀燈、草坪燈、地埋燈及泛光燈等。在園林夜景照明實踐過程中以草坪燈、泛光燈的應(yīng)用最為廣泛。
庭院燈是指6 m以下的戶外道路照明燈具。其主要部件為光源、燈具、燈桿、法蘭盤、基礎(chǔ)預(yù)埋件。庭院燈具有多樣性、美觀性，可起到美化和裝飾環(huán)境的作用，主要應(yīng)用于城市慢車道、居民小區(qū)、旅游景區(qū)、公園、廣場等公共場所的室外照明。在滿足藝術(shù)性的同時庭院燈也兼具功能性照明作用(圖1)。
景觀燈是具有較高觀賞性、藝術(shù)性的燈具。造型種類豐富，可利用不同的光源形式造景，能與園林的歷史人文環(huán)境相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一。景觀燈主要應(yīng)用于廣場、居住區(qū)、公共綠地等，如圖2所示，白色梅花造型景觀燈應(yīng)用于公共綠地。
草坪燈是指藏匿于灌木中或用于草坪照射的小型燈具。一般利用光源柔和的熒光燈或LED光源提供夜間綠地藝術(shù)性及安全性照明。草坪燈具有安裝方便，裝飾性強等特點，可用于公園、廣場綠地、灌木叢、綠化帶的裝飾性照明，如圖3。
埋地?zé)羰侵咐脡鸿T或不銹鋼等材料制成，具有防腐蝕、耐老化、防滲水等優(yōu)良性能的燈具。其面蓋為高強度鋼化玻璃，表面透光性極強，且光源輻射面寬。但由于其不易清潔并眩光嚴(yán)重，多用于園林小品夜間形象塑造(圖4)。
泛光燈(投光燈)是指向外散射照射的光源，如圖5，光源照射范圍能任意調(diào)整。在園林應(yīng)用中多用于高大喬木的月影造型，以及對大面積灌木等的夜間形象塑造。泛光燈可以隨意調(diào)整照射角度，且表現(xiàn)效果極佳，是在園林植物夜間照明中應(yīng)用最普遍的照明燈具。
圖1 庭院燈園林夜景效果
圖2 景觀燈園林夜景效果
2.2 光源光照強度與園林植物關(guān)系
根據(jù)植物對光照強度的攝取量不同，植物劃分為陽性植物、陰性植物及中性植物。在園林植物景觀照明中，光源光照強度過高會對植物產(chǎn)生危害，導(dǎo)致植物體內(nèi)酶活性紊亂，引起植物生物節(jié)律變化。處于強光環(huán)境中，植物為了保護自身光合結(jié)構(gòu)，會產(chǎn)生光抑反應(yīng)對抗過量光能的耗散，因此，強光環(huán)境會影響植物的生長和發(fā)育。當(dāng)光強過低時，植物降低對光能的需求，同時降低自身能量需求，也對植物的生物節(jié)律及形態(tài)造成影響。
2.3 光源光譜能量分布與園林植物關(guān)系
在光源光譜能量分布方面，不同光譜能量分布的供給對植物生長的影響作用有明顯差異，如紅光能促進植物枝葉生長，綠光不被植物體吸收等。相同的光譜能量分布對不同植物的影響也不同，且植物的不同器官也會根據(jù)植物光譜能量分布不同表現(xiàn)出明顯差異，如圖6。光譜能量分布在400～700 nm之間植物能有效進行光合作用，光譜能量分布在550～750 nm之間能有效促進植物開花。有研究指出，光譜能量分布在315～400 nm之間影響光周期效應(yīng)，在520～610 nm(綠)之間，葉片對光線進行反射，所以植物葉片呈現(xiàn)綠色。
圖3 草坪燈園林夜景效果
圖4 地埋燈園林照明效果
圖5 泛光燈園林照明效果
植物對400～700 nm光譜能量的需求是具有一定比例的，單純的補充單色光對植物生長并無益處。根據(jù)植物光合有效輻射，植物體內(nèi)葉綠素a吸收光譜峰值為藍(lán)光及紅光，葉綠素b吸收光譜的峰值為470 nm和650 nm，葉綠素c吸收光譜最高峰值為460 nm和640 nm。夜間照明根據(jù)植物需求適量提供即可，其中紅光影響葉綠素形成的作用最大，促進二氧化碳的分解與碳水化合物的合成，藍(lán)紫光影響蛋白質(zhì)等的合成，綠光及黃光則大多被植物葉片所反射或透過，很少被利用。
圖6 不同光譜對植物生長的影響
2.4 光照時間與園林植物關(guān)系
黑夜的長短能被植物體細(xì)胞感知，植物據(jù)感知信號掌握相應(yīng)季節(jié)的變化，控制落葉、開花與冬眠。植物對晝夜周期長短的反應(yīng)有所不同，植物可劃分為長日照植物、短日照植物、中日照植物及中間日照植物。長日照植物需要光照時數(shù)大于14小時才能開花且光照時間越長開花越早，如果光照時間小于14小時，植物即處于營養(yǎng)生長階段。短日照植物與長日照植物相反，當(dāng)光照時數(shù)小于12小時即可開花，且光照時間越短植物開花越早。中日照植物，是晝夜長短時數(shù)必須相等才能開花的植物。中間日照植物開花對光照時間與黑暗時間長短沒有嚴(yán)格的要求，沒有固定的光照周期，只要植物體發(fā)育成熟就會開花。園林照明光照時間延長，植物進行光合作用的時間也會延長，長時間的光線照射刺激光敏色素傳導(dǎo)信號，誘導(dǎo)相關(guān)基因的表達，也會影響植物的生長，促進植物的生長或延長生長期，影響植物的生理生化指標(biāo)，擾亂其生物節(jié)律。在目前的研究中，多由光周期來控制植物開花。
3 小 結(jié)
目前，光照影響植物生長方面的研究主要集中在農(nóng)林及生物學(xué)方面。隨著植物工廠的發(fā)展，人工光源與植物生長之間的關(guān)系被廣泛關(guān)注。在藍(lán)光、紅光、藍(lán)紫光等人工光源光譜能量對植物生理生化影響方面的研究中，得出了農(nóng)業(yè)植物在不同光譜能量下的生物節(jié)律特征，為園林照明與植物生長的相關(guān)性研究提供了理論及實驗依據(jù)。但對在人工光源下園林植物微觀結(jié)構(gòu)的觀測、植物酶活性及植物葉片色素含量等研究尚少，對人工光源不同光譜能量下植物機理的研究，如葉綠體運動及其光合特性，以及光合速率等研究基本上還是空白。
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