園林夜景照明研究現狀
段 然1，楊春宇1，熊一興2，趙 雯1
(1.重慶大學建筑城規(guī)學院，重慶400045;2.重慶聚華科技發(fā)展有限公司，重慶400045)
摘要：我國缺乏園林夜景照明技術規(guī)范，濫用光源的現象較為普遍。隨著園林夜景照明的廣泛發(fā)展，不科學的人工光源照明不能展現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效果。文章對國內外園林照明實踐進行分析，并結合人工光源光譜、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，為園林照明技術研究提供了理論依據。
關鍵詞：園林夜景;植物照明;植物生長;人工光源
0 引 言
我國城市夜景照明建設的廣泛開展，對夜間經濟起到促進作用，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用，直至目前不少發(fā)達國家的夜景設計已相對成熟。國際照明委員會(CIE)也根據各國照明專家對城市夜景照明的研究，總結各國的夜景照明實踐，為城市夜景照明提供技術性指導文件，為各國城市夜景照明提供了重要的指導作用。
日本大阪在園林夜景照明方面，根據城市地理位置和環(huán)境特征、城市天際線和街區(qū)網架的研究，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、亮度等技術標準，并根據JIS lighting standards(日本照明標準)提供了大阪夜景照明建設工程的指南。韓國首爾夜景照明，分析首爾城市的道路、橋梁、文化遺產、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、經濟四個目標和夜景的統(tǒng)一性、多樣性、識別性建設要求。韓國城市夜景照明規(guī)劃劃分了城市路網、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)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、照明亮度等技術要求。
1.2 國內園林夜景照明實踐研究
JGJ/T 163—2008《城市夜景照明設計規(guī)范》中未對園林夜景照明做出相應技術指導。天津大學馬劍教授在對頤和園夜景照明技術研究中，將研究對象分為古建筑、動物和植物。在園林照明方面，針對頤和園現有的園林植物進行了分類調研，并分析了不同園林植物的生物類型，及相關樹種對光的生態(tài)反應。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計依據。與此同時，又將此種研究評價方法應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)境保護方面的科學意義。
隨著旅游業(yè)發(fā)展，不少自然風景區(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，由于照明技術的突飛猛進。從最初單一白熾燈輪廓照明，發(fā)展到內投泛光照明、全息投影技術、發(fā)光二極管等高科技照明技術手段共存的時代。重慶大學楊春宇教授指出：“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準來規(guī)范這種建設之間的矛盾。”因而，在園林夜景規(guī)劃過程中，亟需科學性的規(guī)范標準出臺。隨著國內園林照明工程技術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。園林植物表面材質差異，受照面角度不同，以及不恰當的人工照明，都會造成園林植物夜間形象無法表達，呈現效果差，無法營造夜間氣氛和展現園林植物特點。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調。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，影響園林植物藝術性。人工光源會引發(fā)周圍植物枝葉老化，葉片革質，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，光源照度需根據具體環(huán)境要求而定。園林燈具對園林藝術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、基礎預埋件。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)境相互協調統(tǒng)一。景觀燈主要應用于廣場、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。
埋地燈是指利用壓鑄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整。在園林應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。泛光燈可以隨意調整照射角度，且表現效果極佳，是在園林植物夜間照明中應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系
根據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生危害，導致植物體內酶活性紊亂，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構，會產生光抑反應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植物光譜能量分布不同表現出明顯差異，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，在520～610 nm(綠)之間，葉片對光線進行反射，所以植物葉片呈現綠色。
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。根據植物光合有效輻射，植物體內葉綠素a吸收光譜峰值為藍光及紅光，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，藍紫光影響蛋白質等的合成，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系
黑夜的長短能被植物體細胞感知，植物據感知信號掌握相應季節(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，當光照時數小于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信號，誘導相關基因的表達，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，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
目前，光照影響植物生長方面的研究主要集中在農林及生物學方面。隨著植物工廠的發(fā)展，人工光源與植物生長之間的關系被廣泛關注。在藍光、紅光、藍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性研究提供了理論及實驗依據。但對在人工光源下園林植物微觀結構的觀測、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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The Study of Status Garden Night Lighting
DUAN Ran1，YANG Chunyu1，XIONG Yixing2，ZHAO W en1
(1.Institute of Architecture and Urban Planning，Chongqing University;2.Chongqing Juhua Technology Co.，LTD，Chongqing 400045，P.R.China)
Abstract：China lacks garden landscape lighting-Technical specification Abuse ismore common source.With a wide range development of the garden landscape lighting，unscientific artificial illumination at night can not show the effect of the landscape.More interfere with the biological rhythm of garden plants，causing plant growth morphology changes，affecting the artistic effect of garden plants.The article Garden lighting practice at home and abroad for analysis，combined with artificial light spectrum，light intensity and photoperiod plant biological rhythms on theoretical research.Parameter Study garden lighting technology is further based on the protection of garden plants provide a theoretical basis.
Keywords：garden night;plant lighting;plant growth;artificial light