宿方波
山東清華康利城市照明研究設計院有限公司設計三所所長
摘要
文章首先分析了國內城市夜景照明的形勢及趨勢，闡述了城市植被的作用和植物睡眠的科學解釋，指出了目前城市夜景照明和城市綠化植物兩者之間相互結合相對欠缺的照明現狀。提出了具體改進方法：通過照明設計師的科學合理設計，加上廠家、工程公司等各方的共同配合，將植物照明重視起來并希望改變現有的照明方式，希望后期的植物照明考慮結合植物生長燈進行科學設計。最后，對合理選擇光色和重塑夜間和諧的光環境提出展望。
關鍵詞：植物照明;植物睡眠;過度照明;光質;光強;植物生長燈
01 引言
近年來，國內城市的夜景照明市場如火如荼、風生水起。國際大型會議帶來的旅游城市夜景全面建設有口皆碑，國內重要紀念活動帶來的城市夜景提升也收效甚好，各大省會城市及知名城市對重點區域的景觀照明提升也火了一處又一處。看這勢頭，2020年全面建成小康社會之前城市照明將有遍地開花的豐碩成果。隨著對城市建筑、道路、廣場等人類活動密集區的景觀照明全面武裝，城市的公園、堤岸、景觀帶乃至山體也都被滿滿的裝上了景觀照明燈具。
因此，城市植物成功的被隨意設計的景觀照明波及和影響，無辜成為了夜間生態平衡的犧牲品。
02 城市植被的作用與植物睡眠
城市植被是指覆蓋在城市地表上的所有的植物種類，包括自然種類和人工栽培種類。是城市生態系統中唯一的初級生產者，形成食物鏈的基本，所行使的光合作用幾乎是所有的生態系統中能源及有機物質的最初來源。具有重要的自凈、美化城市景觀、豐富城市建筑輪廓線、提供休閑娛樂和防災避難場所等作用。[1]
植物學家認為植物也需要睡眠。最初，解釋植物睡眠運動的最廣泛的理論是“月光理論”。提出這個論點的科學家認為，葉子的睡眠運動能使植物盡量少地遭受月光的侵害。因為過多的月光照射，可能干擾植物正常的光周期感官機制，損害植物對晝夜變化的適應。然而，使人們感到迷惑不解的是，為什么許多沒有光周期現象的熱帶植物，同樣也會出現睡眠運動，這一點用“月光理論”是無法解釋的。[2]
既然“月光理論”無法解釋，那么關于植物睡眠的問題也就懸而未決，但可以肯定的是，植物睡眠是真實存在的，但是睡眠的時間和周期是多久就有待于植物學家的進一步研究了。植物在進化過程中形成了對環境的適應能力，夜景照明每天延長的3小時左右光照量，打破了植物原本對所處光氣候區光照的適應性，造成了園林植物生理生化指標紊亂，影響其正常生長，甚至可能使其枯萎死亡。
光質是影響植物正常生長發育的重要因素。從光源角度來看，夜間人工照明的不同光源發出不同波長的光質對植物產生的生理作用不同;從植物的角度來說，植物的光形態建成和光合作用都依賴于某些特定的波長。也就是說，光質除了作為一種能源來控制光合作用，還作為一種觸發信號影響植物的生長。不適宜的波長呈現出的燈光顏色會使植物的生命活動發生紊亂致使其患病甚至死亡。[3]
03 植物照明的現狀及照明方式
照樹燈，是一種專門針對城市的樹木而研發的各種樣式的照明燈具。有的是圓形，有的是方形，有的是帶弧度的半圓形，還有的是定制的抱箍形。但無一例外，它們不是被安裝在底部的樹干旁邊，就是被安裝在樹干的交叉處。安裝在底部的燈具，避免了直接與樹木接觸，但是對行人會有比較大的炫光影響。安裝在樹干交叉處的燈具，無論是常規型燈具還是仿生形或鳥巢形燈具，都需要抱箍式安裝結構進行固定，這種方式需要經常根據樹木的生長周期進行放松調整，如果疏于維護和管理，對樹木會形成災難性的傷害。而現實中，由于責任劃分不明確導致后期維護不善造成的這種悲劇也不在少數。除了照樹燈之外，景觀燈、路燈、埋地燈、高桿投光燈等也會對夜間植物睡眠產生直接或間接的影響。
04 過度植物照明對生態的影響及帶來的危害
不合理的照明方式，對城市植被帶來的危害是顯而易見的。首先，影響植物正常的生長周期。植物在白天利用陽光進行光合作用，但是在夜間也需要休息。光周期的變化在調節植物種子萌發幼苗生長、莖的伸長、子葉伸展，直至開花控制、休眠等都起著關鍵性的作用。植物葉片通過測量黑夜的長短，能夠預測季節的變化，這也是觸發植物進行落葉和冬眠的信號，樹木在夜間受強光照射，使休眠受到干擾，引起落葉形態的失常和冬芽的形成。如在人工照射下，樹木或灌木在秋天仍然會繼續生長在進入霜凍時節，樹葉里還會含有葉綠素，使其落葉期延遲;同時，過度照明植物將會干燥缺水過度生長，而且由于葉綠素的破壞，植物還將顯示出顏色變淡等其他不良的癥狀。當然，樹木的休眠和冬芽的形成，除了燈光的作用外，還與營養氣候、大氣污染及維護管理等方面都有關系。因此，光污染對不同種類植物的生長所造成的不同影響，還有待于進一步的深入研究。
其次，影響鳥類及昆蟲的夜間休息及活動。研究表明，除極少數在夜間活動的動物外，大多數動物在晚上安靜不動，不喜歡強光照射。可是夜間室外照明特別是植物照明產生的天空光、溢散光、干擾光和反射光往往把動物生活和休息環境照得很亮，打亂了動物晝夜生活的生物鐘的節律，使之不能人睡和休息。對野生動物和魚類動物，除了可見光影響外，照明器具發射出輻射能量對動物生活和成長也有影響。 例如，動物吸收照明輻射能量后，不僅引起溫度變化，而且動物細胞的電場和生理也會發生變化。當金魚放入磁場中，磁場強度越強，魚就越不想吃魚餌。又如夜間照明對害蟲的影響，由于昆蟲的向光性，室外夜間燈光可吸引大量的昆蟲，特別是產卵期，大量昆蟲集中在照明區域，蟲卵很快就會變成幼蟲和成蟲，進而引起蟲害。對益蟲和鳥類說，值得注意的是，夜間過亮的室外照明，是會使不少的益蟲和益鳥直接撲向燈光而喪命，比如德國法蘭克福游樂場的霓虹燈每晚要烤死數萬只有益昆蟲。如果一個城市，特別是不夜城，擁有數萬甚至數十萬只或組室外照明燈，長此下去，該地區生態平衡必將受到嚴重破壞。美國杜森市夏夜蚊蟲多的原因之一是和該市上千組霓虹燈"殺害"了無數食蚊蟲的益鳥和益蟲有關。
綜上所述，植物的照明與動植物本身及生態系統有著不可調和的矛盾。但是，對植物照明也不應該持全盤否定的態度，適當、合理的植物照明才是我們照明從業者所要追求的。
05 改變現狀的方式
第一，照明設計師們應當科學合理設計植物的照射燈具，對燈具的波長和照度、光照時間等提出合理的數值。在設置景觀植物照明時，需要先了解光源光譜與植物生長的關系。首先，不同園林植物景觀由于其表面材質差異大及受照面角度不同，其光譜反射率也不盡相同。有研究指出，自然光照下植物反射光譜曲線比較相近，視覺觀察其植物的夜間色彩更接近自然狀態，較為適合的對園林植物的夜景照明光源，如熒光燈、LED光源。光譜較為不連續光源時，反射光譜部分缺失，使園林植物夜間顏色偏離自然狀態，或使植物色彩更偏向于光源本身的光源色，如高壓鈉燈、金鹵燈等。因此，在夜景設計時需要謹慎選擇。其次，光譜是影響植物生長發育的誘導信號，調控著植物的光合作用。高壓鈉燈與金鹵燈光譜是非連續光譜，僅為植物生長提供有限的有效能量，對植物生長影響較小;白光LED光譜能量分布能提供植物生長所需藍光光譜及少量紅光光譜，對植物生長影響較大。
第二，照明技術工程師應該結合樹木的生長規律對照樹燈的安裝方式提出更為恰當的安裝方法，力求將對樹木的破壞性降到最小。例如將景觀燈具與照樹燈相結合的方式，如圖。
燈具的控光能力即光束角，也是選擇植物照明的燈具的一個主要考慮的因素。一般應根據植物的高低、疏密、形態等選擇適合的光束角對其進行照射。按照光束角的大小可以將燈具分為寬光束、中光束和窄光束三種。其中寬光束適用于需要對植物的形態進行強調的照明：對于枝葉茂密的樹木，使用40°-45°的控光進行照射，可以獲得比較理想的照明效果;相反，當需要照亮一顆窄而高的樹木時，最好選擇光束角為6°-20°之間的燈具照射。
第三，照明燈具生產廠家不僅要在照樹燈的樣式及外觀上改進，更要在照樹燈的波長上針對不同的樹木給出不同的選項。必要時還需要根據植物的生長環境，設計生產針對不同樹種的能促進植物生長發育的植物生長燈。植物生長燈是人造光源，通常是電光源，旨在通過發射適合于光合作用的電磁波譜來刺激植物生長。植物燈用于沒有天然發光或需要補光的應用中。例如：在冬天，當可能的日光時間可能不足以達到所需的植物生長時，燈被用來延長植物接收光的時間。如果植物沒有得到足夠的光，它們將徒長。LED生長燈根據用途而有所不同。從光形態發生的研究中已知綠色、紅色、遠紅和藍光光譜對根形成、植物生長和開花有影響，但是沒有足夠的科學研究或現場測試使用LED生長燈的試驗推薦的特定顏色比例。已經表明，如果給予紅色和藍色光，許多植物將正常生長。然而，許多研究表明，紅色和藍色光僅提供最具成本效益的生長方法，植物生長在光補充綠色下仍然更好。LED生長燈應至少保持植物遠離植物12英寸(30厘米)，以防止葉子燒傷。
第四，照明工程施工單位應該加強對照樹燈的定期維護，保證樹木的生長發育不受或者盡量少受燈具產生的影響。綠化照明中經常會用到埋地燈和投射燈，很容易產生眩光，因此，如果非用埋地和投射的方式進行照樹，一定要選擇帶有格柵或遮光罩的燈具，以減少眩光的產生。還應特別注意燈具位置的選擇，以保證安全，敷線應暗藏，不能直接讓行人尤其是兒童接觸到裸露的電氣部分。在采用埋地燈具的場所應注意出光口表面的溫度不宜過高，以免燙傷行人。嚴禁將投光燈具直接安裝在樹桿上，過重的燈具會對樹木的生長產生不利的影響，且電線纏繞在樹干上既有漏電的危險，又有礙白天觀瞻。
06 怎樣創造和諧的生態夜環境
照明設計師在照樹燈具光色的選擇上應當尤為慎重。白光可以相對自然純粹地表現出植物的原本色彩，使植物的輪廓更加明確清醒，層次感也會增加。一般由高壓鈉燈發出的黃光能夠增加環境的溫暖感，但是不宜用來照射綠色植物，因為它會使綠色植物表面看上去發灰、發黃，缺乏生機，對于需要突出色彩感覺的黃色植物則會有較好的效果。紅光、橙光使得植物表現出于人們原本印象中完全不同的樣子，它們顯得更加嫵媚、靈動，讓環境更加溫馨明媚。
城市夜景照明已經成為城市發展中不可或缺的一個重要環節，已有的城市照明體系可能并未考慮太多它對景觀植物的影響，所以要改變城市夜景照明對景觀植物的影響單從照明設備或者植物種類入手是難以完成的。[4]它既需要規劃部門在規劃設計初期將該研究納入設計之中，更需要照明設計的從業者們專業、合理的設計。美好的城市既需要能讓夜景照明繼續發揮它的作用，也需要減少其對景觀植物本身生長發育的影響。
夜景燈光不是對白天景觀的重現，而是利用燈光來對夜間景觀進行重塑，將優美的、整齊的景觀在夜間展現出來，將無序的、破敗的景觀在夜間隱藏起來。利用光影效果把植物與燈光合理有機的相互結合起來，讓你我身邊的城市夜晚變得更加美麗，讓城市的生態系統變得更加和諧。
參考文獻
[1]城市植被_百度百科
https://baike.baidu.com/item/%E5%9F%8E%E5%B8%82%E6%A4%8D%E8%A2%AB/6118110
[2]植物睡眠_百度百科
https://baike.baidu.com/item/%E6%A4%8D%E7%89%A9%E7%9D%A1%E7%9C%A0/10832016
[3]李農,王鈞銳.植物照明的生態環保研究[J].照明工程學報,2013,24(2):5-9.[18]
[4]王荷，張蓓蓓，張輝，王朋.淺析夜景照明對植物生長的影響.農學學報 2017,7(5):33-37.
[5]張渝文,李鑫.城市夜景照明光污染對植物生長的影響[J].燈與照明,2008,32(1):27-29.
[6]曹紅霞.淺談光照對植物生態作用的影響[J].安徽農學通報,2010,16(3):14-18.
