張嘉靈,鄭建忠,魏 凱,何雅琴,史曉潔,劉健行,鄧傳遠
(福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院,福建 福州 350002)
地被植物是指能有效覆蓋地面、高度在1 m以下的低矮植物,主要包括多年生草本及適應(yīng)性較強的低矮、匍匐型的小灌木和藤本[1]。地被植物在園林植物群落中占有重要地位,被稱作是“城市森林的守護者”[2]。在園林建設(shè)中,野生鄉(xiāng)土地被植物具有得天獨厚的優(yōu)勢,其種類豐富,抗逆性強,適應(yīng)性廣,擴展能力強,養(yǎng)護管理粗放,還具有防沙固土、涵養(yǎng)水源等生態(tài)功能和特色植物景觀效果[3],因此開發(fā)應(yīng)用前景十分廣闊。我國具有豐富的地被植物資源,目前,我國對地被植物的研究大多主要集中于植物資源調(diào)查、引種與篩選應(yīng)用、生態(tài)適應(yīng)性、抗性生理和育種栽培等幾個方面[4-6]。關(guān)于地被植物調(diào)查與篩選,國內(nèi)外已有不少研究,這些研究大部分集中于大陸,例如重慶429種,濟南349種,湖南云山498種,深圳562種,滇中地區(qū)145種[7-8],而針對海島地被植物的研究較少。
平潭地處南亞熱帶北緣,是我國第五大島,福建第一大島,其海島特色的鄉(xiāng)土植物資源豐富。為打造海峽西岸環(huán)境優(yōu)美的海島風(fēng)景型園林城市[9],平潭島近兩年綠化效果得到了較大提升,但對海島野生觀賞植物未得到足夠重視,園林地被植物配置存在以下幾個問題:1)地被植物種類單一,不能充分體現(xiàn)海島特色;2)忽略了海島植物所需的特殊生態(tài)適應(yīng)性,地被觀賞植物以外來種和栽培種為主[10],大多選擇大陸習(xí)見的樹種,導(dǎo)致植物抵抗性差,尤其在濱海前沿地帶表現(xiàn)更為嚴重;3)地被層結(jié)構(gòu)單一,配置方式以單一樹種的片植為主,導(dǎo)致整體植物群落穩(wěn)定性低。地被植物作為園林植物群落的重要組成部分,其根系發(fā)達,受環(huán)境脅迫小,在生境的競爭中占據(jù)優(yōu)勢,是濱海前緣植被恢復(fù)的重要物種[11]。針對平潭生態(tài)環(huán)境脆弱性,有學(xué)者建議應(yīng)加強草本層的建設(shè)[12]。此外,有調(diào)查顯示,平潭植被物種多樣性草本層最高,豐富的地被植物資源是園林綠化的優(yōu)良材料[13]。因此,本研究在調(diào)查平潭鄉(xiāng)土地被植物資源現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,采用層次分析法對其進行科學(xué)合理的評價,優(yōu)選出具有抗性強、兼具良好觀賞和生態(tài)價值的鄉(xiāng)土觀賞地被植物,以滿足平潭旅游型海島園林可持續(xù)發(fā)展的需要,為風(fēng)景型海島城市的地被生態(tài)景觀或防護林林下地被群落建設(shè)提供參考。
平潭綜合實驗區(qū)(簡稱平潭)位于福建省東部海域的平潭縣,以平潭島為主島,由126個島嶼和近千個巖礁組成,位于 25°15′-25°45′ N、119°32′-120°10′ E,屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候,溫?zé)釢駶?,年平均氣?9.5℃,年降水量在1 000~1 200 mm,年平均風(fēng)速 6.9 m·s-1,大風(fēng)天氣 (7 級以上)125 d 以上,為福建省強風(fēng)區(qū)之一,夏秋之交常受臺風(fēng)襲擊。全島海岸蜿蜒曲折,海岸線長達408 km[14],以沙質(zhì)海岸和基巖海岸為主,島上巖石物理分化作用嚴重,地帶性土壤以磚紅壤為主,濱海沙土和鹽土占有一定比例。豐富的水熱資源,星羅棋布的島嶼,曲折漫長的海岸線,為抗性較強的鄉(xiāng)土地被植被及其多樣性提供了天然保障。
1.2.1 植物資源的調(diào)查
2017年3月至2018年3月,對平潭島的地被植物展開全境調(diào)查。選擇平潭境內(nèi)有居民海島及周邊無居民島嶼上植被保存較為完好的山體。對存在自然居群的低矮植物(包括高度可控制在1 m以下的灌木)進行調(diào)查。主島調(diào)查范圍包括平潭主島的將軍山、狗仔山、南寨山、小雄山、白犬山、天大山、瑞玲山、君山;無居民海島調(diào)查包括山白島、東洲島、古螺島、坪洲島、山洲島、赤鞋特島、大嵩島、小嵩島、大嶼。調(diào)查范圍覆蓋了平潭大部分山地。線路調(diào)查包括采集標本,拍攝照片,記錄種名、生境、生長狀況和觀賞性等內(nèi)容。樣方調(diào)查包括實地測量株高、蓋度,并獲得長勢、適應(yīng)能力及分布頻度情況。
1.3.1 評價體系的構(gòu)建
依據(jù)地被植物開發(fā)利用的特點,以平潭島野生地被植物資源調(diào)查為基礎(chǔ),參考相關(guān)的評價體系(表1),并聽取專家建議,對平潭島地被植物的園林應(yīng)用構(gòu)建了層次分析法綜合評價體系。該體系由1個目標層、5個標準層、14個因子層以及具體的評價標準構(gòu)成,其中,14個因子層由4個定性指標(觀賞色彩、生長勢、經(jīng)濟效益、生態(tài)效益)和14個定量指標(觀賞部位、觀賞期、覆蓋能力、貧瘠適應(yīng)能力、鹽堿適應(yīng)能力、干旱適應(yīng)能力、水澇適應(yīng)能力、風(fēng)適應(yīng)能力、應(yīng)用程度和資源數(shù)量)組成。各指標按優(yōu)劣層次被劃分為3個等級,并給予相應(yīng)賦分(表1)。
表1 平潭野生鄉(xiāng)土地被植物評價等級標準Table 1 Evaluation grade standards for the wild native groundcover plants in Pingtan
續(xù)表 1Table 1 (Continued)
續(xù)表 1Table 1 (Continued)
1.3.2 指標權(quán)重確定
通過問卷發(fā)放的方式,邀請8名專家對判斷矩陣表各指標進行打分,各指標的相對重要性采用1~9及其倒數(shù)的標度法構(gòu)建正反判斷矩陣,并將每層次中的因子進行兩兩比較,以數(shù)值表示,寫成矩陣。使用Yaahp軟件,對各矩陣進行一致性檢驗,得出準則層下各因子相對權(quán)重(層次單排序),之后利用加權(quán)法計算最后一層對目標層的相對重要性排序權(quán)重值(層次總排序)。
1.3.3 地被植物評價
計算出各層次的權(quán)重值后,根據(jù)標準層對227種地被植物進行評分。對定性指標采取多人打分求平均值的方法,邀請海島植物領(lǐng)域?qū)<?5人及風(fēng)景園林專業(yè)研究生15人對227種地被植物進行打分;定量指標根據(jù)實地調(diào)查的觀測數(shù)據(jù)結(jié)合相關(guān)參考文獻,采取直接打分的方式[19-20]。并將各因子層各項權(quán)重與打分分別相乘加和,得到各物種最后得分,綜合評價結(jié)果通過綜合評價指數(shù)(CEI)來反映[23-24],綜合評價指數(shù)根據(jù)下式計算。
式中:S為評價分數(shù)值,S0為設(shè)各項因子均得最高分而算出的理想值,并以差值百分比法劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共4個等級(表2)。
表2 平潭野生鄉(xiāng)土地被植物綜合評價分級標準Table 2 Grade standards for the comprehensive evaluation of wild native groundcover plants in Pingtan
調(diào)查記錄了平潭野生鄉(xiāng)土地被植物227種,隸屬74科188屬。其中,含種數(shù)較多(10種以上)的科共有3科,為禾本科(Gramineae)、菊科(Compositae)、豆科(Leguminosae),所含的種數(shù)分別占總種數(shù)的16.30%、11.45%、4.40%。含2~4種的有15屬,占總屬數(shù)的7.97%,占總種數(shù)的16.42%,如堇菜屬(Viola)、大戟屬(Euphorbia)、蓼屬(Polygonum)等;單種屬有173屬,占總屬數(shù)的92.03%,占總種數(shù)的83.58%。由此可見,平潭地被植物中以單種屬為主,可見該區(qū)系的物種較為豐富。從生活型分析,以草本為主,占78.26%,其次是低矮灌木和藤本,分別占12.56%和9.18%。
本評價體系,根據(jù)專家的意見得出各指標的相對重要性。據(jù)此建立了A-B、B1-C、B2-C、B3-C、B4-C、B5-C共 6個矩陣 (表 3)。采用1-9互反標度法,根據(jù)各指標的相對重要程度,對層次模型構(gòu)建互反判斷矩陣,運用Yaahp軟件對各矩陣進行一致性檢驗,結(jié)果顯示,隨機一致性比率(CR)值均 > 0.1,說明本矩陣構(gòu)建合理。通過層次分析法對A-B模型各因子層權(quán)重值進行分析并按大小排序:適應(yīng)能力 (0.414 9) > 觀賞效果(0.214 6) > 生長狀況 (0.158 9) > 應(yīng)用價值 (0.127 5) >開發(fā)潛力(0.084 1)。在B-C層中,權(quán)重較高的因子排序為鹽堿適應(yīng)能力 > 抗風(fēng)適應(yīng)能力 > 覆蓋能力 > 觀賞期 > 干旱適應(yīng)能力 > 生態(tài)效益。
利用層次分析法對每一物種進行評分,根據(jù)各物種最后的綜合得分,篩選出Ⅰ級地被植物50種,如中華補血草(Limonium sinense)、單葉蔓荊(Vitex trifolia var. simplicifolia)、 海 邊 月 見 草 (Oenothera drummondii)、 芙 蓉 菊 (Crossostephium chinense)、 濱海珍珠菜(Lysimachia mauritiana)、網(wǎng)絡(luò)崖豆藤(Millettia reticulata)、腎葉打碗花 (Calystegia soldanella)、碩苞薔薇(Rosa bracteata)、小葉黑面神( Breynia vitis-idaea)、濱海前胡(Peucedanum japonicum)、土丁桂(Evolvulus alsinoides)、華南狗娃花(Heteropappus ciliosus)、毛馬齒莧(Portulaca pilosa)等。這類植物綜合評分值高,不僅觀賞效果好,且大多為低矮或匍匐生長,生長適應(yīng)性強,資源潛力大,可大面積在與平潭有相似生境的區(qū)域大面積推廣。Ⅱ級地被植物76種,如雀梅藤(Sageretia thea)、瓜子金(Polygala japonica)、華東
藍刺頭(Echinops grijsii)、沙苦賣菜(Chorisis repens)、野花椒(Zanthoxylum simulans)、細枝葉下珠(Phyllanthus leptoclados)、蠅子草(Silene gallica)、野百合(Crotalaria sessiliflora)。該類植物總體表現(xiàn)較好,具備良好的地被植物特征,但在某個指標上表現(xiàn)相對較弱,可能是由于野生資源分布較少,或耐貧瘠能力較低,可適度開發(fā)利用。Ⅲ級地被植物62種,如假酸漿(Nicandra physalodes)、射干(Belamcanda chinensis)、圓果雀稗(Paspalum orbiculare)、 淡 竹 葉 (Lophatherum gracile)、 扁 蓄(Polygonum aviculare)、絲毛飛廉 (Carduus crispus)、乳漿大戟(Euphorbia esula)。該類植物綜合評分一般,大部分指標相對中庸,并有若干明顯缺陷,可能是由于覆蓋能力差,生長緩慢,生態(tài)效益極差等原因,可選擇性開發(fā)利用。Ⅳ地被植物39種,如土牛膝(Achyranthes aspera)、鱧腸(Eclipta prostrata)、 豨 薟 (Sigesbeckia orientalis)、 小 飛 蓬(Conyza canadensis)、 漆 姑 草 (Sagina japonica)、 小竊衣(Torilis japonica)、簇生卷耳(Cerastium fontanum subsp. triviale)。該類植物在5項準則層中有2項或3項的分數(shù)都很低,導(dǎo)致綜合評分低,在海島這種環(huán)境相對嚴苛的地區(qū)整體表現(xiàn)不佳,不推薦開發(fā)利用。
表3 平潭野生鄉(xiāng)土地被植物評價各指標權(quán)重值Table 3 The evaluation and the weight of the index of wild native groundcover plants in Pingtan
最終篩選50種I級優(yōu)良鄉(xiāng)土地被植物,作為未來平潭島地被植物開發(fā)利用的重點對象(表4)。
確定統(tǒng)一的評價指標是一項重要任務(wù),指標權(quán)重的設(shè)置影響著最終的評價結(jié)果。在評價指標及權(quán)重的設(shè)立中,需根據(jù)現(xiàn)有評價指標及評價對象進行合理的調(diào)整[25]。本研究通過層次分析法對A-B 層權(quán)重值排序為適應(yīng)能力 (0.414 9) > 觀賞效果 (0.214 6) > 生長狀況 (0.158 9) > 開發(fā)潛力 (0.127 5) >應(yīng)用價值(0.084 1)。這表明適應(yīng)能力和觀賞效果與海島地被植物綜合評價結(jié)果最為密切,且適應(yīng)能力相比于其他指標更重要。與以往大陸的地被植物其他文獻權(quán)重結(jié)果 [(生長狀況 > 觀賞效果 > 適應(yīng)能力 > 應(yīng)用價值 > 開發(fā)潛力[8, 18, 26-27])或 (觀賞效果 >適應(yīng)能力 > 生長狀況 > 開發(fā)潛力[28])]略有不同。筆者認為,產(chǎn)生這種結(jié)果的較大原因可能是平潭特殊的海島環(huán)境,如風(fēng)沙大、土壤貧瘠、鹽漬化、鹽霧現(xiàn)象嚴重、植物種植成活難度大[29]等造成的。因此,能否適應(yīng)海島惡劣的生長環(huán)境成了地被植物篩選的重要指標。此外,平潭作為旅游性海島,要求園林綠化樹種需具備良好的觀賞特性??梢姡u地被植物評價體系與大陸地被植物評價體系對于指標權(quán)重的設(shè)立有所區(qū)別,前者更加強調(diào)的是在海島惡劣的環(huán)境下,維持植物最低限度的生存條件,兼顧觀賞效果;后者更加強調(diào)的是保證地被植物景觀的整體觀賞質(zhì)量。
從綜合評價指標權(quán)重來看,14個具體指標中,鹽堿適應(yīng)能力和抗風(fēng)適應(yīng)能力權(quán)重值最高,分別達到了0.142 4和0.099 5,這是由海島地理環(huán)境特點決定,平潭島地處臺灣海峽中北部,全年大風(fēng)日高達125 d,是福建省強風(fēng)區(qū)。尤其在秋冬季節(jié),高速的東北風(fēng)夾帶著高鹽分,制約植物生長發(fā)育[30-31]。因此,相比于其他指標,耐鹽堿能力和抗風(fēng)能力是海島地被植物健康生長的關(guān)鍵因子;覆蓋能力和觀賞期兩者權(quán)重值次之,分別為0.095 3和0.088 5,有研究表明,可快速覆蓋地面的地被植物,能有效減少地面蒸發(fā),尤其在濱海鹽堿地園林綠化中,用地被植物覆蓋地面,還可有效防止或緩解土壤返鹽[32-33];此外,干旱適應(yīng)能力權(quán)重值也較高,為0.079 9,這是由于平潭全島均為貧水區(qū),淡水資源極其缺乏[31, 34],加上海島高風(fēng)速加速空氣濕度降低,導(dǎo)致植物生長相對缺水[35],因此,節(jié)約型耐旱、節(jié)水的地被植物優(yōu)勢明顯,便于園林綠化的管理。綜上,在篩選或評價平潭島的地被植物更應(yīng)考慮植物的耐鹽、抗風(fēng)、覆蓋力、觀賞期、耐旱幾項因素。
本研究篩選出的50種優(yōu)良鄉(xiāng)土地被植物中,有很大一部分植物在抗鹽堿、抗風(fēng)、耐貧瘠等適應(yīng)能力的單項得分中較高(≥ 85),例如,中華補血草、海邊月見草、芙蓉菊、濱海珍珠菜、腎葉打碗花、華南狗娃花、濱海前胡、珊瑚菜等。這類植物,在地理空間上,廣泛分布于福建海岸帶、廣東海陵島、連云港、舟山群島、山東廟島群島、秦皇島等濱海地帶,具有濱海特色[3, 36-38];在形態(tài)特征上,均具有葉片小、葉革質(zhì)或肉質(zhì)、蘗生根多、匍匐生長等相似的特征[36],是受海洋氣候影響,由環(huán)境驅(qū)動分化形成的富有濱海特色的特有種[39-40]??梢?,平潭特殊的島嶼環(huán)境,孕育了大量具有海島適生的優(yōu)良地被植物資源。但目前,平潭園林綠化中海島特有地被植物的利用率極低,除海邊月見草、單葉蔓荊、厚藤外,常用的地被植物仍以大陸常見的樹種為主,例如腎蕨、亮葉朱蕉、水鬼蕉、花葉鵝掌藤、蔓馬櫻丹、細葉萼距花、沿階草、麥冬[41]。然而,海島地區(qū)風(fēng)害、鹽霧等惡劣的環(huán)境因素,使得大陸植物移栽到濱海往往出現(xiàn)葉緣枯焦、葉片黃化、枝條停止生長等狀態(tài)不佳的現(xiàn)象[24],尤其在迎風(fēng)口的濱海公園(如龍鳳頭公園、森林公園)表現(xiàn)嚴重。因此,構(gòu)建海島適生地被植物資源庫,明確苗木生產(chǎn)方向,開發(fā)具有地域特色的海島鄉(xiāng)土地被植物是海島地被植物的篩選意義所在。
表4 平潭優(yōu)良鄉(xiāng)土地被植物評價與等級Table 4 Synthesis score and grade of fine native ground cover plants in Pingtan
續(xù)表 4Table 4 (Continued)
除適生性外,篩選的海島特有地被植物還兼具生態(tài)功能和觀賞功能。厚藤、海邊月見草、腎葉打碗花均為平潭沙地前沿主要優(yōu)勢種,花大色艷、花期長、葉形奇特、觀賞效果好,有發(fā)達的根系,覆蓋面積大,是優(yōu)良的防風(fēng)固沙地被物種。濱海珍珠菜、中華補血草和華南狗娃花葉片排列有致、有光澤,花色顯眼,是海岸巖石壁上的觀花觀葉地被植物,有極強的耐鹽、耐鹽霧能力,是鹽堿地改造的先鋒植物。芙蓉菊的自我繁殖力強,可生長于土層較薄的巖石縫中,是裸露山體優(yōu)良的綠化植物??梢娖教敦S富的海島地被植物資源具有極大的開發(fā)價值。
為適應(yīng)海島城市園林地被景觀不同立地條件的需求,參考吳沙沙等[36]、鄭俊鳴等[42]將海島園林地被植物生境劃分為濱海沙生地帶、基巖地帶、鹽生濕地地帶、海岸林地帶4種,根據(jù)篩選的海島優(yōu)良地被植物與海島原生自然植物群落分布特點,選擇適宜的種類進行配置。
濱海沙生地被景觀:濱海沙地土壤以疏松的沙土為主,保肥力差,土壤貧瘠,干旱,鹽分高。須選取具有一定耐鹽性,能夠抵抗沙埋,風(fēng)害,且具有防風(fēng)固沙功能的地被植物,如厚藤、海邊月見草、單葉蔓荊、鹵地菊、腎葉打碗花、溝葉結(jié)縷草、珊瑚菜、文殊蘭等。配置模式示如,仙人掌 + 草海桐-厚藤 + 文殊蘭 + 鹵地菊;龍舌蘭 (Agave americana) + 單葉蔓荊-厚藤 + 海邊月見草;露兜樹(Pandanus tectorius) - 海邊月見草 + 腎葉打碗花 +溝葉結(jié)縷草 + 老鼠艻;毛馬齒莧 + 假還陽參。
基巖地被景觀:基巖環(huán)境主要是指巖石的縫隙或巖石表面。該環(huán)境土壤多為分化的砂礫土,土層薄。須選擇具有耐貧瘠,抗強風(fēng),有粗壯莖干或龐大細根的植物,例如,東南景天、芙蓉菊、碩苞薔薇、茅莓、濱海前胡,了哥王、茵陳蒿、華南狗娃花、中華補血草、濱海珍珠菜、蘭香草等,均為巖石造園的優(yōu)良材料。配置模式示如,仙人掌-芙蓉菊 + 華南狗娃花;桃金娘(Rhodomyrtus tomentosa) + 濱海前胡-中華補血草 + 茵陳蒿 + 濱海珍珠菜 + 東南景天;厚葉石斑木 (Rhaphiolepis umbellata) -雀梅藤 + 碩苞薔薇;濱柃-華南狗娃花 + 蘭香草 +茅莓。
鹽生濕地地被景觀:該地帶主要位于泥質(zhì)海岸潮間帶及海水能到達的河流入??诘葏^(qū)域,應(yīng)選取耐鹽堿、耐澇的地被植物種類,如苦郎樹、南方堿蓬、海濱藜、中華補血草、草海桐等。配置模式示如,苦郎樹-南方堿蓬 + 中華補血草;桐花樹-草海桐 + 溝葉結(jié)縷草。
海岸林地被景觀:海岸林林下環(huán)境是在喬、灌木層基本郁閉的樹叢或林下,該生境較為潮濕,因此選擇的植物須具耐陰性。如絡(luò)石、匙羹藤、藍果蛇葡萄、鳶尾、番杏、野菊、山麥冬等。其中,絡(luò)石、番杏、野菊適宜林下大面積栽植,因其葉色深綠,可起到加強林內(nèi)深度感的效果[43]。海岸林林緣生境光線條件復(fù)雜,作為垂直喬木和水平草地或道路的交界,林緣區(qū)域常常成為視覺焦點。因此,在物種選擇上通常以耐半陰的觀花或觀葉植物為主。如朱砂根、天門冬、大薊、芫花、黃梔子、網(wǎng)絡(luò)崖豆藤、郁李、山菅蘭、金櫻子等。配置模式示如,臺灣相思(Acacia confusa) -濱柃(Eurya emarginata) + 朱 砂 根- 絡(luò) 石 ; 黑 松 (Pinus thunbergii) -郁李-山菅蘭-鐵包金;黃梔子-野菊 +大薊 + 鳶尾。
本研究結(jié)果表明,平潭具有豐富的海島特色的地被資源,但仍有大量具有較高觀賞價值和開發(fā)潛力的鄉(xiāng)土地被植物仍處于未開發(fā)狀態(tài),它們是適應(yīng)于海島惡劣生境及相似氣候環(huán)境條件城市綠化植物的重要材料。為此,針對平潭野生鄉(xiāng)土地被植物資源的開發(fā)保護,提出3點建議:1)培育具有海島特色的鄉(xiāng)土地被植物品種,建立引種示范區(qū)。由于海島臨海地區(qū)立地條件惡劣,兼具抗風(fēng)、抗旱、耐鹽堿、耐貧瘠的園林植物資源極為缺乏,因此需利用好平潭豐富的地被植物資源,優(yōu)先開發(fā)I級地被植物,大力加強抗性強的園林綠化地被植物的引種馴化工作。2)海島地被植物合理種植,營造海島獨特植被景觀。地被植物是植物群落的重要組成部分,通過掌握植物生長特點和適生環(huán)境,提高地被植物應(yīng)用方式的多樣性,將多種地被混合種植,與上層喬木、灌木形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、種群較為穩(wěn)定的具有海島特色的生態(tài)景觀。3)將開發(fā)與保護相結(jié)合。針對野生資源較稀缺的地被植物,例如珊瑚菜、草海桐,杜絕濫采濫挖,建議采用播種的方式進行繁殖,做好就地保護工作,防止野生群落遭受破壞,保護海島物種的遺傳多樣性,確保地被植物資源可持續(xù)利用。