衡陽市公園綠地彩葉樹種秋季物候特征及其分類

謝光園

(湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院 園林學(xué)院,湖南 衡陽 421001)

植物物候指植物在生長周期中隨著氣候的變化發(fā)生萌芽、展葉、開花、葉變色、落葉等現(xiàn)象,與之相適應(yīng)的植物器官的動態(tài)時期被稱為物候期[1-2]。彩葉樹種的葉子在秋季會從綠色慢慢地變成其他顏色,具有很強(qiáng)的觀賞性[3]。觀測秋季彩葉樹種物候特征的變化,不僅能增加植物景觀時序之美[4],為園林季相景觀設(shè)計提供依據(jù),還能為植物栽培提供依據(jù)。學(xué)者們對于彩葉樹種的研究集中在引種和栽培上[5-7];對于植物物候的研究集中在植物物候?qū)囟?、水分和光照等的響?yīng)[8-11],對于根據(jù)物候特征來進(jìn)行彩葉樹種的配置研究較少。本文選擇衡陽市的25種主要秋季彩葉樹種,對其秋季物候特征進(jìn)行觀測,將植物進(jìn)行分組,以期為衡陽市園林植物造景提供參考。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

衡陽市位于湖南省中南部,湘江中游,地處110°32′16″—113°16′32″E,26°07′05″—27°28′24″N,以丘陵、丘崗地貌為主,土壤以紅色和紫色土壤為主。屬亞熱帶季風(fēng)氣候,年平均氣溫18℃,極端最高氣溫40.5 ℃,極端最低氣溫-7.9 ℃,年平均降水量1 325 mm。研究區(qū)位于衡陽市市區(qū)的西湖公園、岳屏公園和平湖公園,區(qū)域內(nèi)植被豐富,植物種類交叉較多,周邊交通便利,在衡陽市內(nèi)有一定的人氣(圖1)。其中,西湖公園是衡陽八景之一,素有“西湖夜放白蓮花”的美譽(yù),為全國三十六個西湖之一,面積18.38 hm2,約占陸地面積的75.24%。岳屏公園為衡陽市城區(qū)的綜合性公園,總面積21 hm2。平湖公園占地38 hm2,是衡陽市面積最大的健身休閑公園。

圖1 三個公園在衡陽市市區(qū)的區(qū)位分析Figure 1 Location analysis of three parks in Hengyang City

1.2 樣本選定

選擇3個公園中種植面積大、數(shù)量多而且長勢較好、無病蟲害的25種秋季彩葉樹種作為觀測對象。同時在觀察時為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,每種植物選擇5株進(jìn)行觀測,在數(shù)據(jù)處理時取平均值。

1.3 觀測方法

根據(jù)“中國物候觀測方法”和相關(guān)研究文獻(xiàn)[12-13],在2018年9月到2022年12月對選定的彩葉樹種進(jìn)行葉始變期、葉半變色期、葉全變色期和葉全落期的觀察,在秋季彩葉變化較快的時候,每2～3 d觀測1次,在冬季植物生長發(fā)育較慢的時候,第5～7 d觀測1次,每次調(diào)查都拍照記錄變色情況。

1.4 數(shù)據(jù)處理

物候期采用日換算方法,將日數(shù)定義為所記錄的日期到元月1日之間的天數(shù),如1月15日,記為15 d[2,14]。通過觀測將所記錄的秋季彩葉樹種的葉始變期、葉半變色期等參數(shù)利用Excel 2016和SPSS 26進(jìn)行相關(guān)性分析、主成分分析和聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉色變化物候特征

由表1和圖2可看出,葉始變期從10月上旬開始,一直延續(xù)到11月上旬,主要集中在10月下旬(共9種,占植物總數(shù)的36%)。開始變色最早的是金枝槐、無患子、二球懸鈴木、構(gòu)樹、水杉、紫薇和梧桐,從10月中上旬葉開始變色。七葉樹、楓香、落羽杉、刺槐、樸樹、苦楝和池杉在11月中上旬葉才開始變色,其中池杉變色最晚,最早變色和最晚變色相差45 d。

表1 衡陽市公園綠地彩葉樹種物候觀測種觀測數(shù)據(jù)Table 1 Phenological observation data of coleus tree species in greenbelt of Hengyang urban parks

圖2 衡陽市公園綠地25種秋季彩葉樹種葉變色和落葉物候情況Figure 2 Leaf discoloration and deciduous phenology of 25 coleus tree species in greenbelt of Hengyang urban parks

葉半變色期從10月中旬到12月中旬,無患子在10月15日最早達(dá)到葉半變色期,扶芳藤最晚達(dá)到葉半變色期,為12月15日,最早葉半變色期與最晚葉半變色期相差61 d。

葉全變色期從10月下旬到12月下旬,紫薇在10月30日最早葉全變色,扶芳藤最晚達(dá)到葉全變色期,最早和最晚葉全變色期相差55 d。

葉全落期集中在11月中旬到12月下旬,最早達(dá)到葉全落期的植物是紫薇,11月17日葉全落,最晚是扶芳藤、落羽杉、池杉和水杉,在12月31日葉才達(dá)到全落期,最早和最晚相差44 d。

秋季彩葉樹種從葉始變期到葉全落期持續(xù)時間均在30 d以上,最短的是紫薇38 d,最長的是水杉82 d。

2.2 物候現(xiàn)象之間相關(guān)性分析

通過對秋季彩葉樹種的葉變色期和落葉期進(jìn)行相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)葉始變期、葉半變色期、葉全變色期、葉全落期兩兩之間存在著極顯著正相關(guān),說明葉變色期與落葉期緊密相關(guān),葉變色期越早落葉期也就越早(表2)。變色持續(xù)時間與葉始變期呈極顯著負(fù)相關(guān)、與葉半變色期呈顯著負(fù)相關(guān),與其他物候參數(shù)均不相關(guān)。不同彩葉樹種秋季彩葉持續(xù)時間均不相同,這可能跟植物在進(jìn)化過程中不斷適應(yīng)周圍環(huán)境有關(guān)。

表2 各物候相關(guān)關(guān)系矩陣Table 2 Correlation matrix of each phenology

2.3 植物類型劃分

為了對所調(diào)查樹種彩葉變化物候期的出現(xiàn)時間和持續(xù)時間有更清楚的了解,文章根據(jù)調(diào)查樹種間的物候期差異,劃分植物類型。對所調(diào)查的25種秋季彩葉樹種的葉變色期和落葉期物候進(jìn)行因子分析,通過表3可看出前兩個成分的方差百分比分別為67.842%和26.275%,累計方差百分比為94.117%,超過90%,說明提取兩個因子進(jìn)行分析完全合理。由表4可看出在PC1中葉變色期具有較高的因子負(fù)荷量,可代表葉始變期、葉半變色期、葉全變色期和葉全落期;在PC2中彩葉持續(xù)時間具有較高的因子負(fù)荷量,可代表彩葉變色持續(xù)時間。分析結(jié)果與表2中各物候期間的相關(guān)性研究一致。為了更好地了解彩葉樹種的季相變化情況,在文章中利用葉始變期和彩葉持續(xù)時間來劃分植物類型。

表4 各樹種物候期前兩個主分量因子負(fù)荷統(tǒng)計Table 4 Load statistics of the two principal components before phenological period of each tree species

為了能客觀地對植物類型進(jìn)行分類,文章采用SPSS軟件對25種觀測植物的葉始變期和持續(xù)時間進(jìn)行聚類分析。如圖3所示,以閾值10為基礎(chǔ),將所調(diào)查植物分為四大類[16-17]。

圖3 衡陽市公園綠地25種植物葉始變期-持續(xù)時間聚類分析樹狀圖Figure 3 Cluster analysis dendrogram of leaf onset period-duration of 25 plants in greenbelt of Hengyang urban parks

如圖4所示,所調(diào)查植物分為葉始變期早-彩葉持續(xù)時間短、葉始變期早-彩葉持續(xù)時間長、葉始變期晚-彩葉持續(xù)時間短、葉始變期晚-彩葉持續(xù)時間長四種類型。

圖4 衡陽市公園綠地25種秋季彩葉樹種葉始變期-持續(xù)時間散點(diǎn)圖Figure 4 Scatter plot of leaf onset change-duration of 25 coleus tree species in greenbelt of Hengyang urban parks

第1類為葉始變期早-彩葉持續(xù)時間短型(Ⅰ型):葉子在10月1—10日開始變色,彩葉持續(xù)時間為38～64 d,包括紫薇、無患子、金枝槐、構(gòu)樹和梧桐5種植物。其中紫薇的彩葉持續(xù)時間最短,為38 d。

第2類為葉始變期早-彩葉持續(xù)時間長型(Ⅱ型):葉開始變色集中在10月1—10日,彩葉持續(xù)時間為75～82 d。包括二球懸鈴木和水杉2種植物。其中水杉是所調(diào)查植物中彩葉持續(xù)時間最長的,開始變色時間為10月10日,也相對較早。

第3類為葉始變期晚-彩葉持續(xù)時間短型(Ⅲ型):葉開始變色集中在10月20日—11月15日,彩葉持續(xù)時間為41～53 d,在調(diào)查中的樹種中這種類型的植物較多,包括池杉、苦楝、樸樹、七葉樹、櫸樹、北美紅楓、銀杏、白玉蘭、臭椿、黃檀、烏桕、雞爪槭、刺槐、落羽杉、楓香等17種植物。其中池杉是所調(diào)查植物中葉開始變色最晚的植物。

第4類為葉始變期晚-彩葉持續(xù)時間長型(Ⅳ型):此類植物包括扶芳藤,葉開始變色集中在10月15日,彩葉持續(xù)時間為77 d。

3 討 論

本研究發(fā)現(xiàn)不同彩葉樹種物候期和彩葉持續(xù)時間均相差較大,葉始變期相差45 d,葉半變色期相差61 d,葉全變色期相差55 d,葉全落期相差44 d,彩葉持續(xù)時間均在30 d以上,其中,紫薇的彩葉持續(xù)時間最短,為38 d,水杉的彩葉持續(xù)時間最長,為82 d。這可能是因為植物在長期進(jìn)化過程中對外界環(huán)境的響應(yīng)[14]。本文相關(guān)性結(jié)果表明,秋季彩葉樹種葉變色期與落葉期之間呈極顯著正相關(guān),彩葉持續(xù)時間除了與葉始變期和葉半變色期存在相關(guān)性以外,與其他物候期沒有相關(guān)性,這說明秋季彩葉開始變色越早的植物,其葉半變色期、葉全變色期和葉落期也越早,彩葉持續(xù)時間越長,這與谷愛珍[15]關(guān)于植物物候期相關(guān)性研究結(jié)果一致。本研究將所調(diào)查植物分成4種類型,即葉始變期早-彩葉持續(xù)時間短、葉始變期早-彩葉持續(xù)時間長、葉始變期晚-彩葉持續(xù)時間短和葉始變期晚-彩葉持續(xù)時間長,在植物設(shè)計時可以選擇葉片開始變色早的無患子、構(gòu)樹、二球懸鈴木、金枝槐和葉片開始變色晚的池杉、苦楝、樸樹和七葉樹等進(jìn)行配置,這樣既可以保證秋季彩葉觀賞效果,還能形成不同的植物群落效果,以豐富景觀,同時在植物配置時同一類型植物具有一定的可替換性,這與謝光園等[18]、陳少鵬[19]的研究結(jié)果一致。

4 結(jié) 論

(1)不同彩葉樹種物候期和彩葉持續(xù)時間均不相同。依據(jù)葉始變期和彩葉持續(xù)時間可將所調(diào)查的彩葉樹種劃分為4種類型,同一類型的植物具有相似的物候特征,在衡陽市植物配置時具有一定的替代性。

(2)衡陽市秋季彩葉樹種葉始變期、葉半變色期、葉全變色期、葉全落期兩兩之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,彩葉持續(xù)時間與葉始變期和葉半變色期呈負(fù)相關(guān),與葉全變色期和葉全落期無相關(guān)關(guān)系。