引進(jìn)觀賞草在太原市的觀賞價(jià)值和生態(tài)效益評(píng)價(jià)

武 敏，付寶春，薄 偉，王 松

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，山西太原030031）

城市生態(tài)建設(shè)是實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境良性循環(huán)、協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的有效組織形式。隨著太原市現(xiàn)代化發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長，生態(tài)建設(shè)愈加重要，進(jìn)而對(duì)城市園林綠化水平提出了更高要求。園林綠化是改善城市生活環(huán)境、促進(jìn)生態(tài)建設(shè)的重要措施。目前國家提倡構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)，因此，節(jié)約型園林是符合時(shí)代發(fā)展潮流的必然趨勢(shì)，尤其在水資源匱乏的華北地區(qū)，引進(jìn)節(jié)約型植物來構(gòu)建園林景觀更為重要[1-2]。

觀賞草以其造型獨(dú)特、生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)和管理成本低，成為構(gòu)造節(jié)約型園林的理想綠化材料[3-4]。但是我國對(duì)觀賞草的研究仍處于起步階段，評(píng)價(jià)、篩選、推廣性狀良好的觀賞草對(duì)我國的園林綠化發(fā)展具有重要的意義。

本研究在調(diào)研太原市觀賞草的園林應(yīng)用基礎(chǔ)上，引進(jìn)9 種觀賞草構(gòu)建種質(zhì)資源圃，并在此條件下對(duì)觀賞草的景觀價(jià)值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，提出適宜太原市種植的觀賞草種類，旨在增加山西地區(qū)的園林植物種類，豐富可供選擇的節(jié)約型園林植物，助力生態(tài)節(jié)約型園林景觀發(fā)展，為園林觀賞草在山西地區(qū)推廣、開發(fā)、利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

表1 9 種觀賞草特性

試驗(yàn)以引入太原市的9 種觀賞草作為研究對(duì)象，在遵循實(shí)用性、重點(diǎn)性、全面性和均一性原則的基礎(chǔ)上，結(jié)合AHP 計(jì)算方法以及考慮到實(shí)際應(yīng)用的方便[5-6]，選取了觀花特性、觀葉特性、觀形特性、株高、越冬成活率、觀賞期、生長狀況、抗逆性和適應(yīng)性9 個(gè)特性指標(biāo)，梳理了觀賞草的基本特性（表1）。

1.2 觀賞價(jià)值綜合評(píng)價(jià)方法

1.2.1 觀賞價(jià)值評(píng)價(jià)模型 將選定9 個(gè)評(píng)價(jià)因子（標(biāo)準(zhǔn)層），分為3 類（中間層），分別為觀賞特性（C1）、生長特性（C2）、適應(yīng)特性（C3），來評(píng)價(jià)觀賞草觀賞價(jià)值A(chǔ)（目標(biāo)層），由此建立AHP 分析方法三層遞階層次結(jié)構(gòu)模型，各層次間互不相交[7-10]。具體如表2 所示。

1.2.2 評(píng)價(jià)因子權(quán)重的計(jì)算 判斷矩陣的建立及其一致性校驗(yàn)，根據(jù)層次分析法基本模型，構(gòu)建以下4 個(gè)矩陣（表3～6），經(jīng)校驗(yàn)確認(rèn)一致性均達(dá)標(biāo)。

1.2.3 各評(píng)價(jià)因子對(duì)目標(biāo)層的總排序 在觀賞價(jià)值評(píng)價(jià)模型中，標(biāo)準(zhǔn)層各評(píng)價(jià)因子對(duì)目標(biāo)層A 的權(quán)重總排序（表7），其中，觀形特性P3 和觀賞期P6的權(quán)重最大，觀葉特性P2 和越冬成活率P5 次之，權(quán)重較大的評(píng)價(jià)因子均在觀賞特性和生長特性中，此結(jié)果也符合調(diào)查研究中，人們對(duì)觀賞草的直觀感覺評(píng)價(jià)和基本審美觀點(diǎn)[11-17]。

表3 A-Ci 判斷矩陣與權(quán)重

表4 C1-Pi 判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

表5 C2-Pi 判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

表6 C3-Pi 判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

表7 層次總排序

1.3 生態(tài)效益評(píng)價(jià)方法

1.3.1 光合、蒸騰特性測(cè)定 本試驗(yàn)在2018 年9—10 月進(jìn)行，選擇無風(fēng)、晴朗的天氣，在自然光照條件下，通過LI-6400 型光合儀測(cè)定觀賞草葉片的日光合變化規(guī)律，試驗(yàn)時(shí)間為8：00—18：00，每隔2 h 記錄一次試驗(yàn)數(shù)據(jù)。每種觀賞草選3 株，每株選3 片葉進(jìn)行針對(duì)性測(cè)試，在光合儀顯示數(shù)值穩(wěn)定后，取瞬時(shí)光合速率和瞬時(shí)蒸騰速率，3 次重復(fù)，取平均值。

1.3.2 固碳釋氧效應(yīng)計(jì)算 參照宋卓琴等[18-22]的方法，計(jì)算凈同化量。

式中，P 為單位葉面積日同化總量（mmol/（m2·d））；Pi為8：00 的瞬時(shí)光合速率測(cè)定值（μmol/（m2·s））；Pi＋1為下一個(gè)測(cè)試點(diǎn)的瞬時(shí)光合速率測(cè)定值（μmol/（m2·s））；ti為初測(cè)點(diǎn)的時(shí)間（h）；ti＋1為下一個(gè)測(cè)試點(diǎn)的時(shí)間（h）；j 為每日測(cè)定次數(shù)；3 600 指每小時(shí)3 600 s，1 000 指1 mmol 為1 000 μmol。

1.3.3 降溫增濕能力計(jì)算 計(jì)算單位葉面積日蒸騰總量公式如下。

式中，E 為單位葉面積日蒸騰總量（mol/（m2·d））；ei為初測(cè)點(diǎn)的瞬時(shí)蒸騰作用速率（mmol/（m2·s））；ei＋1為下一個(gè)測(cè)試點(diǎn)的瞬時(shí)蒸騰作用速率（mmol/（m2·s））；ti為初測(cè)點(diǎn)的測(cè)試時(shí)間（h）；ti＋1為下一個(gè)測(cè)試點(diǎn)的時(shí)間（h）；j 為測(cè)試次數(shù)；3 600 指每小時(shí)3 600 s，1 000 指1 mmol 為1 000 μmol。

用測(cè)定日蒸騰總量換算為測(cè)定日釋放水的質(zhì)量WH2（Og（/m·2d））。

式中，18 為H2O 的摩爾質(zhì)量。

式中，Q 為單位葉面積日吸熱量（J/（m2·d））；為植物單位葉面積日蒸騰總量（g（/m2·d））；L（J）為蒸發(fā)耗熱系數(shù)（L＝（597-0.57×t）×4.18，t 為葉面溫度）。

式中，ΔT 為降溫值，pc 為空氣的容積熱容量（1 256 J/（m3·h））；v 為空氣柱體積，測(cè)試環(huán)境具體值為10 m2×100 m。

植物蒸騰而使周圍1 000 m3的空氣柱中增加的單位葉面積的相對(duì)濕度為Δf（%）。

式中，Δa 為空氣增加的絕對(duì)濕度（g/m3）；Δe 為水氣壓的增加值；T 為日均葉面絕對(duì)溫度值，T＝t＋273.16；es為空氣的飽和水氣壓。

2 結(jié)果與分析

2.1 觀賞價(jià)值評(píng)價(jià)

為了能夠在定性分析的基礎(chǔ)上，對(duì)觀賞草的觀賞價(jià)值進(jìn)行定量分級(jí)，對(duì)評(píng)價(jià)因子進(jìn)行了量化，即對(duì)各評(píng)價(jià)因子進(jìn)行賦值。在對(duì)觀賞草的觀賞特性、生長特性和適應(yīng)特性等方面的綜合觀察的基礎(chǔ)上，同時(shí)結(jié)合專家意見和文獻(xiàn)資料，制定了各個(gè)評(píng)價(jià)因子的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（表8）。

表8 觀賞草評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)上述評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，在科研人員、資源圃工作人員、其他人員中，隨機(jī)選取30 個(gè)相關(guān)人員進(jìn)行調(diào)查。在原始調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)因子的調(diào)查得分進(jìn)行了歸一化處理，如表9 所示。在上述AHP 分析法的基礎(chǔ)上，結(jié)合表7 中各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，為待評(píng)價(jià)的9 種觀賞草的觀賞價(jià)值進(jìn)行綜合評(píng)分（表9）。

表9 觀賞草特性綜合評(píng)價(jià)及排序

從表9 可以看出，9 種引進(jìn)觀賞草觀賞價(jià)值由高到低依次為狼尾草、蒲葦、細(xì)葉芒、日本血草、金線菖蒲、玉帶草、畫眉草、藍(lán)羊茅、香茅。

從觀花價(jià)值層面評(píng)價(jià)，影響觀花價(jià)值的主要有花形、花色、香味、花期，9 種觀賞草中細(xì)葉芒、畫眉草、狼尾草、金線菖蒲的觀花價(jià)值高。細(xì)葉芒頂生圓錐花序，花期長，為5 個(gè)月，且花色較艷麗，為深粉色，觀花價(jià)值高；畫眉草圓錐花序開展或緊縮，花期為4 個(gè)月，較長，花色獨(dú)特，為暗綠色或紫黑色，觀花價(jià)值高；狼尾草圓錐花序，直立，花期4 個(gè)月，較長，花色為淡綠色或紫色，較奇特，增加了其觀花價(jià)值；金線菖蒲肉穗花序，雖花期2 個(gè)月較短，但其花色為黃綠色，且有香味，使其觀花價(jià)值較高。

從觀葉價(jià)值層面評(píng)價(jià)，葉片大小、葉形、葉色是影響觀葉價(jià)值的主要因素，日本血草、藍(lán)羊茅、蒲葦觀葉價(jià)值較高。藍(lán)羊茅葉片藍(lán)綠色具銀白霜，春秋為藍(lán)色葉片；日本血草葉劍形，葉色常年深血紅色，這2 種觀賞草葉色獨(dú)特，具鮮艷色彩，與其他觀賞草搭配栽植時(shí)，形成強(qiáng)烈的對(duì)比，觀葉價(jià)值高。

從觀形價(jià)值層面評(píng)價(jià)，觀形特性的權(quán)重在各評(píng)價(jià)因子中權(quán)重較高，為0.217 6，對(duì)觀賞草的觀賞價(jià)值影響較大，株型優(yōu)美，外觀雅致則觀形價(jià)值高，株型一般凌亂則觀形價(jià)值低，9 種觀賞草中，蒲葦、狼尾草觀賞價(jià)值較高。蒲葦叢生、株型圓整、外觀極雅致；狼尾草叢生、直立、整體植株為噴泉狀，株型優(yōu)美，外觀極雅致，這2 種觀賞草株型優(yōu)美，外觀雅致，觀形價(jià)值很高。

從觀賞期層面評(píng)價(jià)，觀賞期越長，觀賞草的觀賞價(jià)值隨之升高，且觀賞期的權(quán)重在各評(píng)價(jià)因子中權(quán)重較高，為0.216 6。9 種觀賞草中，狼尾草和蒲葦?shù)挠^賞期較長，為6 個(gè)月，細(xì)葉芒、日本血草、金線菖蒲觀賞期為5 個(gè)月，因此，觀賞價(jià)值較高。

從生長狀況層面評(píng)價(jià)，蒲葦、狼尾草、細(xì)葉芒生長狀況較好。蒲葦屬冷季型植物，耐寒、耐旱，長勢(shì)很旺，繁殖力強(qiáng)，較強(qiáng)健，在太原地區(qū)引種表現(xiàn)和景觀效果佳；狼尾草分蘗迅速生長，長勢(shì)很旺，耐寒、耐旱、耐瘠薄，適應(yīng)性及抗逆性較好，適合太原的氣候，引進(jìn)綜合價(jià)值高；細(xì)葉芒秋季抽穗，整體株型較好，生長狀況良好，且耐寒、耐旱，適合太原地區(qū)引進(jìn)，但其生長速度較慢，引入當(dāng)年景觀效果欠佳，需1～2 a 培育才能達(dá)到較好觀賞效果。

從越冬成活率層面評(píng)價(jià)，香茅、藍(lán)羊茅在太原難以越冬，不適合本地區(qū)栽植。藍(lán)羊茅葉片藍(lán)綠色且觀賞時(shí)間持續(xù)較長，香茅較其他植物有檸檬香，但在太原難以越冬，且生長周期短，長勢(shì)前期較好，后期較弱，影響觀賞效果。

2.2 生態(tài)效益評(píng)價(jià)

在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所園林植物逆境生理生化及生態(tài)功能評(píng)價(jià)課題組前期對(duì)9 種觀賞草應(yīng)用現(xiàn)狀、觀賞價(jià)值、生物學(xué)特性等方面的調(diào)查分析基礎(chǔ)上，選擇排序前5 的5 種觀賞草，通過對(duì)其光合、蒸騰特性的測(cè)定，經(jīng)量化計(jì)算得出其固碳釋氧、降溫增濕的相關(guān)生態(tài)指標(biāo)，定量分析了5 種觀賞價(jià)值較高的觀賞草的固碳釋氧、降溫增濕效應(yīng)，為太原市觀賞草引進(jìn)綜合評(píng)估提供定量的科學(xué)依據(jù)。

2.2.1 固碳釋氧效應(yīng)分析 在試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)1.3.1 和1.3.2 的測(cè)定和計(jì)算方法，得到表10的觀賞草單位葉面積固碳釋氧量。從表10 可以看出，5 種觀賞草中，固碳釋氧能力由強(qiáng)到弱排序?yàn)槔俏膊荨⒓?xì)葉芒、蒲葦、金線菖蒲、日本血草。對(duì)9 種觀賞草單位葉面積固碳釋氧能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：WCO2＞ 12 g（/m2·d）為強(qiáng)，WCO2介于8～12 g（/m2·d）為中＜8 g（/m2·d）為弱，則所測(cè)5 種觀賞草的固碳釋氧水平，狼尾草、細(xì)葉芒、蒲葦為中，金線菖蒲、日本血草為弱（表11）。

表10 5 種觀賞草固碳釋氧量

表11 5 種觀賞草固碳釋氧能力評(píng)價(jià)

2.2.2 降溫增濕效應(yīng)綜合評(píng)價(jià) 從表12，13 可以看出，5 種觀賞草中，降溫增濕能力由強(qiáng)到弱為：蒲葦、細(xì)葉芒、狼尾草、金線菖蒲、日本血草；降溫增濕能力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：ΔT＞4 ℃為強(qiáng)，ΔT 介于2～4 ℃為中，ΔT＜2 ℃為弱，則所測(cè)5 種觀賞草的降溫增濕水平蒲葦為中，細(xì)葉芒、狼尾草、金線菖蒲、日本血草為弱。

3 結(jié)論與討論

本研究通過對(duì)9 種觀賞草引種、試驗(yàn)，根據(jù)各種草的觀賞特性、生長狀況、生態(tài)效益等評(píng)價(jià)，綜合認(rèn)為，狼尾草、蒲葦、細(xì)葉芒、日本血草、金線菖蒲5 種觀賞草在太原景觀價(jià)值較高，其中，蒲葦?shù)墓烫坚屟?、降溫增濕能力評(píng)價(jià)為中等級(jí)別，其余4 種觀賞草評(píng)價(jià)為弱。5 種觀賞草適宜太原地區(qū)引進(jìn)栽植，可應(yīng)用于太原的公園、綠地、公路等地方，考慮到生態(tài)效益，可與其他種類植物搭配栽植，既保證了景觀效果，又提高了生態(tài)效益。

按觀賞部位，可根據(jù)5 種觀賞草觀賞部位不同選用搭配，如細(xì)葉芒、日本血草為觀葉類；金線菖蒲為觀花類；蒲葦、狼尾草為整株觀賞類。在太原栽植這些觀賞草，可以根據(jù)不同園林綠化要求以及植株的觀賞期進(jìn)行搭配栽植，延長整體觀賞期并提高園林景觀效果。其中，花序是影響觀賞草景觀價(jià)值的重要因素，開花季節(jié)、花期長短、花序的形態(tài)和色澤是決定觀賞草觀賞價(jià)值高低的關(guān)鍵因素，如細(xì)葉芒、蒲葦為秋季開花，花序觀賞價(jià)值高。葉片也是評(píng)價(jià)觀賞性的重要指標(biāo)，日本血草葉片紅綠色季相變化明顯，可與不同種類觀賞草進(jìn)行配置或孤植、片植皆可。

按景觀層次，可根據(jù)園林綠化需要選擇5 種觀賞草的株高類型進(jìn)行栽植及配置，形成立體景觀。蒲葦為高型觀賞草，可叢植于道路公園，也可密植用于汾河濕地形成景觀，或?yàn)榫G化背景植物。狼尾草、細(xì)葉芒為中高型觀賞草，可叢植于太原市綜合公園綠地、公路景觀、庭院景觀等；大面積片植可應(yīng)用于綜合性公園、森林公園或濕地公園；可孤植，形成獨(dú)特景觀。日本血草、金線菖蒲為低矮型觀賞草，可點(diǎn)綴道路、公園花境等。

不同觀賞草在不同地區(qū)的氣候適應(yīng)性、景觀表現(xiàn)及成活率存在較大差異，在太原地區(qū)園林綠化中應(yīng)用這5 種觀賞草，除了考慮觀賞性以外，更應(yīng)該考慮不同觀賞草的適應(yīng)性和抗逆性來配置和應(yīng)用觀賞草，這樣才能使景觀效果更加突出。太原地區(qū)宜選擇適應(yīng)性、抗逆性較適宜的植物與其他植物搭配園林綠化，狼尾草、細(xì)葉芒、抗寒又抗旱，蒲葦較抗寒，可有選擇性搭配使用。

玉帶草、畫眉草、藍(lán)羊茅和香茅4 種觀賞草，有的株型雅致、葉色獨(dú)特，花序美麗，但抗逆性和適應(yīng)性稍弱，在太原地區(qū)觀賞價(jià)值一般，如需使用于太原地區(qū)公園綠地，可適當(dāng)考慮與其他園林植物搭配栽植，不僅可以保證景觀效果，同時(shí)也保證了園林綠化的生態(tài)效益。香茅為高型具香味的觀賞草，景觀效果當(dāng)年良好，藍(lán)羊茅為葉色獨(dú)特的觀葉植物，植株低矮且株型好，但二者因無法越冬，如果要使用可作為一年景觀進(jìn)行栽植和配置；畫眉草為低矮型觀花類觀賞草，但生長較慢，可應(yīng)用于新開發(fā)的園林景觀；玉帶草為中高型觀葉植物，由于需要精細(xì)管理，可選擇管理較精細(xì)的環(huán)境，如大型綜合公園綠地、大型庭院景觀等有專人管理的環(huán)境。

目前對(duì)觀賞草生態(tài)效益研究較少，對(duì)5 種觀賞草固碳釋氧和降溫增濕能力進(jìn)行測(cè)定，固碳釋氧能力由強(qiáng)到弱排序?yàn)槔俏膊荨⒓?xì)葉芒、蒲葦、金線菖蒲、日本血草，其中，狼尾草、細(xì)葉芒、蒲葦?shù)墓烫坚屟跛皆u(píng)價(jià)為中，金線菖蒲、日本血草的固碳釋氧水平為弱；5 種觀賞草降溫增濕能力由強(qiáng)到弱為：蒲葦、細(xì)葉芒、狼尾草、金線菖蒲、日本血草，降溫增濕水平評(píng)價(jià)蒲葦為中，細(xì)葉芒、狼尾草、金線菖蒲、日本血草為弱。在觀賞草配置中，應(yīng)該優(yōu)先考慮觀賞價(jià)值，再考慮其生態(tài)效益；如需生態(tài)效益，可與其他地被植物等進(jìn)行搭配綠化。

觀賞草品類眾多、株型獨(dú)特、成景較快、管理簡約，因其特有的景觀價(jià)值、生態(tài)功能，以及耐旱節(jié)水的特性受到園林景觀設(shè)計(jì)的重視，并在各個(gè)城市不斷進(jìn)行推廣和應(yīng)用。觀賞草的花序、葉片、株型、觀賞期長短決定其觀賞價(jià)值，耐寒、耐旱、耐熱、耐瘠薄等習(xí)性決定觀賞草的栽植場(chǎng)地及適應(yīng)性，根據(jù)不同環(huán)境要求和觀賞草特性（如觀賞草部位、最佳觀賞季節(jié)、株高等），應(yīng)合理選擇和配置園林綠化植物，并進(jìn)行相應(yīng)的管理。

山西省對(duì)觀賞草的研究不多，在注重生態(tài)保護(hù)的前提下，引進(jìn)適應(yīng)性強(qiáng)、觀賞價(jià)值高的觀賞草，并且建立種質(zhì)資源圃，研究觀賞草新品種、生長特性、抗逆性、栽培養(yǎng)護(hù)技術(shù)等，進(jìn)一步發(fā)揮其耐旱節(jié)水、管理簡約、成本低廉的優(yōu)勢(shì)，并與傳統(tǒng)園林造景加強(qiáng)結(jié)合，著力打造節(jié)約型和生態(tài)型的可持續(xù)景觀園林。