裸子植物應(yīng)用于昆明園林的綜合評(píng)價(jià)

譚 琪，王 俐

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院，云南 昆明 650051）

【研究意義】裸子植物是世界上最原始的種子植物，起源于古生代泥盆紀(jì)（約3.85億年前），繁盛于中生代，在第三紀(jì)以來(lái)由于環(huán)境變化和被子植物的競(jìng)爭(zhēng)而逐漸滅絕［1］，現(xiàn)存4亞綱8目12科84屬1 000余種［2］。裸子植物中很多種類(lèi)己是植物活化石，如水杉（Metasequoia glyptostroboides）、蘇鐵（Cycas revoluta Thunb）等。還有一些由于人為破壞等因素即將滅絕，如康定云杉（Picea montigena）、翠柏（Calocedrus macrolepis）、長(zhǎng)葉竹柏（Podocarpus fleuryi）、秦嶺冷杉（Abies chensiensis）等［3］。由于資源有限和物種受威脅程度日益增加，物種保護(hù)的優(yōu)先次序一直是保護(hù)科學(xué)中持續(xù)關(guān)注的問(wèn)題。裸子植物（包括銀杏、針葉樹(shù)、蘇鐵等）是最受威脅的生物類(lèi)群之一，有40%物種處于滅絕高風(fēng)險(xiǎn)中［4］。裸子植物面臨滅絕的物種比例很高，原生林裸子植物是棲息地退化或破壞后首先消失的植物類(lèi)型。因此，裸子植物在植物目錄和調(diào)查中被認(rèn)為是最重要的“關(guān)鍵類(lèi)群”，具有清晰和可識(shí)別的外貌，且可以用作表征植被和植被［5］。

【前人研究進(jìn)展】隨著城市經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市園林景觀行業(yè)也得到快速飛躍，人們?cè)谧⒅貓@林植物景觀營(yíng)造的同時(shí)，必然涉及到園林植物景觀新品種的運(yùn)用［6］。云南是我國(guó)生物多樣性最豐富的地區(qū)，裸子植物種類(lèi)豐富，通過(guò)栽培能在昆明市良好生長(zhǎng)裸子植物的達(dá)數(shù)十種；且裸子植物在昆明地區(qū)已不再單純作為景觀應(yīng)用，已具有一定的文化性，如彝族有“靠松樹(shù)創(chuàng)天，靠柏樹(shù)創(chuàng)地”的傳說(shuō)?！耙妥迦嗣裢ǔＵJ(rèn)為自己的祖先由植物而來(lái)，或者某些植物曾經(jīng)救了他們的祖先才使得彝族得以存活繁衍，因此他們用這些植物的枝條或根圖騰成人形，作為靈牌加以供奉，絕對(duì)禁止外人觸摸”［7］。裸子植物的運(yùn)用歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，松、柏、銀杏等植物在古書(shū)中早有記載［8-9］。裸子植物大多數(shù)具有很高的觀賞性，具有較強(qiáng)的生命力，能適應(yīng)不同環(huán)境［10］。開(kāi)發(fā)與促進(jìn)裸子植物在昆明地區(qū)的應(yīng)用在一定程度上起到對(duì)其物種資源的保護(hù)作用，同時(shí)還可以豐富城市景觀、增加城市園林多樣性，使得植物景觀配置更具有地方特色。裸子植物在凈化空氣、殺菌方面的作用不可或缺，也將對(duì)保健園林的建立起著一定積極作用［11］。云南省野生裸子植物資源兼有受威脅嚴(yán)重、特有率高、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高等多種特征［12］，如灰干蘇鐵（Cycas hongheensis）、油麥吊云杉（Picea brachytylavar.complanata）等58種野生裸子植物不僅受威脅嚴(yán)重，且具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和潛在的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值［13］。國(guó)外在裸子植物園林應(yīng)用方面已經(jīng)做出許多工作，但我國(guó)對(duì)裸子植物的園林應(yīng)用于觀賞研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

【本研究切入點(diǎn)】雖然裸子植物作為觀賞植物應(yīng)用有多年歷史，但在當(dāng)代城市園林中大范圍應(yīng)用的種類(lèi)卻不多。在昆明市內(nèi)，綠化喬木中銀杏（Ginkgo bilobaL.）、雪松（Cedrus deodara）、龍柏（Sabina chinensiscv. Kaizuca）等幾個(gè)樹(shù)種占裸子植物總量的比例較高，華山松（Pinus armandiiFranch.）、水杉、云南松（Pinus yunnanensisFranch.）有一定應(yīng)用，其他裸子植物樹(shù)種則少有應(yīng)用［14］。由此可知裸子植物樹(shù)種還有很大潛力空間。裸子植物資源園林應(yīng)用綜合評(píng)價(jià)，能系統(tǒng)展示裸子植物在園林中應(yīng)用潛力，從中篩選具有應(yīng)用前景的裸子植物種類(lèi)，為城市園林景觀提供豐富素材；同時(shí)可豐富季相變化，并有利于城市樹(shù)木群落整體結(jié)構(gòu)的多樣性和穩(wěn)定性，促進(jìn)昆明園林綠化建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。觀賞植物在園林中的應(yīng)用受到很多因素影響，如觀賞特征、種植養(yǎng)護(hù)條件、生態(tài)適應(yīng)性及資源獲取等，需全面考慮［16-17］。層次分析法（analytic hierarchy process，AHP）是美國(guó)匹茲堡大學(xué)教授Saaty在20世紀(jì)70年代提出，是處理某些難以完全用定量方法分析的復(fù)雜問(wèn)題的一種有力手段，逐漸被國(guó)內(nèi)學(xué)者廣泛使用［18］，其優(yōu)點(diǎn)在于將復(fù)雜問(wèn)題分解為較簡(jiǎn)單的幾個(gè)層次，通過(guò)分配權(quán)重綜合考察多方面影響因子，將人的主觀判斷量化表現(xiàn)和處理，能夠更加全面客觀地輔助決策［19-20］。目前該方法已用于評(píng)價(jià)野生觀賞植物［21］、高速公路綴花草地［22］、新優(yōu)花卉品種的選擇［23］等諸多方面。

【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】采用層次分析法對(duì)昆明市區(qū)范圍內(nèi)調(diào)查到的70種裸子植物進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得出的分?jǐn)?shù)排序?yàn)槁阕又参镞M(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。篩選出觀賞價(jià)值高且適宜昆明地區(qū)種植的裸子植物種類(lèi)，為昆明市裸子植物的應(yīng)用提供更優(yōu)化的方案和發(fā)展對(duì)策。

1 材料與方法

1.1 昆明自然資源概況及本研究調(diào)查范圍

昆明處于云貴高原中部，屬于北亞熱帶低緯高原山地季風(fēng)氣候。年均降雨量1 450 mm，年均氣溫16.5℃，海拔1 500～2 800 m，全年溫差小。市區(qū)年平均氣溫15℃左右。歷史上極端氣溫最高31.2℃，最低-7.8℃。于2018年6—11月對(duì)昆明地區(qū)人工環(huán)境下裸子植物園林景觀應(yīng)用進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，對(duì)昆明地區(qū)23個(gè)公園綠地及22個(gè)居住區(qū)綠地進(jìn)行全面調(diào)查，共記錄到裸子植物70種。

1.2 基于層次分析法的評(píng)價(jià)模型

（1）確定評(píng)價(jià)指標(biāo)及構(gòu)建模型。選取評(píng)價(jià)指標(biāo)遵循科學(xué)性、系統(tǒng)性、簡(jiǎn)潔性、獨(dú)立性、代表性。依據(jù)層次分析法的模型構(gòu)建原理與指標(biāo)選取原則，構(gòu)建了裸子植物的應(yīng)用綜合評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型（圖1），經(jīng)查閱相關(guān)資料及專(zhuān)家意見(jiàn)，模型包括目標(biāo)層：以裸子植物在城市植物景觀中的綜合應(yīng)用；準(zhǔn)則層（C）：觀賞價(jià)值（C1）、生態(tài)環(huán)境適應(yīng)性（C2）、景觀應(yīng)用潛力（C3）；指標(biāo)層（P）：觀賞價(jià)值（株型、葉色、葉形、果、樹(shù)干美感度、珍稀度）；生態(tài)適應(yīng)性（分布范圍、生長(zhǎng)習(xí)性、生長(zhǎng)狀況）；景觀應(yīng)用潛力（種植養(yǎng)護(hù)條件、資源數(shù)量、現(xiàn)有利用程度）。

圖1 評(píng)價(jià)模型層次結(jié)構(gòu)Fig. 1 Hierarchical structure of evaluation model

（2）判斷矩陣構(gòu)造及一致性檢驗(yàn)。邀請(qǐng)多名從事園林工作專(zhuān)家和本專(zhuān)業(yè)學(xué)生，采用1～9比率標(biāo)度法對(duì)各層次指標(biāo)的相對(duì)重要度進(jìn)行兩兩比較并打分［23］。依據(jù)AHP理論，Wi為各層中指標(biāo)的權(quán)值，λmax為最大特征根；CI為判斷矩陣偏離一致性指標(biāo)，CI=（λmax-n）/（n-1）；度量判斷矩陣一致性的指標(biāo)為CR，CR=CI/RI。若CR＜0.1，則認(rèn)為該矩陣具有滿(mǎn)意一致性，否則應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。從計(jì)算結(jié)果（表1）可以看出CR＜0.1，通過(guò)了一致性檢驗(yàn)。由表1可知，權(quán)重值排序?yàn)橛^賞價(jià)值（0.6833）＞生態(tài)適應(yīng)性（0.1998）＞景觀應(yīng)用潛力（0.1168）。

（3）求算層次總排序權(quán)值。計(jì)算出目標(biāo)層（P）各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)于所屬準(zhǔn)則層（C）的加權(quán)值后，再與該準(zhǔn)則層權(quán)值進(jìn)行加權(quán)綜合計(jì)算，得到準(zhǔn)則層相對(duì)于目標(biāo)層的層次總排序權(quán)值。由表2可知，總排序權(quán)重值依次為株型＞葉色＞葉形＞花果＞生長(zhǎng)習(xí)性＞生長(zhǎng)勢(shì)＞珍稀度＞現(xiàn)有利用程度＞分布范圍＞樹(shù)干美感度＞種植養(yǎng)護(hù)條件＞資源數(shù)量。

（4）計(jì)算綜合評(píng)價(jià)值。根據(jù)裸子植物的觀賞價(jià)值、生態(tài)適應(yīng)性及景觀應(yīng)用潛力不同，制定5分制評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（表3），評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)在參考相關(guān)專(zhuān)家意見(jiàn)及參閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上制定。對(duì)待評(píng)價(jià)的裸子植物，邀請(qǐng)32位相關(guān)專(zhuān)業(yè)老師及學(xué)生進(jìn)行打分后求各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的平均分，再與各評(píng)價(jià)指標(biāo)本身的權(quán)重值加權(quán)綜合，得出綜合評(píng)價(jià)值。

2 結(jié)果與分析

此次調(diào)查裸子植物共9科70種（含變種），其中松科25種，柏科23種，杉科8種，紅豆杉科4種，蘇鐵科4種，三尖杉科2，羅漢松科2種，南洋杉科1種，銀杏科1種。針對(duì)各項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，將裸子植物分為4個(gè)等級(jí)：Ⅰ級(jí)，＞4.0分、Ⅱ級(jí)，3.5 ～ 4.0分；Ⅲ級(jí)，3.0 ～ 3.5分；Ⅳ級(jí)，＜3.0分。

根據(jù)AFP法和每種裸子植物的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，計(jì)算出每種裸子植物在昆明應(yīng)用的適宜性分值。F=B·Q,其中F為此次統(tǒng)計(jì)中特定裸子植物在昆明園林應(yīng)用的適宜性數(shù)值，B為裸子植物每個(gè)元素的權(quán)重值，Q為每種裸子植物綜合評(píng)價(jià)的各因素得分值。計(jì)算統(tǒng)計(jì)70種裸子植物的適宜性分值，并根據(jù)等級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)確定不同裸子植物等級(jí)，見(jiàn)表4。從表4可以看出，裸子植物Ⅰ級(jí)有7種，為銀杏、水杉、金黃球柏、蘇鐵、雪松、龍柏、池杉，占裸子植物總數(shù)的10%；Ⅱ級(jí)23種，如孔雀柏、金錢(qián)松、昆明柏、鋪地柏、攀枝花蘇鐵、華山松、翠柏、羅漢松、紅豆杉、云南松、圓柏、柳杉等，占裸子植物總數(shù)的32.8%；Ⅲ級(jí)30種，如金球檜、福建柏、西藏柏木、黃枝油杉、大葉南洋杉、絨柏、竹柏、日本五針?biāo)?、日本扁柏等，占裸子植物?2.8%；Ⅳ級(jí)10種，分別為日本冷杉、榧樹(shù)、三尖杉、篦齒蘇鐵、濕地松、長(zhǎng)葉榧樹(shù)、白皮松、油松、高山松、樟子松，占裸子植物總數(shù)的14.2%。

表1 評(píng)價(jià)模型判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)Table 1 Judgment matrix and consistency test of evaluation model

表2 準(zhǔn)則層對(duì)目標(biāo)層的總排序權(quán)值Table 2 Total ordering weight of the criterion layer to the target layer

3 討論

在昆明市裸子植物園林應(yīng)用的綜合評(píng)價(jià)中，觀賞價(jià)值起主導(dǎo)作用，對(duì)裸子植物在園林綠化中的應(yīng)用十分重要；其次是景觀應(yīng)用潛力，資源數(shù)量多、易獲取，種植養(yǎng)護(hù)條件容易的比較適合應(yīng)用到園林中；最后再根據(jù)其生長(zhǎng)習(xí)性、適應(yīng)性，考慮是否適合開(kāi)發(fā)利用?？偱判驒?quán)值最大的是株型，為0.1474，由于裸子植物大多數(shù)為喬木或者小喬木，樹(shù)形飽滿(mǎn)程度越高，其觀賞價(jià)值就越高，排在第二位的是葉色，總權(quán)值為0.1275，裸子植物中許多樹(shù)種都是四季常綠或者變色葉，為園林景觀創(chuàng)造豐富的色彩搭配，葉色是裸子植物一個(gè)很大的觀賞點(diǎn)。其次是葉形總權(quán)重值為0.1031，如銀杏、蘇鐵有著特殊葉形，觀賞價(jià)值極高。生長(zhǎng)習(xí)性和生長(zhǎng)勢(shì)也是影響裸子植物綜合評(píng)價(jià)的重要方面，生長(zhǎng)狀況好，適宜當(dāng)?shù)丨h(huán)境氣候也是選擇應(yīng)用樹(shù)種的一大要素。種植養(yǎng)護(hù)條件和資源數(shù)量總權(quán)值為0.0044、0.0076，原因是昆明周邊裸子植物資源較為豐富，養(yǎng)護(hù)條件不高。

表3 綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Comprehensive evaluation standard

銀杏、水杉、金黃球柏、蘇鐵、雪松、龍柏、池杉在觀賞價(jià)值、生態(tài)適應(yīng)性、景觀應(yīng)用潛力方面均有較高評(píng)價(jià)，這些裸子植物有以下特點(diǎn)：（1）樹(shù)形高大飽滿(mǎn)，葉形奇特，觀賞價(jià)值高；（2）生長(zhǎng)旺盛，易存活，養(yǎng)護(hù)條件簡(jiǎn)單，配置方式多樣；（3）資源數(shù)量多，利用率高且容易獲??；（4）大多是珍貴樹(shù)種，如銀杏、水杉為孑遺植物，水杉被列入世界自然保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）2013年瀕危物種紅色名錄。Ⅰ級(jí)樹(shù)種可作為園林的主景樹(shù)大量利用。

Ⅱ級(jí)樹(shù)種綜合評(píng)價(jià)得分較高，各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)較好。相對(duì)Ⅰ級(jí)樹(shù)種而言，具備較好的觀賞價(jià)值，但在昆明周邊分布較少，不易獲取，需要一定養(yǎng)護(hù)。如羅漢松、刺柏株型飽滿(mǎn)，觀賞價(jià)值高，但需要定期修剪，攀枝花蘇鐵、銀杉為珍貴樹(shù)種，國(guó)家一級(jí)保護(hù)植物，資源較少，獲取不易。絨柏、昆明柏等小喬木應(yīng)用能豐富昆明市景觀群落結(jié)構(gòu)，打造層次感豐富的景觀。

Ⅲ級(jí)樹(shù)種綜合評(píng)價(jià)在3.0～3.5之間，各項(xiàng)指標(biāo)一般。存在一些較好的種類(lèi)如福建柏、柏木、鹿角檜四季常綠，觀賞價(jià)值高。但大部分樹(shù)種或各項(xiàng)得分較平均，無(wú)十分突出之處，如麗江云杉、云南黃果冷杉、蒼山冷杉的生長(zhǎng)對(duì)海拔有一定要求，在昆明市區(qū)內(nèi)表現(xiàn)不佳，種植養(yǎng)護(hù)條件限制多，目前只在相關(guān)科普研究性地方存在，較適宜樹(shù)種適度使用，可豐富昆明市園林物種多樣性。

目前在昆明市的園林景觀應(yīng)用中，大部分為銀杏、雪松、龍柏、水杉這些常見(jiàn)樹(shù)種，此外還有許多具有較高應(yīng)用價(jià)值的裸子植物樹(shù)種有待開(kāi)發(fā)利用。在這些樹(shù)種中，有的具有較高觀賞價(jià)值，如金錢(qián)松端莊秀麗，葉如銅錢(qián)；柳杉葉形優(yōu)美，葉色翠綠。有的具有較好的抗性，生命力強(qiáng),有較高的生態(tài)價(jià)值，如柳杉對(duì)二氧化硫、氯氣、氟化氫有害氣體有較好的抗性［24］。側(cè)柏病蟲(chóng)害少、樹(shù)齡長(zhǎng)。羅漢松樹(shù)形飽滿(mǎn)，耐修剪。因此在園林應(yīng)用中可以加大利用這些具有較高應(yīng)用價(jià)值的樹(shù)種，使其發(fā)揮優(yōu)勢(shì)條件，豐富園林植物種類(lèi)。

表4 70種裸子植物等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果Table 4 Grade evaluation results of 70 gymnosperms

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)昆明市園林綠地中裸子植物的應(yīng)用種類(lèi)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，昆明市裸子植物資源豐富，共70種，但應(yīng)用種類(lèi)不多。通過(guò)對(duì)裸子植物的綜合分析發(fā)現(xiàn)，得分最高的有銀杏、水杉、金黃球柏、蘇鐵、雪松、龍柏、池杉7種，在觀賞價(jià)值、生態(tài)適應(yīng)性及應(yīng)用潛力方面均有較高得分，在昆明市栽培均有較好表現(xiàn)。得分較高的孔雀柏、金錢(qián)松、昆明柏、鋪地柏、攀枝花蘇鐵、華山松、高山柏、翠柏、羅漢松、紅豆杉、云南松、圓柏、柳杉等23種裸子植物可擴(kuò)大繁殖，適度在昆明園林綠地中使用。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)植物景觀營(yíng)造及園林引種繁育具較大的實(shí)踐指導(dǎo)意義，為裸子植物的推廣應(yīng)用提供了可靠依據(jù)。但在實(shí)際的景觀植物配置中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際進(jìn)行選擇。園林工作者應(yīng)根據(jù)特定自然條件及營(yíng)造的景觀意向，選擇觀賞效果好且適宜當(dāng)?shù)厣车臉?shù)種進(jìn)行景觀營(yíng)造。