平潭野生藤本植物資源調(diào)查及園林應(yīng)用分析

彭 特,陳越琳,王 芳,熊寬洪,馬曉迪,鄧傳遠

(福建農(nóng)林大學(xué) 園林學(xué)院,福州 350002)

藤本植物是一類具有特殊生活型的類群,是指那些具有細長莖干依靠主莖或其他攀援器官(葉柄、卷須、鉤刺等),匍匐地面或以纏繞、卷攀、吸附等方式生長的一類植物總稱[1-2]。藤本植物在園林立體綠化建設(shè)中扮演著重要的角色,不僅具有凈化空氣、調(diào)節(jié)溫濕度、保持水土、生態(tài)修復(fù)等生態(tài)功能,也因其自身結(jié)構(gòu)具有占地面積少、可塑性高、繁殖性強等優(yōu)點,是城市立體綠化的重要材料[3]。

國內(nèi)許多專家學(xué)者對于藤本植物資源的研究方向多集中于多樣性及其區(qū)系組成、區(qū)域性資源調(diào)查、生理特性、適應(yīng)性等[4-7],研究地點多集中于內(nèi)陸自然保護區(qū)、熱帶雨林、國家森林公園、風(fēng)景名勝區(qū)等[8-11]。盡管目前針對于藤本植物的研究已取得了一些成果,但研究調(diào)查的廣泛程度遠不及其他植物類群。對于特殊地理環(huán)境下的海島野生藤本植物資源的研究,由于受客觀條件限制,調(diào)查取樣較為困難,此類研究相對稀少,僅見對海南島、廣東珠海荷包島、舟山群島、梅山島等地區(qū)植物資源包含藤本植物報道研究[12-15],且對于島上藤本植物的分析與利用也只是作為較小章節(jié)進行描述。對于平潭島及周邊附屬島嶼的野生藤本植物調(diào)查與利用的未見有相關(guān)報道。

平潭作為我國第五大島,福建省內(nèi)第一大島,為建設(shè)成海島風(fēng)景型國家園林生態(tài)城市,正在加快島上的生態(tài)綠化建設(shè)[16],并取得顯著效果。但由于海島所處地理環(huán)境較為惡劣,平潭城市生態(tài)系統(tǒng)相對脆弱,植被覆蓋整體偏低,在城市立體綠化建設(shè)中普遍存在種類少、鄉(xiāng)土特色不明顯、園林應(yīng)用方式簡單等問題[17]。平潭周邊附屬島嶼眾多,島內(nèi)野生藤本植物較之大陸性藤本植物,在海島惡劣的環(huán)境中,具有更強抗逆性和生態(tài)修復(fù)能力,是進行垂直綠化，發(fā)揮調(diào)節(jié)溫濕度、提升海島城市生態(tài)穩(wěn)定性等作用的重要資源。島嶼的隔離性使得人為干擾較少,島上野生藤本植物資源更加原始且具有更高的開發(fā)價值,展開對無人島上的藤本植物資源調(diào)查研究具有重要意義。因此,本研究選擇平潭主島及其島外的19座海島(包含5個有居民海島、14個無居民海島)作為研究對象開展島上的野生藤本植物資源調(diào)研,利用TOPSIS法篩選評價出適生且具有一定觀賞價值的種類,旨在為平潭海島立體綠化建設(shè)及藤本植物資源的開發(fā)保護提供相應(yīng)資料參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

平潭縣位于福建省東部,與臺灣隔海相望，其地理坐標為25°15′～25°45′N,119°32′～120°10′E,是由126個島嶼組成,其主島平潭島俗稱海壇島是最大的島。該縣屬于亞熱帶海洋季風(fēng)氣候,季風(fēng)較為明顯,夏季偏南風(fēng),其余季節(jié)主要為東北風(fēng),濱海地區(qū)全年大風(fēng)(7級以上)日數(shù)達到了125d,且夏季出現(xiàn)大旱幾率高達54%,地形主要是山地與丘陵,土壤類型以紅土壤和沙質(zhì)土為主[18]。

1.2 研究材料

2019年7月至2020年9月,通過樣線法對平潭的野生藤本植物資源進行實地調(diào)研。調(diào)查的范圍規(guī)模包括5座有居民海島(分別是海壇島、大練島、草嶼、東癢和嶼頭島)和14座無居民海島(古螺嶼、坪洲島、山洲島、小嵩島、大懷嶼、橫嶼、龍母嶼、赤鞋特島、大嵩島、山白島、東洲島、白姜島、姜山島、北官嶼)。調(diào)研中記錄相關(guān)藤本植物的數(shù)據(jù)包括生活型、生長狀況、種名、生境類型等內(nèi)容,未識別的藤本植物裝袋帶回實驗室,邀請相關(guān)專家進行鑒別。將調(diào)研的藤本植物資源原始數(shù)據(jù)通過查詢《中國植物志》[19]和《福建植物志》[20]進行匯總整理。

1.3 研究方法

1.3.1層次分析法

利用層次分析法,邀請長期從事海島生態(tài)和園林造景研究等方面的專家、教授比較各層次間諸要素的相對重要性并進行一致性行檢驗CR<0.1,確定各要素的權(quán)重值wj[21]。

1.3.2逼近理想解排序法

逼近理想解排序法又稱TOPSIS法,計算不同評價對象與最優(yōu)方案和最劣方案的距離,得到各評價對象與理想化目標的接近程度并進行排序的有效方法[22-23]。在所設(shè)立的指標中8個指標為定量指標(觀花價值、觀葉價值、觀果價值、株形、攀援能力、原生境、抗逆性、資源分布豐富度),2個定性指標(觀賞期、繁殖力),其中定量指標參照評價標準表[13,24-27](表1),利用實際調(diào)研數(shù)據(jù)直接賦予相應(yīng)分值,定性指標則通過資料查詢及其專家咨詢進行賦值。TOPSIS法的步驟如下:

表1 平潭野生藤本植物開發(fā)應(yīng)用分級評價標準

1)構(gòu)建加權(quán)決策矩陣

原始數(shù)據(jù)無量綱化處理后,將矩陣與各指標權(quán)重相乘,得到加權(quán)決策矩陣R=(rij)m×n。加權(quán)公式如下:

rij=zij×wj

(1)

式中:m為對象集;n為指標集;zij為無量綱的量;wi為指標權(quán)重。

2)計算正理想解和負理想解

正負理想解見公式(2):

3)計算各方案與正負理想解的歐氏距離

歐氏距離見公式(3):

(3)

4)計算各方案與正理想解的相對貼近度

各個方案與正理想解的相對貼近度用ηi表示(0≤ηi≤1),其值越大越接近于1則方案越優(yōu),越接近正理想解(公式(4)):

(4)

2 結(jié)果與分析

通過對平潭19座島嶼的實地調(diào)研,調(diào)查結(jié)果表明:島上野生藤本植物資源共有18科32屬37種。以科含有的種數(shù)統(tǒng)計,其中含種數(shù)在6種以上的是豆科(Fabaceae)和葡萄科(Vitaceae),均占總種數(shù)的16.22%；含有2～4種的共有4科,共占總種數(shù)的35.14%,分別是防己科(Menispermaceae)、夾竹桃科(Apocynaceae)、茜草科(Rubiaceae)、旋花科(Convolvulaceae)；僅含1種的有12科,如菝葜科(Smilacaceae)、大麻科(Cannabaceae)、海金沙科(Lygodiaceae)等。可見平潭島嶼野生藤本植物中單種科較多,多種科較少,其中豆科和葡萄科屬于優(yōu)勢科(表2)。

表2 平潭16座島嶼野生藤本科屬種組成

在研究區(qū)科含有屬的統(tǒng)計中,單屬科共有12科,占總科數(shù)的66.67%；含2～7屬的共有6科,占總科數(shù)的33.33%?？梢娖教逗u野生藤本植物中,單屬科為主,其次為寡屬科。

在屬含種的統(tǒng)計上,所含2種以上的有4屬,占總屬數(shù)的12.50%,即,大豆屬(Glycine)、千金藤屬(Stephania)、虎掌藤屬(Ipomoea)、葡萄屬(Vitis)；僅含一種的有28屬,占總屬數(shù)的87.50%,如蛇葡萄屬(Ampelopsis)、九節(jié)屬(Psychotria)、崖豆藤屬(Millettia)、地錦屬(Parthenocissus)等,所調(diào)研的海島藤本植物多種屬占比低,以僅含一個種的屬為主。

由表3可知,在野生藤本植物生活型中雙子葉藤本共有35種,占94.59%,如,千金藤(Stephaniajaponica)、小葉葡萄(Vitissinocinerea)、肉葉耳草(Hedyotisstrigulosa)、蘡薁(Vitisbryoniifolia)等；單子葉藤本有1種,占2.70%,如,菝葜(Smilaxchina)；蕨類藤本也僅有1種,占2.70%,如,海金沙(Lygodiumjaponicum)?？梢?平潭海島野生雙子葉藤本占據(jù)主要地位,單子葉藤本和蕨類藤本種類較為貧乏。

表3 平潭野生藤本植物種的生活型統(tǒng)計結(jié)果

攀援方式中纏繞類占總數(shù)的75.68%、卷須類占總數(shù)的13.51%、吸附類占總數(shù)比為5.41%、鉤刺及其他蔓生類的占5.41%(表4)。島上藤本植物主要以纏繞方式為主,如,木防己(Cocculusorbiculatus)、雞矢藤(Paederiafoetida)、扁豆(Lablabpurpureus)、網(wǎng)絡(luò)崖豆藤(Calleryareticulata)等。盡管吸附、卷須、鉤刺類占比較少,但平潭海島的野生藤本植物攀援方式整體較為多樣。

表4 平潭野生藤本植物種的攀援類型統(tǒng)計結(jié)果

2.1 評價指標體系及權(quán)重的確定

結(jié)合實地情況與專家咨詢,確定了3個準則層,分別是藤本植物的(B1)觀賞價值、(B2)生態(tài)適應(yīng)性、(B3)開發(fā)潛力,準則從中共由10個指標因子組成。通過專家打分比較,所獲得各指標因子權(quán)重均通過一致性檢驗,Wi=[0.1100(C1),0.0373(C2),0.0213(C3),0.0359(C4),0.0210(C5),0.2780(C6),0.1751(C7),0.2207(C8),0.0336(C9),0.0671(C10)](表5)。平潭海島藤本植物自身生態(tài)適應(yīng)性指標權(quán)重值最大,為0.673 8?？梢?從事海島生態(tài)研究以及植物設(shè)計的專家們更注重海島藤本植物自身的生態(tài)適應(yīng)性,與大陸性的一些野生藤本植物評價體系所設(shè)立的指標權(quán)重值(觀賞價值>生態(tài)適應(yīng)性>開發(fā)潛力)也略有不同,前者評價體系更注重生態(tài)適應(yīng)性,后者更傾向于觀賞價值[27-28],這與平潭海島特殊的地理氣候環(huán)境有關(guān)。平潭野生藤本植物的觀賞性指標權(quán)重值為0.225 5,開發(fā)潛力權(quán)重值為0.100 7,在具有一定的海島生態(tài)適應(yīng)性基礎(chǔ)上,可充分開發(fā)利用藤本植物自身的觀賞價值,打造優(yōu)美的濱海垂直綠化環(huán)境。

表5 平潭野生藤本植物各指標權(quán)重值

2.2 TOPSIS綜合評價結(jié)果

2.2.1根據(jù)加權(quán)矩陣求出Z+和Z-

將歸一化的矩陣進行加權(quán)處理得到加權(quán)標準矩陣(表6),可以得到最優(yōu)向量值Z+和最劣向量值Z-:

表6 平潭海島野生藤本植物加權(quán)標準矩陣

Z+=(0.0268,0.0073,0.0060,0.0063,0.0036,0.0710,0.0374,0.0463,0.0063,0.0126)

Z-=(0.0054,0.0044,0.0012,0.0025,0.0022,0.0284,0.0150,0.0278,0.0025,0.0050)

2.2.2歐式距離及相對貼近度ηi

由公式(3)和公式(4)可得到各藤本植物距離最優(yōu)向量和最劣向量的歐式距離以及相對貼近度并排名,貼近度越接近1,表明其綜合評價值越優(yōu)越適合開發(fā)利用(表7)。

2.2.3綜合評價分析

由表7分析結(jié)果顯示,平潭海島藤本植物中最高貼近度值與最低貼近度值的差異達到了86.96%,品種間的優(yōu)劣差異十分明顯。綜合評價排名優(yōu)秀藤本植物(0.503 8～0.645 4)共13種,分別是三葉地錦(Parthenocissussemicordata) 、爬山虎(Parthenocissustricuspidata)、蘡薁(Vitisbryoniifolia)、烏蘞莓(Cayratiajaponica)、菝葜(Smilaxchina)、五爪金龍(Ipomoeacairica)、腎葉打碗花(Calystegiasolda-nella)等。這些藤本植物各方面評價都較為優(yōu)秀,適應(yīng)性強且觀賞價值高,在平潭城市立體綠化建設(shè)中可進行大規(guī)模推廣利用。

表7 平潭藤本植物歐氏距離與相對貼近度

綜合評價排名良好的藤本植物(0.385 4～0.484 6)共17種,如,短絨野大豆(Glycinetomentella)、乳豆(Galactiatenuiflora)、藤三七(Anrederacordifolia)、網(wǎng)絡(luò)崖豆藤(Calleryareticulata)、絡(luò)石(Trachelosper-mumjasminoides)、蔓九節(jié)(Psychotriaserpens)等。這類整體綜合評價良好，但在3～4項指標表現(xiàn)上相對一般,如,絡(luò)石、雞矢藤等在原生境分布、攀援能力、觀果價值方面一般；牛皮消、蔓九節(jié)、青江藤等在觀花和觀果價值、攀援能力方面表現(xiàn)較為一般,可以局部開發(fā)利用。

綜合評價排名一般(0.283 8～0.384 3)共7種,如兩面針(Zanthoxylumnitidum)、拉拉藤(Humulusscandens)、草胡椒(Peperomiapellucida)、糞箕篤(Stephanialonga)、杠板歸(Polygonumperfoliatum)等。這類品種綜合表現(xiàn)一般,在5～7項指標上表現(xiàn)一般或偏弱,但在某些方面也有較高的利用價值,比如,草胡椒具有觀賞期長且繁殖力強的優(yōu)點,杠板歸和糞箕篤的株形觀賞價值高且觀賞期長,對于這類品種可選擇性的開發(fā)利用或待開發(fā)利用。

2.3 平潭海島藤本植物在園林中的應(yīng)用

利用TOPSIS綜合評價法篩選出綜合評價優(yōu)良共30種,這些藤本植物能夠適應(yīng)海島惡劣的自然環(huán)境,具有一定的觀賞性和開發(fā)潛力。根據(jù)綜合評價結(jié)果將藤本植物在園林應(yīng)用中的形式分為4個類型[29-30]。

2.3.1棚架綠化

棚架綠化是指以各類棚架為依托,利用攀緣植物的覆蓋進行立體綠化的形式[31]。平潭季風(fēng)氣候明顯全年大風(fēng),土壤鹽堿度高,局部沿海公園中的棚架藤本植物種類單一且長勢較為稀疏?？墒褂脿颗?Ipomoeanil)、雞矢藤(Paederiafoetida)、忍冬(Lonicerajaponica)、千金藤(Stephaniajaponica)、乳豆(Galactiatenuiflora)、海刀豆、絡(luò)石、網(wǎng)絡(luò)崖豆藤,這類藤本較強的耐土壤貧瘠、耐鹽堿、耐干旱等生物特性能保證自身良好發(fā)育,生長快易成型,纏繞能力強與棚架結(jié)合具有較強穩(wěn)定性,能很好地抵抗風(fēng)沙并提供良好的遮陽擋風(fēng)場所。

2.3.2墻面 立柱綠化

墻面和立柱綠化作為垂直綠化中重要的一部分,具有占地面積小、提高綠視率的優(yōu)點。海島上保留很多傳統(tǒng)石厝,多采用當?shù)鼗◢弾r砌的房子瓦屋頂,是平潭標志性建筑。但當?shù)叵募据^長且高溫強光明顯,墻柱體易吸熱易粘粉塵,選用攀援方式為纏繞類和吸附類的藤本植物,在無其他輔助工具下可利用爬山虎和三葉地錦較強的吸附能力,耐旱、不怕強光、生長迅速的特性,在立柱和墻面達到良好綠化覆蓋效果,這些植物較密的葉形還能很好地抵擋高空中的粉塵和強光。小型立柱或墻面其他輔助設(shè)施如編織網(wǎng)等,可采用木防己(Cocculusorbiculatus)、絡(luò)石、牽牛、藤三七、烏蘞莓、菝葜、三葉地錦等,這類植物的纏繞能力強且具有耐高溫、耐旱、耐鹽堿、抗污染能力強等生物特性,其花果精致,葉形覆蓋面積廣,視覺效果更加飽滿且滯塵抗污效果更佳。

2.3.3籬垣護欄綠化

籬垣護欄在園林建設(shè)中能起到屏障、分割和圍合的作用。海島全年大風(fēng)頻繁,常受到熱帶風(fēng)暴影響,易帶來不同程度的風(fēng)沙和鹽霧侵蝕。選擇抗風(fēng)強、耐鹽堿、耐干旱且管理粗放的藤本較為適宜,在要求植被綠化覆蓋通透性低時,可選擇木質(zhì)型株形緊密、莖皮纖維拉力強的藤本植物,如，絡(luò)石、雞矢藤、忍冬等,這類植被株形緊密抗風(fēng)強,能降低空氣中的鹽霧濃度；對于園林中某些通透性要求較高的區(qū)域,可選擇草質(zhì)型株形的藤本植物如，煙豆(Glycinetabacina)、越南葛藤(Puerariamontanavar.lobata)、老鼠拉冬瓜(Momordicacochinchinensis)、牽牛等,其莖纖細柔弱株形一般,既可單獨應(yīng)用,也可搭配其他株形緊密的藤本植物混合應(yīng)用。這些藤本植物使園內(nèi)外過渡更加自然,是抗風(fēng)、滯塵、降低鹽霧的天然屏障。

2.3.4沙石及坡地綠化

裸露的沙石及坡地,其土壤在海風(fēng)的侵蝕下會逐漸沙質(zhì)化、貧瘠化,使用藤本植物進行綠化治理是較為有效的方式[32]。受常年海風(fēng)影響,加之當?shù)貧夂蚋邷鼐糜昙旧?尤其在島上沿海區(qū)域裸露的沙石坡地分布較多,生態(tài)異常脆弱。選擇具有易生根系、覆蓋面積大、易管理、適應(yīng)性強等特性藤本植物,如,厚藤(Ipomoeapes-caprae)、五爪金龍、海刀豆、煙豆、牛皮消(Cynanchumauriculatum)、短絨野大豆、腎葉打碗花、毒根斑鳩菊(Vernoniacuming-iana)、青江藤(Celastrushindsii),這些植被擁有的易生長且根系定砂能力強,耐旱、耐鹽堿、抗風(fēng)等特性,能使其很好地適應(yīng)海島環(huán)境,其株形覆蓋面大,容易獨立成群,能在提升景觀形象的同時更好地發(fā)揮防風(fēng)固沙、涵養(yǎng)水源等作用。

3 結(jié)論與討論

研究區(qū)內(nèi)野生藤本植物共計18科32屬37種。在科、屬、種構(gòu)成中,單種科較多，其中豆科和葡萄科是優(yōu)勢科,僅含一種屬的科共有12科，占總科數(shù)的66.67%,含一種的有28屬，占總屬數(shù)的87.50%,表明了平潭海島野生藤本具有一定的物種多樣性；在生活型上,雙子葉野生藤本占比94.59%,優(yōu)勢非常明顯,單子葉藤本和蕨類藤本種類較為貧乏,但生活型較為完整；在攀援方式上,藤本植物以纏繞方式為主,占75.68%,其他依次為卷須類占總數(shù)的13.51%、吸附類占比為5.41%、鉤刺及其他蔓生類的占5.41%,攀援方式整體較為多樣。盡管平潭海島上的野生藤本植物資源相對大陸的而言較為貧乏,但它們是進行城市園林立體綠化建設(shè)重要的植被資源。研究通過TOPSIS法篩選出30種綜合評價優(yōu)良的藤本植物可滿足當前平潭園林立體綠化建設(shè)需求。為促進島上生態(tài)綠化建設(shè),特提出以下開發(fā)保護建議:

1) 建立藤本植物栽培繁殖苗圃,擴充苗源。搭建苗圃,完善藤本植物的引種、馴化和繁殖的生產(chǎn)化過程,儲備相應(yīng)量的資源以滿足綠化建設(shè)的需求。

2) 深入開展海島藤本植物資源的調(diào)查和保護。平潭由眾多島嶼組成,還有許多待調(diào)研開發(fā)的野生藤本植物資源,地方相關(guān)部門應(yīng)加強調(diào)研資金的扶持,深入廣泛地開展針對其他島嶼藤本植物的調(diào)查與收集,豐富完善藤本植物資源庫。

3) 因地制宜,展示海島特色。對鄉(xiāng)土藤本植物要加強利用和地方推廣,在進行搭配時,應(yīng)以本土藤本資源為基礎(chǔ),合理地引入其他具有特色的藤本植物,以充分發(fā)揮其生態(tài)效益和景觀效益。