上海从新西兰引种园林植物的种源地选择

余新萍 张德顺

同济大学建筑与城市规划学院 上海 200092

上海从新西兰引种园林植物的种源地选择

余新萍 张德顺

同济大学建筑与城市规划学院 上海 200092

根据气候相似性理论，运用欧氏距离模糊相似优先比法划定适宜上海进行园林植物引种的新西兰区域。分析因子为新西兰30个气象站点1971—2000年的月最高温度平均值、最低温度平均值、极端最高温度、极端最低温度、年平均日照时数、年平均降水量、年平均相对湿度以及各地海拔。分析结果表明：布伦海姆与上海气候差异最小，其次是汉密尔顿、吉斯伯恩、基督城、马斯特顿、亚历山德拉，再次是尼尔森、纳皮尔；南岛马尔堡地区的东北沿海地带、坎特伯雷平原的中部沿海地带、奥塔哥地区中部，北岛怀卡托地区中部、吉斯伯恩地区的南部沿海地带以及惠灵顿地区的东北部是最适宜上海进行园林植物引种的区域。

园林植物，模糊相似优先比，引种，上海，新西兰

新西兰有着非常丰富而独特的植被资源，然而被引入我国的植物种类却不多。迄今为止，我国从新西兰引进的植物主要有：经济作物类的牧草系列品种、新西兰菊苣、新嘎啦苹果、南方脆苹果、珊夏苹果、太平洋玫瑰苹果、新西兰红梨系列、猕猴桃新品种系列、番杏(Tetragoniatetragonioides)等; 园林观赏植物类的新西兰腊梅(Chamelauciumuncinatum)[1]、长阶花(Hebe)属“维力(Wiri)”系列的‘维力镜像’(Hebe‘Wiri Image’)[2]、紫花长阶花(Hebeandersonil)、四翅槐(Sophoraspp.)、松红梅(Leptospermumscoparium)、新西兰麻(Phormiumtenax)、新西兰风草(Anemanthelelessoniana)、千叶兰(Muehlenbeckiacomplexa)等。目前除了松红梅、新西兰麻在上海及全国新兴的园林花境中有少量运用，千叶兰也逐渐成为温室植物和家庭园艺的新宠之外，其他被引进的园林植物由于栽培驯化技术的限制而尚未投入大规模的苗木生产和园林运用，这与英国、美国、日本等园艺发达国家在引种与运用新西兰园林植物方面存在着一定的差距[3]。

我国的部分区域和新西兰在气候、土壤、植被等方面具有一定程度的相似性。但热量条件、降水类型以及冬季寒潮等方面的差异决定了原产新西兰的植物只能引种到我国南部的热带、亚热带地区以及西南的高海拔地区。目前尚无系统的新西兰植被种源地与国内城市气候因子间关系的理论研究，大部分引种工作关注的是个体植物种类的经济效益、观赏价值等方面，缺乏引种种源地选择的科学理论。运用欧氏距离模糊相似优先比法[4-7]对新西兰各气象站点与上海的气候信息进行相关性分析，通过分析比较各站点与上海的气候差异，从理论上精确划分适宜引种的站点和区域，为今后的园林植物引种工作提供科学、可靠的理论依据。

1 资料与方法

1.1 气候因子选择

温度、水分、光照、土壤、海拔、生物关系是限制植物分布的重要因素，也是影响植物引种成败的主要指标，其中影响植物物候的主要因素是温度、水分、光照条件等气候因素。种源地与引种地间气候差异越小，引种成功的可能性越大。

1) 温度。温度因子是支配植物生长发育、限制植物分布的最显著因子。最低温度、最高温度、平均温度是园林植物引种的3个热量指标。园林植物引种还要考虑到几年甚至几十年一遇的极端气候条件，如极端高温、极端低温等。中国引种的新西兰植物主要来自亚热带地区，因此上海夏季的相对高温、极端高温和冬季的相对低温、极端低温都是影响植物成活的最重要因素。

2) 水分。上海降水主要集中在夏季，与新西兰有一定的差异。新西兰全境属于温带海洋性气候，由于受西风影响，西海岸雨水丰沛，东海岸则雨量较少，大部分地区全年降水分布比较均匀，基本上属于均雨型。

3) 日照。日照在一定程度上限制植物的生长与分布。日照差异越大，气候相似性差距越大。上海夏季7、8月份为全年日照最多时期，冬季日照量则为全年最少；新西兰夏季阳光较其他季节充足，但相对而言，冬季的阳光也不算少。由于几乎没有空气污染，新西兰夏季的紫外线格外强烈。

1.2 数据来源

分析数据主要来自新西兰NIWA(National Institute of Water and Atmospheric Research)网和中国气象科学数据共享服务网，数据包括新西兰南、北岛及主要离岛(南极斯科特基地与上海气候差异性太大，本文未做相关性分析)30个站点及上海的气象信息，主要分析因子有夏季(选取新西兰1月、上海7月)月平均最高温度(℃)、冬季(选取新西兰7月、上海1月)月平均最低温度(℃)、极端最高气温(℃)、极端最低气温(℃)、年平均日照时数(h)、年平均降水量(mm)和年平均相对湿度(%)。将风速(km/h) 、气压(pa)与非气候指标海拔高度(m)作为次要分析因子。表1列出各站点主要参考的气象数据。

1.3 分析方法

以温度作为植物生理年周期的主要因子，将新西兰1月数据与上海7月做比较，新西兰7月与上海1月做比较。日照、降水、相对湿度则选取年值。

采用欧氏距离模糊相似优先比法对各气象站点数据进行统计分析，计算得出的距离系数能全面、综合地反映两地区之间多时段、多要素的相似程度。分析过程如下：

设有一样品集合X，X={X1，X2，X3…，Xn}；每个样品具有s个因子，即：Xi={Xi1，Xi2，…，Xim} (i=1，2，…，n，n=177；s=1，2，…，m，m=5)。

Xi、Xj为其中任意2个样品，固定样品为上海地区气候因子Xk。

1) 首先对原始数据作归一化处理，用公式：

(1)

2) 用相对欧氏距离计算被选样品Xi与固定样品Xk之间的差异，公式为：

(2)

2 结果与分析

采用欧氏距离系数对新西兰各气象站点与上海之间的气候资料进行分析比较，得出各站点与上海间相似程度大小。相似距离系数越小，表示相似程度越高[8-9]。

2.1 相似性结果

根据植物引种的气候相似性理论，将适合上海地区引种的新西兰区域划分为3类：适宜站点、次适宜站点和不适宜站点。表2仅列出适宜和次适宜的站点。

表1 部分站点气候数据简表

表2 各站点与上海气候相似性排序

2.2 相似性区域划分

根据各站点与上海的相似性大小，将新西兰本土区域划分为引种适宜区、引种次适宜区(图1)。

图1 与上海气候相似的新西兰区域(适宜区、次适宜区)

适宜区是和上海气候最为接近的区域，具体的地理范围包括南纬40.74° —42.33° ，东经172.71°—174.23的马尔堡区；南纬37.70°—37.85°，东经175.19°—175.36°的汉密尔顿区；南纬37.53°—39.97°，东经177.23°—178.55°的吉斯伯恩区；南纬40.67°—41.22°，东经175.48°—176.27°的马斯特顿区；南纬43.39°—43.64°，东经172.39°—172.81°的基督城区；南纬44.50°—45.81°，东经168.71°—170.43°的奥塔哥中部地区。其中比较接近的点为布伦海姆、汉密尔顿、吉斯伯恩、基督城、马斯特顿和亚历山德拉，这6个站点与上海的气候相似程度远高于其他诸点，这一区域最适宜上海进行园林植物引种。

次适宜区是和上海气候较为相似的区域，上海引种这一区域的园林植物有成功的可能性。其具体区域包括南岛的尼尔森、皇后镇、提马鲁；北岛的纳皮尔市、陶兰加、陶波等地区。

不适宜区是与上海气候有较大差异的地区，包括新西兰除适宜区和次适宜区以外的所有区域。

3 结论与讨论

由于新西兰早在8 000万至5 000万年前已远离大陆架，许多原始植物得以在孤立的环境中生存和演化；境内地形地貌多变，有高山、平原、冰川、地热、火山群、滨海、峡湾、岛屿、内陆等不同的地理环境，因此特有植物的比例非常高，约81.1%为其特有种，并拥有35个特有属[10]。其特有的四翅槐(Sophoraspp.)、银蕨(Cyatheadealbata)、鹰喙花(Clianthuspuniceus)、新西兰圣诞树(Metrosiderosexcelsa)、贝壳杉(Agathisaustralis)、香棕(Rhopalostylissapida)等都是极具观赏价值和经济价值的珍稀植物种质资源。这为植物种质资源的收集和异地保存提供了丰富的材料，但复杂变化的地形地理、地质土壤、气候特征和降雨类型等诸多因素使得植物的引种驯化工作面临着一定的挑战。将各地的气候数据与引种地进行比较分析，确定适宜引种的种源地区域，能最大限度地保证引种成功的可能性。本次分析的30个站点基本可以反映并代表各地错综复杂的地理气候情况，通过模糊相似优先比进行一系列的聚类分析，可以确定气候相似的区域。通过分析，得到结论如下：

1) 布伦海姆、汉密尔顿、吉斯伯恩、基督城、马斯特顿、亚历山德拉等站点与上海的气候相似性程度较高，适合进行园林植物引种。

2) 尼尔森市、霍克湾中部沿海地区的纳皮尔和奥塔哥北部地区的皇后镇是较适合引种的区域。部分站点月平均最低气温、平均最高气温、年平均降水量、年平均日照时数等主导因子与上海总体气候相似性高，园林植物引种成功的可能性较大。

3) 不适宜区气候类型比较复杂，北岛北部主要为亚热带海洋性气候，西部为温带海洋性气候，降水类型皆为均雨型；南岛西海岸为全年多雨的温带海洋性气候，且海拔较高；南部则为温带海洋性气候，这些区域的气候类型与上海地区存在较大差异，引种的植物往往难以适应上海的立地条件，引种成功的可能性较小，引种时需慎重考虑。

引种相似性区域的划分依据是植物的分布和生长主要受气候条件限制，在气候相似区域间进行相互引种，成功的可能性较大。但树种间“广布种”与“窄域种”的生物学特性，引种地与种源地在土壤性质、地下水位等方面的差异也有可能成为制约引种成功与否的因素。其次，引种植物在一个新的环境中能否存活，除取决于对当地环境因子的适应、耐受能力外，物种竞争、区域喜好程度[11-12]也使引种成功与否具有极大的不确定性。因此，进行林木引种时，除了气候因素外，还必须综合考虑海拔、地形、土壤、生物关系等多种因素。

由于生物关系、土壤理化性状和pH值难以如气象信息那样作出定量的规律性描述，因此，本文的研究仅限于气候相似区的比较。实际引种过程中应了解每个植物种类对不同环境条件的特定要求，根据限制其分布的环境因子具体考虑[13]，以加大引种成功的可能性。

本文逆向采用欧氏模糊相似优先比法分析得出适合上海进行园林植物引种的新西兰区域，对引种工作具有一定的指导意义，对国内研究和引种南半球植物种质资源工作的开展也有一定的指导和促进作用。

[1]柳建军，刘锡葵.新西兰腊梅挥发性成分分析[J].昆明师范高等专科学校学报，2005，27(4):14-17.

[2]蒋亚莲,熊丽,吴丽芳,等.木本婆婆纳‘维力镜像’的组培快繁技术[J].园艺学报，2006，33(3)：656-656.

[3]GALBREATH R.‘New Zealand species overseas-Plants overseas’,Te Ara -the Encyclopedia of New Zealand[Z/OL].(2007-09-24)[2016-11-25].http://www.TeAra.govt.nz/en/new-zealand-species-overseas/page-2.

[4]张德顺.花卉适宜栽培地的模糊识别[J].园艺学报，1990,17(3)：233-237.

[5]王雪娥，DECKER W L.欧氏距离系数在农业气候相似性研究中的应用[J].南京气象学院学报，1989，12(2)：187-199.

[6]袁嘉祖，冯晋层.模糊数学及其在林业中的应用[M].北京：中国林业出版社，1988.

[7]张德顺，陈有民.北京山区野生花卉调查分析[J].北京林业大学学报，1989,11(4)：80-87.

[8]张京伟，张德顺，有祥亮，等.基于模糊相似优先比法划分与上海气候相似的美国区域[J].江西农业大学学报，2009，31(6):1178-1182.

[9]张京伟，张德顺，刘庆华.上海从澳大利亚引种园林植物的种源地选择[J].中国园林，2010,26(7):83-85.

[10]BROCKIE B.‘Native plants and animals-overview-Species unique to New Zealand’,Te Ara-the Encyclopedia of New Zealand[Z/OL].(2007-09-24)[2016-11-25].http://www.TeAra.govt.nz/en/native-plants-and-animals-overview/page-1.

[11]袁嘉祖.两个生态环境相似性计算方法的探讨[J].生态学杂志，1987,6(6)：55-56.

[12]虞德源.用生态相似原理打造“绿色之都”:对园林植物引种方法的探析[J].技术与市场(园林工程)，2006(12)：36-40.

[13]陈俊愉，陈瑞丹.对园林植物引种驯化的再认识[C]//2007年中国园艺学会观赏园艺专业委员会年会.2007：1-3.

Selection of New Zealand Landscape Plant Provenance for Plant Introduction in Shanghai

Yu Xinping Zhang Deshun

(College of Architecture & Urban Planning, Tongji University, Shanghai 200092, China)

According to the climate similarity theory, New Zealand was selected as a zone from which Shanghai could introduce landscape plant using Euclidean Distance and Fuzzy Analogy Preferred Ratio. Monthly average temperature, mean minimum temperature, maximum temperature, average annual sunshine hours, mean annual precipitation, annual average relative humidity and altitudes of 30 locations in New Zealand were chosen as the analyzing factors in this paper. The results showed that the difference in climate between Blenheim and Shanghai was the smallest, followed by Hamilton, Gisborne, Christchurch, Masterton, Alexandra, and then Nelson and Napier; the region of northeast coastal land of Marlborough, the center coastal land of Canterbury, the center of Otago in south island, and the region of Central Waikato, the south coastal land of Gisborne, and the northeast of Wellington in north island were the suitable area for landscape plant introduction to Shanghai.

landscape plant, fuzzy analogy preferred ratio, introduction, Shanghai, New Zealand

2016-11-04

余新萍(1981-)，女，在读硕士研究生，研究方向为风景园林规划与设计。E-mail: 112515542@qq.com

张德顺(1964-)，男，博导，教授，IUCNSSC 委员，中国植物学会理事，主要研究方向为园林植物景观学原理与方法，生态与园林规划设计等。E-mail: zds@tongji.edu.cn

10.3969/j.issn.1672-4925.2017.01.008