平潭野生藤本植物资源调查及园林应用分析

彭 特,陈越琳,王 芳,熊宽洪,马晓迪,邓传远

(福建农林大学 园林学院,福州 350002)

藤本植物是一类具有特殊生活型的类群,是指那些具有细长茎干依靠主茎或其他攀援器官(叶柄、卷须、钩刺等),匍匐地面或以缠绕、卷攀、吸附等方式生长的一类植物总称[1-2]。藤本植物在园林立体绿化建设中扮演着重要的角色,不仅具有净化空气、调节温湿度、保持水土、生态修复等生态功能,也因其自身结构具有占地面积少、可塑性高、繁殖性强等优点,是城市立体绿化的重要材料[3]。

国内许多专家学者对于藤本植物资源的研究方向多集中于多样性及其区系组成、区域性资源调查、生理特性、适应性等[4-7],研究地点多集中于内陆自然保护区、热带雨林、国家森林公园、风景名胜区等[8-11]。尽管目前针对于藤本植物的研究已取得了一些成果,但研究调查的广泛程度远不及其他植物类群。对于特殊地理环境下的海岛野生藤本植物资源的研究,由于受客观条件限制,调查取样较为困难,此类研究相对稀少,仅见对海南岛、广东珠海荷包岛、舟山群岛、梅山岛等地区植物资源包含藤本植物报道研究[12-15],且对于岛上藤本植物的分析与利用也只是作为较小章节进行描述。对于平潭岛及周边附属岛屿的野生藤本植物调查与利用的未见有相关报道。

平潭作为我国第五大岛,福建省内第一大岛,为建设成海岛风景型国家园林生态城市,正在加快岛上的生态绿化建设[16],并取得显著效果。但由于海岛所处地理环境较为恶劣,平潭城市生态系统相对脆弱,植被覆盖整体偏低,在城市立体绿化建设中普遍存在种类少、乡土特色不明显、园林应用方式简单等问题[17]。平潭周边附属岛屿众多,岛内野生藤本植物较之大陆性藤本植物,在海岛恶劣的环境中,具有更强抗逆性和生态修复能力,是进行垂直绿化，发挥调节温湿度、提升海岛城市生态稳定性等作用的重要资源。岛屿的隔离性使得人为干扰较少,岛上野生藤本植物资源更加原始且具有更高的开发价值,展开对无人岛上的藤本植物资源调查研究具有重要意义。因此,本研究选择平潭主岛及其岛外的19座海岛(包含5个有居民海岛、14个无居民海岛)作为研究对象开展岛上的野生藤本植物资源调研,利用TOPSIS法筛选评价出适生且具有一定观赏价值的种类,旨在为平潭海岛立体绿化建设及藤本植物资源的开发保护提供相应资料参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

平潭县位于福建省东部,与台湾隔海相望，其地理坐标为25°15′～25°45′N,119°32′～120°10′E,是由126个岛屿组成,其主岛平潭岛俗称海坛岛是最大的岛。该县属于亚热带海洋季风气候,季风较为明显,夏季偏南风,其余季节主要为东北风,滨海地区全年大风(7级以上)日数达到了125d,且夏季出现大旱几率高达54%,地形主要是山地与丘陵,土壤类型以红土壤和沙质土为主[18]。

1.2 研究材料

2019年7月至2020年9月,通过样线法对平潭的野生藤本植物资源进行实地调研。调查的范围规模包括5座有居民海岛(分别是海坛岛、大练岛、草屿、东痒和屿头岛)和14座无居民海岛(古螺屿、坪洲岛、山洲岛、小嵩岛、大怀屿、横屿、龙母屿、赤鞋特岛、大嵩岛、山白岛、东洲岛、白姜岛、姜山岛、北官屿)。调研中记录相关藤本植物的数据包括生活型、生长状况、种名、生境类型等内容,未识别的藤本植物装袋带回实验室,邀请相关专家进行鉴别。将调研的藤本植物资源原始数据通过查询《中国植物志》[19]和《福建植物志》[20]进行汇总整理。

1.3 研究方法

1.3.1层次分析法

利用层次分析法,邀请长期从事海岛生态和园林造景研究等方面的专家、教授比较各层次间诸要素的相对重要性并进行一致性行检验CR<0.1,确定各要素的权重值wj[21]。

1.3.2逼近理想解排序法

逼近理想解排序法又称TOPSIS法,计算不同评价对象与最优方案和最劣方案的距离,得到各评价对象与理想化目标的接近程度并进行排序的有效方法[22-23]。在所设立的指标中8个指标为定量指标(观花价值、观叶价值、观果价值、株形、攀援能力、原生境、抗逆性、资源分布丰富度),2个定性指标(观赏期、繁殖力),其中定量指标参照评价标准表[13,24-27](表1),利用实际调研数据直接赋予相应分值,定性指标则通过资料查询及其专家咨询进行赋值。TOPSIS法的步骤如下:

表1 平潭野生藤本植物开发应用分级评价标准

1)构建加权决策矩阵

原始数据无量纲化处理后,将矩阵与各指标权重相乘,得到加权决策矩阵R=(rij)m×n。加权公式如下:

rij=zij×wj

(1)

式中:m为对象集;n为指标集;zij为无量纲的量;wi为指标权重。

2)计算正理想解和负理想解

正负理想解见公式(2):

3)计算各方案与正负理想解的欧氏距离

欧氏距离见公式(3):

(3)

4)计算各方案与正理想解的相对贴近度

各个方案与正理想解的相对贴近度用ηi表示(0≤ηi≤1),其值越大越接近于1则方案越优,越接近正理想解(公式(4)):

(4)

2 结果与分析

通过对平潭19座岛屿的实地调研,调查结果表明:岛上野生藤本植物资源共有18科32属37种。以科含有的种数统计,其中含种数在6种以上的是豆科(Fabaceae)和葡萄科(Vitaceae),均占总种数的16.22%；含有2～4种的共有4科,共占总种数的35.14%,分别是防己科(Menispermaceae)、夹竹桃科(Apocynaceae)、茜草科(Rubiaceae)、旋花科(Convolvulaceae)；仅含1种的有12科,如菝葜科(Smilacaceae)、大麻科(Cannabaceae)、海金沙科(Lygodiaceae)等。可见平潭岛屿野生藤本植物中单种科较多,多种科较少,其中豆科和葡萄科属于优势科(表2)。

表2 平潭16座岛屿野生藤本科属种组成

在研究区科含有属的统计中,单属科共有12科,占总科数的66.67%；含2～7属的共有6科,占总科数的33.33%。可见平潭海岛野生藤本植物中,单属科为主,其次为寡属科。

在属含种的统计上,所含2种以上的有4属,占总属数的12.50%,即,大豆属(Glycine)、千金藤属(Stephania)、虎掌藤属(Ipomoea)、葡萄属(Vitis)；仅含一种的有28属,占总属数的87.50%,如蛇葡萄属(Ampelopsis)、九节属(Psychotria)、崖豆藤属(Millettia)、地锦属(Parthenocissus)等,所调研的海岛藤本植物多种属占比低,以仅含一个种的属为主。

由表3可知,在野生藤本植物生活型中双子叶藤本共有35种,占94.59%,如,千金藤(Stephaniajaponica)、小叶葡萄(Vitissinocinerea)、肉叶耳草(Hedyotisstrigulosa)、蘡薁(Vitisbryoniifolia)等；单子叶藤本有1种,占2.70%,如,菝葜(Smilaxchina)；蕨类藤本也仅有1种,占2.70%,如,海金沙(Lygodiumjaponicum)。可见,平潭海岛野生双子叶藤本占据主要地位,单子叶藤本和蕨类藤本种类较为贫乏。

表3 平潭野生藤本植物种的生活型统计结果

攀援方式中缠绕类占总数的75.68%、卷须类占总数的13.51%、吸附类占总数比为5.41%、钩刺及其他蔓生类的占5.41%(表4)。岛上藤本植物主要以缠绕方式为主,如,木防己(Cocculusorbiculatus)、鸡矢藤(Paederiafoetida)、扁豆(Lablabpurpureus)、网络崖豆藤(Calleryareticulata)等。尽管吸附、卷须、钩刺类占比较少,但平潭海岛的野生藤本植物攀援方式整体较为多样。

表4 平潭野生藤本植物种的攀援类型统计结果

2.1 评价指标体系及权重的确定

结合实地情况与专家咨询,确定了3个准则层,分别是藤本植物的(B1)观赏价值、(B2)生态适应性、(B3)开发潜力,准则从中共由10个指标因子组成。通过专家打分比较,所获得各指标因子权重均通过一致性检验,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)。平潭海岛藤本植物自身生态适应性指标权重值最大,为0.673 8。可见,从事海岛生态研究以及植物设计的专家们更注重海岛藤本植物自身的生态适应性,与大陆性的一些野生藤本植物评价体系所设立的指标权重值(观赏价值>生态适应性>开发潜力)也略有不同,前者评价体系更注重生态适应性,后者更倾向于观赏价值[27-28],这与平潭海岛特殊的地理气候环境有关。平潭野生藤本植物的观赏性指标权重值为0.225 5,开发潜力权重值为0.100 7,在具有一定的海岛生态适应性基础上,可充分开发利用藤本植物自身的观赏价值,打造优美的滨海垂直绿化环境。

表5 平潭野生藤本植物各指标权重值

2.2 TOPSIS综合评价结果

2.2.1根据加权矩阵求出Z+和Z-

将归一化的矩阵进行加权处理得到加权标准矩阵(表6),可以得到最优向量值Z+和最劣向量值Z-:

表6 平潭海岛野生藤本植物加权标准矩阵

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欧式距离及相对贴近度ηi

由公式(3)和公式(4)可得到各藤本植物距离最优向量和最劣向量的欧式距离以及相对贴近度并排名,贴近度越接近1,表明其综合评价值越优越适合开发利用(表7)。

2.2.3综合评价分析

由表7分析结果显示,平潭海岛藤本植物中最高贴近度值与最低贴近度值的差异达到了86.96%,品种间的优劣差异十分明显。综合评价排名优秀藤本植物(0.503 8～0.645 4)共13种,分别是三叶地锦(Parthenocissussemicordata) 、爬山虎(Parthenocissustricuspidata)、蘡薁(Vitisbryoniifolia)、乌蔹莓(Cayratiajaponica)、菝葜(Smilaxchina)、五爪金龙(Ipomoeacairica)、肾叶打碗花(Calystegiasolda-nella)等。这些藤本植物各方面评价都较为优秀,适应性强且观赏价值高,在平潭城市立体绿化建设中可进行大规模推广利用。

表7 平潭藤本植物欧氏距离与相对贴近度

综合评价排名良好的藤本植物(0.385 4～0.484 6)共17种,如,短绒野大豆(Glycinetomentella)、乳豆(Galactiatenuiflora)、藤三七(Anrederacordifolia)、网络崖豆藤(Calleryareticulata)、络石(Trachelosper-mumjasminoides)、蔓九节(Psychotriaserpens)等。这类整体综合评价良好，但在3～4项指标表现上相对一般,如,络石、鸡矢藤等在原生境分布、攀援能力、观果价值方面一般；牛皮消、蔓九节、青江藤等在观花和观果价值、攀援能力方面表现较为一般,可以局部开发利用。

综合评价排名一般(0.283 8～0.384 3)共7种,如两面针(Zanthoxylumnitidum)、拉拉藤(Humulusscandens)、草胡椒(Peperomiapellucida)、粪箕笃(Stephanialonga)、杠板归(Polygonumperfoliatum)等。这类品种综合表现一般,在5～7项指标上表现一般或偏弱,但在某些方面也有较高的利用价值,比如,草胡椒具有观赏期长且繁殖力强的优点,杠板归和粪箕笃的株形观赏价值高且观赏期长,对于这类品种可选择性的开发利用或待开发利用。

2.3 平潭海岛藤本植物在园林中的应用

利用TOPSIS综合评价法筛选出综合评价优良共30种,这些藤本植物能够适应海岛恶劣的自然环境,具有一定的观赏性和开发潜力。根据综合评价结果将藤本植物在园林应用中的形式分为4个类型[29-30]。

2.3.1棚架绿化

棚架绿化是指以各类棚架为依托,利用攀缘植物的覆盖进行立体绿化的形式[31]。平潭季风气候明显全年大风,土壤盐碱度高,局部沿海公园中的棚架藤本植物种类单一且长势较为稀疏。可使用牵牛(Ipomoeanil)、鸡矢藤(Paederiafoetida)、忍冬(Lonicerajaponica)、千金藤(Stephaniajaponica)、乳豆(Galactiatenuiflora)、海刀豆、络石、网络崖豆藤,这类藤本较强的耐土壤贫瘠、耐盐碱、耐干旱等生物特性能保证自身良好发育,生长快易成型,缠绕能力强与棚架结合具有较强稳定性,能很好地抵抗风沙并提供良好的遮阳挡风场所。

2.3.2墙面 立柱绿化

墙面和立柱绿化作为垂直绿化中重要的一部分,具有占地面积小、提高绿视率的优点。海岛上保留很多传统石厝,多采用当地花岗岩砌的房子瓦屋顶,是平潭标志性建筑。但当地夏季较长且高温强光明显,墙柱体易吸热易粘粉尘,选用攀援方式为缠绕类和吸附类的藤本植物,在无其他辅助工具下可利用爬山虎和三叶地锦较强的吸附能力,耐旱、不怕强光、生长迅速的特性,在立柱和墙面达到良好绿化覆盖效果,这些植物较密的叶形还能很好地抵挡高空中的粉尘和强光。小型立柱或墙面其他辅助设施如编织网等,可采用木防己(Cocculusorbiculatus)、络石、牵牛、藤三七、乌蔹莓、菝葜、三叶地锦等,这类植物的缠绕能力强且具有耐高温、耐旱、耐盐碱、抗污染能力强等生物特性,其花果精致,叶形覆盖面积广,视觉效果更加饱满且滞尘抗污效果更佳。

2.3.3篱垣护栏绿化

篱垣护栏在园林建设中能起到屏障、分割和围合的作用。海岛全年大风频繁,常受到热带风暴影响,易带来不同程度的风沙和盐雾侵蚀。选择抗风强、耐盐碱、耐干旱且管理粗放的藤本较为适宜,在要求植被绿化覆盖通透性低时,可选择木质型株形紧密、茎皮纤维拉力强的藤本植物,如，络石、鸡矢藤、忍冬等,这类植被株形紧密抗风强,能降低空气中的盐雾浓度；对于园林中某些通透性要求较高的区域,可选择草质型株形的藤本植物如，烟豆(Glycinetabacina)、越南葛藤(Puerariamontanavar.lobata)、老鼠拉冬瓜(Momordicacochinchinensis)、牵牛等,其茎纤细柔弱株形一般,既可单独应用,也可搭配其他株形紧密的藤本植物混合应用。这些藤本植物使园内外过渡更加自然,是抗风、滞尘、降低盐雾的天然屏障。

2.3.4沙石及坡地绿化

裸露的沙石及坡地,其土壤在海风的侵蚀下会逐渐沙质化、贫瘠化,使用藤本植物进行绿化治理是较为有效的方式[32]。受常年海风影响,加之当地气候高温久雨季少,尤其在岛上沿海区域裸露的沙石坡地分布较多,生态异常脆弱。选择具有易生根系、覆盖面积大、易管理、适应性强等特性藤本植物,如,厚藤(Ipomoeapes-caprae)、五爪金龙、海刀豆、烟豆、牛皮消(Cynanchumauriculatum)、短绒野大豆、肾叶打碗花、毒根斑鸠菊(Vernoniacuming-iana)、青江藤(Celastrushindsii),这些植被拥有的易生长且根系定砂能力强,耐旱、耐盐碱、抗风等特性,能使其很好地适应海岛环境,其株形覆盖面大,容易独立成群,能在提升景观形象的同时更好地发挥防风固沙、涵养水源等作用。

3 结论与讨论

研究区内野生藤本植物共计18科32属37种。在科、属、种构成中,单种科较多，其中豆科和葡萄科是优势科,仅含一种属的科共有12科，占总科数的66.67%,含一种的有28属，占总属数的87.50%,表明了平潭海岛野生藤本具有一定的物种多样性；在生活型上,双子叶野生藤本占比94.59%,优势非常明显,单子叶藤本和蕨类藤本种类较为贫乏,但生活型较为完整；在攀援方式上,藤本植物以缠绕方式为主,占75.68%,其他依次为卷须类占总数的13.51%、吸附类占比为5.41%、钩刺及其他蔓生类的占5.41%,攀援方式整体较为多样。尽管平潭海岛上的野生藤本植物资源相对大陆的而言较为贫乏,但它们是进行城市园林立体绿化建设重要的植被资源。研究通过TOPSIS法筛选出30种综合评价优良的藤本植物可满足当前平潭园林立体绿化建设需求。为促进岛上生态绿化建设,特提出以下开发保护建议:

1) 建立藤本植物栽培繁殖苗圃,扩充苗源。搭建苗圃,完善藤本植物的引种、驯化和繁殖的生产化过程,储备相应量的资源以满足绿化建设的需求。

2) 深入开展海岛藤本植物资源的调查和保护。平潭由众多岛屿组成,还有许多待调研开发的野生藤本植物资源,地方相关部门应加强调研资金的扶持,深入广泛地开展针对其他岛屿藤本植物的调查与收集,丰富完善藤本植物资源库。

3) 因地制宜,展示海岛特色。对乡土藤本植物要加强利用和地方推广,在进行搭配时,应以本土藤本资源为基础,合理地引入其他具有特色的藤本植物,以充分发挥其生态效益和景观效益。