湖南德夯风景名胜区野生观赏植物资源调查与评价
2024-03-19向晓媚陈功锡
赵 蕊,杨 园,向 亮,谭 璐,向晓媚,3,陈功锡,3*
(1.吉首大学 植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室,湖南 吉首 416000;2.湖南省德夯风景名胜区管理处,湖南 吉首 416000;3.吉首大学 药学院,湖南 吉首 416000)
观赏植物指具有一定观赏价值的植物,其观赏价值主要是通过植物的花、果、叶、树形等器官及其相互配置构成的整体视觉效果来体现[1]。野生观赏植物是指在原产地处于天然状态未被开发利用或虽有利用但仍以直接从野外采集为主的具有观赏价值的植物,一般都有美丽的花朵或特殊的植株、茎干、叶形态,具有观赏或潜在观赏价值的一系列植物的总称[2]。野生观赏植物是园林观赏植物育种的优良种质资源和珍贵材料,同时对维持生态平衡和经济发展具有重要的作用。尽管我国是野生观赏植物资源大国,栽培利用历史悠久,但是全国的园林植物种类同质化严重,地方性种类多样性贫乏,园艺栽培品种不足甚至退化,使得观赏植物景观单调,缺乏生气。因次,开发和利用野生观赏植物资源逐渐成为学者关注和研究的焦点[3]。随着旅游和观赏植物事业的快速发展,针对野生观赏植物资源研究正不断涌现[4-7]。
德夯风景名胜区地处武陵山南部的支脉,是湖南省著名的风景旅游区,境内溪流纵横,水热条件较为优越,孕育了较为丰富的植物资源[8-9],但多数植物资源种类尚未得到合理开发利用,包括大量的观赏植物资源。毫无疑问,对于著名风景名胜区而言,野生观赏植物的作用显得尤为重要和关键。本文以德夯风景名胜区为研究对象,通过野外调查、标本整理和查阅相关文献等方法,对该区野生观赏植物的物种组成、观赏类型、园林用途等进行分析。在此基础之上,评价出适合在该区开发利用的野生观赏植物种类,以期为德夯风景名胜区野生观赏植物资源的保护和合理开发利用提供科学依据。
1 研究区域概况及方法
1.1 研究区域自然概况
德夯风景名胜区(以下简称德夯)地处28°15′ ~28°43′N 和109°30′ ~ 109°45′E 的湘西自治州首府吉首市境内,与凤凰、花垣、保靖3 县交界,面积达108.74 km2,是湖南省著名的风景旅游区,也是湘西世界地质公园的一部分,并于2021年被确定为国家5A 级旅游景区。该区海拔范围189.4 ~ 966.0 m,气候属亚热带季风湿润气候,年均气温16.5 ~ 17.5℃,无霜期214 ~ 288 d,全年日照1 400 h 左右,年降雨量1 200 ~ 1 600 mm。土壤以山地黄壤和青砂土为主,主要植被类型为亚热带常绿阔叶林、暖性针叶林及竹林[10]。德夯生境异质性较高,内有峡谷峭壁、岩溶、河漫滩等多种生境,且地形复杂,为典型的喀斯特岩溶峡谷景观。因其独特的地形和复杂多样的自然环境条件,使得境内孕育并保存了丰富的植物多样性[11-12],代表植物如吉首蒲儿根(Sinosenecio jishouensisD. G. Zhang)、吉首黄芩(Scutellaria jishouensisG. X. Chen, L. Tan & X. M. Xiang)、吉首紫菀(Aster jishouensisW. P. Li & S. X. Liu)等。
1.2 基础数据来源
以本研究团队对德夯进行野外植物实地调查整理出的《德夯风景名胜区维管束植物名录》为基础,再根据目标植物的生物学习性以及其在景区内的观赏特性,确定德夯观赏植物名录,其中植物名称以《中国植物志》为准。
1.3 评价方法
采用层次分析法(The analytic hierarchy process, AHP)对德夯野生观赏植物资源进行评价,该方法可将主观判断量化,进而全面、客观地对目标进行评估,现已成为资源评价常用方法[13-15]。本研究将野生观赏植物的可再生能力、花色、株型等指标从定性到定量转换,再通过判断矩阵和熵权法(The entropy weight method, EWM)共同确定指标权重,最后综合评价出适合该区开发利用的野生观赏植物资源。
1.3.1 评价体系的构建
为评价出适合德夯开发利用的野生观赏植物,结合德夯野生观赏植物资源的特点和旅游业发展的需求,根据层次分析法原理,拟从植物的生物学特性、观赏特性和利用潜力3 个方面挑选出15 项相关评价指标,建立由目标层、准则层、子准则层、方案层组成的综合评价体系,构建出如表1 所示层次结构模型,评分标准见表2。
表1 德夯野生观赏植物资源综合评价体系Tab. 1 Comprehensive evaluation system of wild ornamental plant resources in Dehang Scenic Spot
表2 各项指标评分标准Tab.2 Scoring criteria for each index
1.3.2 判断矩阵的构造及总权重的确定
采用Saaty 1 ~ 9标度法,结合本地实际情况,经课题组专家评议最终确定出各层次间评价指标两两的重要性,通过yaahp 层次分析软件辅助构造出A ~ B、B1~ D、B2~ D、B3~ D 等4个相邻层次间的判断矩阵(4 个判断矩阵的一致性比率均小于0.1,因此所构造的判断矩阵都具有满意的一致性),计算出准则层权重。熵权法用于衡量指标的离散程度,离散程度越大,代表该指标对综合评价的影响越大,基于熵权法计算野生观赏植物子准则层权重中,首先是构建子准则层指标和目标层的判断矩阵,经过归一化处理,计算得到相应控制层指标的信息熵,最后利用对应指标所携带的信息熵进行权重计算,综合各项指标的变异程度,基于信息熵即可计算出各项指标的权重[16]。
1.3.3 分值计算及等级划分
根据专家意见对参评植物的各指标按标准打分,结合权重计算出各植物的综合得分并进行等级划分(划分标准见表3)。综合评价总评分的计算,按照如下公式计算各物种综合评价总评分。
表3 德夯野生观赏植物综合评价等级划分标准Tab.3 Classification standard for comprehensive evaluation of wild ornamental plants in Dehang Scenic Spot
式中:T为综合评价总评分;Si为评价指标评分;W为评价指标总权重;n为评价指标数目。
2 结果与分析
2.1 观赏植物资源多样性构成
2.1.1 物种组成多样性
德夯野生观赏植物资源较为丰富,共422种,隶属于114 科285 属,分别占德夯维管植物192 科、781属、1 850 种总数的59.38%、36.49%、22.81%(表4)。其中蕨类植物有12 科16 属21 种,分别占德夯野生观赏植物植物科属种的10.43%、5.61%、4.98%;裸子植物有4科5属5种,分别占该区野生观赏植物科属种的3.51%、1.75%、1.18%;被子植物共有98 科264属396 种,分别占该区野生观赏植物科属种的85.96%、92.63%、93.84%,可见德夯野生观赏植物中被子植物占明显优势。
表4 德夯野生观赏资源植物科属种组成Tab.4 Family and species composition of wild ornamental plant resources in Dehang Scenic Spot
2.1.2 优势类群
分析野生观赏植物优势类群,对于寻找该类资源具有一定的指导意义。德夯野生观赏植物在不同的科、属中分布情况不同。从科级层面看,德夯野生观赏植物中含有种数大于10种的优势科共计6科68 属97 种,包括蔷薇科(Rosaceae,12 属25 种)、百合科(Liliaceae,14 属19 种)、菊科(Asteraceae,15属18 种)、豆科(Fabaceae,12 属13 种)、茜草科(Rubiaceae,10属11种)和忍冬科(Caprifoliaceae,5属11种)。从属级层面看,该区大于4 种的优势属共有7属40 种,其中以冬青属(IlexL.)和荚蒾属(ViburnumL.)最多,均有7 种,其次为珍珠菜属(LysimachiaL.)6 种,卷柏属(SelaginellaP. Beauv.)、蓼属(PolygonumL.)、榕属(FicusL.)和山茶属(CamelliaL.)均为5种。
2.1.3 生活习性
生活习性是植物为适应其气候环境所表现出的外部形态特征,这一特征可为观赏植物园林用途类型的划分提供参考依据。根据德夯野生观赏植物资源外部形态特征,将区域内野生观赏植物资源划分为乔木、灌木、草本和藤本,藤本可进一步划分为木质藤本和草质藤本(有些物种界于灌木与小乔木之间,在此统一按灌木计数)。
由表5可知,德夯野生观赏植物资源中,共有乔木114种,占该区野生观赏植物种总数的27.01%,代表植物如鹅掌楸[Liriodendron chinense(Hemsl.)Sarg]、香椿[Toona sinensis(Juss.) Roem.]、灯台树(Cornus controversaHemsl.)等;共有灌木90 种,占种总数的21.33%,如马银花(Rhododendron bachiiLevl.)、满山红(Rhododendron mariesiiHemsl. et Wils.)、披针叶胡颓子(Elaeagnus lanceolataWarb.)等;共有藤本38 种,占种总数的9.00%,其中包括木质藤本29种,占总种数的6.87%,如对萼猕猴桃(Actinidia valvataDunn)、网络鸡血藤[Callerya reticulata(Bentham) Schot]等;草质藤本有9 种,占总种数的2.13%,如五柱绞股蓝(Gynostemma pentagynumZ. P. Wang)、白英(Solanum lyratumThunberg)等。共有草本180 种,占总种数的42.65%,如萱草[Hemerocallis fulva(L.) L.]、益母草(Leonurus japonicusHoutt.)等。总体来看,木本植物共有223种,约占总种数的55.21%;草本植物有189 种,约占总种数的44.79%,德夯野生观赏植物生活习性中木本植物略微多于草本植物。与草本植物相比较,木本植物生长周期较长,加之该区为旅游景区,随着旅游景点的开发,人为干扰日益严重,因此在一定程度上不利于德夯观赏植物资源的更新,应加大对木本观赏植物的重视。
表5 德夯野生观赏植物生活习性统计Tab.5 Statistics of living habits of wild ornamental plants in Dehang Scenic Spot
2.2 德夯野生观赏植物区系地理成分分析
依据吴征镒对植物区系地理成分划分的方法[17],可将德夯的野生观赏植物114 科划分为13 个分布区类型,285 属划分为14 个分布区类型,422 种划分为15 个分布区类型(见表6)。由表6 可知,在科级层面上,世界分布(1 型)所含科数最多,有39科,占野生观赏植物科总数的34.21%,如报春花科(Primulaceae)、茜草科(Rubiaceae)、鼠李科(Rhamnaceae)等;其次为泛热带分布(2 型)有31 科和北温带(8 型)有18 科,分别占科总数的27.19% 和15.79%。总体来说,热带成分占优(2 ~ 7 型),有45科,占总科数的39.47%;温带成分(8 ~ 14 型)略少,有28科,占总科数的25.44%。因此,科层面上,可以热带分布科为线索,寻找新的野生观赏植物资源。在属层面上,北温带分布(8型)45属、泛热带分布(2型)43 属、东亚分布(14 型)40 属和热带亚洲分布(7型)36 属,所含属数较多,分别占德夯野生观赏植物总属数的15.79%、15.09%、14.04%及12.63%。总体来看,热带成分(2 ~ 7 型)113 属,占总属数的39.65%,温带成分(8 ~ 14 型)130 属,占总属数的45.61%,以温带成分占优,如紫菀属(AsterL.)、十大功劳属(MahoniaNutt.)、山胡椒属(LinderaThunb.)等。因此,在属层面上寻找野生观赏植物资源时,可以温带分布属为线索,寻找新的野生观赏植物资源。在种层面上,中国特有分布(15 型)和东亚分布(14 型)含有种数远高于其他分布型,分别达到171种和152 种,分别占总种数的比例为40.52%和36.02%,如百合(Lilium browniivar.viridulumBaker)、赤杨叶[Alniphyllum fortunei(Hemsl.) Makino]等。因此,在种层面上,可以中国特有分布(15 型)种和东亚分布(14 型)种为线索,寻找新的野生观赏植物资源。
表6 德夯野生观赏植物科、属和种分布区类型Tab.6 Distribution types of families, genera and species of wild ornamental plants in Dehang Scenic Spot
2.3 德夯野生观赏植物观赏特性分析
2.3.1 观赏类型
观赏植物或具有优美的花朵,或具有形态奇特的叶型,或具有色彩艳丽、形制饱满的果实,或具有气质特殊、风格迥异的整体外形。根据野生观赏植物的主要观赏器官与观赏特性,可将德夯野生观赏植物资源分为观花、观叶、观果和观形4 类[18](具备多个观赏部位的同株植物可重复统计)。
由表7 可知,德夯野生观赏植物的观赏部位类型多样,其中观花植物共有189 种,隶属于41 科129属,占德夯野生观赏植物总种数的44.79%,代表植物如满山红、金丝桃、忽地笑等;观叶植物有54 科120 属173 种,占总种数的41.00%,如红马蹄草(Hydrocotyle nepalensisHook.)、天胡荽(Hydrocotyle sibthorpioidesLam.)、虎耳草(Saxifraga stoloniferaMeerb.)等;观果植物有19 科49 属78 种,占总种数的18.48%,如红果树(Stranvaesia davidianaDcne.)、西北栒子(Cotoneaster zabeliiSchneid.)、火棘[Pyracantha fortuneana(Maxim.) H. L. Li]等;观形植物有12 科19 属25 种,占总种数的5.92%,如水杉(Metasequoia glyptostroboidesHu & W. C. Cheng)、马尾松(Pinus massonianaLamb.)、青檀(PteroceltistatarinowiiMaxim.)等。总体来看,德夯观花植物和观叶植物占绝大多数。
表7 德夯野生观赏植物观赏类型Tab.7 Classification of ornamental characteristics of wild ornamental plants in Dehang Scenic Spot
2.3.2 园林用途
按照观赏植物园林分类的通常做法,将德夯野生观赏植物的园林用途分为6类,分别是绿篱类、行道树类、花坛花镜植物类、垂直绿化植物类、地被类、独赏植物类[19](具备多种园林用途的同株植物可重复统计)。
由表8可知,德夯野生观赏植物园林用途多样,其中绿篱类有15 种,占总种数的3.55%,如云实[Caesalpinia decapetala(Roth) O. Deg.]、苀子梢[Campylotropis macrocarpa(Bge.) Rehd.]等;行道树类有21 种,占总种数的4.98%,如杜仲(Eucommia ulmoidesOliv.)、朴树(Celtis sinensisPers.)等;花坛花镜类有63 种,占总种数的14.93%,如蝶花荚蒾(Viburnum hanceanumMaxim.)、粉团(Viburnum plicatumThunb.)等;垂直绿化类有69 种,占总种数的16.35%,如南赤瓟(Thladiantha nudifloraHemsl. ex Forbes et Hemsl.)、栀子(Gardenia jasminoidesJ. Ellis)等;地被类有81 种,占总种数的19.19%,如吉祥草[Reineckea carnea(Andrews) Kunth]、过路黄(Lysimachia christinaeHance)等;独赏类有177 种,占总种数的41.94%,如山拐枣(Poliothyrsis sinensisOliv.)、八角枫[Alangium chinense(Lour.) Harms]等;可见独赏类植物的种类居多。
表8 德夯野生观赏植物园林用途类型Tab.8 Garden use types of wild ornamental plants in Dehang Scenic Spot
2.4 野生观赏植物资源观赏利用价值评价
通过对德夯422 种野生观赏植物评价得分的计算,将其划分为5 个等级。其中I 级植物有75种,代表植物如金丝桃、木鳖子、忽地笑等,这些植物不仅观赏价值高、观赏周期长,且大多对生境要求低、资源丰富,可广泛应用于园林景观中;II 级植物共有44 种,如野鸦椿[Euscaphis japonica(Thunb.) Dippel]、点地梅[Androsace umbellata(Lour.) Merr.]、秋海棠(Begonia grandisDry.)等,这些植物有较高的观赏价值,资源较丰富,可适度的开发利用;III 级植物有103 种,如络石[Trachelospermum jasminoides(Lindl.) Lem.]、黄蜀葵[Abelmoschus manihot(L.) Medicus]、金樱子(Rosa laevigataMichx.)等,这些植物有一定的观赏价值,可小规模的开发利用;IV 级植物有161 种,如青榨槭(Acer davidiiFranch.)、苦苣菜(Sonchus oleraceusL.)等,这些植物观赏价值一般,可考虑选择性开发利用;被评定为V 级的植物有39 种,如鸡仔木[Sinoadina racemosa(Sieb. et Zucc.) Ridsd.]、裂瓣玉凤花(Habenaria petelotiiGagnep.)这些植物观赏价值较低,对环境适应性不强,或资源稀少,不建议开发利用,但其作为野生观赏植物多样性的组成部分,也应受到相应的重视。此外,这一等级的野生观赏植物还包含许多濒危植物,如喜树(Camptotheca acuminataDecne.)、斑叶兰(Goodyera schlechtendaRchb. F.)等,对于这些濒危植物,应采取一些保护措施。通过对德夯野生观赏植物的评价,最终评价出I 级和II 级共119 种优良野生观赏植物,作为德夯开发利用的重点对象(表9)。
表9 德夯优良野生观赏植物Tab.9 Excellent wild ornamental plants in Dehang Scenic Spot
3 讨论
3.1 德夯野生观赏植物资源的基本特点
(1)野生观赏植物多样性丰富。德夯野生观赏植物共有114 科285 属422 种,超过已报道的吉首市甚至湘西地区的数量[9,20]。蔷薇科、百合科、菊科、豆科、茜草科和忍冬科为该区野生观赏植物的优势数量科,冬青属、荚蒾属、珍珠菜属、卷柏属、蓼属、榕属和山茶属为该区野生观赏植物的优势数量属。生活习性以木本为主,同时,乔木、灌木和藤本也占有一定比例,这些野生观赏植物资源的特点反映了德夯野生观赏植物资源的多样性和复杂性。
(2)区系地理成分复杂多样。在科层面上,热带成分占优势,其中以泛热带分布型最多;在属层面上,温带成分占优势,其中以东亚分布以及北温带分布最多;而在种层面上,中国特有分布型种数占比突出,表明该区野生观赏植物的现代亚热带成分构成主体。这与该区其他类型资源植物区系地理成分组成规律比较接近[21-24],从而反映出该区资源植物区系地理成分结构上的统一性。
(3)观赏部位以观花和观叶类居多,园林用途以独赏植物类占多数。在德夯野生观赏植物资源中,观花植物共有189 种,占总种数的40.69%;观果植物78 种,占总种数的16.77%;观叶植物173 种,占总种数的37.20%;观形植物25 种,占总种数的5.38%,可见该区野生观赏植物的观赏部位以观花和观叶类为主。在园林用途方面,德夯野生观赏植物资源中,可用作独赏植物的有177种,占总种数的41.55%。
3.2 德夯野生观赏植物资源开发利用建议
(1)开发利用和科学研究相结合,建立观赏植物种质资源库。加强优良观赏植物种类的生物学和生态学特性研究,如忽地笑、金丝桃等,找出维护和扩大种群的最佳方法。此外,对于该区野生观赏植物资源应建立种质资源库,这样不仅可为后续野生观赏植物的繁殖研究提供先期基础,而且也可为观赏植物的开发利用提供指导。
(2)充分挖掘野生观赏植物资源的综合利用价值,提高开发利用效益。野生观赏植物在园林建设中的用途是多方面的,许多种类既美化了人们的生活,也改善了生态环境,同时又具有药用、食用、材用及工业用途,如杜仲、枫香树(Liquidambar formosanaHance)等既可作为行道树,又可药用及材用。白花泡桐[Paulownia fortunei(Seem.) Hemsl.]、梧桐等观赏植物不仅树形优美,而且还具有净化空气的作用,是优良的行道树种,可优先考虑开发利用。此外,基于野生观赏植物资源的多样性对景观设计效果具有重要影响,不同形态特征的植物可以提供不同层次的空间感和纵深感[25],应充分发挥扶芳藤[Euonymus fortunei(Turcz.) Hand.-Mazz.]、木槿(Hibiscus syriacusL.)等在园林配景和景观设计方面的重要作用。
(3)坚持保护和开发并举,着力实现可持续发展。德夯野生观赏资源植物中有不少濒危物种,如南方红豆杉[Taxus wallichianavar.mairei(Lemee& H. Léveillé) L. K. Fu & Nan Li]、喜树、华重楼等植物一定程度上正被有效利用,因此在对这些野生观赏植物资源开发利用的同时,还需进一步加强保护,以实现资源的可持续性[26]。此外,对于分布范围较窄、数量较少、生长周期较长且繁衍能力较差的物种,要先了解其生态习性,再根据实际情况进行有效的保护,必要时可进行异地保护。这样不仅能得到有效保护,而且也能达到人与生态环境的和谐相处。