余新萍 張德順

同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院 上海 200092

上海從新西蘭引種園林植物的種源地選擇

余新萍 張德順

同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院 上海 200092

根據氣候相似性理論，運用歐氏距離模糊相似優(yōu)先比法劃定適宜上海進行園林植物引種的新西蘭區(qū)域。分析因子為新西蘭30個氣象站點1971—2000年的月最高溫度平均值、最低溫度平均值、極端最高溫度、極端最低溫度、年平均日照時數、年平均降水量、年平均相對濕度以及各地海拔。分析結果表明：布倫海姆與上海氣候差異最小，其次是漢密爾頓、吉斯伯恩、基督城、馬斯特頓、亞歷山德拉，再次是尼爾森、納皮爾；南島馬爾堡地區(qū)的東北沿海地帶、坎特伯雷平原的中部沿海地帶、奧塔哥地區(qū)中部，北島懷卡托地區(qū)中部、吉斯伯恩地區(qū)的南部沿海地帶以及惠靈頓地區(qū)的東北部是最適宜上海進行園林植物引種的區(qū)域。

園林植物，模糊相似優(yōu)先比，引種，上海，新西蘭

新西蘭有著非常豐富而獨特的植被資源，然而被引入我國的植物種類卻不多。迄今為止，我國從新西蘭引進的植物主要有：經濟作物類的牧草系列品種、新西蘭菊苣、新嘎啦蘋果、南方脆蘋果、珊夏蘋果、太平洋玫瑰蘋果、新西蘭紅梨系列、獼猴桃新品種系列、番杏(Tetragoniatetragonioides)等; 園林觀賞植物類的新西蘭臘梅(Chamelauciumuncinatum)[1]、長階花(Hebe)屬“維力(Wiri)”系列的‘維力鏡像’(Hebe‘Wiri Image’)[2]、紫花長階花(Hebeandersonil)、四翅槐(Sophoraspp.)、松紅梅(Leptospermumscoparium)、新西蘭麻(Phormiumtenax)、新西蘭風草(Anemanthelelessoniana)、千葉蘭(Muehlenbeckiacomplexa)等。目前除了松紅梅、新西蘭麻在上海及全國新興的園林花境中有少量運用，千葉蘭也逐漸成為溫室植物和家庭園藝的新寵之外，其他被引進的園林植物由于栽培馴化技術的限制而尚未投入大規(guī)模的苗木生產和園林運用，這與英國、美國、日本等園藝發(fā)達國家在引種與運用新西蘭園林植物方面存在著一定的差距[3]。

我國的部分區(qū)域和新西蘭在氣候、土壤、植被等方面具有一定程度的相似性。但熱量條件、降水類型以及冬季寒潮等方面的差異決定了原產新西蘭的植物只能引種到我國南部的熱帶、亞熱帶地區(qū)以及西南的高海拔地區(qū)。目前尚無系統(tǒng)的新西蘭植被種源地與國內城市氣候因子間關系的理論研究，大部分引種工作關注的是個體植物種類的經濟效益、觀賞價值等方面，缺乏引種種源地選擇的科學理論。運用歐氏距離模糊相似優(yōu)先比法[4-7]對新西蘭各氣象站點與上海的氣候信息進行相關性分析，通過分析比較各站點與上海的氣候差異，從理論上精確劃分適宜引種的站點和區(qū)域，為今后的園林植物引種工作提供科學、可靠的理論依據。

1 資料與方法

1.1 氣候因子選擇

溫度、水分、光照、土壤、海拔、生物關系是限制植物分布的重要因素，也是影響植物引種成敗的主要指標，其中影響植物物候的主要因素是溫度、水分、光照條件等氣候因素。種源地與引種地間氣候差異越小，引種成功的可能性越大。

1) 溫度。溫度因子是支配植物生長發(fā)育、限制植物分布的最顯著因子。最低溫度、最高溫度、平均溫度是園林植物引種的3個熱量指標。園林植物引種還要考慮到幾年甚至幾十年一遇的極端氣候條件，如極端高溫、極端低溫等。中國引種的新西蘭植物主要來自亞熱帶地區(qū)，因此上海夏季的相對高溫、極端高溫和冬季的相對低溫、極端低溫都是影響植物成活的最重要因素。

2) 水分。上海降水主要集中在夏季，與新西蘭有一定的差異。新西蘭全境屬于溫帶海洋性氣候，由于受西風影響，西海岸雨水豐沛，東海岸則雨量較少，大部分地區(qū)全年降水分布比較均勻，基本上屬于均雨型。

3) 日照。日照在一定程度上限制植物的生長與分布。日照差異越大，氣候相似性差距越大。上海夏季7、8月份為全年日照最多時期，冬季日照量則為全年最少；新西蘭夏季陽光較其他季節(jié)充足，但相對而言，冬季的陽光也不算少。由于幾乎沒有空氣污染，新西蘭夏季的紫外線格外強烈。

1.2 數據來源

分析數據主要來自新西蘭NIWA(National Institute of Water and Atmospheric Research)網和中國氣象科學數據共享服務網，數據包括新西蘭南、北島及主要離島(南極斯科特基地與上海氣候差異性太大，本文未做相關性分析)30個站點及上海的氣象信息，主要分析因子有夏季(選取新西蘭1月、上海7月)月平均最高溫度(℃)、冬季(選取新西蘭7月、上海1月)月平均最低溫度(℃)、極端最高氣溫(℃)、極端最低氣溫(℃)、年平均日照時數(h)、年平均降水量(mm)和年平均相對濕度(%)。將風速(km/h) 、氣壓(pa)與非氣候指標海拔高度(m)作為次要分析因子。表1列出各站點主要參考的氣象數據。

1.3 分析方法

以溫度作為植物生理年周期的主要因子，將新西蘭1月數據與上海7月做比較，新西蘭7月與上海1月做比較。日照、降水、相對濕度則選取年值。

采用歐氏距離模糊相似優(yōu)先比法對各氣象站點數據進行統(tǒng)計分析，計算得出的距離系數能全面、綜合地反映兩地區(qū)之間多時段、多要素的相似程度。分析過程如下：

設有一樣品集合X，X={X1，X2，X3…，Xn}；每個樣品具有s個因子，即：Xi={Xi1，Xi2，…，Xim} (i=1，2，…，n，n=177；s=1，2，…，m，m=5)。

Xi、Xj為其中任意2個樣品，固定樣品為上海地區(qū)氣候因子Xk。

1) 首先對原始數據作歸一化處理，用公式：

(1)

2) 用相對歐氏距離計算被選樣品Xi與固定樣品Xk之間的差異，公式為：

(2)

2 結果與分析

采用歐氏距離系數對新西蘭各氣象站點與上海之間的氣候資料進行分析比較，得出各站點與上海間相似程度大小。相似距離系數越小，表示相似程度越高[8-9]。

2.1 相似性結果

根據植物引種的氣候相似性理論，將適合上海地區(qū)引種的新西蘭區(qū)域劃分為3類：適宜站點、次適宜站點和不適宜站點。表2僅列出適宜和次適宜的站點。

表1 部分站點氣候數據簡表

表2 各站點與上海氣候相似性排序

2.2 相似性區(qū)域劃分

根據各站點與上海的相似性大小，將新西蘭本土區(qū)域劃分為引種適宜區(qū)、引種次適宜區(qū)(圖1)。

圖1 與上海氣候相似的新西蘭區(qū)域(適宜區(qū)、次適宜區(qū))

適宜區(qū)是和上海氣候最為接近的區(qū)域，具體的地理范圍包括南緯40.74° —42.33° ，東經172.71°—174.23的馬爾堡區(qū)；南緯37.70°—37.85°，東經175.19°—175.36°的漢密爾頓區(qū)；南緯37.53°—39.97°，東經177.23°—178.55°的吉斯伯恩區(qū)；南緯40.67°—41.22°，東經175.48°—176.27°的馬斯特頓區(qū)；南緯43.39°—43.64°，東經172.39°—172.81°的基督城區(qū)；南緯44.50°—45.81°，東經168.71°—170.43°的奧塔哥中部地區(qū)。其中比較接近的點為布倫海姆、漢密爾頓、吉斯伯恩、基督城、馬斯特頓和亞歷山德拉，這6個站點與上海的氣候相似程度遠高于其他諸點，這一區(qū)域最適宜上海進行園林植物引種。

次適宜區(qū)是和上海氣候較為相似的區(qū)域，上海引種這一區(qū)域的園林植物有成功的可能性。其具體區(qū)域包括南島的尼爾森、皇后鎮(zhèn)、提馬魯；北島的納皮爾市、陶蘭加、陶波等地區(qū)。

不適宜區(qū)是與上海氣候有較大差異的地區(qū)，包括新西蘭除適宜區(qū)和次適宜區(qū)以外的所有區(qū)域。

3 結論與討論

由于新西蘭早在8 000萬至5 000萬年前已遠離大陸架，許多原始植物得以在孤立的環(huán)境中生存和演化；境內地形地貌多變，有高山、平原、冰川、地熱、火山群、濱海、峽灣、島嶼、內陸等不同的地理環(huán)境，因此特有植物的比例非常高，約81.1%為其特有種，并擁有35個特有屬[10]。其特有的四翅槐(Sophoraspp.)、銀蕨(Cyatheadealbata)、鷹喙花(Clianthuspuniceus)、新西蘭圣誕樹(Metrosiderosexcelsa)、貝殼杉(Agathisaustralis)、香棕(Rhopalostylissapida)等都是極具觀賞價值和經濟價值的珍稀植物種質資源。這為植物種質資源的收集和異地保存提供了豐富的材料，但復雜變化的地形地理、地質土壤、氣候特征和降雨類型等諸多因素使得植物的引種馴化工作面臨著一定的挑戰(zhàn)。將各地的氣候數據與引種地進行比較分析，確定適宜引種的種源地區(qū)域，能最大限度地保證引種成功的可能性。本次分析的30個站點基本可以反映并代表各地錯綜復雜的地理氣候情況，通過模糊相似優(yōu)先比進行一系列的聚類分析，可以確定氣候相似的區(qū)域。通過分析，得到結論如下：

1) 布倫海姆、漢密爾頓、吉斯伯恩、基督城、馬斯特頓、亞歷山德拉等站點與上海的氣候相似性程度較高，適合進行園林植物引種。

2) 尼爾森市、霍克灣中部沿海地區(qū)的納皮爾和奧塔哥北部地區(qū)的皇后鎮(zhèn)是較適合引種的區(qū)域。部分站點月平均最低氣溫、平均最高氣溫、年平均降水量、年平均日照時數等主導因子與上?？傮w氣候相似性高，園林植物引種成功的可能性較大。

3) 不適宜區(qū)氣候類型比較復雜，北島北部主要為亞熱帶海洋性氣候，西部為溫帶海洋性氣候，降水類型皆為均雨型；南島西海岸為全年多雨的溫帶海洋性氣候，且海拔較高；南部則為溫帶海洋性氣候，這些區(qū)域的氣候類型與上海地區(qū)存在較大差異，引種的植物往往難以適應上海的立地條件，引種成功的可能性較小，引種時需慎重考慮。

引種相似性區(qū)域的劃分依據是植物的分布和生長主要受氣候條件限制，在氣候相似區(qū)域間進行相互引種，成功的可能性較大。但樹種間“廣布種”與“窄域種”的生物學特性，引種地與種源地在土壤性質、地下水位等方面的差異也有可能成為制約引種成功與否的因素。其次，引種植物在一個新的環(huán)境中能否存活，除取決于對當地環(huán)境因子的適應、耐受能力外，物種競爭、區(qū)域喜好程度[11-12]也使引種成功與否具有極大的不確定性。因此，進行林木引種時，除了氣候因素外，還必須綜合考慮海拔、地形、土壤、生物關系等多種因素。

由于生物關系、土壤理化性狀和pH值難以如氣象信息那樣作出定量的規(guī)律性描述，因此，本文的研究僅限于氣候相似區(qū)的比較。實際引種過程中應了解每個植物種類對不同環(huán)境條件的特定要求，根據限制其分布的環(huán)境因子具體考慮[13]，以加大引種成功的可能性。

本文逆向采用歐氏模糊相似優(yōu)先比法分析得出適合上海進行園林植物引種的新西蘭區(qū)域，對引種工作具有一定的指導意義，對國內研究和引種南半球植物種質資源工作的開展也有一定的指導和促進作用。

[1]柳建軍，劉錫葵.新西蘭臘梅揮發(fā)性成分分析[J].昆明師范高等?？茖W校學報，2005，27(4):14-17.

[2]蔣亞蓮,熊麗,吳麗芳,等.木本婆婆納‘維力鏡像’的組培快繁技術[J].園藝學報，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]張德順.花卉適宜栽培地的模糊識別[J].園藝學報，1990,17(3)：233-237.

[5]王雪娥，DECKER W L.歐氏距離系數在農業(yè)氣候相似性研究中的應用[J].南京氣象學院學報，1989，12(2)：187-199.

[6]袁嘉祖，馮晉層.模糊數學及其在林業(yè)中的應用[M].北京：中國林業(yè)出版社，1988.

[7]張德順，陳有民.北京山區(qū)野生花卉調查分析[J].北京林業(yè)大學學報，1989,11(4)：80-87.

[8]張京偉，張德順，有祥亮，等.基于模糊相似優(yōu)先比法劃分與上海氣候相似的美國區(qū)域[J].江西農業(yè)大學學報，2009，31(6):1178-1182.

[9]張京偉，張德順，劉慶華.上海從澳大利亞引種園林植物的種源地選擇[J].中國園林，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.兩個生態(tài)環(huán)境相似性計算方法的探討[J].生態(tài)學雜志，1987,6(6)：55-56.

[12]虞德源.用生態(tài)相似原理打造“綠色之都”:對園林植物引種方法的探析[J].技術與市場(園林工程)，2006(12)：36-40.

[13]陳俊愉，陳瑞丹.對園林植物引種馴化的再認識[C]//2007年中國園藝學會觀賞園藝專業(yè)委員會年會.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，在讀碩士研究生，研究方向為風景園林規(guī)劃與設計。E-mail: 112515542@qq.com

張德順(1964-)，男，博導，教授，IUCNSSC 委員，中國植物學會理事，主要研究方向為園林植物景觀學原理與方法，生態(tài)與園林規(guī)劃設計等。E-mail: zds@#edu.cn

10.3969/j.issn.1672-4925.2017.01.008