郭麗麗,趙 楠,梁倩雨,張 敏,劉翠英

(榆林學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院,陜西 榆林 719000)

彩葉植物是觀賞植物種類之一,主要表現(xiàn)在植物的整個生長季節(jié)或某個生長階段,相對穩(wěn)定地顯示區(qū)別于自然綠色的其他色彩[1],能夠豐富城市園林綠地色彩,提升園林植物應(yīng)用的藝術(shù)性效果。如今,我國部分地區(qū)相繼對彩色植物進(jìn)行引種馴化,主要有金色、花葉、銀灰色、紅色、紫色等葉色類型豐富的喬木、灌木、藤本等彩色葉植物。彩色植物受到園林設(shè)計師的廣泛關(guān)注,已經(jīng)在園林景觀領(lǐng)域大范圍推廣。

關(guān)于彩葉植物園林應(yīng)用的綜合評價前人的研究較少,且主要集中于較發(fā)達(dá)的地區(qū),對榆林地區(qū)彩葉植物綜合評價的研究應(yīng)用還未有報道[2-5]。層次分析法(AHP)是一種定性與定量相結(jié)合的決策分析方法,多年來在園林植物引進(jìn)、植物資源及景觀價值評價等方面廣泛應(yīng)用[5-6]。本研究通過層次分析法構(gòu)建榆林市彩葉植物綜合評價模型,對榆林市的152 種彩葉植物從其形態(tài)特征、生態(tài)適應(yīng)性等方面進(jìn)行評價,旨在篩選出適宜榆林市以及周邊半干旱區(qū)園林綠化應(yīng)用,且觀賞價值較高的彩葉植物。

1 研究區(qū)域概況

榆林市位于陜西省的最北端,地理坐標(biāo)北緯N36°57′～39°34′,東經(jīng)E107°28′～111°15′,總占地面積 43 578 km2,約占全省總面積的 22%。屬毛烏素沙地與黃土高原過渡地帶,為暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候,主要特點是四季分明,雨熱同期。年平均氣溫8.5 ℃,平均降水量 413.9 mm,日照時間2 593.5～2 914.4 h,無霜期145～169 d。土壤類型主要為風(fēng)沙土和黃綿土,有維管植物1068 種,植被類型較少,自然生條件較差,適生植物種類較少。

2 研究方法

2.1 調(diào)查地點及方法

本研究以榆林市范圍內(nèi)具有代表性的公園、居住區(qū)、城市干道、廣場等為調(diào)查樣地,在2019 年3 月至2021 年11 月進(jìn)行實地調(diào)查并拍攝照片,記錄植物物候期。結(jié)合實地調(diào)查及查閱文獻(xiàn),整理出榆林地區(qū)野生彩葉植物名錄。

2.2 研究對象

從調(diào)查整理的植物名錄中,根據(jù)生長環(huán)境、觀賞價值及生長表現(xiàn)等指標(biāo),初步篩選出榆林地區(qū)彩葉植物43 科77 屬152 種作為綜合評價的對象,其中喬木100 種,灌木50 種,藤本2 種。

2.3 評價方法

在廣泛征求專業(yè)人士和研究團(tuán)隊成員意見的基礎(chǔ)上,合理的進(jìn)行衡量和選取代表性評價因子,運用可視化建模與計算輔助軟件yaahp10.5 建立榆林地區(qū)彩葉植物綜合評價模型,對選取的152 種彩葉植物進(jìn)行綜合評價分析。

2.3.1 彩葉植物綜合評價模型

在借鑒前人對彩葉植物資源評價研究成果的基礎(chǔ)上,從目標(biāo)層、約束層、標(biāo)準(zhǔn)層、指標(biāo)層四個層次結(jié)構(gòu)構(gòu)建遞階層次評價模型[7]。同時,以彩色植物的整體特征,彩葉特征和生態(tài),適應(yīng)性為準(zhǔn)則層選取冠形美觀度、葉色、抗寒性和耐熱性等12 種因子等作為標(biāo)準(zhǔn)層評價指標(biāo),構(gòu)建榆林市彩葉植物綜合評價模型(圖1)。

圖1 榆林市彩葉植物綜合評價體系構(gòu)建

2.3.2 彩葉植物綜合評價方法

在借鑒前人[8-11]評價方法的前提下建立新的5分制綜合評價指標(biāo)(表1),以此作為評價依據(jù),對榆林市彩葉植物進(jìn)行全面評價。

表1 彩葉植物具體評價指標(biāo)和評分標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)果與分析

3.1 判斷矩陣、權(quán)重值與一致性檢驗

各評價因素的相對重要性在 AHP 評價體系中被視作關(guān)鍵的判斷依據(jù)。基于研究目的和彩葉植物評價體系模型的要求,用1～9 比率標(biāo)度量化的方式,構(gòu)建不同層次的兩兩比較判斷矩陣。本研究分別選取約束層和目標(biāo)層、標(biāo)準(zhǔn)層和約束層進(jìn)行比較判斷分別是A-B、B-C,構(gòu)建4 個判斷矩陣(表2),分別是 A-Bi、B1-Ci、B2-Ci、B3-Ci 和 B4-Ci,得出各矩陣的最大特征值(λmax)和對應(yīng)的特征向量(W),也就是某一層因素相對于上層的相對重要性權(quán)重。在研究中,4 個判斷矩陣的一致性比率(CR)<0.1(表 2)。

表2 綜合評價判斷矩陣、權(quán)重值和一致性檢驗

3.2 評價因素的權(quán)重值比較

依據(jù)表2 的彩葉植物綜合評價判斷矩陣可以得出各層次結(jié)構(gòu)的權(quán)重值,加權(quán)后得到各層次的總序,每個指標(biāo)C 相對于最高層 A 的相對重要性權(quán)重(表3)。數(shù)據(jù)表明,在約束層整體特征(B1)上,生長勢(C2)權(quán)重值最大,為0.3678;葉密度(C3)其次,為0.3080,冠形美觀度(C1)排第三,為0.2422;在約束層彩葉特征(B2)上,權(quán)重值依次為葉色(C5)0.6042,彩葉觀賞期(C7) 0.2007,變色率(C6)0.1207,葉形(C4)0.082 和群體變色一致性(C8)0.0744;約束層生態(tài)適應(yīng)性(B3)方面,耐旱性(C9)權(quán)重值最大為0.4192,其次為耐寒性0.2970,抗病蟲害能力0.1444,耐熱性0.1394。綜上所述,葉色(C5)、彩葉觀賞期(C7)和耐旱性(C9)是彩葉植物在榆林市選擇彩葉植物時最重要的評價指標(biāo)。

3.3 彩葉植物綜合評價分值及等級

通過表3 中綜合評價權(quán)重值比較,可以計算出榆林市152 種彩葉植物的綜合評價分值(表4),由此分出 4 個等級,其中:權(quán)重值較大的28 種應(yīng)用價值極高的樹種為Ⅰ級,綜合評價分值在4.5242～4.2509 之間,包括23 種喬木4 種灌木1 種藤本;33 種應(yīng)用價值較高的樹種為Ⅱ級,綜合評價值在4.1903～4.0629 之間,含29 種喬木3 種灌木1 種藤本;47 種應(yīng)用價值一般的樹種為Ⅲ級,綜合評價值在3.9608～3.5082 之間,包括30 種喬木17 種灌木;44 種應(yīng)用價值較差的樹種為Ⅳ級,綜合評價值在3.6693～4.3194,含18 種喬木26 種灌木。

表3 彩葉樹種綜合評價指標(biāo)體系標(biāo)準(zhǔn)層C 對于目標(biāo)層A 的總排序

表4 152 種彩葉樹綜合評分值及分級結(jié)果

應(yīng)用價值極高的Ⅰ級樹種有金葉槐(Sophora japonica‘jinye’)、金枝槐(Sophorajaponica‘Winter Gold')、五角楓(Acermono)、杏(Armeniaca vulgaris)、白樺(Betulaplatyhylla)、白蠟(Fraxinus Chinensis)、銀杏(Ghinkgobiloba)、復(fù)葉槭(Acernegundo)、金葉風(fēng)箱果(Physocarpusopulifoliusvar.luteus)、旱柳(Salixmatsudana)、五葉地錦(Parthenocissusquinquefolia) 等28 種(表5)。這些種樹葉色鮮艷,以金色或紅色為主,彩色葉期長,變色一致性高,樹形美觀,適應(yīng)性很強。

表5 綜合評分為Ⅰ級的28 種彩葉樹種

應(yīng)用價值較高的Ⅱ級樹種包括紫葉小檗(Berberisthunbergiivar.atropurpurea)、紅葉榆葉梅(Amygdalustriloba)、榆樹(Ulmuspumila)、香茶藨子(RibesodoratumWendland)、紅寶石海棠(Malus×micromalus‘Ruby’)、紫葉稠李(Padus virginiana‘CanadaRed’)、絳柳(Salixmatsudana f.pendula.)、南蛇藤(Celastrusorbiculatas) 等33種。這些樹種葉色艷麗,樹形較美觀,適應(yīng)性能力強,但有些彩葉觀賞期稍短,有些變色一致性稍差。

應(yīng)用價值一般的Ⅲ級樹種包括榆葉梅(Amygdalustriloba)、暴馬丁香(yringeamurensis)、日本晚櫻(Cerasusserrulatavar.lannesiana)、金銀木(Loniceramaackii)、沙棗(Elaeagunsangustifolia)、蒙古蕕(Cargopterismongholica)等47 種,由于這些樹種或葉色較暗,或呈彩期短暫,或冠形不突出,或者生態(tài)適應(yīng)性較差。

應(yīng)用價值較差的Ⅳ級樹種包括珍珠梅(Sorbariakirilowii)、紫葉桃(mygdaluspersica'Atropurpurea')、麥李(Cerasusglandulosa)、金葉蕕(Caryopteris×clandonensis'WorcesterGold)、接骨木(Sambucuswilliamsii)、黃檗(phellodendra amurense) 等44 種。該級樹種葉色觀賞一般,呈彩期較短,生態(tài)適應(yīng)性低,綜合評價分值作為彩葉樹種的利用價值較低。

4 討論

彩葉植物既可以豐富園林色彩,又具有良好的生態(tài)價值,成為近年來園林中廣泛應(yīng)用的觀賞植物,也逐漸成為美麗中國和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的綠化材料。人們對城市環(huán)境綠化的品質(zhì)要求和需求逐漸提高,因此彩葉植物生態(tài)適應(yīng)性評價尤為重要。

本文應(yīng)用層次分析法,依據(jù)榆林市的氣候特征、土壤性質(zhì)、環(huán)境質(zhì)量及栽培習(xí)慣等多方面因素,科學(xué)的篩選評價因子,從而構(gòu)建出榆林市彩葉植物的綜合評價模型,全面的地分析了榆林市彩葉植物的應(yīng)用價值,篩選出適宜榆林市以及周邊半干旱區(qū)園林綠化應(yīng)用彩葉植物。對于評分較高的植物可以直接利用,對于綜合評價分值較低的彩葉植物,選擇適宜的生長環(huán)境條件、提升養(yǎng)護(hù)管理水平,仍可以在園林景觀綠化中進(jìn)行推廣應(yīng)用[12]。

朱云辰等[13]研究對未來的植物景觀營造提供了依據(jù)。嚴(yán)慧玲等[14]在太行山區(qū)植被恢復(fù)植物篩選中應(yīng)用層次分析法,篩選出耐寒性和耐旱性優(yōu)秀的植物種類,效果顯著。本研究對彩葉植物進(jìn)行了初步的綜合評分及排序,結(jié)果表明,彩葉植物在約束層 B1 上,葉色(C5)和彩葉觀賞期(C7)的權(quán)重占比較高。由此證明植株彩葉觀賞期和葉色因素在對彩葉植物評價中占有最重要的地位,這在朱倩玉等[15]的研究中也有所體現(xiàn)。具體到榆林市,彩葉植物能否適應(yīng)季節(jié)性干旱、成功越冬,將直接影響到其應(yīng)用效果,而植物的耐旱性(C9)、耐寒性(C10)在生態(tài)適應(yīng)性評價因子中占有最大權(quán)重,也與園林生產(chǎn)實際相符。

本研究也存在一些不足,在彩葉植物評價因子中,許多影響因子目前還很難量化,且選取評價因子不太全面,尤其是整體特征指標(biāo)中還包括壽命、是否耐移植、耐修剪、繁殖力強弱等生長指標(biāo),也未包含果實、枝條、樹干、樹皮等其他觀賞特性指標(biāo)。在下一步研究中可進(jìn)一步細(xì)化評價指標(biāo),對此次綜合評分高的彩葉植物應(yīng)用價值進(jìn)行深入研究,為日后彩葉植物的實際生產(chǎn)應(yīng)用提供理論支持。

5 結(jié)論

在榆林市彩葉植物綜合評價體系模型的構(gòu)建中,依據(jù)篩選出的3 個準(zhǔn)則層因素和12 個子準(zhǔn)則層因素的權(quán)重占比、評分標(biāo)準(zhǔn)及等級劃分標(biāo)準(zhǔn),建立了完整的榆林市彩葉樹種評價體系。在榆林市彩葉樹種評價體系中,葉色(C5)權(quán)重值最大,權(quán)重值為0.3587;其次是彩葉觀賞期(C7),權(quán)重值為0.1192;耐旱性(C9),權(quán)重值為0.1045;其他9 個因素權(quán)重占較小。通過綜合評價指標(biāo)體系的建立,將榆林市152 種彩葉植物被劃分為4 個層次:有28 種彩葉植物評定為Ⅰ級,其整體表現(xiàn)優(yōu)良,色彩鮮明、呈彩期較長,生態(tài)適應(yīng)性及繁殖育種能力較強,可作為主要彩葉樹種在榆林市園林綠地景觀推廣應(yīng)用;有33 種彩葉植物評定為Ⅱ級,整體表現(xiàn)優(yōu)良,生態(tài)適應(yīng)性及繁殖育種能力較強,開發(fā)利用前景廣闊;有47 種彩葉植物評定為Ⅲ級,在面對榆林市炎熱干燥的環(huán)境下,其生態(tài)適應(yīng)性較弱,如金葉榆、茶條槭等植物在榆林夏天炎熱干燥的氣候條件下容易發(fā)生枯焦的現(xiàn)象;如果條件允許可以選擇在半蔭的氣候環(huán)境下引種栽植,同時需要加強日常養(yǎng)護(hù)管理制度,此植物仍然具有較大的利用價值;有44 種彩葉植物評定為Ⅳ級,整體表現(xiàn)不顯著、呈彩期較短,葉色表現(xiàn)不太明顯,開發(fā)應(yīng)用潛力相對較小。