管詩敏,玄錦,李祖嬋,吳雅華,鄧傳遠(yuǎn),黃柳菁

（福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院,福建福州350007）

蕨類植物是一類可觀株形、葉形、葉色、孢子囊群的觀賞植物.近年來,因其耐陰、耐旱、抗污染、適應(yīng)性廣、易管理的特點(diǎn),被廣泛運(yùn)用于園林景觀配置、邊坡防護(hù)綠化、盆栽觀賞、地被植物、水景配置、蕨類植物專類園、環(huán)境指示植物與生態(tài)修復(fù)、環(huán)境治理等方面[1].

中國蕨類資源豐富,約2 600種,占世界總數(shù)的1/5,是東亞蕨類植物的主要部分.目前,蕨類植物的觀賞特性和應(yīng)用價(jià)值在我國已得到認(rèn)可,我國蕨類植物具有觀賞價(jià)值的達(dá)數(shù)百種,但得到較好開發(fā)應(yīng)用的種類僅幾十種[2],可見其開發(fā)利用空間極大.福建省地處中國東南亞熱帶地區(qū),蕨類植物約有46科112屬382種[3],尤其是自然保護(hù)區(qū)內(nèi),資源豐富[4],其優(yōu)越的地理?xiàng)l件和水文氣候?yàn)檗ь愔参锾峁┝肆己玫纳姝h(huán)境.汀江源國家級自然保護(hù)區(qū)為典型的中亞熱帶原生性森林生態(tài)系統(tǒng),自然條件優(yōu)越,植物資源豐富,開發(fā)價(jià)值極高,在種子植物區(qū)系[5]、群落特征[6-7]方面已有一定研究,但是在蕨類植物園林應(yīng)用方面的研究較少涉及,亟需對汀江源蕨類植物進(jìn)行觀賞性評價(jià)與開發(fā)應(yīng)用.

本研究采用灰色關(guān)聯(lián)度和逼近理想解排序法（DTOPSIS）,對汀江源國家級自然保護(hù)區(qū)蕨類植物進(jìn)行綜合評價(jià).這兩種方法廣泛運(yùn)用于品種選育[8-9]、觀賞草[10]、行道樹[11]研究等,灰色關(guān)聯(lián)度分析法是一種定性分析和定量分析相結(jié)合的綜合評價(jià)模型,該模型可以較好地解決評價(jià)指標(biāo)難以準(zhǔn)確量化和統(tǒng)計(jì)的問題,能夠較全面地評價(jià)品種的優(yōu)劣；DTOPSIS法作為一種新的綜合評價(jià)方法近年來廣泛用于多目標(biāo)決策分析中.兩種方法結(jié)合能夠?qū)ь愔参镞M(jìn)行全面評價(jià),進(jìn)而篩選出綜合價(jià)值相對較高,適合園林景觀應(yīng)用的觀賞蕨類,為亞熱帶地區(qū)園林綠化建設(shè)提供依據(jù),也為蕨類植物的開發(fā)應(yīng)用提供理論參考.

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

福建汀江源國家級自然保護(hù)區(qū)位于福建省長汀縣境內(nèi),坐落于武夷山脈南段延伸支脈區(qū)域,地理坐標(biāo)為：北緯25°35'12"～26°01'31",東經(jīng)116°02'02"～116°30'08".包括圭龍山片（1 555.2 hm2）、中磺片（1 280.6 hm2）和大悲山片（7 543.9 hm2）,總保護(hù)面積10 379.7 hm2.屬中亞熱帶季風(fēng)性氣候,是海洋氣候與大陸氣候的過渡地帶,氣候溫和、雨量充沛、陽光充足.年平均氣溫16.8℃；年降水量為1 750 mm.地帶性土壤為紅壤,土層和腐殖質(zhì)層厚.植物資源豐富,物種繁多,可利用性強(qiáng).

1.2 調(diào)查方法

為了全面深入研究汀江源自然保護(hù)區(qū)的蕨類資源,本研究采用樣線調(diào)查法,于2019年7月—2019年12月進(jìn)行實(shí)地調(diào)查,并現(xiàn)場進(jìn)行鑒定,記錄蕨類植物的種類、觀賞部位和特點(diǎn),采集無法鑒定的植物帶回實(shí)驗(yàn)室,參考《中國植物志》《中國植物圖像庫》《福建植物志》，其他書籍和資料鑒定或詢問專家鑒定.

1.3 研究方法

根據(jù)蕨類植物的特點(diǎn),在參考相關(guān)研究[2,12-14]的基礎(chǔ)上,征求專家及相關(guān)專業(yè)人員的意見后,選定株形、葉形、葉色、孢子囊群、對生境的要求這五個(gè)評價(jià)指標(biāo),并制定評分標(biāo)準(zhǔn)（表1）,隨機(jī)發(fā)放問卷給風(fēng)景園林專業(yè)學(xué)生、老師、一般群眾,共27人打分,其中園林相關(guān)行業(yè)19人,非園林相關(guān)行業(yè)8人,對硬指標(biāo)（葉色、葉質(zhì)、對生境要求）直接打分,軟指標(biāo)（株形、葉形、孢子囊群）采取27人打分取平均值的方法.然后利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法得出評價(jià)結(jié)果,篩選出景觀質(zhì)量好、觀賞價(jià)值高、適應(yīng)性廣、適于推廣的蕨類植物.

表1 蕨類植物性狀指標(biāo)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Evaluation criteria for pteridophyte indicators

1.3.1 灰色關(guān)聯(lián)度分析法 以參試的117個(gè)蕨類植物作為一個(gè)灰色系統(tǒng),每個(gè)性狀指標(biāo)作為該系統(tǒng)的一個(gè)灰元,根據(jù)評價(jià)要求構(gòu)建一個(gè)理想品種（各性狀指標(biāo)值均為5）,以評分結(jié)果為基礎(chǔ),對性狀指標(biāo)量化值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化及無量綱化處理,以理想品種作為參照,計(jì)算不同植物綜合性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)及關(guān)聯(lián)度.關(guān)聯(lián)度越大其相似度就越高,參試種綜合性狀較好,反之則較差.參試種類的調(diào)查性狀構(gòu)成數(shù)列xi（i=1,2,3,…,i為參試種編號）,其中理想種的性狀行成數(shù)列為x0（0為理想種編號）,性狀指標(biāo)k（k=1,2,3,4,5）.按照以下公式（1）計(jì)算參試種與理想種之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)ζi（k）.公式（2）計(jì)算關(guān)聯(lián)度ri.再將其進(jìn)行歸一化處理,計(jì)算出各指標(biāo)的權(quán)重ωk后,根據(jù)公式（3）,求得各指標(biāo)的加權(quán)關(guān)聯(lián)度ri',加權(quán)關(guān)聯(lián)度結(jié)果如下

式（2）中：n表示調(diào)查性狀指標(biāo)數(shù)量,n=5.

1.3.2 DTOPSIS分析法 利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法得到的權(quán)重值（表）,乘以評分矩陣建立加權(quán)的決策矩陣R,由決策矩陣R,帶入公式（4）、（5）可得正理想解和負(fù)理想解數(shù)列.

利用公式（6）、（7）,計(jì)算各參試種與正理想解和負(fù)理想解的距離,帶入公式（8）,計(jì)算參試種與理想種的相對接近度Ci,并排序,Ci越大,參試種越接近理想種.

2 結(jié)果與分析

2.1 汀江源蕨類資源概況

本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)汀江源國家自然保護(hù)區(qū)蕨類植物共計(jì)35科、65屬、117種（表2）.其中,超過5種的科有水龍骨科Polypodiaceae（10/16,屬數(shù)/種數(shù),下同）、鱗毛蕨科Dryopteridaceae（4/16）、卷柏科Selaginellaceae（1/11）、鐵角蕨科Aspleniaceae（1/7）、蹄蓋蕨科Athyriaceae（4/7）、金星蕨科Thelypteridaceae（5/7）、鳳尾蕨科Pteridaceae（1/7）、中國蕨科Sinopteridaceae（4/6）.

表2 汀江源自然保護(hù)區(qū)蕨類植物科屬種的組成Tab.2 Composition of pteridophytes in Tingjiangyuan Nature Reserve

按照蕨類的生長特性,將117種蕨類植物分為陸生、石生、附生、藤本、水生5大生態(tài)類型（表3）.其中陸生植物占絕大部分（71.79%）,附生次之（21.37%）,石生（17.95%）,藤本和水生較少（1.71%）.生態(tài)習(xí)性的多樣性為不同環(huán)境綠化提供了多樣化選擇.

表3 汀江源自然保護(hù)區(qū)蕨類分類群統(tǒng)計(jì)表Tab.3 Statistical table of pteridophytes in Tingjiangyuan Nature Reserve

與鄰近自然保護(hù)區(qū)蕨類植物資源比較發(fā)現(xiàn)（表4）,汀江源保護(hù)區(qū)蕨類植物資源處于中等水平,資源較豐富；黃楮林保護(hù)區(qū)[15]與梅花山保護(hù)區(qū)[16]蕨類資源最豐富,隸屬于40科、78屬、165種和42科、83屬、189種；九阜山保護(hù)區(qū)[17]與汀江源保護(hù)區(qū)相近,隸屬于34科、59、112種；南雄梧桐保護(hù)區(qū)[18]和牛姆林保護(hù)區(qū)[19]種類較少,分別為33科、55屬92種和28科、51屬、84種.

表4 汀江源自然保護(hù)區(qū)蕨類植物資源與其他地區(qū)蕨類植物資源比較Tab.4 Statistical table of pteridophytes in Tingjiangyuan Nature Reserve

2.2 汀江源蕨類植物各性狀指標(biāo)綜合評價(jià)

評價(jià)結(jié)果顯示（表5）,整體參試種綜合評價(jià)優(yōu)良,開發(fā)應(yīng)用價(jià)值較高.蕨類植物株形優(yōu)美,被稱為“無花之美”,整體參試種株形觀賞價(jià)值高,評分較高,≥3達(dá)110種.葉形多樣,有復(fù)葉、單葉、羽狀、深裂、淺裂,評分較高（≥3）占52.14%.蕨類植物以孢子形式繁殖,大多種類的孢子囊群密集且易傳播,故不受人們喜愛,評分較低.整體葉色觀賞價(jià)值高,其中有異色的如翠云草、江南卷柏、卷柏等,葉深綠及灰綠較少.參試種對生境要求較低,適應(yīng)性廣,評分較高（≥3）的占80.34%.葉色以綠色、翠綠色為主,占82.51%,葉質(zhì)以革質(zhì)、草質(zhì)為主,占58.97%,耐低濕度能力較強(qiáng).

表5 蕨類植物評價(jià)得分表Tab.5 Evaluation score of pteridophytes

（續(xù)表5）

根據(jù)公式（3）可得,蕨類植物的各評價(jià)指標(biāo)權(quán)重依次為對生境要求＞葉色＞株形＞葉形＞葉質(zhì)＞孢子囊群（表6）.

表6 參試種各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度和權(quán)重值Tab.6 Correlation and weight values of various indicators

2.3 灰色關(guān)聯(lián)度和DTOPSIS法分析結(jié)果

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度原則,篩選出32種與理想種接近的參試種（表7）,其灰色關(guān)聯(lián)度≥0.6,篩選出的品種多以植株優(yōu)美、葉形獨(dú)特、孢子囊群較少為特點(diǎn).由表7可知,灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果中,≥0.8的僅有卷柏,為0.8065；≥0.7的有耳基卷柏、翠云草、中華里白、扇葉鐵線蕨、長葉鐵角蕨；≥0.6的有銀粉背蕨、鐵線蕨、鳳丫蕨、華南鐵角蕨、珠芽狗脊等.

表7 加權(quán)關(guān)聯(lián)度與接近度Ci排序比較（≥0.6,Ci≥0.6）Tab.7 Rank comparison DTOPSIS value correlation the weighted gray correlation value（≥0.6,Ci≥0.6）

表7 加權(quán)關(guān)聯(lián)度與接近度Ci排序比較（≥0.6,Ci≥0.6）Tab.7 Rank comparison DTOPSIS value correlation the weighted gray correlation value（≥0.6,Ci≥0.6）

DTOPSIS法分析結(jié)果X1X2X3X4X8X9 X10 X12 X13 X14 X15 X18 X20 X21 X24 X38 X40 X41 X42 X43 X48 X50 X51 X61 X64 X65 X77 X81 X101 X112 X113 X117 images/P59_3536395.jpg 0.667 1 0.637 1 0.662 2 0.602 4 0.719 1 0.621 8 0.669 2 0.606 0 0.806 5 0.638 9 0.731 3 0.663 4 0.628 1 0.721 2 0.665 2 0.618 3 0.612 0 0.638 6 0.610 8 0.679 5 0.699 5 0.713 8 0.640 4 0.698 1 0.732 6 0.635 0 0.613 6 0.619 4 0.600 7 0.621 0 0.600 8 0.624 7排序11 18 14 30 5 22 10 29 1 16 3 13 20 4 12 25 27 17 28 976 15 82 19 26 24 32 23 31 21種蛇足石杉藤石松石松垂穗石松耳基卷柏兗州卷柏江南卷柏疏葉卷柏卷柏毛枝卷柏翠云草紫萁芒萁中華里白海金沙井欄邊草蜈蚣草蕨粉背蕨銀粉背蕨鐵線蕨扇葉鐵線蕨鳳丫蕨華南鐵角蕨長葉鐵角蕨華中鐵角蕨珠芽狗脊刺頭復(fù)葉耳蕨抱石蓮石韋廬山石韋蘋差異/%17.28 21.00 17.88 25.31 10.84 22.90 17.02 24.86 0.00 20.78 9.31 17.74 22.12 10.57 17.52 23.33 24.11 20.82 24.26 15.75 13.26 11.49 20.59 13.43 9.16 21.26 23.91 23.19 25.51 22.99 25.50 22.54序號 灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果Ci 0.745 6 0.646 8 0.709 0 0.664 1 0.705 8 0.883 8 0.623 4 0.698 6 0.647 0 0.774 8 0.730 9 0.655 3 0.616 3 0.756 7 0.763 6 0.772 3 0.697 1 0.611 3 0.729 8 0.797 2 0.676 1 0.687 8 0.664 4 0.624 6排序7 20 10 17 11 1 22 12 19 38 18 23 654 13 24 92 15 14 16 21種蛇足石杉垂穗石松耳基卷柏兗州卷柏江南卷柏卷柏翠云草紫萁芒萁中華里白海金沙蕨粉背蕨銀粉背蕨鐵線蕨扇葉鐵線蕨鳳丫蕨書帶蕨華南鐵角蕨長葉鐵角蕨華中鐵角蕨珠芽狗脊刺頭復(fù)葉耳蕨石韋差異/%15.64 26.82 19.77 24.85 20.14 0.00 29.46 20.95 26.79 12.33 17.30 25.85 30.26 14.38 13.60 12.61 21.12 30.83 17.42 9.79 23.50 22.17 24.82 29.32序號X1 X4 X8 X9 X10 X13 X15 X18 X20 X21 X24 X41 X42 X43 X48 X50 X51 X53 X61 X64 X65 X77 X81 X112 X1 X4 X8 X9 X10 X13 X15 X18

根據(jù)DTOPSIS法分析原則,Ci值越大,參試種的價(jià)值越接近理想種,依據(jù)公式（8）的計(jì)算結(jié)果,共篩選出24種Ci≥0.6的品種（表7）.Ci≥0.8的也是卷柏,Ci為0.8838；Ci≥0.7的有蛇足石杉、耳基卷柏、江南卷柏、中華里白、海金沙、銀粉背蕨、鐵線蕨、扇葉鐵線蕨、華南鐵角蕨、長葉鐵角蕨.Ci≥0.6的有垂穗石松、翠云草、紫萁、粉背蕨、鳳丫蕨、書帶蕨等13種.

3 結(jié)論與討論

3.1 汀江源蕨類植物資源評價(jià)

通過與鄰近自然保護(hù)區(qū)蕨類植物資源的比較,發(fā)現(xiàn)汀江源自然保護(hù)區(qū)的蕨類植物資源較為豐富.科數(shù)上,汀江源35科僅次于黃楮林40科；屬數(shù)上,梅花山最多,黃楮林次之,汀江源位列第三；種數(shù)上,梅花山最豐富,黃楮林次之,汀江源位列第三.各保護(hù)區(qū)蕨類資源水平不一,與研究區(qū)面積大小不同、所處地理環(huán)境有差異相關(guān).總體而言,汀江源蕨類植物資源處于中等水平,種類較為豐富,具有待開發(fā)利用價(jià)值.

3.2 汀江源蕨類植物的優(yōu)良特性

通過對汀江源保護(hù)區(qū)蕨類植物的研究,發(fā)現(xiàn)汀江源蕨類植物觀賞價(jià)值較高.蕨類植物作為線條美植物的典范,其株形高貴典雅、葉形獨(dú)特,在園林應(yīng)用方面具有極高的應(yīng)用價(jià)值[2],是群落中重要的中間層植物.汀江源蕨類植物參試種整體評分較高,株形優(yōu)美,葉形多樣,葉色觀賞價(jià)值高,具有較高的觀賞價(jià)值.DTOPSIS法共篩選出1種綜合評分高,可直接開發(fā)利用的蕨類（Ci≥0.8）,即卷柏.10種（Ci≥0.7）綜合價(jià)值較高的蕨類植物,可引種栽培,推廣應(yīng)用價(jià)值.13種（Ci≥0.6）具有開發(fā)應(yīng)用潛力的蕨類植物，應(yīng)用價(jià)值廣.除觀賞價(jià)值外,蕨類植物還具有藥用價(jià)值、食用價(jià)值以及作為環(huán)境指示植物的作用[20].比如狗脊、光石韋、槐葉蘋等蕨類全草皆可入藥,腎蕨塊莖富含淀粉,可以食用,亦可入藥[21].扇葉鐵線蕨生于pH值為4.5～5.0左右的灰化紅壤和紅黃壤上,可以作為酸性土的指示植物[22].蕨類植物生境要求低.其生態(tài)適應(yīng)性廣,可生存于巖石、濕地、林緣等多種生境.多生于林下,評分較高（≥3）的占80.34%.超過一半蕨類植物葉質(zhì)以革質(zhì)、草質(zhì)為主,占58.97%,耐低濕度能力較強(qiáng)[12].

3.3 汀江源蕨類植物園林開發(fā)應(yīng)用價(jià)值

根據(jù)結(jié)果可知,兩種方法的綜合評價(jià)結(jié)果存在部分差異,灰色關(guān)聯(lián)度加權(quán)關(guān)聯(lián)度種間最大差異為46.95%,DTOPSIS接近度Ci種間最大差異為81.86%.DTOPSIS法評價(jià)結(jié)果種間差異性較顯著,更方便分辨品種的優(yōu)劣,可優(yōu)先考慮該方法的評價(jià)結(jié)論[9,23].目前,長汀縣的原生蕨類植物的園林開發(fā)利用率極低,根據(jù)DTOPSIS法綜合評價(jià)結(jié)果,提出園林應(yīng)用建議.

3.3.1 綜合價(jià)值Ci≥0.8的蕨類植物DTOPSIS法共篩選出1種綜合評分高的蕨類（Ci≥0.8）,即卷柏,因其生命力頑強(qiáng)又被稱為“九死還魂草”,適應(yīng)性強(qiáng)、觀賞性好、耐旱耐強(qiáng)光、綜合應(yīng)用價(jià)值高,目前常見于盆栽造景,假山、山石護(hù)坡園林配置時(shí)可優(yōu)先考慮[24].

3.2.2 綜合價(jià)值0.8＞Ci≥0.7的蕨類植物 蛇足石杉、耳基卷柏、江南卷柏、中華里白、海金沙、銀粉背蕨、鐵線蕨、扇葉鐵線蕨、華南鐵角蕨、長葉鐵角蕨10種（0.8＞Ci≥0.7）綜合價(jià)值較高的蕨類植物,具有多方面的開發(fā)應(yīng)用價(jià)值,如蛇足石杉,是酸性土指示植物,可應(yīng)用于酸性土綠化；銀粉背蕨葉色奇特,是堿性土指示植物,亦具有耐旱、耐強(qiáng)光照射的生態(tài)習(xí)性,可應(yīng)用于生境較惡劣的堿性土中；鐵線蕨、扇葉鐵線蕨、華南鐵角蕨、長葉鐵角蕨,因其葉色鮮亮、葉形獨(dú)特、株形線條優(yōu)美,適用于柔化石墻堅(jiān)硬的線條或美化陰濕環(huán)境,也可作切花.中華里白是一種大型觀葉蕨類,常成片生長,雄偉壯觀,可作地被植物,覆蓋密度大可抑制雜草的生長,或群植作為獨(dú)立群落景觀,展示其群體美[25].海金沙是一種陸生攀援類植物,線條柔軟,常攀附于其他大型植物,具有點(diǎn)綴修飾的作用.

3.2.3 綜合價(jià)值0.7＞Ci≥0.6的蕨類植物 垂穗石松、兗州卷柏、翠云草、紫萁、芒萁、蕨、粉背蕨、鳳丫蕨、書帶蕨、華中鐵角蕨、珠芽狗脊、刺頭復(fù)葉耳蕨、石韋13種（0.7＞Ci≥0.6）為具有開發(fā)應(yīng)用潛力的蕨類植物,如垂穗石松、翠云草、紫萁、粉背蕨、鳳丫蕨、書帶蕨等可予以適度引種馴化,應(yīng)用于林緣綠化、邊坡防護(hù)綠化、地被點(diǎn)綴、盆栽造景、專類園等,翠云草[26]羽葉細(xì)密,會(huì)發(fā)出藍(lán)寶石般的光澤,可用于室內(nèi)盆栽、地被植物、水景配置；垂穗石松枝葉密集且蓬松,可作切花；紫萁、鳳丫蕨可地栽,和其他植物如石蒜（Lycoris radiata）、忽地笑（Lycoris aurea）等搭配,豐富空間層次感；珠芽狗脊株形高大,大型葉片自然下垂,中間新葉紅色,別具一格,觀賞效果好,在部分地區(qū)已有應(yīng)用[27]；刺頭復(fù)葉耳蕨具有明顯的兩型葉,觀賞特性奇特,營養(yǎng)繁殖能力強(qiáng),適用于地栽,亦適用于盆栽觀賞.其余蕨類植物均有較大觀賞應(yīng)用價(jià)值,可引種繁殖,予以推廣應(yīng)用.

長汀縣汀江源國家級自然保護(hù)區(qū)蕨類植物資源豐富,但大多數(shù)仍處于待開發(fā)利用狀態(tài).應(yīng)在科學(xué)的研究調(diào)查基礎(chǔ)上,合理開發(fā)野生蕨類植物資源,避免蕨類植物過度挖采,充分了解蕨類植物的生長習(xí)性、適應(yīng)性、生態(tài)學(xué)特性及觀賞特性,因地制宜地選取適合的蕨類植物進(jìn)行栽培.同時(shí),應(yīng)加強(qiáng)野生蕨類植物資源的調(diào)查保護(hù)及合理引種開發(fā),對于“綠色生態(tài)”理念下的園林植物多樣性具有現(xiàn)實(shí)意義.