彭 特,陳越琳,王 芳,熊寬洪,馬曉迪,鄧傳遠(yuǎn)

(福建農(nóng)林大學(xué) 園林學(xué)院,福州 350002)

藤本植物是一類具有特殊生活型的類群,是指那些具有細(xì)長(zhǎng)莖干依靠主莖或其他攀援器官(葉柄、卷須、鉤刺等),匍匐地面或以纏繞、卷攀、吸附等方式生長(zhǎng)的一類植物總稱[1-2]。藤本植物在園林立體綠化建設(shè)中扮演著重要的角色,不僅具有凈化空氣、調(diào)節(jié)溫濕度、保持水土、生態(tài)修復(fù)等生態(tài)功能,也因其自身結(jié)構(gòu)具有占地面積少、可塑性高、繁殖性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),是城市立體綠化的重要材料[3]。

國(guó)內(nèi)許多專家學(xué)者對(duì)于藤本植物資源的研究方向多集中于多樣性及其區(qū)系組成、區(qū)域性資源調(diào)查、生理特性、適應(yīng)性等[4-7],研究地點(diǎn)多集中于內(nèi)陸自然保護(hù)區(qū)、熱帶雨林、國(guó)家森林公園、風(fēng)景名勝區(qū)等[8-11]。盡管目前針對(duì)于藤本植物的研究已取得了一些成果,但研究調(diào)查的廣泛程度遠(yuǎn)不及其他植物類群。對(duì)于特殊地理環(huán)境下的海島野生藤本植物資源的研究,由于受客觀條件限制,調(diào)查取樣較為困難,此類研究相對(duì)稀少,僅見(jiàn)對(duì)海南島、廣東珠海荷包島、舟山群島、梅山島等地區(qū)植物資源包含藤本植物報(bào)道研究[12-15],且對(duì)于島上藤本植物的分析與利用也只是作為較小章節(jié)進(jìn)行描述。對(duì)于平潭島及周邊附屬島嶼的野生藤本植物調(diào)查與利用的未見(jiàn)有相關(guān)報(bào)道。

平潭作為我國(guó)第五大島,福建省內(nèi)第一大島,為建設(shè)成海島風(fēng)景型國(guó)家園林生態(tài)城市,正在加快島上的生態(tài)綠化建設(shè)[16],并取得顯著效果。但由于海島所處地理環(huán)境較為惡劣,平潭城市生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)脆弱,植被覆蓋整體偏低,在城市立體綠化建設(shè)中普遍存在種類少、鄉(xiāng)土特色不明顯、園林應(yīng)用方式簡(jiǎn)單等問(wèn)題[17]。平潭周邊附屬島嶼眾多,島內(nèi)野生藤本植物較之大陸性藤本植物,在海島惡劣的環(huán)境中,具有更強(qiáng)抗逆性和生態(tài)修復(fù)能力,是進(jìn)行垂直綠化，發(fā)揮調(diào)節(jié)溫濕度、提升海島城市生態(tài)穩(wěn)定性等作用的重要資源。島嶼的隔離性使得人為干擾較少,島上野生藤本植物資源更加原始且具有更高的開(kāi)發(fā)價(jià)值,展開(kāi)對(duì)無(wú)人島上的藤本植物資源調(diào)查研究具有重要意義。因此,本研究選擇平潭主島及其島外的19座海島(包含5個(gè)有居民海島、14個(gè)無(wú)居民海島)作為研究對(duì)象開(kāi)展島上的野生藤本植物資源調(diào)研,利用TOPSIS法篩選評(píng)價(jià)出適生且具有一定觀賞價(jià)值的種類,旨在為平潭海島立體綠化建設(shè)及藤本植物資源的開(kāi)發(fā)保護(hù)提供相應(yīng)資料參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

平潭縣位于福建省東部,與臺(tái)灣隔海相望，其地理坐標(biāo)為25°15′～25°45′N,119°32′～120°10′E,是由126個(gè)島嶼組成,其主島平潭島俗稱海壇島是最大的島。該縣屬于亞熱帶海洋季風(fēng)氣候,季風(fēng)較為明顯,夏季偏南風(fēng),其余季節(jié)主要為東北風(fēng),濱海地區(qū)全年大風(fēng)(7級(jí)以上)日數(shù)達(dá)到了125d,且夏季出現(xiàn)大旱幾率高達(dá)54%,地形主要是山地與丘陵,土壤類型以紅土壤和沙質(zhì)土為主[18]。

1.2 研究材料

2019年7月至2020年9月,通過(guò)樣線法對(duì)平潭的野生藤本植物資源進(jìn)行實(shí)地調(diào)研。調(diào)查的范圍規(guī)模包括5座有居民海島(分別是海壇島、大練島、草嶼、東癢和嶼頭島)和14座無(wú)居民海島(古螺嶼、坪洲島、山洲島、小嵩島、大懷嶼、橫嶼、龍母嶼、赤鞋特島、大嵩島、山白島、東洲島、白姜島、姜山島、北官嶼)。調(diào)研中記錄相關(guān)藤本植物的數(shù)據(jù)包括生活型、生長(zhǎng)狀況、種名、生境類型等內(nèi)容,未識(shí)別的藤本植物裝袋帶回實(shí)驗(yàn)室,邀請(qǐng)相關(guān)專家進(jìn)行鑒別。將調(diào)研的藤本植物資源原始數(shù)據(jù)通過(guò)查詢《中國(guó)植物志》[19]和《福建植物志》[20]進(jìn)行匯總整理。

1.3 研究方法

1.3.1層次分析法

利用層次分析法,邀請(qǐng)長(zhǎng)期從事海島生態(tài)和園林造景研究等方面的專家、教授比較各層次間諸要素的相對(duì)重要性并進(jìn)行一致性行檢驗(yàn)CR<0.1,確定各要素的權(quán)重值wj[21]。

1.3.2逼近理想解排序法

逼近理想解排序法又稱TOPSIS法,計(jì)算不同評(píng)價(jià)對(duì)象與最優(yōu)方案和最劣方案的距離,得到各評(píng)價(jià)對(duì)象與理想化目標(biāo)的接近程度并進(jìn)行排序的有效方法[22-23]。在所設(shè)立的指標(biāo)中8個(gè)指標(biāo)為定量指標(biāo)(觀花價(jià)值、觀葉價(jià)值、觀果價(jià)值、株形、攀援能力、原生境、抗逆性、資源分布豐富度),2個(gè)定性指標(biāo)(觀賞期、繁殖力),其中定量指標(biāo)參照評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表[13,24-27](表1),利用實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)直接賦予相應(yīng)分值,定性指標(biāo)則通過(guò)資料查詢及其專家咨詢進(jìn)行賦值。TOPSIS法的步驟如下:

表1 平潭野生藤本植物開(kāi)發(fā)應(yīng)用分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1)構(gòu)建加權(quán)決策矩陣

原始數(shù)據(jù)無(wú)量綱化處理后,將矩陣與各指標(biāo)權(quán)重相乘,得到加權(quán)決策矩陣R=(rij)m×n。加權(quán)公式如下:

rij=zij×wj

(1)

式中:m為對(duì)象集;n為指標(biāo)集;zij為無(wú)量綱的量;wi為指標(biāo)權(quán)重。

2)計(jì)算正理想解和負(fù)理想解

正負(fù)理想解見(jiàn)公式(2):

3)計(jì)算各方案與正負(fù)理想解的歐氏距離

歐氏距離見(jiàn)公式(3):

(3)

4)計(jì)算各方案與正理想解的相對(duì)貼近度

各個(gè)方案與正理想解的相對(duì)貼近度用ηi表示(0≤ηi≤1),其值越大越接近于1則方案越優(yōu),越接近正理想解(公式(4)):

(4)

2 結(jié)果與分析

通過(guò)對(duì)平潭19座島嶼的實(shí)地調(diào)研,調(diào)查結(jié)果表明:島上野生藤本植物資源共有18科32屬37種。以科含有的種數(shù)統(tǒng)計(jì),其中含種數(shù)在6種以上的是豆科(Fabaceae)和葡萄科(Vitaceae),均占總種數(shù)的16.22%；含有2～4種的共有4科,共占總種數(shù)的35.14%,分別是防己科(Menispermaceae)、夾竹桃科(Apocynaceae)、茜草科(Rubiaceae)、旋花科(Convolvulaceae)；僅含1種的有12科,如菝葜科(Smilacaceae)、大麻科(Cannabaceae)、海金沙科(Lygodiaceae)等?？梢?jiàn)平潭島嶼野生藤本植物中單種科較多,多種科較少,其中豆科和葡萄科屬于優(yōu)勢(shì)科(表2)。

表2 平潭16座島嶼野生藤本科屬種組成

在研究區(qū)科含有屬的統(tǒng)計(jì)中,單屬科共有12科,占總科數(shù)的66.67%；含2～7屬的共有6科,占總科數(shù)的33.33%?？梢?jiàn)平潭海島野生藤本植物中,單屬科為主,其次為寡屬科。

在屬含種的統(tǒng)計(jì)上,所含2種以上的有4屬,占總屬數(shù)的12.50%,即,大豆屬(Glycine)、千金藤屬(Stephania)、虎掌藤屬(Ipomoea)、葡萄屬(Vitis)；僅含一種的有28屬,占總屬數(shù)的87.50%,如蛇葡萄屬(Ampelopsis)、九節(jié)屬(Psychotria)、崖豆藤屬(Millettia)、地錦屬(Parthenocissus)等,所調(diào)研的海島藤本植物多種屬占比低,以僅含一個(gè)種的屬為主。

由表3可知,在野生藤本植物生活型中雙子葉藤本共有35種,占94.59%,如,千金藤(Stephaniajaponica)、小葉葡萄(Vitissinocinerea)、肉葉耳草(Hedyotisstrigulosa)、蘡薁(Vitisbryoniifolia)等；單子葉藤本有1種,占2.70%,如,菝葜(Smilaxchina)；蕨類藤本也僅有1種,占2.70%,如,海金沙(Lygodiumjaponicum)?？梢?jiàn),平潭海島野生雙子葉藤本占據(jù)主要地位,單子葉藤本和蕨類藤本種類較為貧乏。

表3 平潭野生藤本植物種的生活型統(tǒng)計(jì)結(jié)果

攀援方式中纏繞類占總數(shù)的75.68%、卷須類占總數(shù)的13.51%、吸附類占總數(shù)比為5.41%、鉤刺及其他蔓生類的占5.41%(表4)。島上藤本植物主要以纏繞方式為主,如,木防己(Cocculusorbiculatus)、雞矢藤(Paederiafoetida)、扁豆(Lablabpurpureus)、網(wǎng)絡(luò)崖豆藤(Calleryareticulata)等。盡管吸附、卷須、鉤刺類占比較少,但平潭海島的野生藤本植物攀援方式整體較為多樣。

表4 平潭野生藤本植物種的攀援類型統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重的確定

結(jié)合實(shí)地情況與專家咨詢,確定了3個(gè)準(zhǔn)則層,分別是藤本植物的(B1)觀賞價(jià)值、(B2)生態(tài)適應(yīng)性、(B3)開(kāi)發(fā)潛力,準(zhǔn)則從中共由10個(gè)指標(biāo)因子組成。通過(guò)專家打分比較,所獲得各指標(biāo)因子權(quán)重均通過(guò)一致性檢驗(yàn),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)。平潭海島藤本植物自身生態(tài)適應(yīng)性指標(biāo)權(quán)重值最大,為0.673 8?？梢?jiàn),從事海島生態(tài)研究以及植物設(shè)計(jì)的專家們更注重海島藤本植物自身的生態(tài)適應(yīng)性,與大陸性的一些野生藤本植物評(píng)價(jià)體系所設(shè)立的指標(biāo)權(quán)重值(觀賞價(jià)值>生態(tài)適應(yīng)性>開(kāi)發(fā)潛力)也略有不同,前者評(píng)價(jià)體系更注重生態(tài)適應(yīng)性,后者更傾向于觀賞價(jià)值[27-28],這與平潭海島特殊的地理氣候環(huán)境有關(guān)。平潭野生藤本植物的觀賞性指標(biāo)權(quán)重值為0.225 5,開(kāi)發(fā)潛力權(quán)重值為0.100 7,在具有一定的海島生態(tài)適應(yīng)性基礎(chǔ)上,可充分開(kāi)發(fā)利用藤本植物自身的觀賞價(jià)值,打造優(yōu)美的濱海垂直綠化環(huán)境。

表5 平潭野生藤本植物各指標(biāo)權(quán)重值

2.2 TOPSIS綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

2.2.1根據(jù)加權(quán)矩陣求出Z+和Z-

將歸一化的矩陣進(jìn)行加權(quán)處理得到加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)矩陣(表6),可以得到最優(yōu)向量值Z+和最劣向量值Z-:

表6 平潭海島野生藤本植物加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)矩陣

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歐式距離及相對(duì)貼近度ηi

由公式(3)和公式(4)可得到各藤本植物距離最優(yōu)向量和最劣向量的歐式距離以及相對(duì)貼近度并排名,貼近度越接近1,表明其綜合評(píng)價(jià)值越優(yōu)越適合開(kāi)發(fā)利用(表7)。

2.2.3綜合評(píng)價(jià)分析

由表7分析結(jié)果顯示,平潭海島藤本植物中最高貼近度值與最低貼近度值的差異達(dá)到了86.96%,品種間的優(yōu)劣差異十分明顯。綜合評(píng)價(jià)排名優(yōu)秀藤本植物(0.503 8～0.645 4)共13種,分別是三葉地錦(Parthenocissussemicordata) 、爬山虎(Parthenocissustricuspidata)、蘡薁(Vitisbryoniifolia)、烏蘞莓(Cayratiajaponica)、菝葜(Smilaxchina)、五爪金龍(Ipomoeacairica)、腎葉打碗花(Calystegiasolda-nella)等。這些藤本植物各方面評(píng)價(jià)都較為優(yōu)秀,適應(yīng)性強(qiáng)且觀賞價(jià)值高,在平潭城市立體綠化建設(shè)中可進(jìn)行大規(guī)模推廣利用。

表7 平潭藤本植物歐氏距離與相對(duì)貼近度

綜合評(píng)價(jià)排名良好的藤本植物(0.385 4～0.484 6)共17種,如,短絨野大豆(Glycinetomentella)、乳豆(Galactiatenuiflora)、藤三七(Anrederacordifolia)、網(wǎng)絡(luò)崖豆藤(Calleryareticulata)、絡(luò)石(Trachelosper-mumjasminoides)、蔓九節(jié)(Psychotriaserpens)等。這類整體綜合評(píng)價(jià)良好，但在3～4項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)上相對(duì)一般,如,絡(luò)石、雞矢藤等在原生境分布、攀援能力、觀果價(jià)值方面一般；牛皮消、蔓九節(jié)、青江藤等在觀花和觀果價(jià)值、攀援能力方面表現(xiàn)較為一般,可以局部開(kāi)發(fā)利用。

綜合評(píng)價(jià)排名一般(0.283 8～0.384 3)共7種,如兩面針(Zanthoxylumnitidum)、拉拉藤(Humulusscandens)、草胡椒(Peperomiapellucida)、糞箕篤(Stephanialonga)、杠板歸(Polygonumperfoliatum)等。這類品種綜合表現(xiàn)一般,在5～7項(xiàng)指標(biāo)上表現(xiàn)一般或偏弱,但在某些方面也有較高的利用價(jià)值,比如,草胡椒具有觀賞期長(zhǎng)且繁殖力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),杠板歸和糞箕篤的株形觀賞價(jià)值高且觀賞期長(zhǎng),對(duì)于這類品種可選擇性的開(kāi)發(fā)利用或待開(kāi)發(fā)利用。

2.3 平潭海島藤本植物在園林中的應(yīng)用

利用TOPSIS綜合評(píng)價(jià)法篩選出綜合評(píng)價(jià)優(yōu)良共30種,這些藤本植物能夠適應(yīng)海島惡劣的自然環(huán)境,具有一定的觀賞性和開(kāi)發(fā)潛力。根據(jù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果將藤本植物在園林應(yīng)用中的形式分為4個(gè)類型[29-30]。

2.3.1棚架綠化

棚架綠化是指以各類棚架為依托,利用攀緣植物的覆蓋進(jìn)行立體綠化的形式[31]。平潭季風(fēng)氣候明顯全年大風(fēng),土壤鹽堿度高,局部沿海公園中的棚架藤本植物種類單一且長(zhǎng)勢(shì)較為稀疏。可使用牽牛(Ipomoeanil)、雞矢藤(Paederiafoetida)、忍冬(Lonicerajaponica)、千金藤(Stephaniajaponica)、乳豆(Galactiatenuiflora)、海刀豆、絡(luò)石、網(wǎng)絡(luò)崖豆藤,這類藤本較強(qiáng)的耐土壤貧瘠、耐鹽堿、耐干旱等生物特性能保證自身良好發(fā)育,生長(zhǎng)快易成型,纏繞能力強(qiáng)與棚架結(jié)合具有較強(qiáng)穩(wěn)定性,能很好地抵抗風(fēng)沙并提供良好的遮陽(yáng)擋風(fēng)場(chǎng)所。

2.3.2墻面 立柱綠化

墻面和立柱綠化作為垂直綠化中重要的一部分,具有占地面積小、提高綠視率的優(yōu)點(diǎn)。海島上保留很多傳統(tǒng)石厝,多采用當(dāng)?shù)鼗◢弾r砌的房子瓦屋頂,是平潭標(biāo)志性建筑。但當(dāng)?shù)叵募据^長(zhǎng)且高溫強(qiáng)光明顯,墻柱體易吸熱易粘粉塵,選用攀援方式為纏繞類和吸附類的藤本植物,在無(wú)其他輔助工具下可利用爬山虎和三葉地錦較強(qiáng)的吸附能力,耐旱、不怕強(qiáng)光、生長(zhǎng)迅速的特性,在立柱和墻面達(dá)到良好綠化覆蓋效果,這些植物較密的葉形還能很好地抵擋高空中的粉塵和強(qiáng)光。小型立柱或墻面其他輔助設(shè)施如編織網(wǎng)等,可采用木防己(Cocculusorbiculatus)、絡(luò)石、牽牛、藤三七、烏蘞莓、菝葜、三葉地錦等,這類植物的纏繞能力強(qiáng)且具有耐高溫、耐旱、耐鹽堿、抗污染能力強(qiáng)等生物特性,其花果精致,葉形覆蓋面積廣,視覺(jué)效果更加飽滿且滯塵抗污效果更佳。

2.3.3籬垣護(hù)欄綠化

籬垣護(hù)欄在園林建設(shè)中能起到屏障、分割和圍合的作用。海島全年大風(fēng)頻繁,常受到熱帶風(fēng)暴影響,易帶來(lái)不同程度的風(fēng)沙和鹽霧侵蝕。選擇抗風(fēng)強(qiáng)、耐鹽堿、耐干旱且管理粗放的藤本較為適宜,在要求植被綠化覆蓋通透性低時(shí),可選擇木質(zhì)型株形緊密、莖皮纖維拉力強(qiáng)的藤本植物,如，絡(luò)石、雞矢藤、忍冬等,這類植被株形緊密抗風(fēng)強(qiáng),能降低空氣中的鹽霧濃度；對(duì)于園林中某些通透性要求較高的區(qū)域,可選擇草質(zhì)型株形的藤本植物如，煙豆(Glycinetabacina)、越南葛藤(Puerariamontanavar.lobata)、老鼠拉冬瓜(Momordicacochinchinensis)、牽牛等,其莖纖細(xì)柔弱株形一般,既可單獨(dú)應(yīng)用,也可搭配其他株形緊密的藤本植物混合應(yīng)用。這些藤本植物使園內(nèi)外過(guò)渡更加自然,是抗風(fēng)、滯塵、降低鹽霧的天然屏障。

2.3.4沙石及坡地綠化

裸露的沙石及坡地,其土壤在海風(fēng)的侵蝕下會(huì)逐漸沙質(zhì)化、貧瘠化,使用藤本植物進(jìn)行綠化治理是較為有效的方式[32]。受常年海風(fēng)影響,加之當(dāng)?shù)貧夂蚋邷鼐糜昙旧?尤其在島上沿海區(qū)域裸露的沙石坡地分布較多,生態(tài)異常脆弱。選擇具有易生根系、覆蓋面積大、易管理、適應(yīng)性強(qiáng)等特性藤本植物,如,厚藤(Ipomoeapes-caprae)、五爪金龍、海刀豆、煙豆、牛皮消(Cynanchumauriculatum)、短絨野大豆、腎葉打碗花、毒根斑鳩菊(Vernoniacuming-iana)、青江藤(Celastrushindsii),這些植被擁有的易生長(zhǎng)且根系定砂能力強(qiáng),耐旱、耐鹽堿、抗風(fēng)等特性,能使其很好地適應(yīng)海島環(huán)境,其株形覆蓋面大,容易獨(dú)立成群,能在提升景觀形象的同時(shí)更好地發(fā)揮防風(fēng)固沙、涵養(yǎng)水源等作用。

3 結(jié)論與討論

研究區(qū)內(nèi)野生藤本植物共計(jì)18科32屬37種。在科、屬、種構(gòu)成中,單種科較多，其中豆科和葡萄科是優(yōu)勢(shì)科,僅含一種屬的科共有12科，占總科數(shù)的66.67%,含一種的有28屬，占總屬數(shù)的87.50%,表明了平潭海島野生藤本具有一定的物種多樣性；在生活型上,雙子葉野生藤本占比94.59%,優(yōu)勢(shì)非常明顯,單子葉藤本和蕨類藤本種類較為貧乏,但生活型較為完整；在攀援方式上,藤本植物以纏繞方式為主,占75.68%,其他依次為卷須類占總數(shù)的13.51%、吸附類占比為5.41%、鉤刺及其他蔓生類的占5.41%,攀援方式整體較為多樣。盡管平潭海島上的野生藤本植物資源相對(duì)大陸的而言較為貧乏,但它們是進(jìn)行城市園林立體綠化建設(shè)重要的植被資源。研究通過(guò)TOPSIS法篩選出30種綜合評(píng)價(jià)優(yōu)良的藤本植物可滿足當(dāng)前平潭園林立體綠化建設(shè)需求。為促進(jìn)島上生態(tài)綠化建設(shè),特提出以下開(kāi)發(fā)保護(hù)建議:

1) 建立藤本植物栽培繁殖苗圃,擴(kuò)充苗源。搭建苗圃,完善藤本植物的引種、馴化和繁殖的生產(chǎn)化過(guò)程,儲(chǔ)備相應(yīng)量的資源以滿足綠化建設(shè)的需求。

2) 深入開(kāi)展海島藤本植物資源的調(diào)查和保護(hù)。平潭由眾多島嶼組成,還有許多待調(diào)研開(kāi)發(fā)的野生藤本植物資源,地方相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)調(diào)研資金的扶持,深入廣泛地開(kāi)展針對(duì)其他島嶼藤本植物的調(diào)查與收集,豐富完善藤本植物資源庫(kù)。

3) 因地制宜,展示海島特色。對(duì)鄉(xiāng)土藤本植物要加強(qiáng)利用和地方推廣,在進(jìn)行搭配時(shí),應(yīng)以本土藤本資源為基礎(chǔ),合理地引入其他具有特色的藤本植物,以充分發(fā)揮其生態(tài)效益和景觀效益。