裸子植物應用于昆明園林的綜合評價

譚 琪，王 俐

（云南農業大學園林園藝學院，云南 昆明 650051）

【研究意義】裸子植物是世界上最原始的種子植物，起源于古生代泥盆紀（約3.85億年前），繁盛于中生代，在第三紀以來由于環境變化和被子植物的競爭而逐漸滅絕［1］，現存4亞綱8目12科84屬1 000余種［2］。裸子植物中很多種類己是植物活化石，如水杉（Metasequoia glyptostroboides）、蘇鐵（Cycas revoluta Thunb）等。還有一些由于人為破壞等因素即將滅絕，如康定云杉（Picea montigena）、翠柏（Calocedrus macrolepis）、長葉竹柏（Podocarpus fleuryi）、秦嶺冷杉（Abies chensiensis）等［3］。由于資源有限和物種受威脅程度日益增加，物種保護的優先次序一直是保護科學中持續關注的問題。裸子植物（包括銀杏、針葉樹、蘇鐵等）是最受威脅的生物類群之一，有40%物種處于滅絕高風險中［4］。裸子植物面臨滅絕的物種比例很高，原生林裸子植物是棲息地退化或破壞后首先消失的植物類型。因此，裸子植物在植物目錄和調查中被認為是最重要的“關鍵類群”，具有清晰和可識別的外貌，且可以用作表征植被和植被［5］。

【前人研究進展】隨著城市經濟的飛速發展，城市園林景觀行業也得到快速飛躍，人們在注重園林植物景觀營造的同時，必然涉及到園林植物景觀新品種的運用［6］。云南是我國生物多樣性最豐富的地區，裸子植物種類豐富，通過栽培能在昆明市良好生長裸子植物的達數十種；且裸子植物在昆明地區已不再單純作為景觀應用，已具有一定的文化性，如彝族有“靠松樹創天，靠柏樹創地”的傳說。“彝族人民通常認為自己的祖先由植物而來，或者某些植物曾經救了他們的祖先才使得彝族得以存活繁衍，因此他們用這些植物的枝條或根圖騰成人形，作為靈牌加以供奉，絕對禁止外人觸摸”［7］。裸子植物的運用歷史源遠流長，松、柏、銀杏等植物在古書中早有記載［8-9］。裸子植物大多數具有很高的觀賞性，具有較強的生命力，能適應不同環境［10］。開發與促進裸子植物在昆明地區的應用在一定程度上起到對其物種資源的保護作用，同時還可以豐富城市景觀、增加城市園林多樣性，使得植物景觀配置更具有地方特色。裸子植物在凈化空氣、殺菌方面的作用不可或缺，也將對保健園林的建立起著一定積極作用［11］。云南省野生裸子植物資源兼有受威脅嚴重、特有率高、經濟價值高等多種特征［12］，如灰干蘇鐵（Cycas hongheensis）、油麥吊云杉（Picea brachytylavar.complanata）等58種野生裸子植物不僅受威脅嚴重，且具有重要的經濟價值和潛在的開發利用價值［13］。國外在裸子植物園林應用方面已經做出許多工作，但我國對裸子植物的園林應用于觀賞研究還遠遠不夠。

【本研究切入點】雖然裸子植物作為觀賞植物應用有多年歷史，但在當代城市園林中大范圍應用的種類卻不多。在昆明市內，綠化喬木中銀杏（Ginkgo bilobaL.）、雪松（Cedrus deodara）、龍柏（Sabina chinensiscv. Kaizuca）等幾個樹種占裸子植物總量的比例較高，華山松（Pinus armandiiFranch.）、水杉、云南松（Pinus yunnanensisFranch.）有一定應用，其他裸子植物樹種則少有應用［14］。由此可知裸子植物樹種還有很大潛力空間。裸子植物資源園林應用綜合評價，能系統展示裸子植物在園林中應用潛力，從中篩選具有應用前景的裸子植物種類，為城市園林景觀提供豐富素材；同時可豐富季相變化，并有利于城市樹木群落整體結構的多樣性和穩定性，促進昆明園林綠化建設的可持續發展。觀賞植物在園林中的應用受到很多因素影響，如觀賞特征、種植養護條件、生態適應性及資源獲取等，需全面考慮［16-17］。層次分析法（analytic hierarchy process，AHP）是美國匹茲堡大學教授Saaty在20世紀70年代提出，是處理某些難以完全用定量方法分析的復雜問題的一種有力手段，逐漸被國內學者廣泛使用［18］，其優點在于將復雜問題分解為較簡單的幾個層次，通過分配權重綜合考察多方面影響因子，將人的主觀判斷量化表現和處理，能夠更加全面客觀地輔助決策［19-20］。目前該方法已用于評價野生觀賞植物［21］、高速公路綴花草地［22］、新優花卉品種的選擇［23］等諸多方面。

【擬解決的關鍵問題】采用層次分析法對昆明市區范圍內調查到的70種裸子植物進行綜合評價，得出的分數排序為裸子植物進一步開發利用提供科學依據。篩選出觀賞價值高且適宜昆明地區種植的裸子植物種類，為昆明市裸子植物的應用提供更優化的方案和發展對策。

1 材料與方法

1.1 昆明自然資源概況及本研究調查范圍

昆明處于云貴高原中部，屬于北亞熱帶低緯高原山地季風氣候。年均降雨量1 450 mm，年均氣溫16.5℃，海拔1 500～2 800 m，全年溫差小。市區年平均氣溫15℃左右。歷史上極端氣溫最高31.2℃，最低-7.8℃。于2018年6—11月對昆明地區人工環境下裸子植物園林景觀應用進行實地調查，對昆明地區23個公園綠地及22個居住區綠地進行全面調查，共記錄到裸子植物70種。

1.2 基于層次分析法的評價模型

（1）確定評價指標及構建模型。選取評價指標遵循科學性、系統性、簡潔性、獨立性、代表性。依據層次分析法的模型構建原理與指標選取原則，構建了裸子植物的應用綜合評價層次結構模型（圖1），經查閱相關資料及專家意見，模型包括目標層：以裸子植物在城市植物景觀中的綜合應用；準則層（C）：觀賞價值（C1）、生態環境適應性（C2）、景觀應用潛力（C3）；指標層（P）：觀賞價值（株型、葉色、葉形、果、樹干美感度、珍稀度）；生態適應性（分布范圍、生長習性、生長狀況）；景觀應用潛力（種植養護條件、資源數量、現有利用程度）。

圖1 評價模型層次結構Fig. 1 Hierarchical structure of evaluation model

（2）判斷矩陣構造及一致性檢驗。邀請多名從事園林工作專家和本專業學生，采用1～9比率標度法對各層次指標的相對重要度進行兩兩比較并打分［23］。依據AHP理論，Wi為各層中指標的權值，λmax為最大特征根；CI為判斷矩陣偏離一致性指標，CI=（λmax-n）/（n-1）；度量判斷矩陣一致性的指標為CR，CR=CI/RI。若CR＜0.1，則認為該矩陣具有滿意一致性，否則應進行調整。從計算結果（表1）可以看出CR＜0.1，通過了一致性檢驗。由表1可知，權重值排序為觀賞價值（0.6833）＞生態適應性（0.1998）＞景觀應用潛力（0.1168）。

（3）求算層次總排序權值。計算出目標層（P）各個評價指標相對于所屬準則層（C）的加權值后，再與該準則層權值進行加權綜合計算，得到準則層相對于目標層的層次總排序權值。由表2可知，總排序權重值依次為株型＞葉色＞葉形＞花果＞生長習性＞生長勢＞珍稀度＞現有利用程度＞分布范圍＞樹干美感度＞種植養護條件＞資源數量。

（4）計算綜合評價值。根據裸子植物的觀賞價值、生態適應性及景觀應用潛力不同，制定5分制評分標準（表3），評分標準在參考相關專家意見及參閱相關文獻的基礎上制定。對待評價的裸子植物，邀請32位相關專業老師及學生進行打分后求各項標準的平均分，再與各評價指標本身的權重值加權綜合，得出綜合評價值。

2 結果與分析

此次調查裸子植物共9科70種（含變種），其中松科25種，柏科23種，杉科8種，紅豆杉科4種，蘇鐵科4種，三尖杉科2，羅漢松科2種，南洋杉科1種，銀杏科1種。針對各項評價因子的評價標準，將裸子植物分為4個等級：Ⅰ級，＞4.0分、Ⅱ級，3.5 ～ 4.0分；Ⅲ級，3.0 ～ 3.5分；Ⅳ級，＜3.0分。

根據AFP法和每種裸子植物的綜合評價結果，計算出每種裸子植物在昆明應用的適宜性分值。F=B·Q,其中F為此次統計中特定裸子植物在昆明園林應用的適宜性數值，B為裸子植物每個元素的權重值，Q為每種裸子植物綜合評價的各因素得分值。計算統計70種裸子植物的適宜性分值，并根據等級評分標準確定不同裸子植物等級，見表4。從表4可以看出，裸子植物Ⅰ級有7種，為銀杏、水杉、金黃球柏、蘇鐵、雪松、龍柏、池杉，占裸子植物總數的10%；Ⅱ級23種，如孔雀柏、金錢松、昆明柏、鋪地柏、攀枝花蘇鐵、華山松、翠柏、羅漢松、紅豆杉、云南松、圓柏、柳杉等，占裸子植物總數的32.8%；Ⅲ級30種，如金球檜、福建柏、西藏柏木、黃枝油杉、大葉南洋杉、絨柏、竹柏、日本五針松、日本扁柏等，占裸子植物的42.8%；Ⅳ級10種，分別為日本冷杉、榧樹、三尖杉、篦齒蘇鐵、濕地松、長葉榧樹、白皮松、油松、高山松、樟子松，占裸子植物總數的14.2%。

表1 評價模型判斷矩陣及一致性檢驗Table 1 Judgment matrix and consistency test of evaluation model

表2 準則層對目標層的總排序權值Table 2 Total ordering weight of the criterion layer to the target layer

3 討論

在昆明市裸子植物園林應用的綜合評價中，觀賞價值起主導作用，對裸子植物在園林綠化中的應用十分重要；其次是景觀應用潛力，資源數量多、易獲取，種植養護條件容易的比較適合應用到園林中；最后再根據其生長習性、適應性，考慮是否適合開發利用。總排序權值最大的是株型，為0.1474，由于裸子植物大多數為喬木或者小喬木，樹形飽滿程度越高，其觀賞價值就越高，排在第二位的是葉色，總權值為0.1275，裸子植物中許多樹種都是四季常綠或者變色葉，為園林景觀創造豐富的色彩搭配，葉色是裸子植物一個很大的觀賞點。其次是葉形總權重值為0.1031，如銀杏、蘇鐵有著特殊葉形，觀賞價值極高。生長習性和生長勢也是影響裸子植物綜合評價的重要方面，生長狀況好，適宜當地環境氣候也是選擇應用樹種的一大要素。種植養護條件和資源數量總權值為0.0044、0.0076，原因是昆明周邊裸子植物資源較為豐富，養護條件不高。

表3 綜合評價標準Table 3 Comprehensive evaluation standard

銀杏、水杉、金黃球柏、蘇鐵、雪松、龍柏、池杉在觀賞價值、生態適應性、景觀應用潛力方面均有較高評價，這些裸子植物有以下特點：（1）樹形高大飽滿，葉形奇特，觀賞價值高；（2）生長旺盛，易存活，養護條件簡單，配置方式多樣；（3）資源數量多，利用率高且容易獲取；（4）大多是珍貴樹種，如銀杏、水杉為孑遺植物，水杉被列入世界自然保護聯盟（IUCN）2013年瀕危物種紅色名錄。Ⅰ級樹種可作為園林的主景樹大量利用。

Ⅱ級樹種綜合評價得分較高，各項評價指標較好。相對Ⅰ級樹種而言，具備較好的觀賞價值，但在昆明周邊分布較少，不易獲取，需要一定養護。如羅漢松、刺柏株型飽滿，觀賞價值高，但需要定期修剪，攀枝花蘇鐵、銀杉為珍貴樹種，國家一級保護植物，資源較少，獲取不易。絨柏、昆明柏等小喬木應用能豐富昆明市景觀群落結構，打造層次感豐富的景觀。

Ⅲ級樹種綜合評價在3.0～3.5之間，各項指標一般。存在一些較好的種類如福建柏、柏木、鹿角檜四季常綠，觀賞價值高。但大部分樹種或各項得分較平均，無十分突出之處，如麗江云杉、云南黃果冷杉、蒼山冷杉的生長對海拔有一定要求，在昆明市區內表現不佳，種植養護條件限制多，目前只在相關科普研究性地方存在，較適宜樹種適度使用，可豐富昆明市園林物種多樣性。

目前在昆明市的園林景觀應用中，大部分為銀杏、雪松、龍柏、水杉這些常見樹種，此外還有許多具有較高應用價值的裸子植物樹種有待開發利用。在這些樹種中，有的具有較高觀賞價值，如金錢松端莊秀麗，葉如銅錢；柳杉葉形優美，葉色翠綠。有的具有較好的抗性，生命力強,有較高的生態價值，如柳杉對二氧化硫、氯氣、氟化氫有害氣體有較好的抗性［24］。側柏病蟲害少、樹齡長。羅漢松樹形飽滿，耐修剪。因此在園林應用中可以加大利用這些具有較高應用價值的樹種，使其發揮優勢條件，豐富園林植物種類。

表4 70種裸子植物等級評價結果Table 4 Grade evaluation results of 70 gymnosperms

4 結論

通過對昆明市園林綠地中裸子植物的應用種類調查發現，昆明市裸子植物資源豐富，共70種，但應用種類不多。通過對裸子植物的綜合分析發現，得分最高的有銀杏、水杉、金黃球柏、蘇鐵、雪松、龍柏、池杉7種，在觀賞價值、生態適應性及應用潛力方面均有較高得分，在昆明市栽培均有較好表現。得分較高的孔雀柏、金錢松、昆明柏、鋪地柏、攀枝花蘇鐵、華山松、高山柏、翠柏、羅漢松、紅豆杉、云南松、圓柏、柳杉等23種裸子植物可擴大繁殖，適度在昆明園林綠地中使用。綜合評價結果對植物景觀營造及園林引種繁育具較大的實踐指導意義，為裸子植物的推廣應用提供了可靠依據。但在實際的景觀植物配置中，應結合實際進行選擇。園林工作者應根據特定自然條件及營造的景觀意向，選擇觀賞效果好且適宜當地生境的樹種進行景觀營造。