引進觀賞草在太原市的觀賞價值和生態效益評價

武 敏，付寶春，薄 偉，王 松

（山西省農業科學院園藝研究所，山西太原030031）

城市生態建設是實現社會經濟與環境良性循環、協調可持續發展的有效組織形式。隨著太原市現代化發展和經濟增長，生態建設愈加重要，進而對城市園林綠化水平提出了更高要求。園林綠化是改善城市生活環境、促進生態建設的重要措施。目前國家提倡構建節約型社會，因此，節約型園林是符合時代發展潮流的必然趨勢，尤其在水資源匱乏的華北地區，引進節約型植物來構建園林景觀更為重要[1-2]。

觀賞草以其造型獨特、生態適應性強和管理成本低，成為構造節約型園林的理想綠化材料[3-4]。但是我國對觀賞草的研究仍處于起步階段，評價、篩選、推廣性狀良好的觀賞草對我國的園林綠化發展具有重要的意義。

本研究在調研太原市觀賞草的園林應用基礎上，引進9 種觀賞草構建種質資源圃，并在此條件下對觀賞草的景觀價值進行綜合評價，提出適宜太原市種植的觀賞草種類，旨在增加山西地區的園林植物種類，豐富可供選擇的節約型園林植物，助力生態節約型園林景觀發展，為園林觀賞草在山西地區推廣、開發、利用提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

表1 9 種觀賞草特性

試驗以引入太原市的9 種觀賞草作為研究對象，在遵循實用性、重點性、全面性和均一性原則的基礎上，結合AHP 計算方法以及考慮到實際應用的方便[5-6]，選取了觀花特性、觀葉特性、觀形特性、株高、越冬成活率、觀賞期、生長狀況、抗逆性和適應性9 個特性指標，梳理了觀賞草的基本特性（表1）。

1.2 觀賞價值綜合評價方法

1.2.1 觀賞價值評價模型 將選定9 個評價因子（標準層），分為3 類（中間層），分別為觀賞特性（C1）、生長特性（C2）、適應特性（C3），來評價觀賞草觀賞價值A（目標層），由此建立AHP 分析方法三層遞階層次結構模型，各層次間互不相交[7-10]。具體如表2 所示。

1.2.2 評價因子權重的計算 判斷矩陣的建立及其一致性校驗，根據層次分析法基本模型，構建以下4 個矩陣（表3～6），經校驗確認一致性均達標。

1.2.3 各評價因子對目標層的總排序 在觀賞價值評價模型中，標準層各評價因子對目標層A 的權重總排序（表7），其中，觀形特性P3 和觀賞期P6的權重最大，觀葉特性P2 和越冬成活率P5 次之，權重較大的評價因子均在觀賞特性和生長特性中，此結果也符合調查研究中，人們對觀賞草的直觀感覺評價和基本審美觀點[11-17]。

表3 A-Ci 判斷矩陣與權重

表4 C1-Pi 判斷矩陣及一致性檢驗

表5 C2-Pi 判斷矩陣及一致性檢驗

表6 C3-Pi 判斷矩陣及一致性檢驗

表7 層次總排序

1.3 生態效益評價方法

1.3.1 光合、蒸騰特性測定 本試驗在2018 年9—10 月進行，選擇無風、晴朗的天氣，在自然光照條件下，通過LI-6400 型光合儀測定觀賞草葉片的日光合變化規律，試驗時間為8：00—18：00，每隔2 h 記錄一次試驗數據。每種觀賞草選3 株，每株選3 片葉進行針對性測試，在光合儀顯示數值穩定后，取瞬時光合速率和瞬時蒸騰速率，3 次重復，取平均值。

1.3.2 固碳釋氧效應計算 參照宋卓琴等[18-22]的方法，計算凈同化量。

式中，P 為單位葉面積日同化總量（mmol/（m2·d））；Pi為8：00 的瞬時光合速率測定值（μmol/（m2·s））；Pi＋1為下一個測試點的瞬時光合速率測定值（μmol/（m2·s））；ti為初測點的時間（h）；ti＋1為下一個測試點的時間（h）；j 為每日測定次數；3 600 指每小時3 600 s，1 000 指1 mmol 為1 000 μmol。

1.3.3 降溫增濕能力計算 計算單位葉面積日蒸騰總量公式如下。

式中，E 為單位葉面積日蒸騰總量（mol/（m2·d））；ei為初測點的瞬時蒸騰作用速率（mmol/（m2·s））；ei＋1為下一個測試點的瞬時蒸騰作用速率（mmol/（m2·s））；ti為初測點的測試時間（h）；ti＋1為下一個測試點的時間（h）；j 為測試次數；3 600 指每小時3 600 s，1 000 指1 mmol 為1 000 μmol。

用測定日蒸騰總量換算為測定日釋放水的質量WH2（Og（/m·2d））。

式中，18 為H2O 的摩爾質量。

式中，Q 為單位葉面積日吸熱量（J/（m2·d））；為植物單位葉面積日蒸騰總量（g（/m2·d））；L（J）為蒸發耗熱系數（L＝（597-0.57×t）×4.18，t 為葉面溫度）。

式中，ΔT 為降溫值，pc 為空氣的容積熱容量（1 256 J/（m3·h））；v 為空氣柱體積，測試環境具體值為10 m2×100 m。

植物蒸騰而使周圍1 000 m3的空氣柱中增加的單位葉面積的相對濕度為Δf（%）。

式中，Δa 為空氣增加的絕對濕度（g/m3）；Δe 為水氣壓的增加值；T 為日均葉面絕對溫度值，T＝t＋273.16；es為空氣的飽和水氣壓。

2 結果與分析

2.1 觀賞價值評價

為了能夠在定性分析的基礎上，對觀賞草的觀賞價值進行定量分級，對評價因子進行了量化，即對各評價因子進行賦值。在對觀賞草的觀賞特性、生長特性和適應特性等方面的綜合觀察的基礎上，同時結合專家意見和文獻資料，制定了各個評價因子的評分標準（表8）。

表8 觀賞草評價標準

依據上述評分標準，在科研人員、資源圃工作人員、其他人員中，隨機選取30 個相關人員進行調查。在原始調查數據的基礎上，對各個評價因子的調查得分進行了歸一化處理，如表9 所示。在上述AHP 分析法的基礎上，結合表7 中各評價因子的權重，為待評價的9 種觀賞草的觀賞價值進行綜合評分（表9）。

表9 觀賞草特性綜合評價及排序

從表9 可以看出，9 種引進觀賞草觀賞價值由高到低依次為狼尾草、蒲葦、細葉芒、日本血草、金線菖蒲、玉帶草、畫眉草、藍羊茅、香茅。

從觀花價值層面評價，影響觀花價值的主要有花形、花色、香味、花期，9 種觀賞草中細葉芒、畫眉草、狼尾草、金線菖蒲的觀花價值高。細葉芒頂生圓錐花序，花期長，為5 個月，且花色較艷麗，為深粉色，觀花價值高；畫眉草圓錐花序開展或緊縮，花期為4 個月，較長，花色獨特，為暗綠色或紫黑色，觀花價值高；狼尾草圓錐花序，直立，花期4 個月，較長，花色為淡綠色或紫色，較奇特，增加了其觀花價值；金線菖蒲肉穗花序，雖花期2 個月較短，但其花色為黃綠色，且有香味，使其觀花價值較高。

從觀葉價值層面評價，葉片大小、葉形、葉色是影響觀葉價值的主要因素，日本血草、藍羊茅、蒲葦觀葉價值較高。藍羊茅葉片藍綠色具銀白霜，春秋為藍色葉片；日本血草葉劍形，葉色常年深血紅色，這2 種觀賞草葉色獨特，具鮮艷色彩，與其他觀賞草搭配栽植時，形成強烈的對比，觀葉價值高。

從觀形價值層面評價，觀形特性的權重在各評價因子中權重較高，為0.217 6，對觀賞草的觀賞價值影響較大，株型優美，外觀雅致則觀形價值高，株型一般凌亂則觀形價值低，9 種觀賞草中，蒲葦、狼尾草觀賞價值較高。蒲葦叢生、株型圓整、外觀極雅致；狼尾草叢生、直立、整體植株為噴泉狀，株型優美，外觀極雅致，這2 種觀賞草株型優美，外觀雅致，觀形價值很高。

從觀賞期層面評價，觀賞期越長，觀賞草的觀賞價值隨之升高，且觀賞期的權重在各評價因子中權重較高，為0.216 6。9 種觀賞草中，狼尾草和蒲葦的觀賞期較長，為6 個月，細葉芒、日本血草、金線菖蒲觀賞期為5 個月，因此，觀賞價值較高。

從生長狀況層面評價，蒲葦、狼尾草、細葉芒生長狀況較好。蒲葦屬冷季型植物，耐寒、耐旱，長勢很旺，繁殖力強，較強健，在太原地區引種表現和景觀效果佳；狼尾草分蘗迅速生長，長勢很旺，耐寒、耐旱、耐瘠薄，適應性及抗逆性較好，適合太原的氣候，引進綜合價值高；細葉芒秋季抽穗，整體株型較好，生長狀況良好，且耐寒、耐旱，適合太原地區引進，但其生長速度較慢，引入當年景觀效果欠佳，需1～2 a 培育才能達到較好觀賞效果。

從越冬成活率層面評價，香茅、藍羊茅在太原難以越冬，不適合本地區栽植。藍羊茅葉片藍綠色且觀賞時間持續較長，香茅較其他植物有檸檬香，但在太原難以越冬，且生長周期短，長勢前期較好，后期較弱，影響觀賞效果。

2.2 生態效益評價

在山西省農業科學院園藝研究所園林植物逆境生理生化及生態功能評價課題組前期對9 種觀賞草應用現狀、觀賞價值、生物學特性等方面的調查分析基礎上，選擇排序前5 的5 種觀賞草，通過對其光合、蒸騰特性的測定，經量化計算得出其固碳釋氧、降溫增濕的相關生態指標，定量分析了5 種觀賞價值較高的觀賞草的固碳釋氧、降溫增濕效應，為太原市觀賞草引進綜合評估提供定量的科學依據。

2.2.1 固碳釋氧效應分析 在試驗數據的基礎上，根據1.3.1 和1.3.2 的測定和計算方法，得到表10的觀賞草單位葉面積固碳釋氧量。從表10 可以看出，5 種觀賞草中，固碳釋氧能力由強到弱排序為狼尾草、細葉芒、蒲葦、金線菖蒲、日本血草。對9 種觀賞草單位葉面積固碳釋氧能力進行評價，評價標準為：WCO2＞ 12 g（/m2·d）為強，WCO2介于8～12 g（/m2·d）為中＜8 g（/m2·d）為弱，則所測5 種觀賞草的固碳釋氧水平，狼尾草、細葉芒、蒲葦為中，金線菖蒲、日本血草為弱（表11）。

表10 5 種觀賞草固碳釋氧量

表11 5 種觀賞草固碳釋氧能力評價

2.2.2 降溫增濕效應綜合評價 從表12，13 可以看出，5 種觀賞草中，降溫增濕能力由強到弱為：蒲葦、細葉芒、狼尾草、金線菖蒲、日本血草；降溫增濕能力的評價標準為：ΔT＞4 ℃為強，ΔT 介于2～4 ℃為中，ΔT＜2 ℃為弱，則所測5 種觀賞草的降溫增濕水平蒲葦為中，細葉芒、狼尾草、金線菖蒲、日本血草為弱。

3 結論與討論

本研究通過對9 種觀賞草引種、試驗，根據各種草的觀賞特性、生長狀況、生態效益等評價，綜合認為，狼尾草、蒲葦、細葉芒、日本血草、金線菖蒲5 種觀賞草在太原景觀價值較高，其中，蒲葦的固碳釋氧、降溫增濕能力評價為中等級別，其余4 種觀賞草評價為弱。5 種觀賞草適宜太原地區引進栽植，可應用于太原的公園、綠地、公路等地方，考慮到生態效益，可與其他種類植物搭配栽植，既保證了景觀效果，又提高了生態效益。

按觀賞部位，可根據5 種觀賞草觀賞部位不同選用搭配，如細葉芒、日本血草為觀葉類；金線菖蒲為觀花類；蒲葦、狼尾草為整株觀賞類。在太原栽植這些觀賞草，可以根據不同園林綠化要求以及植株的觀賞期進行搭配栽植，延長整體觀賞期并提高園林景觀效果。其中，花序是影響觀賞草景觀價值的重要因素，開花季節、花期長短、花序的形態和色澤是決定觀賞草觀賞價值高低的關鍵因素，如細葉芒、蒲葦為秋季開花，花序觀賞價值高。葉片也是評價觀賞性的重要指標，日本血草葉片紅綠色季相變化明顯，可與不同種類觀賞草進行配置或孤植、片植皆可。

按景觀層次，可根據園林綠化需要選擇5 種觀賞草的株高類型進行栽植及配置，形成立體景觀。蒲葦為高型觀賞草，可叢植于道路公園，也可密植用于汾河濕地形成景觀，或為綠化背景植物。狼尾草、細葉芒為中高型觀賞草，可叢植于太原市綜合公園綠地、公路景觀、庭院景觀等；大面積片植可應用于綜合性公園、森林公園或濕地公園；可孤植，形成獨特景觀。日本血草、金線菖蒲為低矮型觀賞草，可點綴道路、公園花境等。

不同觀賞草在不同地區的氣候適應性、景觀表現及成活率存在較大差異，在太原地區園林綠化中應用這5 種觀賞草，除了考慮觀賞性以外，更應該考慮不同觀賞草的適應性和抗逆性來配置和應用觀賞草，這樣才能使景觀效果更加突出。太原地區宜選擇適應性、抗逆性較適宜的植物與其他植物搭配園林綠化，狼尾草、細葉芒、抗寒又抗旱，蒲葦較抗寒，可有選擇性搭配使用。

玉帶草、畫眉草、藍羊茅和香茅4 種觀賞草，有的株型雅致、葉色獨特，花序美麗，但抗逆性和適應性稍弱，在太原地區觀賞價值一般，如需使用于太原地區公園綠地，可適當考慮與其他園林植物搭配栽植，不僅可以保證景觀效果，同時也保證了園林綠化的生態效益。香茅為高型具香味的觀賞草，景觀效果當年良好，藍羊茅為葉色獨特的觀葉植物，植株低矮且株型好，但二者因無法越冬，如果要使用可作為一年景觀進行栽植和配置；畫眉草為低矮型觀花類觀賞草，但生長較慢，可應用于新開發的園林景觀；玉帶草為中高型觀葉植物，由于需要精細管理，可選擇管理較精細的環境，如大型綜合公園綠地、大型庭院景觀等有專人管理的環境。

目前對觀賞草生態效益研究較少，對5 種觀賞草固碳釋氧和降溫增濕能力進行測定，固碳釋氧能力由強到弱排序為狼尾草、細葉芒、蒲葦、金線菖蒲、日本血草，其中，狼尾草、細葉芒、蒲葦的固碳釋氧水平評價為中，金線菖蒲、日本血草的固碳釋氧水平為弱；5 種觀賞草降溫增濕能力由強到弱為：蒲葦、細葉芒、狼尾草、金線菖蒲、日本血草，降溫增濕水平評價蒲葦為中，細葉芒、狼尾草、金線菖蒲、日本血草為弱。在觀賞草配置中，應該優先考慮觀賞價值，再考慮其生態效益；如需生態效益，可與其他地被植物等進行搭配綠化。

觀賞草品類眾多、株型獨特、成景較快、管理簡約，因其特有的景觀價值、生態功能，以及耐旱節水的特性受到園林景觀設計的重視，并在各個城市不斷進行推廣和應用。觀賞草的花序、葉片、株型、觀賞期長短決定其觀賞價值，耐寒、耐旱、耐熱、耐瘠薄等習性決定觀賞草的栽植場地及適應性，根據不同環境要求和觀賞草特性（如觀賞草部位、最佳觀賞季節、株高等），應合理選擇和配置園林綠化植物，并進行相應的管理。

山西省對觀賞草的研究不多，在注重生態保護的前提下，引進適應性強、觀賞價值高的觀賞草，并且建立種質資源圃，研究觀賞草新品種、生長特性、抗逆性、栽培養護技術等，進一步發揮其耐旱節水、管理簡約、成本低廉的優勢，并與傳統園林造景加強結合，著力打造節約型和生態型的可持續景觀園林。