上海鄉村植物景觀中多年生草本應用現狀分析

唐倩雯, 李清韻, 劉 濤, 陳 丹

（上海交通大學 設計學院, 上海 200240）

0 引言

2017年10月, 在黨的十九大報告中, 習近平總書記首次提到了鄉村振興戰略. 2018年, 上海市響應國家號召, 公布了第一批鄉村振興示范村, 目前已全部通過驗收, 但各項工作仍在有序推進和探索中. 多年生草本 (perennial herbs)[1]指生長壽命超過兩年的草本植物, 具備環境適應性強、管理成本低、富有野趣的優勢, 契合鄉村土壤環境復雜、缺乏人力物力的特點, 是廣泛應用于鄉村植物景觀營建的材料之一.

各地關于鄉村草本植物應用的調查正在陸續展開, 許多學者注意到應用中存在種類集中、景觀單一、生長狀況不佳等方面的問題[2-5]. 在配置鄉村草本植物群落時, 各種植物的生長狀態是保證景觀效果的前提, 由于多年生草本形態差異較大, 設計者需要充分了解不同種類的形態特征、生長習性, 才能將其置于合適的位置, 而相似物種之間可以進行替換, 選擇對當地環境適應性更強的種類以達到更穩定的景觀效果.

本研究選擇了共11個2018年上海市示范鄉村, 分別在4個季節對其植物群落中的多年生草本進行了詳細調查, 旨在總結鄉村建設中多年生草本的應用現狀, 挖掘當地長勢良好的潛力物種及品種,并選擇性替換部分表現較差的品種, 以期為鄉村景觀營建中植物材料的選擇及配置方法提供新思路.

1 研究方法

1.1 調查對象概況

本次調查覆蓋上海市寶山區、嘉定區、閔行區、青浦區、奉賢區、浦東新區、金山區共7個區的11個村莊, 包括7個首批鄉村振興示范村和8個美麗鄉村示范村 (圖1和表1). 調研時間為2020年至2021年, 分別在4個季度的1月、3月、7月、10月進行.

表1 11個鄉村概況Tab. 1 Overview of the eleven villages sampled

圖1 11個鄉村地理位置分布示意圖Fig. 1 Schematic diagram for the geographical distribution of the eleven sampled rural areas

1.2 樣地選擇及調查方法

由于鄉村中的大部分群落相似度較高, 在預調研的基礎上, 通過主觀取樣法, 選擇具有代表性的地塊作為調查樣地. 根據草本花卉群落的空間位置, 將其劃分為濱水、節點、路緣和庭院共4類樣地.對于路緣和濱水的植物群落, 以道路、水緣等明顯界限為邊界, 設立樣方; 對于節點和庭院的植物群落, 設立5 m × 5 m的標準樣方, 每個鄉村每類樣地選取2 ～ 3個樣方, 11個鄉村共選擇濱水樣方21個、節點樣方19個、路緣樣方24個、庭院樣方14個, 共計78個樣方 (表1).

主要從形態、習性、頻次、長勢及在群落中所處的結構等5個方面對樣方中出現的多年生草本進行調研. 其中長勢以數字1—4分別賦值差、中、良、優4個等級, 優代表無明顯病蟲害、植株健壯、花果期正常, 差代表植株枯萎、無法開花結果或病蟲害嚴重. 通過所有調研人員分數取均值確定最終得分. 同時, 詳細記錄各個樣方的編號、地理位置、植物配置模式等, 并拍攝照片.

1.3 綜合性狀分析

通過收集、查閱草本植物研究與應用的相關文獻[6-9], 結合專家意見, 確定了多年生草本的5個無法用優劣來直接評價的重要綜合性狀, 分別是株高、株型、觀賞部位、質地和生長環境, 每個指標分為5個等級 (表2). 株高指標為實地測量取平均值獲得, 株高越高越適合作為草本植物群落的背景, 越低則越適合用于前景及地被. 株型指的是植株的整體形態, 根據現場調研的數據用植物的寬高比a來計算 (a= 冠幅/株高),a越大則表明植株更為直立, 越小則更為分散. 觀賞部位主要指葉和花, 葉部需要有明顯特點, 在葉形、葉色、葉脈上與大多數種類有較大差異, 如紫葉、金邊葉、圓形葉等. 花部觀賞類型分為小而密的花序和大而獨特的單花兩類, 前者更注重整體觀賞價值, 后者更適合近觀, 其中果序也并入花序一同考慮. 質地通過照片中的表現進行打分[10], 主要依據莖的粗細、葉長、葉寬、葉片質感及其有無光澤進行評判, 植株各器官偏大且無光澤則為“粗”, 各器官細小且有光澤則為“細”.生長環境結合實地考察得到的類型確定.

表2 多年生草本綜合性狀指標及賦值等級Tab. 2 Comprehensive character index and assignment grade of perennial herbs observed

聚類分析能夠將調查對象根據相似程度進行分類, 常被用于同屬植物之間的性狀分析. 例如, 蔡亞有等[11]、白健君等[12]、姜曉丹[13]用聚類分析分別對向日葵 (Helianthus annuus)、辣椒 (Capsicum annuum) 和海棠 (Malus spectabilis) 的種質資源觀賞特性進行分析. 最終結合所有賦值數據, 對所有調查到的多年生草本進行聚類分析[14-15], 得到綜合性狀相似的種類, 并通過長勢得分替換部分生長狀態不佳的種或品種.

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2018軟件對原始數據進行匯總和計算; 采用SPSS 25.0軟件對5個綜合性狀指標進行組間聯接法聚類分析, 得到性狀相似的植物種類; 使用Microsoft Excel 2018軟件繪制熱圖直觀地展現各季節生長狀況, 為篩選和替換植物種類提供理論依據.

2 調查結果與分析

2.1 多年生草本種類組成及科屬比例

11個鄉村的多年生草本種類陳列如表3所示. 共有62種植物, 覆蓋30個科53個屬, 其中種類較豐富的科為禾本科 (9屬13種)、菊科 (7屬7種) 和天門冬科 (5屬6種). 菊科以觀花類草本為主, 可作為群落的主要觀賞部分或是采用花海的形式大面積種植; 禾本科和天門冬科以觀葉類草本為主, 多作為群落的地被及背景, 豐富群落的層次. 這些科的植物在全國范圍內均有廣泛應用, 因此, 不能代表上海地區的鄉村植物特點.

表3 多年生草本現狀信息匯總Tab. 3 Status quo information on the perennial flowers observed

2.2 多年生草本出現頻度

在所有多年生草本中, 出現頻度較高 (≥5次) 的有17種, 占27.42%, 說明鄉村植物景觀的相似度和重復度較高. 最為常見的是美人蕉 (19次)、再力花 (11次)、紫嬌花 (11次)、百子蓮 (11次)、鳶尾(10次) , 其中, 美人蕉、鳶尾和再力花均為濱水植物, 可見濱水植物群落的多年生草本種類較少, 濱水景觀較為單調, 需要挖掘更多可用在河道、水塘等地的多年生草本種類; 出現頻度較低 (≤2次) 的有28種, 占比45.16%, 可見各個鄉村也在嘗試應用新種類來增加豐富度和特色. 植物出現頻度兩極分化嚴重, 為了增加鄉村中景觀的多樣性及群落的物種多樣性, 需要相對減少常見植物的使用率及占比,挖掘一些具有相似特性的可替換物種.

2.3 多年生草本鄉土種類比例

上海數字植物志網站 (https://shflora.ibiodiversity.net) 整合了《上海維管植物名錄》《上海維管植物檢索表》及《上海植物圖鑒》系列叢書. 通過在該網站逐一檢索62種多年生草本可知, 屬于上海鄉土植物種類的共有10種, 僅占15.63%, 分別是蘆葦、荻、芒、狼尾草、狐尾藻、酸模、石竹、積雪草、菖蒲和白茅, 常見種類為前4種. 所有鄉土植物的四季平均長勢為2.02, 略高于常見非鄉土植物的平均分1.93. 鄉土植物具有適應環境、凸顯地域特色等優勢, 但目前已知的鄉土植物資源過少, 導致其在鄉村中難以得到廣泛應用, 需要將開發利用和推廣結合進行.

2.4 多年生草本長勢

根據統計結果, 62種多年生草本的四季長勢得分如表3所示. 為了更直觀地篩選四季長勢優良品種, 將四季長勢得分的均值劃分為4個等級, 分別為Ⅰ (2.5 ～ 3分)、Ⅱ (2 ～ 2.5分)、Ⅲ (1.5 ～ 2分)、Ⅳ (1 ～ 1.5分). 4個等級的種類數量如圖2所示.

圖2 多年生草本四季平均長勢得分等級分布圖Fig. 2 Distribution map for average growth scores of perennial flowers across four seasons

獲得I等級的有6種多年生草本, 分別是金葉石菖蒲、小兔子狼尾草、棕葉狗尾草、銀邊芒、蘆竹、薄雪萬年草和芒 (圖3) , 全部為觀葉類植物, 適用場景廣泛而大多數出現頻度不高, 可進一步推廣應用并與觀花類植物進行搭配; 大多數多年生草本處于Ⅱ、Ⅲ等級, 多數僅在夏季具有良好表現, 在特殊低溫天氣下難以越冬, 需要及時進行養護管理, 方能有更好的表現; 獲得Ⅳ等級的有5個種類, 分別是大濱菊、花葉蘆竹、射干、山桃草和藍羊茅, 四季表現都不盡人意, 存在的主要問題是倒伏、雜亂、枯萎等, 在應用時可考慮在相似種類中選擇替換.

圖3 部分長勢優良種類生長狀態Fig. 3 The growth state of some species with high quality

3 應用特征及效果評價

3.1 聚類分析及分類結果

采用組間聯接聚類分析方法, 對62種多年生草本進行了綜合性狀上的分類, 結果如圖4所示. 以組距20作為劃分, 可將所有多年生草本大致分為3類: 第一類以質地較細、低矮的觀葉植物為主, 包括野天胡荽、狐尾藻、針茅、金心薹草、藍羊茅等, 第二類以水生和濕生植物為主, 包括鳶尾、梭魚草、荻、蘆葦、再力花等, 第三類以觀花植物為主, 包括秋英、大濱菊、紫嬌花、百子蓮、松果菊等, 菊科植物占比較高. 這3類植物彼此之間差異較大, 具有不可替代性, 在應用時需注意搭配; 而同一類里的植物性狀差異較小, 可以進一步篩選出對當地環境適應性更強的種類進行替換, 或是將部分常用種類替換為相似品種以提高物種多樣性.

圖4 多年生草本綜合性狀聚類分析圖Fig. 4 Cluster analysis diagram of comprehensive traits of perennial flowers

3.2 可替代優良植物的挖掘

3.2.1 單季情況分析

結合聚類分析得到的順序, 通過熱圖將每種植物在不同季節的長勢得分直觀展現, 結果如圖5所示.

圖5 多年生草本綜合性狀聚類分析圖Fig. 5 Cluster analysis diagram of comprehensive traits of perennial flowers

通過熱圖可以看出, 絕大多數植物呈現夏季長勢最好、冬春兩季長勢差的狀態, 從各個樣點的照片 (圖6) 也可以得到印證. 少部分植物則情況相反, 如白茅、針茅和萬年青等, 其夏季長勢可能不如相似物種狗尾草、睡蓮等, 但秋、冬兩季生長情況突出, 在冬季時這類觀葉為主的植物更容易創造出肅殺蕭條的獨特氛圍, 而春季時則需要多一些觀花植物, 營造萬物復蘇的景象, 符合人們對四季的構想. 但目前, 春、冬兩季植物的長勢普遍較差, 且春季少有觀花的多年生草本, 這也與多年生草本本身的特性有關, 大多數植物的地上部分會枯死, 此時需注意養護管理, 及時進行清理, 再搭配一些一年生草本、開花灌木或小喬木營造景點.

圖6 塘灣村樣點夏、冬兩季整體長勢Fig. 6 Overall growth in summer and winter at the Tangwan village sample site

3.2.2 總體情況分析

圖7的平均長勢更能反映整體觀賞效果, 部分植物的平均長勢明顯較低, 分別是藍羊茅、千屈菜、花葉蘆竹、大濱菊、射干和山桃草, 通過篩選與其距離相近的優良種類或品種可以達到有效替換. 例如, 藍羊茅可替換為金心薹草或是金邊麥冬、千屈菜可替換為荻或蘆葦、花葉蘆竹可替換為蘆竹或風車草等. 由于植物種類有限, 部分植物如大濱菊、山桃草則暫時沒有找到較為相似的替代植物, 可進一步擴大范圍, 搜尋在上海適應性廣泛的鄉土植物[16-18]. 例如, 虎耳草 (Saxifraga stolonifera)、艾(Artemisia argyi)、馬蘭 (Aster indicus)、蒲公英 (Taraxacum mongolicum) 等觀葉、觀花植物, 燈心草(Juncus effusus)、香附子 (Cyperus rotundus)、水花生 (Alternanthera sessilis) 等水生植物; 雙穗求米草 (Oplismenus undulatifoliusvar.binatus)、薄荷 (Mentha canadensis)、牛至 (Origanum vulgare)、水芹 (Oenanthe javanica) 等鄉土氣息濃郁的植物, 后續仍可以采用該方法對已有植物進行有效替換.

圖7 按照聚類關系排列的多年生草本四季平均長勢得分Fig. 7 Average growth score of perennial herbs across four seasons according to the clustering relationship

4 結論與建議

4.1 多年生草本應用現狀

在上海11個美麗鄉村中應用的多年生草本種類共有30科52屬62種, 其中科屬分布情況為: 禾本科 > 菊科 > 天門冬科 > 其他, 鄉土植物僅占比15.63%. 大多數種類以觀葉、觀花為主, 相比之下觀葉種類對上海當地的適應性普遍更強, 平均生長狀況較好, 例如金葉石菖蒲、小兔子狼尾草、棕葉狗尾草、銀邊芒、蘆竹、薄雪萬年草和芒, 適合進一步推廣應用; 大部分植物的長勢得分在中等及以下, 可根據聚類分析結果選擇其綜合性狀相似的種類進行替換, 使整體長勢得到提升, 保證最基本的觀賞效果.

4.2 群落配置優化方向

4.2.1 種類選擇

鄉村的植物材料選擇較為特殊, 因此, 不能照抄照搬其他地區甚至國外城市公園等的草花組合,極易造成缺乏鄉村特色、植物適應性差的后果. 在建成群落時首先要考慮是否適應當地的生態環境,再考慮如何組合, 相似形態的種類則可以優先選擇適應性更強的品種, 同時最好采用完全適應當地環境的鄉土植物作為優勢種, 若能契合當地的民俗文化、歷史典故等則更好. 但由于現有的多年生草本鄉土植物種類過少, 采用綜合性狀相似的種進行替換會導致草本植物群落組成趨于雷同, 因此, 一方面需要挖掘更多尚未大范圍推廣的草本植物種類[12,19], 如部分中草藥植物也是多年生草本, 例如蕺菜(Houttuynia cordata)、蒲公英 (Taraxacum mongolicum)、車前 (Plantago asiatica)、何首烏 (Fallopia multiflora) 和馬蘭 (Aster indicus) 等, 還有一米菜園中常見可食用的青菜 (Brassica rapavar.chinensis)、紅鳳菜 (Gynura bicolor)、白鳳菜 (Gynura formosana) 和費菜 (Phedimus aizoon) 等, 都極具鄉村特色; 另一方面可以通過調研多年生草本的生長狀況, 尋找一些經過馴化的外來物種彌補空缺.

4.2.2 養護管理

在植物種類選擇得當的情況下, 后期的養護管理工作主要集中在冬季, 這時大多數多年生草本的地上部分枯萎, 若仍有保持觀賞效果的需求, 則可以適當種植一、二年生花卉或冷季型草坪草覆蓋地面; 或是注意觀賞草的生長狀況, 大多數觀賞草的葉部枯黃但并不會萎蔫, 與周圍景色合理搭配仍可形成獨特的蕭條景觀, 展現出植物“枯榮皆有時”的自然生長美[20].