裸子植物应用于昆明园林的综合评价

谭 琪，王 俐

（云南农业大学园林园艺学院，云南 昆明 650051）

【研究意义】裸子植物是世界上最原始的种子植物，起源于古生代泥盆纪（约3.85亿年前），繁盛于中生代，在第三纪以来由于环境变化和被子植物的竞争而逐渐灭绝［1］，现存4亚纲8目12科84属1 000余种［2］。裸子植物中很多种类己是植物活化石，如水杉（Metasequoia glyptostroboides）、苏铁（Cycas revoluta Thunb）等。还有一些由于人为破坏等因素即将灭绝，如康定云杉（Picea montigena）、翠柏（Calocedrus macrolepis）、长叶竹柏（Podocarpus fleuryi）、秦岭冷杉（Abies chensiensis）等［3］。由于资源有限和物种受威胁程度日益增加，物种保护的优先次序一直是保护科学中持续关注的问题。裸子植物（包括银杏、针叶树、苏铁等）是最受威胁的生物类群之一，有40%物种处于灭绝高风险中［4］。裸子植物面临灭绝的物种比例很高，原生林裸子植物是栖息地退化或破坏后首先消失的植物类型。因此，裸子植物在植物目录和调查中被认为是最重要的“关键类群”，具有清晰和可识别的外貌，且可以用作表征植被和植被［5］。

【前人研究进展】随着城市经济的飞速发展，城市园林景观行业也得到快速飞跃，人们在注重园林植物景观营造的同时，必然涉及到园林植物景观新品种的运用［6］。云南是我国生物多样性最丰富的地区，裸子植物种类丰富，通过栽培能在昆明市良好生长裸子植物的达数十种；且裸子植物在昆明地区已不再单纯作为景观应用，已具有一定的文化性，如彝族有“靠松树创天，靠柏树创地”的传说。“彝族人民通常认为自己的祖先由植物而来，或者某些植物曾经救了他们的祖先才使得彝族得以存活繁衍，因此他们用这些植物的枝条或根图腾成人形，作为灵牌加以供奉，绝对禁止外人触摸”［7］。裸子植物的运用历史源远流长，松、柏、银杏等植物在古书中早有记载［8-9］。裸子植物大多数具有很高的观赏性，具有较强的生命力，能适应不同环境［10］。开发与促进裸子植物在昆明地区的应用在一定程度上起到对其物种资源的保护作用，同时还可以丰富城市景观、增加城市园林多样性，使得植物景观配置更具有地方特色。裸子植物在净化空气、杀菌方面的作用不可或缺，也将对保健园林的建立起着一定积极作用［11］。云南省野生裸子植物资源兼有受威胁严重、特有率高、经济价值高等多种特征［12］，如灰干苏铁（Cycas hongheensis）、油麦吊云杉（Picea brachytylavar.complanata）等58种野生裸子植物不仅受威胁严重，且具有重要的经济价值和潜在的开发利用价值［13］。国外在裸子植物园林应用方面已经做出许多工作，但我国对裸子植物的园林应用于观赏研究还远远不够。

【本研究切入点】虽然裸子植物作为观赏植物应用有多年历史，但在当代城市园林中大范围应用的种类却不多。在昆明市内，绿化乔木中银杏（Ginkgo bilobaL.）、雪松（Cedrus deodara）、龙柏（Sabina chinensiscv. Kaizuca）等几个树种占裸子植物总量的比例较高，华山松（Pinus armandiiFranch.）、水杉、云南松（Pinus yunnanensisFranch.）有一定应用，其他裸子植物树种则少有应用［14］。由此可知裸子植物树种还有很大潜力空间。裸子植物资源园林应用综合评价，能系统展示裸子植物在园林中应用潜力，从中筛选具有应用前景的裸子植物种类，为城市园林景观提供丰富素材；同时可丰富季相变化，并有利于城市树木群落整体结构的多样性和稳定性，促进昆明园林绿化建设的可持续发展。观赏植物在园林中的应用受到很多因素影响，如观赏特征、种植养护条件、生态适应性及资源获取等，需全面考虑［16-17］。层次分析法（analytic hierarchy process，AHP）是美国匹兹堡大学教授Saaty在20世纪70年代提出，是处理某些难以完全用定量方法分析的复杂问题的一种有力手段，逐渐被国内学者广泛使用［18］，其优点在于将复杂问题分解为较简单的几个层次，通过分配权重综合考察多方面影响因子，将人的主观判断量化表现和处理，能够更加全面客观地辅助决策［19-20］。目前该方法已用于评价野生观赏植物［21］、高速公路缀花草地［22］、新优花卉品种的选择［23］等诸多方面。

【拟解决的关键问题】采用层次分析法对昆明市区范围内调查到的70种裸子植物进行综合评价，得出的分数排序为裸子植物进一步开发利用提供科学依据。筛选出观赏价值高且适宜昆明地区种植的裸子植物种类，为昆明市裸子植物的应用提供更优化的方案和发展对策。

1 材料与方法

1.1 昆明自然资源概况及本研究调查范围

昆明处于云贵高原中部，属于北亚热带低纬高原山地季风气候。年均降雨量1 450 mm，年均气温16.5℃，海拔1 500～2 800 m，全年温差小。市区年平均气温15℃左右。历史上极端气温最高31.2℃，最低-7.8℃。于2018年6—11月对昆明地区人工环境下裸子植物园林景观应用进行实地调查，对昆明地区23个公园绿地及22个居住区绿地进行全面调查，共记录到裸子植物70种。

1.2 基于层次分析法的评价模型

（1）确定评价指标及构建模型。选取评价指标遵循科学性、系统性、简洁性、独立性、代表性。依据层次分析法的模型构建原理与指标选取原则，构建了裸子植物的应用综合评价层次结构模型（图1），经查阅相关资料及专家意见，模型包括目标层：以裸子植物在城市植物景观中的综合应用；准则层（C）：观赏价值（C1）、生态环境适应性（C2）、景观应用潜力（C3）；指标层（P）：观赏价值（株型、叶色、叶形、果、树干美感度、珍稀度）；生态适应性（分布范围、生长习性、生长状况）；景观应用潜力（种植养护条件、资源数量、现有利用程度）。

图1 评价模型层次结构Fig. 1 Hierarchical structure of evaluation model

（2）判断矩阵构造及一致性检验。邀请多名从事园林工作专家和本专业学生，采用1～9比率标度法对各层次指标的相对重要度进行两两比较并打分［23］。依据AHP理论，Wi为各层中指标的权值，λmax为最大特征根；CI为判断矩阵偏离一致性指标，CI=（λmax-n）/（n-1）；度量判断矩阵一致性的指标为CR，CR=CI/RI。若CR＜0.1，则认为该矩阵具有满意一致性，否则应进行调整。从计算结果（表1）可以看出CR＜0.1，通过了一致性检验。由表1可知，权重值排序为观赏价值（0.6833）＞生态适应性（0.1998）＞景观应用潜力（0.1168）。

（3）求算层次总排序权值。计算出目标层（P）各个评价指标相对于所属准则层（C）的加权值后，再与该准则层权值进行加权综合计算，得到准则层相对于目标层的层次总排序权值。由表2可知，总排序权重值依次为株型＞叶色＞叶形＞花果＞生长习性＞生长势＞珍稀度＞现有利用程度＞分布范围＞树干美感度＞种植养护条件＞资源数量。

（4）计算综合评价值。根据裸子植物的观赏价值、生态适应性及景观应用潜力不同，制定5分制评分标准（表3），评分标准在参考相关专家意见及参阅相关文献的基础上制定。对待评价的裸子植物，邀请32位相关专业老师及学生进行打分后求各项标准的平均分，再与各评价指标本身的权重值加权综合，得出综合评价值。

2 结果与分析

此次调查裸子植物共9科70种（含变种），其中松科25种，柏科23种，杉科8种，红豆杉科4种，苏铁科4种，三尖杉科2，罗汉松科2种，南洋杉科1种，银杏科1种。针对各项评价因子的评价标准，将裸子植物分为4个等级：Ⅰ级，＞4.0分、Ⅱ级，3.5 ～ 4.0分；Ⅲ级，3.0 ～ 3.5分；Ⅳ级，＜3.0分。

根据AFP法和每种裸子植物的综合评价结果，计算出每种裸子植物在昆明应用的适宜性分值。F=B·Q,其中F为此次统计中特定裸子植物在昆明园林应用的适宜性数值，B为裸子植物每个元素的权重值，Q为每种裸子植物综合评价的各因素得分值。计算统计70种裸子植物的适宜性分值，并根据等级评分标准确定不同裸子植物等级，见表4。从表4可以看出，裸子植物Ⅰ级有7种，为银杏、水杉、金黄球柏、苏铁、雪松、龙柏、池杉，占裸子植物总数的10%；Ⅱ级23种，如孔雀柏、金钱松、昆明柏、铺地柏、攀枝花苏铁、华山松、翠柏、罗汉松、红豆杉、云南松、圆柏、柳杉等，占裸子植物总数的32.8%；Ⅲ级30种，如金球桧、福建柏、西藏柏木、黄枝油杉、大叶南洋杉、绒柏、竹柏、日本五针松、日本扁柏等，占裸子植物的42.8%；Ⅳ级10种，分别为日本冷杉、榧树、三尖杉、篦齿苏铁、湿地松、长叶榧树、白皮松、油松、高山松、樟子松，占裸子植物总数的14.2%。

表1 评价模型判断矩阵及一致性检验Table 1 Judgment matrix and consistency test of evaluation model

表2 准则层对目标层的总排序权值Table 2 Total ordering weight of the criterion layer to the target layer

3 讨论

在昆明市裸子植物园林应用的综合评价中，观赏价值起主导作用，对裸子植物在园林绿化中的应用十分重要；其次是景观应用潜力，资源数量多、易获取，种植养护条件容易的比较适合应用到园林中；最后再根据其生长习性、适应性，考虑是否适合开发利用。总排序权值最大的是株型，为0.1474，由于裸子植物大多数为乔木或者小乔木，树形饱满程度越高，其观赏价值就越高，排在第二位的是叶色，总权值为0.1275，裸子植物中许多树种都是四季常绿或者变色叶，为园林景观创造丰富的色彩搭配，叶色是裸子植物一个很大的观赏点。其次是叶形总权重值为0.1031，如银杏、苏铁有着特殊叶形，观赏价值极高。生长习性和生长势也是影响裸子植物综合评价的重要方面，生长状况好，适宜当地环境气候也是选择应用树种的一大要素。种植养护条件和资源数量总权值为0.0044、0.0076，原因是昆明周边裸子植物资源较为丰富，养护条件不高。

表3 综合评价标准Table 3 Comprehensive evaluation standard

银杏、水杉、金黄球柏、苏铁、雪松、龙柏、池杉在观赏价值、生态适应性、景观应用潜力方面均有较高评价，这些裸子植物有以下特点：（1）树形高大饱满，叶形奇特，观赏价值高；（2）生长旺盛，易存活，养护条件简单，配置方式多样；（3）资源数量多，利用率高且容易获取；（4）大多是珍贵树种，如银杏、水杉为孑遗植物，水杉被列入世界自然保护联盟（IUCN）2013年濒危物种红色名录。Ⅰ级树种可作为园林的主景树大量利用。

Ⅱ级树种综合评价得分较高，各项评价指标较好。相对Ⅰ级树种而言，具备较好的观赏价值，但在昆明周边分布较少，不易获取，需要一定养护。如罗汉松、刺柏株型饱满，观赏价值高，但需要定期修剪，攀枝花苏铁、银杉为珍贵树种，国家一级保护植物，资源较少，获取不易。绒柏、昆明柏等小乔木应用能丰富昆明市景观群落结构，打造层次感丰富的景观。

Ⅲ级树种综合评价在3.0～3.5之间，各项指标一般。存在一些较好的种类如福建柏、柏木、鹿角桧四季常绿，观赏价值高。但大部分树种或各项得分较平均，无十分突出之处，如丽江云杉、云南黄果冷杉、苍山冷杉的生长对海拔有一定要求，在昆明市区内表现不佳，种植养护条件限制多，目前只在相关科普研究性地方存在，较适宜树种适度使用，可丰富昆明市园林物种多样性。

目前在昆明市的园林景观应用中，大部分为银杏、雪松、龙柏、水杉这些常见树种，此外还有许多具有较高应用价值的裸子植物树种有待开发利用。在这些树种中，有的具有较高观赏价值，如金钱松端庄秀丽，叶如铜钱；柳杉叶形优美，叶色翠绿。有的具有较好的抗性，生命力强,有较高的生态价值，如柳杉对二氧化硫、氯气、氟化氢有害气体有较好的抗性［24］。侧柏病虫害少、树龄长。罗汉松树形饱满，耐修剪。因此在园林应用中可以加大利用这些具有较高应用价值的树种，使其发挥优势条件，丰富园林植物种类。

表4 70种裸子植物等级评价结果Table 4 Grade evaluation results of 70 gymnosperms

4 结论

通过对昆明市园林绿地中裸子植物的应用种类调查发现，昆明市裸子植物资源丰富，共70种，但应用种类不多。通过对裸子植物的综合分析发现，得分最高的有银杏、水杉、金黄球柏、苏铁、雪松、龙柏、池杉7种，在观赏价值、生态适应性及应用潜力方面均有较高得分，在昆明市栽培均有较好表现。得分较高的孔雀柏、金钱松、昆明柏、铺地柏、攀枝花苏铁、华山松、高山柏、翠柏、罗汉松、红豆杉、云南松、圆柏、柳杉等23种裸子植物可扩大繁殖，适度在昆明园林绿地中使用。综合评价结果对植物景观营造及园林引种繁育具较大的实践指导意义，为裸子植物的推广应用提供了可靠依据。但在实际的景观植物配置中，应结合实际进行选择。园林工作者应根据特定自然条件及营造的景观意向，选择观赏效果好且适宜当地生境的树种进行景观营造。