木兰科植物引种适应研究及其园林景观评价

李江伟,刘雪英,肖志飚,黄红兰

(1.赣州市赣县区林业局,江西 赣州 341113；2.赣州市赣县区林业技术推广站,江西 赣州 341113；3.江西环境工程职业学院,江西 赣州 341000)

我国木兰科植物种类多,也是我国被子植物中受到严重威胁种类最多的科,被誉为“植物界大熊猫”。它主要分布于我国的西南至东南,西南地区的云南、四川、贵州等地为其分布中心,赣南是其中间的扩散区[1-2]。木兰科多数植物花大艳美、花色繁多、枝叶茂盛、树形优美、生长迅速,早在唐代就应用于寺庙庭院绿化,是我国开发较早的非常优良的园林绿化树种之一[3],被公认为“叶花果兼美、色香韵皆妙”,集药用、景观、材用优势。20世纪60年代,木兰科多数植物作为景观植物被广泛应用于园林中[4],如,上海、贵州、浙江、南京、广州等地广泛引种[1,5,6]并入驻当地植物园,以20世纪90年代末建立木兰科专类园为标志,该科植物引种达到鼎盛期。然而,其园林应用树种多为木兰属、含笑属及木莲属中的少部分种类。近些年,拟单性木兰属、单性木兰属以及含笑属中的乐昌含笑(Micheliachapensis)、深山含笑(Micheliamaudiae)、阔瓣含笑(Micheliaplatypetala)、紫花含笑(Micheliacrassipes)、金叶含笑(Micheliafoveolata)、峨眉含笑(Micheliawilsonii),木莲属中的红花木莲(Manglietiainsignis)、大叶木莲(Manglietiamegphylla)等的多属多种类引种趋势兴起[6],成为我国极具特色与最受欢迎的芳香园林绿化树种之一。

本研究报道华盖木(Manglietiastrumsinicum)、凹叶厚朴(Magnoliabiloba)、观光木(Tsoongiodendronodorum)、云南拟单性木兰(Parakmeriayunnanensis)、乐东拟单性木兰(Parakmerialotungensis)、乳源木莲(Manglietiayuyuanensis)、毛桃木莲(Magnoliakwangtungensis)、二乔玉兰(Magnolia×soulangeana)、乐昌含笑(Micheliachapensis)、金叶含笑(Micheliafoveolata)等12种木兰科植物(表1),引种赣州市市区和市郊赣州赣县区郊区的生长适应性及观赏价值,为丰富其园林绿化资源提供参考。

1 引种地概况

上述 2 个引种区地理坐标为25°53′～26°06′N,114°54′～115°08′E,海拔高度为130～240m,占地分别为6.67 hm2,20 hm2。引种区域地处亚热带丘陵山区季风湿润气候区,常年平均气温20.6℃,极端低温-4℃,极端高温42℃。引种区域四季分明,冷暖变化显著:冬季天气干燥寒冷,春季寒暖交替,气候多变,常有阴雨和低温天气出现；盛夏与伏秋季节天气炎热干旱,降水变率大。区域内年平均降雨量达1 447.8mm,春、夏季降雨丰富,秋、冬季的降雨量最低,约200 mm。

2 材料与方法

2.2 材料

供试材料为木兰科植物1a生实生苗,苗高30～50cm,苗木来源地如表1所示。

表1 苗木来源地Tab.1 Source of Magnoliaceae seedlings

2.2 方法

分别于2008年、2016年引种,均经60%遮光度荫阴下炼苗1a后定植入园。2008年引种的苗木于2009年定植于赣州市经开区湖边镇的木兰园(市区),2016年引种的苗木于2017年定植于赣州市赣县区田村镇的西坑村引种园(市郊),株行距均为2.5m×2.5m。

木兰园与引种园的引种林木按物种分类,在树体挂上物种名称标签牌。2014年,木兰园于原挂标签牌树体增设二维扫码图,游客经扫码登录后,浏览该物种介绍,并勾选观赏分类的单项选项进行景观价值评价。田间调查树种是以设置二维扫码图或标签牌的单株为起点样株,隔3株抽取,每物种共抽取10株样株开展生长情况、适应性的调查与相关数据的收集。

2.2.1生长调查

2019年10月底,在木兰园、引种园测量抽取样株的胸径、树高和冠幅,取其算术平均值,并概算年平均生长速率。

2.2.2露地抗性调查

由此造成的网点生存环境恶化，很可能导致出现网点倒闭现象，影响的不仅仅是总体业务量，更易造成全网络链条不稳。因此，无论何种影响，跨区取件最终造成的后果都是在损害快递企业的利益，造成的结果都需要总部买单。

抗寒性观察:引种后的第2～5年间调查,调查时间分别为冬季(2月初)、春季(3月中旬),观察样株的叶、枝、梢的受冻症状,根据发生最严重冻害及其表征对抗寒性进行分级。将冻害程度设置为5个等级,每个等级的表现如表2所示。

表2 单株植物抗寒性评价标准Tab.2 Evaluation standard for cold resistance of single plant

引种树种的抗寒性强弱采用抗寒性平均指数评估,抗寒性平均指数公式为:

(1)

式中:i为不同的受冻等级,Xi为第i等级的株数。

抗高温耐旱观察:经引种后的第2～5年间调查,调查时间分别为8月初、10月中旬,观察上述样本叶、枝、梢的灼伤或枯焦症状,根据受高温或干旱最严重的伤害表现对树种的耐高温或干旱进行分级。高温干旱抗性等级设置为5个等级,每个等级的表观如表3所示。

表3 单株植物抗高温耐旱性评价标准Tab.3 Evaluation standard for high temperature resistance and drought tolerance of single plant

引种树种的抗高温耐旱强弱采用其抗性的平均指数评估,抗高温抗旱性平均指数公式为:

(2)

式中:j=1,2,3,4,5,为不同植株的高温干旱受伤等级；Xj代表第j等级的受害株数。

2.2.3景观评价

1) 景观单项评价。景观评价来自木兰园不同树种的二维扫码图信息,共设置有叶形、叶色、花形、花色、树形等选项,将游客对不同物种扫码所勾选的景观选项进行分项统计。先计算各单项评价指标的有效点击率占比,从大到小排列,然后制作密度分布图,点击密度分布图拟合理想的分布趋势线后,结合图与趋势线进行本景观单项评价指标的分级,最后依据每物种所有单项指标对应分级的分值进行累加,其累加数值即为该品种的景观估值总得分,分值越高景观评价越好。按分级高低进行赋分,即,第Ⅰ级对应分值最高,随后逐级降低。

2) 景观总评价。本文根据叶形、叶色、花形、花色、树形5项景观单项估值的总得分,对引种木兰科植物景观进行总体评价并进行差异分级。先将评价总分按大到小排列,由origin软件生成分值的分布曲线,然后对分布曲线进行拟合趋势曲线制图,将这 2 类曲线的交点作为本景观评价分级的临界点,以此进行每物种的观赏景观等级分级。

3 结果与分析

3.3 生长比较

引种木兰植物分属于华盖木属、木兰属、观光木属、拟单性木兰属、木莲属和含笑属。早引种木兰园的林木林龄达12a,基本进入成年期,后引种的在引种园内的林木林龄为4a,尚属幼龄期(表4)。由目前引种调查结果显示,这2个园区的引种林木的幼龄期生长差异不明显。

1) 生长方面。从幼龄期到其生殖生长的初成年期来看,毛桃木莲、乳源木莲的幼龄期生长不良,胸径的年平均生长速率不到0.55cm,株高年平均生长速率不到0.48m,冠幅的年平均生长速率0.33 m(表4)；成年期仍表现不适,胸径、树高和冠幅的年平均生长速率分别不到0.58cm,0.51m和0.2m(表5),林分稀疏尚未郁闭。其它乔木各树种于幼龄期生长快速,成年期生长旺盛,胸径、树高的年平均生长速率分别达0.88 cm,0.68m以上(表5),林分完全郁闭且树冠交叉重叠,种内竞争趋于激烈化。

表4 引种园引种林木的生长统计Tab.4 Growth statistics of introduced trees in the introduction garden

2) 生殖生长方面。引种湖边镇木兰园的华盖木未开花,其余各物种均已进入生殖生长,且含笑属的4种植物正常开花达2a或以上,二乔玉兰开花多年并大量结实(表5)。而其余乔木型林木(如凹叶厚朴、观光木、云南拟单性木兰等)的树冠交叉重叠较严重,进入了生殖期,但未进入结实盛期,花量不大,结实量较小。

表5 木兰园引种林木的生长统计(成年期)Tab. 5 Growth statistics of introduced trees in Magnoliaceae park(at adulthood stage)

3.3 适应性评价

3.2.1抗寒性比较

引种木兰科12个树种于木兰园(市区)、引种园(郊区)的露地抗寒性表现差异不明显,且呈基本一致的特征,幼龄期比成年期较敏感,经幼龄期的驯化后,抗寒性得到增强,大多能适应本引种地的低温环境(表6,表7)。而木莲科的乳源木莲、毛桃木莲经引种后,需加强幼龄期的低温驯化,且驯化期一般需3 a或以上。另外,我们观察到,乳源木莲、毛桃木莲经 2008 年极端低温炼苗的驯化过渡后,在木兰园的耐低温能力明显增强,强于其在引种园中的幼龄期抗寒能力(表6,表7)。

表6 木兰园引种林木的抗寒性统计Tab.6 Cold resistance statistics in Magnoliaceae park

表7 引种园引种林木的抗寒性统计Tab.7 Cold resistance statistics in the introduction garden

3.2.2抗高温旱性比较

引种地的夏季与秋季,一般夏季高温伏旱持续时间较长,秋季干热气候。在当地适应期间,林木于赣州市区、郊区间的抗高温耐干旱表现差异较大,而以含笑属植物的适应性较好(表8,表9),其余大多表现为高温干旱的轻度不适,经幼龄期驯化后,于成年期有所缓解。而引种乐东拟单性木兰,于引种园,出现有中度不适应秋季高温干旱的不良生长现象。尤其是,引种乳源木莲、毛桃木莲,幼龄期至成年期的多株表现中度不适,树干因灼伤,新、老伤痕迭加,树冠冠幅大多由新萌枝梢的枝展形成；随着抗性下降,甚至出现成年期植株死亡的个别现象。可见抗高温、干旱能力低下是导致乳源木莲、毛桃木莲生长不良的主要诱因。

表8 木兰园引种林木的抗高温旱性统计Tab.8 Cold resistance statistics in Magnoliaceae park

表9 引种园引种林木的抗高温旱性统计Tab. 9 Cold resistance statistics in the introduction garden

据观察,2019年年间,引种园引种林木的抗高温耐干旱性均低于定植当年,表现得较为异常(表9),是因为定植当年入秋以来,持续干旱的少降雨反常气候导致了之后极端干旱的气候。为解决旱情,当地气象部门实施了人工降雨,园区多次引水灌园。

3.3 景观评价比较

本景观评价由叶形、叶色、花形、花色和树形5类指标评价的总分组成。因引种园的引种时间短,仅二乔玉兰始进入生殖生长,故未对其园艺景观整体评价。

引种后,木兰园的评价分析结果如图1和表10所示,景观评估可分成Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ级4级,对应分值为 16～18,13～15,9～12和 6～8,即,当某树种的总得分为14时,它的景观分级评级属于第Ⅱ级。木兰园不同引种物种呈现不同的园林景观观赏差异,其中华盖木和凹叶厚朴列为第 Ⅰ级,观光木、云南拟单性木兰、乐东拟单性木兰、二乔玉兰、乐昌含笑、金叶含笑、深山含笑、醉香含笑的景观总得分均在 13～15,处在第 Ⅱ级。而毛桃木莲和乳源木莲生长及其抗性最差,生殖生长不良,景观得分最低而列为第 Ⅳ级,未达到园艺观赏标准。可见,经引种实验,进入生殖生长的初期观察结果来看,除毛桃木莲和乳源木莲,其余10个物种的观叶、观花、观树形的景观应用效果理想。

图1 景观总评价的拟合分级Fig.1 Fitting classification of general evaluation of landscape

表10 木兰园引种景观评价比较Tab. 10 Landscape evaluation comparison

引种成功一般表现为适应性好,长势旺,树形、花等显示良好的观赏应用价值。从本研究来看,引种木兰科植物的景观绿化价值与前文的引种生长、适应性表现存在一致的正相关性关系:生长与适应性良好的物种,如,观光木、凹叶厚朴、二乔玉兰,景观价值较高；而生长不良,适应性下降的物种,如,乳源木莲,其景观绿化功能也较差,不适宜引种园林绿化栽培。

4 讨论与结论

4.4 讨论

4.1.1引种适应性差异及其引种成功

基于气候相似性原理,植物选择与其自然分布区相似气候类型的区域进行引种,而引种成功取决多种因子,包括极端温度、降雨与未来气候变化的气候影响,土壤环境、地质地貌、微地形与栽培管理措施等方面的影响因子等,导致不同植物引种在相似气候区所表现出的地域适应性差异[7-13]。如,木莲属植物不耐低温,幼龄期喜荫湿,怕强光、高温日灼,在南京的引种适应性较低[7],于无锡地区成功引种[8],引种到安徽、湖南有生长差异,乳源木莲选择安徽荫蔽、湿润的环境,景观效果良好[9],木莲(Manglietiafordiana)、毛桃木莲引种湖南长沙木兰园的生长、景观效果佳[10]。增施磷钾肥,叶面喷施硼、锌、锰、铜等微量元素,增强了含笑引种苏浙地区的抗寒性能[8],引种海南的华盖木出现了严重不适,观光木生长滞缓,拟单性木兰属植物不适宜引种南京,观赏价值差[7],而乐东拟单性木兰能耐受武汉的气候,也适应湖南、浙江等地环境,观赏价值均较好[11-12]。木兰属和含笑属多数物种能耐低温,适应多地引种[7,13],是我国引种较早的木兰科属类植物,被成功引种并已广泛应用于我国东南、西南各地的园林绿化,特别是木兰属部分树种(如二乔玉兰、白玉兰(Micheliaalba)适应于北方的秦皇岛[14]、沈阳[15]地区。

本实验引种木兰科的属种适应结果与前人研究基本一致,包括未报道的马褂木(Liriodendronchinense)、玉兰(Magnoliadenudata)、黄角兰(Micheliaalba),引种栽培、生长与观赏均在多地表现良好,适应性较广。本研究发现:1)木莲属的毛桃木莲、乳源木莲抗寒性不适,尤其不耐本地南亚热带的伏夏高温干旱气候,不适宜引种；2)我国濒危物种华盖木、凹叶厚朴、观光木和特有物种(云南拟单性木兰),于赣州引种栽培良好,并适用于景观评价等级高、宜优选开发的树种。基于上述结论,建议加大对木兰科植物的引种力度,扩大区域性实验及其生长适应性、抗逆性分析和观赏性价值评估,为木兰科植物的引种保护、筛选推广及其园林绿化应用提供基础数据和实践参考。

4.1.2景观评价方法

景观评价对园林绿地建设的重要地位日益凸显,重点研究完善景观评价体系的构建及其选取科学合理的评价方法。由于景观评价涉及内容和侧重点存在较大的差别[16,17],难以统一评价方法与评价标准,有专家打分法、层次分析法,模糊数学分析、主成分分析法、回归分析等,以及综合上述的模糊线性规划、多层次评价模型、层次分析与模糊数学结合模型分析等方法,也有学者倾向结合定性与定量指标,同时参考引种树种生理特性进行评价筛选[10,18]。本文采取二维扫码信息,更新游客评价动态,收集监测到的数据,同时采用定性与定量指标,兼容回归拟合分析,进行了引种木兰科植物的景观价值评价。然而,本次景观价值的评价总体并不高,究其原因,可能因引种时间不长,生殖生长未进入盛期,园林绿化效果还不明显所致。需要指出的是,本研究采取的信息收集法,目前设置指标不多,仅从叶、花、果、树形的较宽泛指标予以评价；但因能真实地接近观赏环境,从较长时间的数据信息资料收集来看,随着信息数据量的增加,以及景观指标的开发,该方法所得出的景观评价优选结论是客观、可行的,也将能不断挖掘引种植物的潜在景观应用价值。值得说明的一点是,对于目标游客的选择,或者是在精确评价游客方对景观的喜好方面,本方法暂无法提供解决方案,这需要录入游客信息,建构相关定位指标。总之,在目前研究基础上,对这一方法进行更新升级,同时延长时间对游客的持续跟进与深入研究,提升景观评价质量是可期的。

4.4 结论

本文引种的二乔玉兰和含笑属的4种植物(乐昌含笑、金叶含笑、深山含笑、醉香含笑)适应性较广,冬季不需防寒措施即可安全越冬,且对当地高温干旱的适应性较强,可以在赣州市区、郊区广泛常规栽植；华盖木、凹叶厚朴、观光木、云南拟单性木兰能适应当地低温气候,有较好的高温伏旱适应性,适合作为当地景观评价等级高、宜优选开发的树种；引种乐东拟单性木兰栽植时,于其幼龄期需采取一定的遮荫和灌溉的保湿降温措施；而毛桃木莲和乳源木莲对当地的抗寒性及其耐高温干旱能力较差,不适宜引种。