甘肃省野生铁线莲属植物分布特征及观赏性评价

2022-05-02张君芳王艳莉李子珍吴永华

中国野生植物资源 2022年4期

张君芳，王艳莉，李子珍，黄蓉，吴永华，田青*

（1.甘肃农业大学林学院，甘肃兰州 730050；2.兰州市园林科学研究所，甘肃兰州 730050）

铁线莲属（Clematis）植物隶属于毛茛科（Ranun‑culaceae），为多年生草质或木质藤本，少数为直立灌木或草本［1-2］。全球约有300多种，我国共有155种，以华中和西南地区居多，其中甘肃有42种（含变种）［3］。该属植物具有姿态优美，花形美丽，花色丰富多变，果实奇特、较长的花、果期及抗逆性强等特点，有“藤本皇后”的美称，是国外城市园林美化和庭院种植的极佳藤本植物［4-6］。此外，大部分野生铁线莲属植物具有较高的药用价值，如棉团铁线莲、绣球藤及小木通等具有治风湿、利尿消肿、口舌生疮、活血痛经等功效，兼观赏价值与药用价值与一身。我国铁线莲属植物种类繁多，且大部分尚未被开发利用，对其研究多集中于种质资源调查和分类［7］、植物基因性状［8］、药用价值及成份［9］等方面。虽然我国野生铁线莲属植物资源丰富但利用率很低，大部分都是从国外引种而来［10］。国内目前尚无野生铁线莲种质资源观赏性评价的相关报道。因此对野生铁线莲属植物进行观赏性评价，为筛选优质铁线莲种质资源和栽培育种提供理论依据，这对我国野生铁线莲属植物的开发利用具有重要意义。

本研究以甘肃省42种（含变种）野生铁线莲属植物为研究对象，通过查阅资料和实地调查，对其地理分布特征进行分析，并利用层次分析法对甘肃省野生铁线莲属植物观赏性进行评价，为甘肃省野生铁线莲属植物的开发利用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

甘肃省（32°31'～42°57'N，92°13'～108°46'E）位于我国西北地区，地处黄河上游，大部分地区位于地理划分二级阶梯上，地形呈狭长状，地貌复杂多样，囊括了高山、盆地、平川、沙漠和戈壁等，海拔大多在1000 m以上，四周为群山峻岭所环抱。大部分地区气候干燥，属于温带大陆性干旱气候［11］，各地气温差别大，年平均气温0～16℃，年降水量在36.6～734.9 mm，大致从东南向西北递减，乌鞘岭以西降水明显减少，陇南山区和祁连山东段降水偏多。因全省地貌复杂和温湿度差别大等原因，使全省野生植物种类繁多，分布广泛。

1.2 研究方法

1.2.1 调查方法

2020～2021年，通过查阅《中国植物志》、《甘肃省植物志》、《中国高等植物图志》、《秦岭植物志》和《兴隆山本地调查》等相关资料，整理出甘肃省野生铁线莲属植物42种（含变种），对其分布较多的武都、宕昌、岷县、秦安、榆中、永登等地进行实地调查，详细记录种类、生物学特征、生活型、分布及生境等，并对甘肃省野生铁线莲属植物分布特征按照地域划分进行归类分析。

1.2.2 观赏性评价方法

根据甘肃省野生铁线莲属植物的生长特性，参考野生植物资源观赏性评价的相关文献及咨询专家意见［12-17］，构建层次分析法（Analytic hierarchy pro‑cess，APH）体系。评价体系分为四层，即目标层（A）、约束层（C）、标准层（P）最低层（D），详见表1。采用yaahp软件（软件版本10）对铁线莲属植物观赏性各指标转化使之量化，通过计算矩阵权重系数、一致性指标，得到各层次权重数据，一致性检验各层次CR值均小于0.1，说明模型建立结果可行，矩阵判断合理。

表1 野生铁线莲观赏性评价体系Tab.1 Establishment of the ornamental evaluation systemof wild Clematis

2 结果与分析

2.1 甘肃省野生铁线莲属植物分布特征

2.1.1 甘肃省野生铁线莲属植物垂直分布特征

通过整理和实地调查，发现甘肃省野生铁线莲属植物主要分布于海拔550～4 000 m之间，垂直差为3 450 m。如下表2及图1所示，按海拔500 m一个垂直段，1 000 m以下有13种，1 000～1 500 m有17种，1 500～2 000 m有25种，2 000～2 500 m有17种，2 500～3 000 m有10种，3 000～3 500 m有7种，3 500 m以上有4种。可见1 000～2 500 m为甘肃省野生铁线莲属植物集中分布的区域，海拔为1 500～2 000 m分布最多。不同生活型的野生铁线莲在甘肃地区表现出不同的分布特征，生活型为草质藤本和多年生草本的野生铁线莲属植物大多分布于1 200 m以上的山坡、沟边、路旁及灌木丛等。生活型为木质藤本和直立小灌木的野生铁线莲属植物，如金佛铁线莲、柱果铁线莲、毛果扬子铁线莲、皱叶铁线莲、短毛铁线莲和小木通则分布于1 000 m以下，而钝萼甘青铁线莲则在3 000～4 000 m有分布。

图1 甘肃省野生铁线莲属植物海拔分布Fig.1 Altitude distribution of wild Clematis in Gansu province

表2 甘肃省铁线莲属植物分布Tab.2 Distribution of Clematis in Gansu province

2.1.2 甘肃省野生铁线莲属植物地理分布特征

由于甘肃省野生铁线莲属植物种类较多，地理划分难度较大，故将甘肃省野生铁线莲属植物按照草质、木质分开统计。参照我国气候类型及干湿地区的划分［18］，以甘肃的气候类型和干湿地区划分来分析甘肃省野生铁线莲属植物的分布特征，如下图2-3所示。甘肃省干旱地区野生草质铁线莲4种，野生木质铁线莲7种；半干旱地区有野生草质铁线莲5种，野生木质铁线莲13种；半湿润地区有野生草质铁线莲4种，野生木质铁线莲17种；湿润地区有野生草质铁线莲4种、野生木质铁线莲11种。甘青铁线莲、灰叶铁线莲、黄花铁线莲、短尾铁线莲、甘川铁线莲、长瓣铁线莲、小叶铁线莲在甘肃北部中部干旱及半干旱地区均有分布。其中甘青铁线莲、黄花铁线莲、灰叶铁线莲在甘肃西北部河西走廊酒泉、玉门、肃北、阿克塞地区有分布，黄花铁线莲甘肃分布最广。钝齿铁线莲、柱果铁线莲、小木通、大花薄叶铁线莲只在甘肃南部湿润地区分布。

图2 草质铁线莲在甘肃省的分布特征Fig.2 Distribution characteristics of grass vine Clematis in Gansu province

甘肃省野生铁线莲属植物分布在四个气候带，即高原气候区、中温带、暖温带和亚热带。如下图4所示：高原气候区有野生草质铁线莲5种、木质铁线莲15种；中温带有野生草质铁线莲2种、木质铁线莲3种；暖温带有野生草质铁线莲7种、木质铁线莲14种；亚热带有野生草质铁线莲5种、野生木质铁线莲13种；短柄铁线莲、光叶铁线莲、大花铁线莲仅在亚热带分布，东方铁线莲仅在中温带、暖温带分布。

图4 野生铁线莲属植物在甘肃不同气候带的分布Fig.4 Distribution of wild clematisin different climatic zones in Gansu province

甘肃省野生草质铁线莲在半干旱、半湿润地区，暖温带、高原气候区和亚热带分布较集中，而野生木质铁线莲在湿润、半湿润、半干旱地区，暖温带、亚热带和高原气候区分布较集中。

2.2 甘肃省野生铁线莲属植物观赏性综合评

2.2.1 判断矩阵构造及权重指标

根据yaahp软件计算得出约束层（C）权重，如下表3所示，约束层中C1层权重最大为0.578 0，主要包括花色P1、花径P2、花期P3、花显著度P4四个指标，说明野生铁线莲属植物花性状是铁线莲观赏性评价最重要的指标；C2层权重0.229 9，主要包括果期P5、果型/柔毛P6，由于野生铁线莲属植物果实较为特殊，被疏短柔毛和绢状毛，形态也较为优美，是野生铁线莲属植物观赏性评价的第二个重要指标，C3层权重0.119 0，主要包括叶质P7、叶类型P8、叶大小P9，野生铁线莲属植物具有单叶、复叶可作为铁线莲属植物观赏性评价的第三个重要指标；C4权重0.155 9，主要包含抗旱性P10、抗寒性P11、资源数量P12、应用程度P13，是铁线莲属植物观赏性评价的第四个重要指标。

图3 木质铁线莲在甘肃分布的分布特征Fig.3 Distribution characteristics of woody vine Clematis in Gansu province

2.2.2 观赏性综合分值分析

根据表3中各指标性状权重分值，结合表4野生铁线连属观赏性准则层评分标准，通过计算得到不同野生铁线莲观赏性综合分值。如下表4所示，将铁线莲属植物评分分为4个等级，4.0分以上分为Ⅰ级，3.5～4.0（含4.0）为Ⅱ级，3.0～3.5（含3.5）为Ⅲ级，3.0以下为Ⅳ级。通过计算分析可以得出Ⅰ级铁线莲植物共6种，占甘肃省资源总数14.28%，分别为大花绣球藤、大花薄叶铁线莲、薄叶铁线莲、美花铁线莲、长瓣铁线莲和毛果铁线莲；Ⅱ级铁线莲植物共15种，占甘肃省资源总数35.71%，分别为棉团铁线莲、短尾铁线莲、绣球藤、粗齿铁线莲、秦岭铁线莲、钝齿铁线莲、钝萼铁线莲、金佛铁线莲、短毛铁线莲、扬子铁线莲、毛果扬子铁线莲、皱叶铁线莲、小木通、威灵仙、光叶铁线莲；Ⅲ级铁线莲植物共7种分别为粉绿铁线莲、女萎、东方铁线莲、宽柄铁线莲、钝萼甘青铁线莲、甘川铁线莲、黄花铁线莲，占甘肃省资源总数19.05%；其余15种为Ⅳ级，占甘肃省资源总数33.72%。

表3 野生铁线莲属植物观赏性评价综合指标矩阵判断及一致性检验结果Tab.3 Judgment and consistency test results of comprehensive index matrix for ornamental evaluation of Clematis

表4 野生铁线莲属植物观赏性准则层评分标准Tab.4 Scoring criteria for the ornamental criterion layer of Clematis

3 讨论与结论

甘肃地处青藏、蒙新、黄土三大高原和秦巴山区交汇处，复杂的地形与多样地貌造就了甘肃省具有丰富的植物资源，这也是甘肃省野生铁线莲属植物种质资源丰富的原因之一。本研究通过对甘肃野生铁线莲属植物分布特征研究分析表明，甘肃省野生铁线莲属植物主要集中于甘肃省东南部和中部半干旱、半湿润、湿润地区、亚热带、暖温带和高原气候区，在甘肃西北部干旱地区分布较少，属于零星分布。造成野生铁线莲属植物分布差异性的原因可能是植物在不同的水分、温度、土壤pH、盐离子胁迫等作用下在不同海拔和气候区野生铁线莲属植物的生理生化作用不同［19］，其机理尚需进一步研究探明。

观赏植物在园林中的应用要考虑观赏植物观赏特征的时效性，应与其他观赏植物搭配合理，呈现出观赏性随季节变化出现不同的美感，尤其在我国西北地区四季分明，园林景观需要多样性［20］。本研究筛选出的Ⅰ级野生铁线莲包括大花绣球藤、大花薄叶铁线莲、薄叶铁线莲、美花铁线莲、长瓣铁线莲和毛果铁线莲具有株型优美、攀爬性强、花色纯正，花径大，三出复叶或羽状复叶，花期4月至8月，果期从6月至12月，具有较强的开发价值。可作为春、夏、秋、冬四季的垂直绿化观赏植物对其直接引种栽培。II、III的野生铁线属植物大多也具有花形多样、较强的耐旱性和耐寒性等，也具有一定的开发价值，可根据其生长特性作为新品种培育的亲本植物材料，或可用于垂直绿化、地被、盆栽及花卉装饰等［21］。其次根据铁线莲易于攀爬的特性与其他藤本观赏植物一样，对城市绿化的价值在于能够形成叶片密集覆盖的枝条，具有动态装饰效果且占据较小的种植面积。此外，部分野生铁线莲对生长条件要求较低，可以美化建筑外墙、外屋、棚屋、篱笆、老树干等。也可以在室外露台、阳台上形成阴影，使这些结构具有清晰独特的外观。也可以用作山坡、池塘岸边、公路和铁路两侧的地盖植物。

综上所述，充分挖掘甘肃省野生铁线莲属植物的观赏性特征和应用潜力，一方面可以将品质优良的野生铁线莲属植物直接应用到园林、城市垂直绿化中丰富园林观赏植物种类；另一方面结合园林应用及市场需求，可通过杂交育种或者通过调控花色、花期、叶片性状等关键基因来改变植物性状，使品种更加优良、更适于园林栽培和观赏［22-23］。