管诗敏,玄锦,李祖婵,吴雅华,邓传远,黄柳菁

（福建农林大学园林学院,福建福州350007）

蕨类植物是一类可观株形、叶形、叶色、孢子囊群的观赏植物.近年来,因其耐阴、耐旱、抗污染、适应性广、易管理的特点,被广泛运用于园林景观配置、边坡防护绿化、盆栽观赏、地被植物、水景配置、蕨类植物专类园、环境指示植物与生态修复、环境治理等方面[1].

中国蕨类资源丰富,约2 600种,占世界总数的1/5,是东亚蕨类植物的主要部分.目前,蕨类植物的观赏特性和应用价值在我国已得到认可,我国蕨类植物具有观赏价值的达数百种,但得到较好开发应用的种类仅几十种[2],可见其开发利用空间极大.福建省地处中国东南亚热带地区,蕨类植物约有46科112属382种[3],尤其是自然保护区内,资源丰富[4],其优越的地理条件和水文气候为蕨类植物提供了良好的生存环境.汀江源国家级自然保护区为典型的中亚热带原生性森林生态系统,自然条件优越,植物资源丰富,开发价值极高,在种子植物区系[5]、群落特征[6-7]方面已有一定研究,但是在蕨类植物园林应用方面的研究较少涉及,亟需对汀江源蕨类植物进行观赏性评价与开发应用.

本研究采用灰色关联度和逼近理想解排序法（DTOPSIS）,对汀江源国家级自然保护区蕨类植物进行综合评价.这两种方法广泛运用于品种选育[8-9]、观赏草[10]、行道树[11]研究等,灰色关联度分析法是一种定性分析和定量分析相结合的综合评价模型,该模型可以较好地解决评价指标难以准确量化和统计的问题,能够较全面地评价品种的优劣；DTOPSIS法作为一种新的综合评价方法近年来广泛用于多目标决策分析中.两种方法结合能够对蕨类植物进行全面评价,进而筛选出综合价值相对较高,适合园林景观应用的观赏蕨类,为亚热带地区园林绿化建设提供依据,也为蕨类植物的开发应用提供理论参考.

1 研究区概况及研究方法

1.1 研究区概况

福建汀江源国家级自然保护区位于福建省长汀县境内,坐落于武夷山脉南段延伸支脉区域,地理坐标为：北纬25°35'12"～26°01'31",东经116°02'02"～116°30'08".包括圭龙山片（1 555.2 hm2）、中磺片（1 280.6 hm2）和大悲山片（7 543.9 hm2）,总保护面积10 379.7 hm2.属中亚热带季风性气候,是海洋气候与大陆气候的过渡地带,气候温和、雨量充沛、阳光充足.年平均气温16.8℃；年降水量为1 750 mm.地带性土壤为红壤,土层和腐殖质层厚.植物资源丰富,物种繁多,可利用性强.

1.2 调查方法

为了全面深入研究汀江源自然保护区的蕨类资源,本研究采用样线调查法,于2019年7月—2019年12月进行实地调查,并现场进行鉴定,记录蕨类植物的种类、观赏部位和特点,采集无法鉴定的植物带回实验室,参考《中国植物志》《中国植物图像库》《福建植物志》，其他书籍和资料鉴定或询问专家鉴定.

1.3 研究方法

根据蕨类植物的特点,在参考相关研究[2,12-14]的基础上,征求专家及相关专业人员的意见后,选定株形、叶形、叶色、孢子囊群、对生境的要求这五个评价指标,并制定评分标准（表1）,随机发放问卷给风景园林专业学生、老师、一般群众,共27人打分,其中园林相关行业19人,非园林相关行业8人,对硬指标（叶色、叶质、对生境要求）直接打分,软指标（株形、叶形、孢子囊群）采取27人打分取平均值的方法.然后利用灰色关联度分析法得出评价结果,筛选出景观质量好、观赏价值高、适应性广、适于推广的蕨类植物.

表1 蕨类植物性状指标评价标准Tab.1 Evaluation criteria for pteridophyte indicators

1.3.1 灰色关联度分析法 以参试的117个蕨类植物作为一个灰色系统,每个性状指标作为该系统的一个灰元,根据评价要求构建一个理想品种（各性状指标值均为5）,以评分结果为基础,对性状指标量化值进行标准化及无量纲化处理,以理想品种作为参照,计算不同植物综合性状的关联系数及关联度.关联度越大其相似度就越高,参试种综合性状较好,反之则较差.参试种类的调查性状构成数列xi（i=1,2,3,…,i为参试种编号）,其中理想种的性状行成数列为x0（0为理想种编号）,性状指标k（k=1,2,3,4,5）.按照以下公式（1）计算参试种与理想种之间的关联系数ζi（k）.公式（2）计算关联度ri.再将其进行归一化处理,计算出各指标的权重ωk后,根据公式（3）,求得各指标的加权关联度ri',加权关联度结果如下

式（2）中：n表示调查性状指标数量,n=5.

1.3.2 DTOPSIS分析法 利用灰色关联度分析法得到的权重值（表）,乘以评分矩阵建立加权的决策矩阵R,由决策矩阵R,带入公式（4）、（5）可得正理想解和负理想解数列.

利用公式（6）、（7）,计算各参试种与正理想解和负理想解的距离,带入公式（8）,计算参试种与理想种的相对接近度Ci,并排序,Ci越大,参试种越接近理想种.

2 结果与分析

2.1 汀江源蕨类资源概况

本次调查发现汀江源国家自然保护区蕨类植物共计35科、65属、117种（表2）.其中,超过5种的科有水龙骨科Polypodiaceae（10/16,属数/种数,下同）、鳞毛蕨科Dryopteridaceae（4/16）、卷柏科Selaginellaceae（1/11）、铁角蕨科Aspleniaceae（1/7）、蹄盖蕨科Athyriaceae（4/7）、金星蕨科Thelypteridaceae（5/7）、凤尾蕨科Pteridaceae（1/7）、中国蕨科Sinopteridaceae（4/6）.

表2 汀江源自然保护区蕨类植物科属种的组成Tab.2 Composition of pteridophytes in Tingjiangyuan Nature Reserve

按照蕨类的生长特性,将117种蕨类植物分为陆生、石生、附生、藤本、水生5大生态类型（表3）.其中陆生植物占绝大部分（71.79%）,附生次之（21.37%）,石生（17.95%）,藤本和水生较少（1.71%）.生态习性的多样性为不同环境绿化提供了多样化选择.

表3 汀江源自然保护区蕨类分类群统计表Tab.3 Statistical table of pteridophytes in Tingjiangyuan Nature Reserve

与邻近自然保护区蕨类植物资源比较发现（表4）,汀江源保护区蕨类植物资源处于中等水平,资源较丰富；黄楮林保护区[15]与梅花山保护区[16]蕨类资源最丰富,隶属于40科、78属、165种和42科、83属、189种；九阜山保护区[17]与汀江源保护区相近,隶属于34科、59、112种；南雄梧桐保护区[18]和牛姆林保护区[19]种类较少,分别为33科、55属92种和28科、51属、84种.

表4 汀江源自然保护区蕨类植物资源与其他地区蕨类植物资源比较Tab.4 Statistical table of pteridophytes in Tingjiangyuan Nature Reserve

2.2 汀江源蕨类植物各性状指标综合评价

评价结果显示（表5）,整体参试种综合评价优良,开发应用价值较高.蕨类植物株形优美,被称为“无花之美”,整体参试种株形观赏价值高,评分较高,≥3达110种.叶形多样,有复叶、单叶、羽状、深裂、浅裂,评分较高（≥3）占52.14%.蕨类植物以孢子形式繁殖,大多种类的孢子囊群密集且易传播,故不受人们喜爱,评分较低.整体叶色观赏价值高,其中有异色的如翠云草、江南卷柏、卷柏等,叶深绿及灰绿较少.参试种对生境要求较低,适应性广,评分较高（≥3）的占80.34%.叶色以绿色、翠绿色为主,占82.51%,叶质以革质、草质为主,占58.97%,耐低湿度能力较强.

表5 蕨类植物评价得分表Tab.5 Evaluation score of pteridophytes

（续表5）

根据公式（3）可得,蕨类植物的各评价指标权重依次为对生境要求＞叶色＞株形＞叶形＞叶质＞孢子囊群（表6）.

表6 参试种各指标的关联度和权重值Tab.6 Correlation and weight values of various indicators

2.3 灰色关联度和DTOPSIS法分析结果

根据灰色关联度原则,筛选出32种与理想种接近的参试种（表7）,其灰色关联度≥0.6,筛选出的品种多以植株优美、叶形独特、孢子囊群较少为特点.由表7可知,灰色关联度分析结果中,≥0.8的仅有卷柏,为0.8065；≥0.7的有耳基卷柏、翠云草、中华里白、扇叶铁线蕨、长叶铁角蕨；≥0.6的有银粉背蕨、铁线蕨、凤丫蕨、华南铁角蕨、珠芽狗脊等.

表7 加权关联度与接近度Ci排序比较（≥0.6,Ci≥0.6）Tab.7 Rank comparison DTOPSIS value correlation the weighted gray correlation value（≥0.6,Ci≥0.6）

表7 加权关联度与接近度Ci排序比较（≥0.6,Ci≥0.6）Tab.7 Rank comparison DTOPSIS value correlation the weighted gray correlation value（≥0.6,Ci≥0.6）

DTOPSIS法分析结果X1X2X3X4X8X9 X10 X12 X13 X14 X15 X18 X20 X21 X24 X38 X40 X41 X42 X43 X48 X50 X51 X61 X64 X65 X77 X81 X101 X112 X113 X117 images/P59_3536395.jpg 0.667 1 0.637 1 0.662 2 0.602 4 0.719 1 0.621 8 0.669 2 0.606 0 0.806 5 0.638 9 0.731 3 0.663 4 0.628 1 0.721 2 0.665 2 0.618 3 0.612 0 0.638 6 0.610 8 0.679 5 0.699 5 0.713 8 0.640 4 0.698 1 0.732 6 0.635 0 0.613 6 0.619 4 0.600 7 0.621 0 0.600 8 0.624 7排序11 18 14 30 5 22 10 29 1 16 3 13 20 4 12 25 27 17 28 976 15 82 19 26 24 32 23 31 21种蛇足石杉藤石松石松垂穗石松耳基卷柏兖州卷柏江南卷柏疏叶卷柏卷柏毛枝卷柏翠云草紫萁芒萁中华里白海金沙井栏边草蜈蚣草蕨粉背蕨银粉背蕨铁线蕨扇叶铁线蕨凤丫蕨华南铁角蕨长叶铁角蕨华中铁角蕨珠芽狗脊刺头复叶耳蕨抱石莲石韦庐山石韦苹差异/%17.28 21.00 17.88 25.31 10.84 22.90 17.02 24.86 0.00 20.78 9.31 17.74 22.12 10.57 17.52 23.33 24.11 20.82 24.26 15.75 13.26 11.49 20.59 13.43 9.16 21.26 23.91 23.19 25.51 22.99 25.50 22.54序号 灰色关联度分析结果Ci 0.745 6 0.646 8 0.709 0 0.664 1 0.705 8 0.883 8 0.623 4 0.698 6 0.647 0 0.774 8 0.730 9 0.655 3 0.616 3 0.756 7 0.763 6 0.772 3 0.697 1 0.611 3 0.729 8 0.797 2 0.676 1 0.687 8 0.664 4 0.624 6排序7 20 10 17 11 1 22 12 19 38 18 23 654 13 24 92 15 14 16 21种蛇足石杉垂穗石松耳基卷柏兖州卷柏江南卷柏卷柏翠云草紫萁芒萁中华里白海金沙蕨粉背蕨银粉背蕨铁线蕨扇叶铁线蕨凤丫蕨书带蕨华南铁角蕨长叶铁角蕨华中铁角蕨珠芽狗脊刺头复叶耳蕨石韦差异/%15.64 26.82 19.77 24.85 20.14 0.00 29.46 20.95 26.79 12.33 17.30 25.85 30.26 14.38 13.60 12.61 21.12 30.83 17.42 9.79 23.50 22.17 24.82 29.32序号X1 X4 X8 X9 X10 X13 X15 X18 X20 X21 X24 X41 X42 X43 X48 X50 X51 X53 X61 X64 X65 X77 X81 X112 X1 X4 X8 X9 X10 X13 X15 X18

根据DTOPSIS法分析原则,Ci值越大,参试种的价值越接近理想种,依据公式（8）的计算结果,共筛选出24种Ci≥0.6的品种（表7）.Ci≥0.8的也是卷柏,Ci为0.8838；Ci≥0.7的有蛇足石杉、耳基卷柏、江南卷柏、中华里白、海金沙、银粉背蕨、铁线蕨、扇叶铁线蕨、华南铁角蕨、长叶铁角蕨.Ci≥0.6的有垂穗石松、翠云草、紫萁、粉背蕨、凤丫蕨、书带蕨等13种.

3 结论与讨论

3.1 汀江源蕨类植物资源评价

通过与邻近自然保护区蕨类植物资源的比较,发现汀江源自然保护区的蕨类植物资源较为丰富.科数上,汀江源35科仅次于黄楮林40科；属数上,梅花山最多,黄楮林次之,汀江源位列第三；种数上,梅花山最丰富,黄楮林次之,汀江源位列第三.各保护区蕨类资源水平不一,与研究区面积大小不同、所处地理环境有差异相关.总体而言,汀江源蕨类植物资源处于中等水平,种类较为丰富,具有待开发利用价值.

3.2 汀江源蕨类植物的优良特性

通过对汀江源保护区蕨类植物的研究,发现汀江源蕨类植物观赏价值较高.蕨类植物作为线条美植物的典范,其株形高贵典雅、叶形独特,在园林应用方面具有极高的应用价值[2],是群落中重要的中间层植物.汀江源蕨类植物参试种整体评分较高,株形优美,叶形多样,叶色观赏价值高,具有较高的观赏价值.DTOPSIS法共筛选出1种综合评分高,可直接开发利用的蕨类（Ci≥0.8）,即卷柏.10种（Ci≥0.7）综合价值较高的蕨类植物,可引种栽培,推广应用价值.13种（Ci≥0.6）具有开发应用潜力的蕨类植物，应用价值广.除观赏价值外,蕨类植物还具有药用价值、食用价值以及作为环境指示植物的作用[20].比如狗脊、光石韦、槐叶苹等蕨类全草皆可入药,肾蕨块茎富含淀粉,可以食用,亦可入药[21].扇叶铁线蕨生于pH值为4.5～5.0左右的灰化红壤和红黄壤上,可以作为酸性土的指示植物[22].蕨类植物生境要求低.其生态适应性广,可生存于岩石、湿地、林缘等多种生境.多生于林下,评分较高（≥3）的占80.34%.超过一半蕨类植物叶质以革质、草质为主,占58.97%,耐低湿度能力较强[12].

3.3 汀江源蕨类植物园林开发应用价值

根据结果可知,两种方法的综合评价结果存在部分差异,灰色关联度加权关联度种间最大差异为46.95%,DTOPSIS接近度Ci种间最大差异为81.86%.DTOPSIS法评价结果种间差异性较显著,更方便分辨品种的优劣,可优先考虑该方法的评价结论[9,23].目前,长汀县的原生蕨类植物的园林开发利用率极低,根据DTOPSIS法综合评价结果,提出园林应用建议.

3.3.1 综合价值Ci≥0.8的蕨类植物DTOPSIS法共筛选出1种综合评分高的蕨类（Ci≥0.8）,即卷柏,因其生命力顽强又被称为“九死还魂草”,适应性强、观赏性好、耐旱耐强光、综合应用价值高,目前常见于盆栽造景,假山、山石护坡园林配置时可优先考虑[24].

3.2.2 综合价值0.8＞Ci≥0.7的蕨类植物 蛇足石杉、耳基卷柏、江南卷柏、中华里白、海金沙、银粉背蕨、铁线蕨、扇叶铁线蕨、华南铁角蕨、长叶铁角蕨10种（0.8＞Ci≥0.7）综合价值较高的蕨类植物,具有多方面的开发应用价值,如蛇足石杉,是酸性土指示植物,可应用于酸性土绿化；银粉背蕨叶色奇特,是碱性土指示植物,亦具有耐旱、耐强光照射的生态习性,可应用于生境较恶劣的碱性土中；铁线蕨、扇叶铁线蕨、华南铁角蕨、长叶铁角蕨,因其叶色鲜亮、叶形独特、株形线条优美,适用于柔化石墙坚硬的线条或美化阴湿环境,也可作切花.中华里白是一种大型观叶蕨类,常成片生长,雄伟壮观,可作地被植物,覆盖密度大可抑制杂草的生长,或群植作为独立群落景观,展示其群体美[25].海金沙是一种陆生攀援类植物,线条柔软,常攀附于其他大型植物,具有点缀修饰的作用.

3.2.3 综合价值0.7＞Ci≥0.6的蕨类植物 垂穗石松、兖州卷柏、翠云草、紫萁、芒萁、蕨、粉背蕨、凤丫蕨、书带蕨、华中铁角蕨、珠芽狗脊、刺头复叶耳蕨、石韦13种（0.7＞Ci≥0.6）为具有开发应用潜力的蕨类植物,如垂穗石松、翠云草、紫萁、粉背蕨、凤丫蕨、书带蕨等可予以适度引种驯化,应用于林缘绿化、边坡防护绿化、地被点缀、盆栽造景、专类园等,翠云草[26]羽叶细密,会发出蓝宝石般的光泽,可用于室内盆栽、地被植物、水景配置；垂穗石松枝叶密集且蓬松,可作切花；紫萁、凤丫蕨可地栽,和其他植物如石蒜（Lycoris radiata）、忽地笑（Lycoris aurea）等搭配,丰富空间层次感；珠芽狗脊株形高大,大型叶片自然下垂,中间新叶红色,别具一格,观赏效果好,在部分地区已有应用[27]；刺头复叶耳蕨具有明显的两型叶,观赏特性奇特,营养繁殖能力强,适用于地栽,亦适用于盆栽观赏.其余蕨类植物均有较大观赏应用价值,可引种繁殖,予以推广应用.

长汀县汀江源国家级自然保护区蕨类植物资源丰富,但大多数仍处于待开发利用状态.应在科学的研究调查基础上,合理开发野生蕨类植物资源,避免蕨类植物过度挖采,充分了解蕨类植物的生长习性、适应性、生态学特性及观赏特性,因地制宜地选取适合的蕨类植物进行栽培.同时,应加强野生蕨类植物资源的调查保护及合理引种开发,对于“绿色生态”理念下的园林植物多样性具有现实意义.