杨 杰，王秀荣，邸高曼，黎昌继

（贵州大学林学院，贵阳 550025）

0 引言

常色叶植物属于彩叶植物的一类，其在整个生长季节均能保持鲜艳的色彩或具有彩色斑纹，彩叶的叶色在整个生长期内具有较高观赏价值的色叶植物[1-2]。而色彩实验证明，在正常状态下观察物体时，色彩能首先引起视觉反应，其次才是形状、质感等[3]。植物景观中色彩最易引起人们的重视，彩叶植物的色彩搭配是城市绿化的重要组成部分。目前植物色彩研究方面，主要涉及春季新叶色彩变化[4]、秋季优质景观的植物群落[5]、春夏秋三季季相色彩动态定量分析[6]。对常色叶植物单类调查研究还比较少，研究深度也仅涉及对常色叶树种的种类及园林应用现状调查和应用分析[7]，缺少常色叶植物色彩量化研究，在植物色彩应用方面也比较单一[8]。色叶植物量化方法中研究较多的是用RHS植物比色卡取色[9]和NCS色卡比色[10-11]，但比色卡工作量大、色彩检测仪自身影响大、相机采集受环境影响[12]，故采用计算机程序语言R语言和Matlab软件提取色彩数据[13-14]，量化数据的处理首选HSB模式，HSB是色彩视觉感受的量化模型，其优势在于图像色彩显示的表达和操作，可以在摄影设备和图像显示设备中完成色彩的量化研究[15]。

贵阳市属喀斯特山地，植物资源丰富[16]，气候宜人，适合多种植物生长，对其常色叶植物引种栽培及城市色彩景观应用有重要意义。本研究通过调查贵阳市内常色叶植物，进行色彩色系的分类，应用计算机Matlab语言进行色彩量化，在HSB色彩模式下总结贵阳市常色叶植物叶色色彩属性特征与配植应用，以期为彩叶植物色彩配植的多样化提供树种选择并增加四季色彩景观提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料的选择

通过查阅文献和网络调查当地情况，选取贵阳市常用常色叶园林植物，并且在植物配植中常见的彩色色系，主要参照表1的分类方式。（1）将常色叶植物分为常绿乔木、落叶乔木、常绿灌木、常绿灌木、藤本、地被及草本6种类型。（2）第二梯度按照色叶植物叶片颜色分为双色叶、单色叶和斑色叶3类[18]，然后根据色系冷暖占比和色调分类。

表1 常色叶植物分类样表

续表1

1.2 研究方法

2019年10—12月，根据《城市绿地分类标准》(CJJ/T 85—2017)5类绿地[19]选取贵阳市7个区主要街道的15条道路，包括大型广场和居住区绿地，公园、校园等绿地及苗圃生产绿地。随着色叶植物树种资源引用的增加，选择新城区或老城区新建公园和居住区为代表，涉及贵州大学校区、大学城各大学校区、花溪国家城市湿地公园、登高云山森林公园、泉湖公园、观山湖公园、碧桂园、花溪大道一号苗木场、花溪森林苗木种植场、武当庆华绿化花卉苗圃场等绿地（图1）。对调查区域内的主要常色叶单体植物乔灌木植物种类、应用形式、生长状况、分布作初步了解并进行色彩采集。

图1 调查区域分布图

运用RHS2015比色卡进行植物颜色的复制，并采集植物上中下3个部位完整叶片用爱普生V30扫描仪扫描记录，为保证所测颜色具代表性，采摘时选择颜色较为均匀且具有代表性的叶片，所取试材为树体上中下各部分向阳面的长枝成熟叶片，各部位采摘数量均为3个，采摘后立刻放入保鲜袋，置于冰盒中带回室内，2 h内完成扫描。获取现场照片，采集过程中始终保持在10:00—14:00拍摄，并保证光线充足。利用相机对植物的东、南、西、北4个方向进行照片拍摄，每个方向各拍摄2～3张数量不等的照片，而后确定选取1张，每个植物共确定4张照片。整个拍摄过程中始终保持同一人使用同一款相机进行顺光拍摄，并保持同一高度、同一拍照模式，尽可能缩小其他因素影响所产生的误差，从而保证研究的客观性。

1.3 叶色的提取及分类

研究借助Colourlmpact色彩辅助软件和Photoshop作为色彩选取工具，先运用Photoshop对扫描的叶片进行截取以及阴影部分的处理，再通过Colourlmpact进行整体叶片取色，迅速对照片中的植物叶片色块颜色进行提取，提取占据70%以上的颜色，获得其RGB值，出现2个所占比例差不多的颜色，则采用色彩混合的方式提取主色调，进而分类出单色叶、双色叶、斑色叶，直观表达植物色彩组成。

1.4 数据统计及量化分析

运用上述方法处理相机拍摄的植物图片，选取最能体现植物色彩信息的部分，运用Matlab软件中K-means均值聚类迭代处理确定植物主体色彩，然后将RGB模式转化为HSB模式，并结合其HSB值，分析比较其色相、明度、彩度的情况。

聚类迭代处理步骤：（1）1张植物照片，将每一个像素点表示在色彩空间中，1张照片是有限n个像素点xi，i=1,…,n，其色彩信息是xi(Ri,Gi,Bi)，初始化k个聚类中心Cj(Rj,Gj,Bj)。（2）计算以每个点Cj(Rj,Gj,Bj)为中心，区域内各维度的向量和Mj(x)，Mj(x)为x中到Cj最近的点的集合。（3）确定新的中心点Cj，Cj为Mj(x)的均值，以新生成的中心替代原来的中心。（4）重复以上第2步和第3步直到M(x)收敛，以最终的中心点的色彩数据值为该区域的色彩数据值。（5）最终得到的色彩数据值是RGB色彩模式，将RGB色彩模式转换为HSB色彩模式[4]。例如黄金串钱柳、红花檵木聚类结果如图2所示。

图2 黄金串钱柳、红花檵木色彩聚类结果

2 结果与分析

2.1 贵阳市常色叶树种资源及观赏特性

由表2～3可看出，贵阳市常色叶园林树种资源54种，分属33科49属，其中乔木4种、灌木21种、藤本4种、地被及草本25种，常色叶植物颜色突出，植物配植多用于前、中景色，故灌木和地被及草本种类较丰富，而乔木和藤本较少。科属上，种类最多的地被及草本植物为百合科和禾本科，其次是灌木类的木犀科。栽植方式上常用的是片植和丛植。落叶习性上，常绿的树种较多，占87%。大部分常色叶植物主要是引种栽培，共46种，乡土彩叶树种主要是草本植物共有9种，分别是佛甲草、斑叶芒、花叶山菅兰、花叶栀子、金心黄杨、紫叶小檗、金边黄杨、冷水花和金边玉簪。单色叶、双色叶、斑色叶树种分别占总的为41%、4%、55%，表明树种叶色季相纯色和杂色树种较多，双色叶较少。暖色系植物最多，包含黄色系、红色系和橙色系，表明贵阳市常色叶中性色系和冷色系植物较少，色彩种类不丰富，色系分布不均衡。

表2 贵阳市常色叶植物观赏类别和栽植方式

续表2

表3 贵阳市常色叶数种种类统计及观赏特性

2.2 常色叶植物叶色值

2.2.1 单色叶植物叶色值 如表4所示，单色叶植物共有红、橙、黄、蓝、紫5个色系，细分为19个典型色（即植物色彩占总体70%以上的颜色）。紫色系的植物最多，共有9种，草本和灌木占56%；红色系有5种，主要是地被及草本植物和乔木；蓝色系有4种，大部分是草本，灌木有1种；黄色系2种灌木、1种草本共3种；橙色系只有火焰绣线菊1种。

表4 贵阳市单色叶植物叶色RHS编号及HSB值

色彩的冷暖属性是由色彩的物理现象给人心理的一种反映，是人对色彩最直接的冷暖感觉，最暖的色为橙色，称为暖极。最冷的色为蓝色，称为冷极。紫与绿属中性色[20]。由表4可知，贵阳市内常色叶植物叶色中暖色为红色、黄色和橙色系，共有8个典型色；中性色系只有紫色系9个典型色；其余为冷色系，主要是蓝色系，共有4个典型色。单独从常色叶植物颜色来观测，红枫、紫叶酢浆草和黑麦冬等植物的冷暖感较强烈，黄色系和蓝色系冷暖感较弱。

2.2.2 双色叶植物种类及叶色值 从园林植物观赏角度，双色叶植物数量较少仅有2种，如表5所示，细分为moderate reddish brown（中红棕）、light bluish green（浅蓝绿）、dark yellowish green（暗黄绿）、light greenish blue（浅绿蓝）4个典型色。其中广玉兰基调色是绿色，背面是红棕色，而银荆2个观赏叶面都是蓝色系，冷色系植物，共2个典型色。

表5 贵阳市双色叶植物叶色RHS编号及HSB值

2.2.3 斑色叶植物种类及叶色值 如表6所示，斑色叶植物共有红色、黄色、蓝色、紫色4个色系，细分为16个彩色典型色，其中相同色调的是pale yellow（淡黄，有5种）、brilliant yellow（亮黄，有4种）、brilliant greenish yellow（亮绿黄，有4种）、light greenish yellow（浅绿黄，有6种）。斑色叶植物具有2种或者2种以上的颜色特征，是因为叶绿素和其他色素之间转变不明显，致使2个或者3个颜色之间具有叶片占比面积很小但不可忽略的过渡色。其中大部分为黄色系，细分为黄、黄绿2类典型色，主要组成是常绿灌木、藤本和地被共计26种植物，分别有13、3和10种；红色系、蓝色系和紫色系分别有2、1和1种植物，主要是地被及草本植物。此次调查最为常见的是洒金桃叶珊瑚、金边黄杨和花叶芦竹等，其暖色系植物配合周围绿色基调的植物做点缀较受欢迎，包括红色和黄色系，共有14种典型色，而感觉最强烈的则是红色系和鲜黄色植物，如火焰南天竹和黄金络石；中性色系植物和冷色系植物比较少，各含有1种典型色。

表6 贵阳市斑色叶植物叶色RHS编号及HSB值

2.3 常色叶植物叶色色彩属性特征

2.3.1 色相分布 根据日本PCCS色彩体系24色相环，贵阳市单色叶植物叶片色彩共涉及5个色系中的14个色相（图3），以紫色和红色为主；斑色叶及双色叶植物叶片色彩共涉及4个色系中的10个色相（图4），根据色彩数据，提取主要色系形成色谱（图5），以黄色为主。色相综合对比之下，以自然绿色为基调，24色相已经有20个色相，色相跨度大，故应用中对比色和类似色配植较多，黄色系和紫色系植物种类多，运用广泛，缺少橙色和蓝紫色系的植物，但贵阳市常色叶植物和绿色植物基调植物基本可以满足植物配植的色彩对比需求。

图3 贵阳市单色叶植物色相分布

图4 贵阳市斑色叶及双色叶植物色相分布

图5 单色叶和斑色叶植物主要色系色谱

2.3.2 明度、彩度分布 根据表4和图6所示，单色叶植物叶色明度范围5%～70%，黄色系和橙色系属中高明度色彩，其他色系明度低。各色系的明度差值为5%～42%，暖色系和中性色系的差值最大，其中黄色系差值最大，冷色系的差值最小。单色叶植物叶色彩度范围15%～80%，佛甲草、黄金串钱柳等彩度最高，黑麦冬彩度最低。各色系的彩度差值为3%～37%，中性色系中紫色系的差值最大，冷色系属于低彩度范围。

图6 单色叶植物明度、彩度分布

根据表6和图7所示，斑色叶植物叶色明度范围20%～74%，火焰南天竹、花叶假连翘等明度最高，花叶绣球花明度最低。斑色叶植物中，蓝色系和紫色系是单种植物，所以只有暖色系植物有差值变化，其中暖色系的明度差值为33%～48%，黄色系的差值最大。斑色叶植物叶色彩度范围25%～93%，花叶芦竹、金边常春藤、花叶山菅兰等彩度最高，吊竹梅彩度最低。暖色系的彩度差值为0%～30%，黄色系的差值最大，红色系的2种植物彩度相同。

图7 斑色叶植物明度、彩度分布

综上，单色叶植物明度和彩度差值较大，差值越大色彩对比越明显，根据相近色相进行配植可增加色彩的对比和层次。斑色叶黄色系植物种类丰富且明度较高，常应用于色带、色块和组团植物配植，利用各色系中较高明度和彩度的植物，营造层次丰富、色彩渐变过渡和谐的色彩景观。

2.4 常色叶植物色彩属性配植实际应用分析

贵阳市常色叶园林植物实际应用现状上最常见的有5种（每个调查区域都有种植甚至出现多次种植），其中紫色最多；常见的有12种（3个调查区域出现1个区域种植），黄色系最多占了7种；少见的有24种（只出现在3个以内的调查区域），黄色系最多占了9种；偶见的有14种（只出现在1个调查区域内），黄色系占了10种。可运用的常色叶类树木以灌木和地被及草本植物居多，因此常采用丛植或者片植的方式避免孤植带来的体量小、视觉冲击力度小等缺点。常色叶类灌木在色块种植上的应用方式很丰富，在公园入口及标识路段可见洒金珊瑚、紫叶小檗、四季秋海棠等的模纹花坛，同时和一些花灌木或绿色灌木相搭配，更好地表现出了常色叶类植物的优点，但部分种类频繁应用，如红花檵木，产生色彩单一的效果。

常色叶植物常用的配植方式有单一植物色彩配植、对比色、类似色、邻补色和多色彩植物配植（表7），对比色搭配色相差值大，色相对比明显，邻补色搭配次之，故明度彩度对比较小，其中彩色色块均为中等明度和彩度，明度和彩度差值都小，对比微弱，过度自然，花卉植物常作为点缀色彩，点缀色块的植物为中高明度和彩度，增加色彩丰富度。

表7 常色叶植物色彩配植特征分析

3 结论

贵阳市常色叶园林植物共计54种，分属33科49属，单色叶植物22种，共有5个色系19个RHS典型色，红色系和紫色系最多，占65%，冷暖色和中性色系植物种类接近；双色叶植物2种，共2个色系4个典型色，主要是冷色系植物；斑色叶植物30种，共4个色系17个典型色，黄色系最多，占80%；整体统计，暖色系的植物种类居多，黄色系和红色系就有37种植物，细分共分为红、橙、黄、蓝、紫5个色系，除重复外共33个典型色，中性色和冷色系植物偏少，大多出现在地被及草本植物；单色叶植物叶色明度范围5%～70%，黄色系明度差值最大，蓝色系的差值最小，彩度范围15%～80%，紫色系彩度差值最大，蓝色系差值小；斑色叶植物叶色明度范围20%～74%，彩度范围25%～93%，黄色系植物差值较大，整体来看，常色叶植物色彩明度和彩度范围较大，多数植物为中、高明度和彩度。

主要的配植方式有单一植物色彩、类似色、对比色和多色彩配植，其中点缀色块的植物为中高明度和彩度，彩色色块均为中等明度和彩度；应用现状中常色叶灌木较多，地被和草本次之，乔木最少，植物种类及色彩过于单调，少数种类频繁应用，单色叶树种颜色较均匀，但斑色叶植物黄色系植物占总体的87%，其余4种颜色分别仅有1种植物，缺少橙色和蓝紫色系的植物，建议增加此类植物的引种驯化及应用，如蓝叶玉簪(Hosta tokudama)、蓝冰柏(Cupressus glabra‘BlueIce’)、粉柏(Sabina squamata)等，均衡植物色彩搭配，进一步提升贵阳市植物景观色彩丰富度。

4 讨论

彩叶植物在城市园林绿化中发挥着越来越重要的作用，研究、开发与应用起步较晚[21]，其中常色叶植物叶色丰富艳丽、观赏期长，在观赏园林植物方向有良好的发展前景，贵阳市常色叶园林植物在钱长江等人的调查研究基础上增加了18种[22]，并且排除在贵阳市绿地园林应用中不运用或者不常用和引种驯化不稳定的植物，如盆栽室内观赏植物。因彩叶植物品种不断增加栽培，分布范围广，植物种类比较分散，不易调查，故部分色系的常色叶植物还有待发现。

常色叶植物色彩处于中、高明度和彩度，和前人其他植物研究[23]的结论有相似之处，表明常色叶植物和其他植物色相差距大，明度和彩度差距小，在应用中色相对比大时可降低明度和彩度，使色彩平衡。明度和彩度的变化也和环境有关，选取典型性样本进行取色时，受到色彩样本数量与环境偶然性影响较大，因为对于自然色彩，温度、湿度、日照量等因素不同的地区所用植物有很大差别，并且同样的植物在不同气候环境中所呈现出的色彩也略有差别[24]，如红枫，在同一植株上，树冠上部叶片比下部变色快，在光照区域较为鲜艳，在背光区域颜色深暗且颜色不均匀[25]。植物衰老速率决定着植物叶片生长、变色、脱落等物候现象[26]，大部分落叶植物本身色彩在落叶前产生变化，直接影响叶色明度和彩度，故需采取叶片扫描和计算机Matlab语言进行色彩聚类确定稳定时期的植物色彩。

实际应用中植物色彩的搭配还应考虑其他色叶植物、花色和果色各方面的因素，如果能建立完整的色叶植物色彩量化值的数据库，将会为城市四季植物色彩景观的规划及管理提供参考和借鉴。