唐倩雯, 李清韵, 刘 涛, 陈 丹

（上海交通大学 设计学院, 上海 200240）

0 引 言

2017 年10 月, 在党的十九大报告中, 习近平总书记首次提到了乡村振兴战略. 2018 年, 上海市响应国家号召, 公布了第一批乡村振兴示范村, 目前已全部通过验收, 但各项工作仍在有序推进和探索中. 多年生草本 (perennial herbs)[1]指生长寿命超过两年的草本植物, 具备环境适应性强、管理成本低、富有野趣的优势, 契合乡村土壤环境复杂、缺乏人力物力的特点, 是广泛应用于乡村植物景观营建的材料之一.

各地关于乡村草本植物应用的调查正在陆续展开, 许多学者注意到应用中存在种类集中、景观单一、生长状况不佳等方面的问题[2-5]. 在配置乡村草本植物群落时, 各种植物的生长状态是保证景观效果的前提, 由于多年生草本形态差异较大, 设计者需要充分了解不同种类的形态特征、生长习性, 才能将其置于合适的位置, 而相似物种之间可以进行替换, 选择对当地环境适应性更强的种类以达到更稳定的景观效果.

本研究选择了共11 个2018 年上海市示范乡村, 分别在4 个季节对其植物群落中的多年生草本进行了详细调查, 旨在总结乡村建设中多年生草本的应用现状, 挖掘当地长势良好的潜力物种及品种,并选择性替换部分表现较差的品种, 以期为乡村景观营建中植物材料的选择及配置方法提供新思路.

1 研究方法

1.1 调查对象概况

本次调查覆盖上海市宝山区、嘉定区、闵行区、青浦区、奉贤区、浦东新区、金山区共7 个区的11 个村庄, 包括7 个首批乡村振兴示范村和8 个美丽乡村示范村 (图1 和表1). 调研时间为2020 年至2021 年, 分别在4 个季度的1 月、3 月、7 月、10 月进行.

表1 11 个乡村概况Tab. 1 Overview of the eleven villages sampled

图1 11 个乡村地理位置分布示意图Fig. 1 Schematic diagram for the geographical distribution of the eleven sampled rural areas

1.2 样地选择及调查方法

由于乡村中的大部分群落相似度较高, 在预调研的基础上, 通过主观取样法, 选择具有代表性的地块作为调查样地. 根据草本花卉群落的空间位置, 将其划分为滨水、节点、路缘和庭院共4 类样地.对于路缘和滨水的植物群落, 以道路、水缘等明显界限为边界, 设立样方; 对于节点和庭院的植物群落, 设立5 m × 5 m 的标准样方, 每个乡村每类样地选取2 ～ 3 个样方, 11 个乡村共选择滨水样方21 个、节点样方19 个、路缘样方24 个、庭院样方14 个, 共计78 个样方 (表1).

主要从形态、习性、频次、长势及在群落中所处的结构等5 个方面对样方中出现的多年生草本进行调研. 其中长势以数字1—4 分别赋值差、中、良、优4 个等级, 优代表无明显病虫害、植株健壮、花果期正常, 差代表植株枯萎、无法开花结果或病虫害严重. 通过所有调研人员分数取均值确定最终得分. 同时, 详细记录各个样方的编号、地理位置、植物配置模式等, 并拍摄照片.

1.3 综合性状分析

通过收集、查阅草本植物研究与应用的相关文献[6-9], 结合专家意见, 确定了多年生草本的5 个无法用优劣来直接评价的重要综合性状, 分别是株高、株型、观赏部位、质地和生长环境, 每个指标分为5 个等级 (表2). 株高指标为实地测量取平均值获得, 株高越高越适合作为草本植物群落的背景, 越低则越适合用于前景及地被. 株型指的是植株的整体形态, 根据现场调研的数据用植物的宽高比a来计算 (a= 冠幅/株高),a越大则表明植株更为直立, 越小则更为分散. 观赏部位主要指叶和花, 叶部需要有明显特点, 在叶形、叶色、叶脉上与大多数种类有较大差异, 如紫叶、金边叶、圆形叶等. 花部观赏类型分为小而密的花序和大而独特的单花两类, 前者更注重整体观赏价值, 后者更适合近观, 其中果序也并入花序一同考虑. 质地通过照片中的表现进行打分[10], 主要依据茎的粗细、叶长、叶宽、叶片质感及其有无光泽进行评判, 植株各器官偏大且无光泽则为“粗”, 各器官细小且有光泽则为“细”.生长环境结合实地考察得到的类型确定.

表2 多年生草本综合性状指标及赋值等级Tab. 2 Comprehensive character index and assignment grade of perennial herbs observed

聚类分析能够将调查对象根据相似程度进行分类, 常被用于同属植物之间的性状分析. 例如, 蔡亚有等[11]、白健君等[12]、姜晓丹[13]用聚类分析分别对向日葵 (Helianthus annuus)、辣椒 (Capsicum annuum) 和海棠 (Malus spectabilis) 的种质资源观赏特性进行分析. 最终结合所有赋值数据, 对所有调查到的多年生草本进行聚类分析[14-15], 得到综合性状相似的种类, 并通过长势得分替换部分生长状态不佳的种或品种.

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2018 软件对原始数据进行汇总和计算; 采用SPSS 25.0 软件对5 个综合性状指标进行组间联接法聚类分析, 得到性状相似的植物种类; 使用Microsoft Excel 2018 软件绘制热图直观地展现各季节生长状况, 为筛选和替换植物种类提供理论依据.

2 调查结果与分析

2.1 多年生草本种类组成及科属比例

11 个乡村的多年生草本种类陈列如表3 所示. 共有62 种植物, 覆盖30 个科53 个属, 其中种类较丰富的科为禾本科 (9 属13 种)、菊科 (7 属7 种) 和天门冬科 (5 属6 种). 菊科以观花类草本为主, 可作为群落的主要观赏部分或是采用花海的形式大面积种植; 禾本科和天门冬科以观叶类草本为主, 多作为群落的地被及背景, 丰富群落的层次. 这些科的植物在全国范围内均有广泛应用, 因此, 不能代表上海地区的乡村植物特点.

表3 多年生草本现状信息汇总Tab. 3 Status quo information on the perennial flowers observed

2.2 多年生草本出现频度

在所有多年生草本中, 出现频度较高 (≥5 次) 的有17 种, 占27.42%, 说明乡村植物景观的相似度和重复度较高. 最为常见的是美人蕉 (19 次)、再力花 (11 次)、紫娇花 (11 次)、百子莲 (11 次)、鸢尾(10 次) , 其中, 美人蕉、鸢尾和再力花均为滨水植物, 可见滨水植物群落的多年生草本种类较少, 滨水景观较为单调, 需要挖掘更多可用在河道、水塘等地的多年生草本种类; 出现频度较低 (≤2 次) 的有28 种, 占比45.16%, 可见各个乡村也在尝试应用新种类来增加丰富度和特色. 植物出现频度两极分化严重, 为了增加乡村中景观的多样性及群落的物种多样性, 需要相对减少常见植物的使用率及占比,挖掘一些具有相似特性的可替换物种.

2.3 多年生草本乡土种类比例

上海数字植物志网站 (https://shflora.ibiodiversity.net) 整合了《上海维管植物名录》《上海维管植物检索表》及《上海植物图鉴》系列丛书. 通过在该网站逐一检索62 种多年生草本可知, 属于上海乡土植物种类的共有10 种, 仅占15.63%, 分别是芦苇、荻、芒、狼尾草、狐尾藻、酸模、石竹、积雪草、菖蒲和白茅, 常见种类为前4 种. 所有乡土植物的四季平均长势为2.02, 略高于常见非乡土植物的平均分1.93. 乡土植物具有适应环境、凸显地域特色等优势, 但目前已知的乡土植物资源过少, 导致其在乡村中难以得到广泛应用, 需要将开发利用和推广结合进行.

2.4 多年生草本长势

根据统计结果, 62 种多年生草本的四季长势得分如表3 所示. 为了更直观地筛选四季长势优良品种, 将四季长势得分的均值划分为4 个等级, 分别为Ⅰ (2.5 ～ 3 分)、Ⅱ (2 ～ 2.5 分)、Ⅲ (1.5 ～ 2 分)、Ⅳ (1 ～ 1.5 分). 4 个等级的种类数量如图2 所示.获得I 等级的有6 种多年生草本, 分别是金叶石菖蒲、小兔子狼尾草、棕叶狗尾草、银边芒、芦竹、薄雪万年草和芒 (图3) , 全部为观叶类植物, 适用场景广泛而大多数出现频度不高, 可进一步推广应用并与观花类植物进行搭配; 大多数多年生草本处于Ⅱ、Ⅲ等级, 多数仅在夏季具有良好表现, 在特殊低温天气下难以越冬, 需要及时进行养护管理, 方能有更好的表现; 获得Ⅳ等级的有5 个种类, 分别是大滨菊、花叶芦竹、射干、山桃草和蓝羊茅, 四季表现都不尽人意, 存在的主要问题是倒伏、杂乱、枯萎等, 在应用时可考虑在相似种类中选择替换.

图2 多年生草本四季平均长势得分等级分布图Fig. 2 Distribution map for average growth scores of perennial flowers across four seasons

图3 部分长势优良种类生长状态Fig. 3 The growth state of some species with high quality

3 应用特征及效果评价

3.1 聚类分析及分类结果

采用组间联接聚类分析方法, 对62 种多年生草本进行了综合性状上的分类, 结果如图4 所示. 以组距20 作为划分, 可将所有多年生草本大致分为3 类: 第一类以质地较细、低矮的观叶植物为主, 包括野天胡荽、狐尾藻、针茅、金心薹草、蓝羊茅等, 第二类以水生和湿生植物为主, 包括鸢尾、梭鱼草、荻、芦苇、再力花等, 第三类以观花植物为主, 包括秋英、大滨菊、紫娇花、百子莲、松果菊等, 菊科植物占比较高. 这3 类植物彼此之间差异较大, 具有不可替代性, 在应用时需注意搭配; 而同一类里的植物性状差异较小, 可以进一步筛选出对当地环境适应性更强的种类进行替换, 或是将部分常用种类替换为相似品种以提高物种多样性.

图4 多年生草本综合性状聚类分析图Fig. 4 Cluster analysis diagram of comprehensive traits of perennial flowers

3.2 可替代优良植物的挖掘

3.2.1 单季情况分析

结合聚类分析得到的顺序, 通过热图将每种植物在不同季节的长势得分直观展现, 结果如图5所示.

图5 多年生草本综合性状聚类分析图Fig. 5 Cluster analysis diagram of comprehensive traits of perennial flowers

通过热图可以看出, 绝大多数植物呈现夏季长势最好、冬春两季长势差的状态, 从各个样点的照片 (图6) 也可以得到印证. 少部分植物则情况相反, 如白茅、针茅和万年青等, 其夏季长势可能不如相似物种狗尾草、睡莲等, 但秋、冬两季生长情况突出, 在冬季时这类观叶为主的植物更容易创造出肃杀萧条的独特氛围, 而春季时则需要多一些观花植物, 营造万物复苏的景象, 符合人们对四季的构想. 但目前, 春、冬两季植物的长势普遍较差, 且春季少有观花的多年生草本, 这也与多年生草本本身的特性有关, 大多数植物的地上部分会枯死, 此时需注意养护管理, 及时进行清理, 再搭配一些一年生草本、开花灌木或小乔木营造景点.

图6 塘湾村样点夏、冬两季整体长势Fig. 6 Overall growth in summer and winter at the Tangwan village sample site

3.2.2 总体情况分析

图7 的平均长势更能反映整体观赏效果, 部分植物的平均长势明显较低, 分别是蓝羊茅、千屈菜、花叶芦竹、大滨菊、射干和山桃草, 通过筛选与其距离相近的优良种类或品种可以达到有效替换. 例如, 蓝羊茅可替换为金心薹草或是金边麦冬、千屈菜可替换为荻或芦苇、花叶芦竹可替换为芦竹或风车草等. 由于植物种类有限, 部分植物如大滨菊、山桃草则暂时没有找到较为相似的替代植物, 可进一步扩大范围, 搜寻在上海适应性广泛的乡土植物[16-18]. 例如, 虎耳草 (Saxifraga stolonifera)、艾(Artemisia argyi)、马兰 (Aster indicus)、蒲公英 (Taraxacum mongolicum) 等观叶、观花植物, 灯心草(Juncus effusus)、香附子 (Cyperus rotundus)、水花生 (Alternanthera sessilis) 等水生植物; 双穗求米草 (Oplismenus undulatifoliusvar.binatus)、薄荷 (Mentha canadensis)、牛至 (Origanum vulgare)、水芹 (Oenanthe javanica) 等乡土气息浓郁的植物, 后续仍可以采用该方法对已有植物进行有效替换.

图7 按照聚类关系排列的多年生草本四季平均长势得分Fig. 7 Average growth score of perennial herbs across four seasons according to the clustering relationship

4 结论与建议

4.1 多年生草本应用现状

在上海11 个美丽乡村中应用的多年生草本种类共有30 科52 属62 种, 其中科属分布情况为: 禾本科 ＞ 菊科 ＞ 天门冬科 ＞ 其他, 乡土植物仅占比15.63%. 大多数种类以观叶、观花为主, 相比之下观叶种类对上海当地的适应性普遍更强, 平均生长状况较好, 例如金叶石菖蒲、小兔子狼尾草、棕叶狗尾草、银边芒、芦竹、薄雪万年草和芒, 适合进一步推广应用; 大部分植物的长势得分在中等及以下, 可根据聚类分析结果选择其综合性状相似的种类进行替换, 使整体长势得到提升, 保证最基本的观赏效果.

4.2 群落配置优化方向

4.2.1 种类选择

乡村的植物材料选择较为特殊, 因此, 不能照抄照搬其他地区甚至国外城市公园等的草花组合,极易造成缺乏乡村特色、植物适应性差的后果. 在建成群落时首先要考虑是否适应当地的生态环境,再考虑如何组合, 相似形态的种类则可以优先选择适应性更强的品种, 同时最好采用完全适应当地环境的乡土植物作为优势种, 若能契合当地的民俗文化、历史典故等则更好. 但由于现有的多年生草本乡土植物种类过少, 采用综合性状相似的种进行替换会导致草本植物群落组成趋于雷同, 因此, 一方面需要挖掘更多尚未大范围推广的草本植物种类[12,19], 如部分中草药植物也是多年生草本, 例如蕺菜(Houttuynia cordata)、蒲公英 (Taraxacum mongolicum)、车前 (Plantago asiatica)、何首乌 (Fallopia multiflora) 和马 兰 (Aster indicus) 等, 还 有 一 米菜 园 中常 见 可食 用 的 青 菜 (Brassica rapavar.chinensis)、红凤菜 (Gynura bicolor)、白凤菜 (Gynura formosana) 和费菜 (Phedimus aizoon) 等, 都极具乡村特色; 另一方面可以通过调研多年生草本的生长状况, 寻找一些经过驯化的外来物种弥补空缺.

4.2.2 养护管理

在植物种类选择得当的情况下, 后期的养护管理工作主要集中在冬季, 这时大多数多年生草本的地上部分枯萎, 若仍有保持观赏效果的需求, 则可以适当种植一、二年生花卉或冷季型草坪草覆盖地面; 或是注意观赏草的生长状况, 大多数观赏草的叶部枯黄但并不会萎蔫, 与周围景色合理搭配仍可形成独特的萧条景观, 展现出植物“枯荣皆有时”的自然生长美[20].