引进观赏草在太原市的观赏价值和生态效益评价

武 敏，付宝春，薄 伟，王 松

（山西省农业科学院园艺研究所，山西太原030031）

城市生态建设是实现社会经济与环境良性循环、协调可持续发展的有效组织形式。随着太原市现代化发展和经济增长，生态建设愈加重要，进而对城市园林绿化水平提出了更高要求。园林绿化是改善城市生活环境、促进生态建设的重要措施。目前国家提倡构建节约型社会，因此，节约型园林是符合时代发展潮流的必然趋势，尤其在水资源匮乏的华北地区，引进节约型植物来构建园林景观更为重要[1-2]。

观赏草以其造型独特、生态适应性强和管理成本低，成为构造节约型园林的理想绿化材料[3-4]。但是我国对观赏草的研究仍处于起步阶段，评价、筛选、推广性状良好的观赏草对我国的园林绿化发展具有重要的意义。

本研究在调研太原市观赏草的园林应用基础上，引进9 种观赏草构建种质资源圃，并在此条件下对观赏草的景观价值进行综合评价，提出适宜太原市种植的观赏草种类，旨在增加山西地区的园林植物种类，丰富可供选择的节约型园林植物，助力生态节约型园林景观发展，为园林观赏草在山西地区推广、开发、利用提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

表1 9 种观赏草特性

试验以引入太原市的9 种观赏草作为研究对象，在遵循实用性、重点性、全面性和均一性原则的基础上，结合AHP 计算方法以及考虑到实际应用的方便[5-6]，选取了观花特性、观叶特性、观形特性、株高、越冬成活率、观赏期、生长状况、抗逆性和适应性9 个特性指标，梳理了观赏草的基本特性（表1）。

1.2 观赏价值综合评价方法

1.2.1 观赏价值评价模型 将选定9 个评价因子（标准层），分为3 类（中间层），分别为观赏特性（C1）、生长特性（C2）、适应特性（C3），来评价观赏草观赏价值A（目标层），由此建立AHP 分析方法三层递阶层次结构模型，各层次间互不相交[7-10]。具体如表2 所示。

1.2.2 评价因子权重的计算 判断矩阵的建立及其一致性校验，根据层次分析法基本模型，构建以下4 个矩阵（表3～6），经校验确认一致性均达标。

1.2.3 各评价因子对目标层的总排序 在观赏价值评价模型中，标准层各评价因子对目标层A 的权重总排序（表7），其中，观形特性P3 和观赏期P6的权重最大，观叶特性P2 和越冬成活率P5 次之，权重较大的评价因子均在观赏特性和生长特性中，此结果也符合调查研究中，人们对观赏草的直观感觉评价和基本审美观点[11-17]。

表3 A-Ci 判断矩阵与权重

表4 C1-Pi 判断矩阵及一致性检验

表5 C2-Pi 判断矩阵及一致性检验

表6 C3-Pi 判断矩阵及一致性检验

表7 层次总排序

1.3 生态效益评价方法

1.3.1 光合、蒸腾特性测定 本试验在2018 年9—10 月进行，选择无风、晴朗的天气，在自然光照条件下，通过LI-6400 型光合仪测定观赏草叶片的日光合变化规律，试验时间为8：00—18：00，每隔2 h 记录一次试验数据。每种观赏草选3 株，每株选3 片叶进行针对性测试，在光合仪显示数值稳定后，取瞬时光合速率和瞬时蒸腾速率，3 次重复，取平均值。

1.3.2 固碳释氧效应计算 参照宋卓琴等[18-22]的方法，计算净同化量。

式中，P 为单位叶面积日同化总量（mmol/（m2·d））；Pi为8：00 的瞬时光合速率测定值（μmol/（m2·s））；Pi＋1为下一个测试点的瞬时光合速率测定值（μmol/（m2·s））；ti为初测点的时间（h）；ti＋1为下一个测试点的时间（h）；j 为每日测定次数；3 600 指每小时3 600 s，1 000 指1 mmol 为1 000 μmol。

1.3.3 降温增湿能力计算 计算单位叶面积日蒸腾总量公式如下。

式中，E 为单位叶面积日蒸腾总量（mol/（m2·d））；ei为初测点的瞬时蒸腾作用速率（mmol/（m2·s））；ei＋1为下一个测试点的瞬时蒸腾作用速率（mmol/（m2·s））；ti为初测点的测试时间（h）；ti＋1为下一个测试点的时间（h）；j 为测试次数；3 600 指每小时3 600 s，1 000 指1 mmol 为1 000 μmol。

用测定日蒸腾总量换算为测定日释放水的质量WH2（Og（/m·2d））。

式中，18 为H2O 的摩尔质量。

式中，Q 为单位叶面积日吸热量（J/（m2·d））；为植物单位叶面积日蒸腾总量（g（/m2·d））；L（J）为蒸发耗热系数（L＝（597-0.57×t）×4.18，t 为叶面温度）。

式中，ΔT 为降温值，pc 为空气的容积热容量（1 256 J/（m3·h））；v 为空气柱体积，测试环境具体值为10 m2×100 m。

植物蒸腾而使周围1 000 m3的空气柱中增加的单位叶面积的相对湿度为Δf（%）。

式中，Δa 为空气增加的绝对湿度（g/m3）；Δe 为水气压的增加值；T 为日均叶面绝对温度值，T＝t＋273.16；es为空气的饱和水气压。

2 结果与分析

2.1 观赏价值评价

为了能够在定性分析的基础上，对观赏草的观赏价值进行定量分级，对评价因子进行了量化，即对各评价因子进行赋值。在对观赏草的观赏特性、生长特性和适应特性等方面的综合观察的基础上，同时结合专家意见和文献资料，制定了各个评价因子的评分标准（表8）。

表8 观赏草评价标准

依据上述评分标准，在科研人员、资源圃工作人员、其他人员中，随机选取30 个相关人员进行调查。在原始调查数据的基础上，对各个评价因子的调查得分进行了归一化处理，如表9 所示。在上述AHP 分析法的基础上，结合表7 中各评价因子的权重，为待评价的9 种观赏草的观赏价值进行综合评分（表9）。

表9 观赏草特性综合评价及排序

从表9 可以看出，9 种引进观赏草观赏价值由高到低依次为狼尾草、蒲苇、细叶芒、日本血草、金线菖蒲、玉带草、画眉草、蓝羊茅、香茅。

从观花价值层面评价，影响观花价值的主要有花形、花色、香味、花期，9 种观赏草中细叶芒、画眉草、狼尾草、金线菖蒲的观花价值高。细叶芒顶生圆锥花序，花期长，为5 个月，且花色较艳丽，为深粉色，观花价值高；画眉草圆锥花序开展或紧缩，花期为4 个月，较长，花色独特，为暗绿色或紫黑色，观花价值高；狼尾草圆锥花序，直立，花期4 个月，较长，花色为淡绿色或紫色，较奇特，增加了其观花价值；金线菖蒲肉穗花序，虽花期2 个月较短，但其花色为黄绿色，且有香味，使其观花价值较高。

从观叶价值层面评价，叶片大小、叶形、叶色是影响观叶价值的主要因素，日本血草、蓝羊茅、蒲苇观叶价值较高。蓝羊茅叶片蓝绿色具银白霜，春秋为蓝色叶片；日本血草叶剑形，叶色常年深血红色，这2 种观赏草叶色独特，具鲜艳色彩，与其他观赏草搭配栽植时，形成强烈的对比，观叶价值高。

从观形价值层面评价，观形特性的权重在各评价因子中权重较高，为0.217 6，对观赏草的观赏价值影响较大，株型优美，外观雅致则观形价值高，株型一般凌乱则观形价值低，9 种观赏草中，蒲苇、狼尾草观赏价值较高。蒲苇丛生、株型圆整、外观极雅致；狼尾草丛生、直立、整体植株为喷泉状，株型优美，外观极雅致，这2 种观赏草株型优美，外观雅致，观形价值很高。

从观赏期层面评价，观赏期越长，观赏草的观赏价值随之升高，且观赏期的权重在各评价因子中权重较高，为0.216 6。9 种观赏草中，狼尾草和蒲苇的观赏期较长，为6 个月，细叶芒、日本血草、金线菖蒲观赏期为5 个月，因此，观赏价值较高。

从生长状况层面评价，蒲苇、狼尾草、细叶芒生长状况较好。蒲苇属冷季型植物，耐寒、耐旱，长势很旺，繁殖力强，较强健，在太原地区引种表现和景观效果佳；狼尾草分蘖迅速生长，长势很旺，耐寒、耐旱、耐瘠薄，适应性及抗逆性较好，适合太原的气候，引进综合价值高；细叶芒秋季抽穗，整体株型较好，生长状况良好，且耐寒、耐旱，适合太原地区引进，但其生长速度较慢，引入当年景观效果欠佳，需1～2 a 培育才能达到较好观赏效果。

从越冬成活率层面评价，香茅、蓝羊茅在太原难以越冬，不适合本地区栽植。蓝羊茅叶片蓝绿色且观赏时间持续较长，香茅较其他植物有柠檬香，但在太原难以越冬，且生长周期短，长势前期较好，后期较弱，影响观赏效果。

2.2 生态效益评价

在山西省农业科学院园艺研究所园林植物逆境生理生化及生态功能评价课题组前期对9 种观赏草应用现状、观赏价值、生物学特性等方面的调查分析基础上，选择排序前5 的5 种观赏草，通过对其光合、蒸腾特性的测定，经量化计算得出其固碳释氧、降温增湿的相关生态指标，定量分析了5 种观赏价值较高的观赏草的固碳释氧、降温增湿效应，为太原市观赏草引进综合评估提供定量的科学依据。

2.2.1 固碳释氧效应分析 在试验数据的基础上，根据1.3.1 和1.3.2 的测定和计算方法，得到表10的观赏草单位叶面积固碳释氧量。从表10 可以看出，5 种观赏草中，固碳释氧能力由强到弱排序为狼尾草、细叶芒、蒲苇、金线菖蒲、日本血草。对9 种观赏草单位叶面积固碳释氧能力进行评价，评价标准为：WCO2＞ 12 g（/m2·d）为强，WCO2介于8～12 g（/m2·d）为中＜8 g（/m2·d）为弱，则所测5 种观赏草的固碳释氧水平，狼尾草、细叶芒、蒲苇为中，金线菖蒲、日本血草为弱（表11）。

表10 5 种观赏草固碳释氧量

表11 5 种观赏草固碳释氧能力评价

2.2.2 降温增湿效应综合评价 从表12，13 可以看出，5 种观赏草中，降温增湿能力由强到弱为：蒲苇、细叶芒、狼尾草、金线菖蒲、日本血草；降温增湿能力的评价标准为：ΔT＞4 ℃为强，ΔT 介于2～4 ℃为中，ΔT＜2 ℃为弱，则所测5 种观赏草的降温增湿水平蒲苇为中，细叶芒、狼尾草、金线菖蒲、日本血草为弱。

3 结论与讨论

本研究通过对9 种观赏草引种、试验，根据各种草的观赏特性、生长状况、生态效益等评价，综合认为，狼尾草、蒲苇、细叶芒、日本血草、金线菖蒲5 种观赏草在太原景观价值较高，其中，蒲苇的固碳释氧、降温增湿能力评价为中等级别，其余4 种观赏草评价为弱。5 种观赏草适宜太原地区引进栽植，可应用于太原的公园、绿地、公路等地方，考虑到生态效益，可与其他种类植物搭配栽植，既保证了景观效果，又提高了生态效益。

按观赏部位，可根据5 种观赏草观赏部位不同选用搭配，如细叶芒、日本血草为观叶类；金线菖蒲为观花类；蒲苇、狼尾草为整株观赏类。在太原栽植这些观赏草，可以根据不同园林绿化要求以及植株的观赏期进行搭配栽植，延长整体观赏期并提高园林景观效果。其中，花序是影响观赏草景观价值的重要因素，开花季节、花期长短、花序的形态和色泽是决定观赏草观赏价值高低的关键因素，如细叶芒、蒲苇为秋季开花，花序观赏价值高。叶片也是评价观赏性的重要指标，日本血草叶片红绿色季相变化明显，可与不同种类观赏草进行配置或孤植、片植皆可。

按景观层次，可根据园林绿化需要选择5 种观赏草的株高类型进行栽植及配置，形成立体景观。蒲苇为高型观赏草，可丛植于道路公园，也可密植用于汾河湿地形成景观，或为绿化背景植物。狼尾草、细叶芒为中高型观赏草，可丛植于太原市综合公园绿地、公路景观、庭院景观等；大面积片植可应用于综合性公园、森林公园或湿地公园；可孤植，形成独特景观。日本血草、金线菖蒲为低矮型观赏草，可点缀道路、公园花境等。

不同观赏草在不同地区的气候适应性、景观表现及成活率存在较大差异，在太原地区园林绿化中应用这5 种观赏草，除了考虑观赏性以外，更应该考虑不同观赏草的适应性和抗逆性来配置和应用观赏草，这样才能使景观效果更加突出。太原地区宜选择适应性、抗逆性较适宜的植物与其他植物搭配园林绿化，狼尾草、细叶芒、抗寒又抗旱，蒲苇较抗寒，可有选择性搭配使用。

玉带草、画眉草、蓝羊茅和香茅4 种观赏草，有的株型雅致、叶色独特，花序美丽，但抗逆性和适应性稍弱，在太原地区观赏价值一般，如需使用于太原地区公园绿地，可适当考虑与其他园林植物搭配栽植，不仅可以保证景观效果，同时也保证了园林绿化的生态效益。香茅为高型具香味的观赏草，景观效果当年良好，蓝羊茅为叶色独特的观叶植物，植株低矮且株型好，但二者因无法越冬，如果要使用可作为一年景观进行栽植和配置；画眉草为低矮型观花类观赏草，但生长较慢，可应用于新开发的园林景观；玉带草为中高型观叶植物，由于需要精细管理，可选择管理较精细的环境，如大型综合公园绿地、大型庭院景观等有专人管理的环境。

目前对观赏草生态效益研究较少，对5 种观赏草固碳释氧和降温增湿能力进行测定，固碳释氧能力由强到弱排序为狼尾草、细叶芒、蒲苇、金线菖蒲、日本血草，其中，狼尾草、细叶芒、蒲苇的固碳释氧水平评价为中，金线菖蒲、日本血草的固碳释氧水平为弱；5 种观赏草降温增湿能力由强到弱为：蒲苇、细叶芒、狼尾草、金线菖蒲、日本血草，降温增湿水平评价蒲苇为中，细叶芒、狼尾草、金线菖蒲、日本血草为弱。在观赏草配置中，应该优先考虑观赏价值，再考虑其生态效益；如需生态效益，可与其他地被植物等进行搭配绿化。

观赏草品类众多、株型独特、成景较快、管理简约，因其特有的景观价值、生态功能，以及耐旱节水的特性受到园林景观设计的重视，并在各个城市不断进行推广和应用。观赏草的花序、叶片、株型、观赏期长短决定其观赏价值，耐寒、耐旱、耐热、耐瘠薄等习性决定观赏草的栽植场地及适应性，根据不同环境要求和观赏草特性（如观赏草部位、最佳观赏季节、株高等），应合理选择和配置园林绿化植物，并进行相应的管理。

山西省对观赏草的研究不多，在注重生态保护的前提下，引进适应性强、观赏价值高的观赏草，并且建立种质资源圃，研究观赏草新品种、生长特性、抗逆性、栽培养护技术等，进一步发挥其耐旱节水、管理简约、成本低廉的优势，并与传统园林造景加强结合，着力打造节约型和生态型的可持续景观园林。