东非芳香乔灌木的综合评价及其观赏价值研究

蒙林平，程 纹，廖一颖

（深圳市中国科学院仙湖植物园，广东 深圳 518004）

【研究意义】芳香植物是具有芳香气味和能提取芳香油的栽培植物和野生植物的总称，是兼有药用植物和香料植物共有属性的植物类群，包括全部天然香料植物、部分园艺植物（含芳香蔬菜、果树、部分观赏植物）、部分药用植物和一些尚未开发利用的野生植物［1］。芳香植物的芳香是植物次生代谢所产生的挥发性有机物，包括萜类化合物、芳香族化合物、氮与硫化合物以及含脂肪族直链化合物，这些成分可以刺激人体呼吸中枢或皮肤毛孔，起到促进血液循环、杀菌、调节身心、增强机体活力、防病等作用［2］。芳香植物具有多种分类方式，根据香味浓淡可分为浓香型、清香型和淡香型芳香植物；根据香味部位可分为香花、香叶、香果以及香根植物；根据园林用途可分为行道树芳香植物、花坛花境芳香植物、地被芳香植物、庭院芳香植物、水体芳香植物以及绿篱芳香植物［3］。芳香植物因其美化、香化、保健和净化空气功能具有很高的园林观赏应用价值，是营造现代城市园林景观的重要植物。【前人研究进展】国外在很早以前就开始应用观赏芳香植物，约公元前4000 年古埃及人将合欢（Albizia julibrissin）、蔷薇（Rosa multif lora）等芳香植物应用于园林，所罗门时代将菖蒲（Acorus calamus）、肉桂（Cinnamomum cassia）等芳香植物种植在庭院中［4-5］。芳香植物在我国的应用历史悠久，《诗经》中记载了春秋时期芍药（Paeonia lactif lora）、荷花（Nelumbo nucifera）作为观赏植物运用［6］。随着对芳香植物的研究越来越深入，芳香植物的园林景观应用形式也越来越多样化，形成了芳香植物专类园、盲人园、夜花园、保健绿地等方式，如法国普罗旺斯的薰衣草庄园、美国布鲁克恩的儿童类芳香植物园，还有法国和日本利用“花境”形式经营的薰衣草农场等。我国的芳香植物约有800 余种，分属70 个科200 多个属，主要集中在蔷薇科、唇形科、菊科、茜草科、芸香科、樟科等植物类群［6］。国内各个地区通过结合自身特点和园林造景形式来选择不同的芳香植物，上海辰山植物园的“一米阳光”盲人植物园应用迷迭香（Rosmarinus off icinalis）、桂花（Osmanthus fragrans）等芳香植物营造盲人闻香区非视觉景观；青岛浮山香苑通过选择不同香味的植物营造不同的香味园区，如以种植梅花（Armeniaca mume）、桂花等为特色的百花园，以种植含笑（Michelia f igo）、鸢尾（Iris tectorum）为主的嗅觉文化园等［7］。【本研究切入点】尽管我国芳香植物种类众多，但可供园林景观应用的种类却十分有限，尤其是乔灌木明显存在种类单一、生物多样性差等问题［6,8］。开展植物引种驯化工作，不仅可以丰富园林植物种类，还有助于保存遗传资源并减少植物濒临灭绝的威胁，推动人类物质文明和精神文明发展［9］。东非位于非洲东部地区，植被类型复杂多样，有灌木丛、半沙漠、林地和森林过渡带以及斑块森林，具有丰富的植物资源，地形以高原为主，沿海有狭窄低地，气候类型以热带草原气候为主［10-11］，关联植物区系与气候相似性分析的研究表明，从东非引种到我国华南地区成功的可能性很大［12-14］。至今已有许多东非植物引种成功至我国并有较广泛的应用，如原产东非的西瓜（Citrullus lanatus）在五代时期传入我国，现已成为深受民众喜爱的消夏去暑佳品［15］；通过引种东非的铺地狼尾草（Pennisetum clandestinum）进行替代种植，可有效防治鬼针草（Bidens pilosa）、薇甘菊（Mikania micrantha）等毒害草，且东非狼尾草是一种优良牧草，具有很高的利用价值，在我国已大面积推广［16］；还有许多原产东非的园林观赏植物如凤凰木（Delonix regia）、虎刺梅（Euphorbia milii）、吊灯扶桑（Hibiscus schizopetalus）、红纸扇（Mussaenda erythrophylla）、非洲凌霄（Podranea ricasoliana）、长春花（Catharanthus roseus）、文竹（Asparagus setaceus）等，在我国都有非常广泛的应用。东非的芳香植物资源也非常丰富，原产东非的小粒咖啡（Coffea arabica）现已成为云南引种栽培面积较大的一种特种经济作物［17］；酸豆（Tamarindus indica）原产东非马达加斯加，引种云南已有700～800 年，近年来在食品、医药方面也有较多应用，但在园林景观上未能得到重视和开发［18］；原产东非的香龙血树（Dracaena fragrans）是新一代室内观叶植物，开花后芬芳馥郁，已在我国广泛引种栽培［19］。深圳市中国科学院仙湖植物园自2013 年开始，先后前往肯尼亚、埃塞俄比亚、马达加斯加等东非国家考察当地植物，发现东非地区由于森林破坏和农业快速发展，许多芳香植物因独特的观赏和药用价值而遭受过度采挖破坏，导致濒临消失，因此，对东非芳香植物的保护研究和应用工作变得尤为重要。【拟解决的关键问题】通过查阅《热带东非植物志》（Flora of Tropical East Africa，1948—2012）等资料［20-21］，结合实地观测情况，选取原产东非的30 种芳香乔灌木，运用层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）构建东非的芳香植物资源综合评价模型，对 30 种芳香植物进行综合评价和分级，并对其在我国园林景观中的应用提出建议，为我国引种栽培提供指引，以期为将其应用于城市园林绿化提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

深圳市中国科学院仙湖植物园自2013 年开始东非植物的考察及相关研究，与当地植物研究机构建立了长期合作关系，对东非特色植物进行了长期观测，并开展一系列研究工作。本研究选取东非30 种芳香乔灌木（表1）开展综合评价及应用，30 种植物均具有很高观赏价值，均为香花植物且开花时芳香四溢，同时也是蜜源植物。有些植物如烟斗石南（Erica arborea）等可以提取精油，部分植物如酸豆、小粒咖啡、霸王棕（Bismarckia nobilis）等虽然在我国有引种，但未用作芳香植物，还有一部分植物没有引种到我国。

1.2 试验方法

依据http://www.plantsoftheworldonline.org/和http://tropical.theferns.info/等数据库中东非芳香植物的资料以及在当地的观测数据，参考芳香植物观赏性状评价体系［22］适当调整，构建东非芳香植物综合评价模型，利用层次分析法（AHP）对30种芳香植物进行评价。

1.2.1 建立东非芳香植物资源的层次分析模型在充分调查植物特性的前提下，建立4 层结构的层次分析模型，分别是目标层、约束层、标准层、最底层。目标层为“东非芳香植物综合评价”；约束层包括芳香性状、花观赏价值、其他观赏价值、生物学特性、园林应用潜力5 个影响因素，标准层由自然香味散发程度、释放香味时间、花朵颜色等15 个评价指标构成；最底层为待评价的东非30 种芳香植物（图1）。利用1-9 标度法，构建不同层次的两两比较判断矩阵［23］，选取约束层和目标层、标准层和约束层进行比较判断（分别是A-Bi、B-Ci），构建共5 个判断矩阵，即A-Bi、B1-Ci、B2-Ci、B3-Ci、B4-Ci、B5-Ci，进行一致性检验。

图1 东非芳香植物综合评价模型Fig.1 Comprehensive evaluation model of aromatic plants in East Africa

1.2.2 东非芳香植物综合评价 以东非芳香植物为评价主体，在充分考察植物的芳香性状、观赏价值、生物学特性、园林应用潜力以及前人方法［7,22］的基础上，构建新的5 分制指标评分标准（表2），以此为标准对30 种植物各项指标评分，计算综合分值进而综合评价。

2 结果与分析

2.1 判断矩阵一致性检验及权重比较

将同一层次指标相对上一层因素重要性进行两两比较，列出判断矩阵，计算各层次模型权重值并进行一致性检验，检验通过后进行层次总排序，进一步计算得到标准层各个指标对目标层相对重要性的权重值。由表3 可知，6 个判断矩阵的一致性比率（Consistency ratio，CR）均小于0.1，表明构造的判断矩阵接近于完全一致性，适用于各指标权重的计算。总排序权重结果显示，在约束层5 个因素中，对东非芳香植物综合评价影响最主要的因素是芳香性状B1、权重值为0.4400，其次是花观赏价值B2（0.2560）和生物学特性B4（0.1557），其他观赏价值B3（0.0906）和园林应用潜力B5（0.0576）影响作用较小。在约束层芳香性状B1中，自然香味散发程度C1总排序权重值最高（0.2933），其次是释放香味时间C2（0.1467）；在花观赏价值B2中，花朵颜色C3总排序权重值最高（0.1122），其次是花朵显示度C7（0.0610）；在其他观赏价值B3中，枝叶形状C9总排序权重值最大（0.0453）；在生物学特性B4中，抗逆性C12总排序权重值最大（0.1168）；在园林应用潜力B5中，管理成本C14总排序权重值最大（0.0432）。在标准层15 个评价指标中，自然香味散发程度C1、释放香味时间C2、抗逆性C12、花朵颜色C3是对东非芳香植物综合评价最重要的4 个评价指标。

表2 东非芳香植物各指标评价标准Table 2 Evaluation criteria for various indicators of aromatic plants in East Africa

2.2 东非芳香植物的综合评分及分级

2.2.1 Ⅰ级植物 该类植物综合价值极高，分值大于3.6，包括丽芸木、南非栀子、烟斗石南、大白花羊蹄甲、角状栀子、鼻咽盒树、棱果山寨木、非洲奎宁、酸豆等9 种植物（表4）。其中，南非栀子、角状栀子具有强烈的香甜味；丽芸木、南非栀子、烟斗石南、大白花羊蹄甲、好望角莽原樱、非洲奎宁释放香味的时间长达6 个月；丽芸木、鼻咽盒树、酸豆的花色艳丽；丽芸木、烟斗石南花枝数量多，通常满树开花；丽芸木、酸豆的抗逆性强，具有很好的环境适应能力；大白花羊蹄甲、酸豆繁育力强；丽芸木、烟斗石南、大白花羊蹄甲、棱果山寨木、非洲奎宁在我国没有应用。

2.2.2 Ⅱ级植物 该类植物综合价值一般，分值3.3～3.6，包括埃塞素馨、红皮猴面包树、好望角莽原樱、狭瓣辣木、凤目栾、驱虫合欢、金黄猫尾木、斯塔夫狗牙花、鞣革合欢、独庐香、香龙血树等11 种植物。其中，埃塞素馨、红皮猴面包树、狭瓣辣木、斯塔夫狗牙花、鞣革合欢、香龙血树均具有强烈香味或香甜味；埃塞素馨、凤目栾释放香味的时间长达6 个月，其他植物大多为2～5 个月；红皮猴面包树、金黄猫尾木的花色艳丽，但好望角莽原樱、狭瓣辣木、凤目栾花色多为浅黄或黄绿色，观赏性不强；好望角莽原樱、狭瓣辣木、驱虫合欢、金黄猫尾木、香龙血树的抗逆性较强，而埃塞素馨、鞣革合欢的抗逆性不强，环境适应能力较差；在国内，香龙血树应用较多，凤目栾应用较少，其他尚未利用。

2.2.3 Ⅲ级植物 该类植物综合价值一般，分值小于3.3，包括锦叶缅茄、五裂苹婆、马达加斯加合掌树、非洲破布木、大花星花莉、猴面包树、小粒咖啡、布氏洋橄榄、霸王棕、吊瓜树等10 种植物。其中，吊瓜树花具有奇怪的香味，但释放香味时间长达6 个月；锦叶缅茄、五裂苹婆、马达加斯加合掌树、非洲破布木、大花星花莉、猴面包树、霸王棕释放香味时间为3～5 个月；锦叶缅茄、五裂苹婆、非洲破布木、猴面包树、霸王棕、布氏洋橄榄、吊瓜树较难繁育；锦叶缅茄、猴面包树、霸王棕、香龙血树、布氏洋橄榄花枝数量少；五裂苹婆、马达加斯加合掌树、布氏洋橄榄抗逆性差；猴面包树、霸王棕、吊瓜树花朵下垂；霸王棕的花色和花株姿态均较差，是观叶观形植物；猴面包树、霸王棕、小粒咖啡、吊瓜树、香龙血树在国内都有较广泛应用。

表3 判断矩阵一致性检验及各指标权重Table 3 Consistent test of judgment matrix and weight values of various indicators

2.3 东非芳香植物的引种建议及园林景观应用策略

全球植物区系区划或植物地理分区，通常将我国华南地区的植物归入古热带区，非洲大部分地区也属于古热带植物区［13］。关联植物区系与气候分析研究表明，从非洲东部尤其是马达加斯加东部引种到我国华南地区，引种成功的可能性很大［14］。因此，对非洲东南部地区的芳香植物由其原产地经过驯化培育成为我国热带和亚热带地区栽培植物的成功率高，这不仅为快速增加城市物种多样性与丰富植物景观的可持续发展奠定物质基础，还对开展物种保护有重要意义。

表5 30 种东非芳香植物的园林景观应用Table 5 Landscape application of 30 kinds of aromatic plants in East Africa

东非芳香植物在园林景观应用中应遵循适地适树原则，因地制宜种植观赏性芳香植物，在满足美化、香化需求的同时，也可利用芳香植物的特殊用途创造更高的经济效益。表5 根据植物生态习性给出其适种地区、景观配植形式以及在园林绿化应用中的适合场景。对已在国内引种栽培的，查阅http://www.cfh.ac.cn/ 和http://www.iplant.cn/，列举出我国分布范围；对还未引种的，根据http://www.plantsoftheworldonline.org/，查询其在其原产地的分布范围，结合当地地理气候条件，给出在我国适种地区范围的建议。（1）适合市政公园的芳香植物有丽芸木、南非栀子、烟斗石南、大白花羊蹄甲、角状栀子、鼻咽盒树、棱果山寨木、非洲奎宁、酸豆、埃塞素馨、红皮猴面包树、好望角莽原樱、狭瓣辣木、凤目栾、驱虫合欢、金黄猫尾木、斯塔夫狗牙花、鞣革合欢、独庐香、香龙血树、锦叶缅茄、五裂苹婆、马达加斯加合掌树、非洲破布木、大花星花莉、猴面包树、小粒咖啡、布氏洋橄榄、霸王棕、吊瓜树等30 种。（2）适合道路绿化的芳香植物有丽芸木、棱果山寨木、酸豆、好望角莽原樱、狭瓣辣木、凤目栾、金黄猫尾木、斯塔夫狗牙花、鞣革合欢、锦叶缅茄、非洲破布木、小粒咖啡、霸王棕等13 种。（3）适合滨水区域的芳香植物有南非栀子、酸豆、金黄猫尾木、斯塔夫狗牙花、五裂苹婆、非洲破布木、小粒咖啡、霸王棕等8 种。（4）适合滨海盐碱地的芳香植物有酸豆、金黄猫尾木、霸王棕等3 种。（5）适合盆景应用的芳香植物有大白花羊蹄甲、红皮猴面包树、狭瓣辣木、锦叶缅茄、猴面包树等5 种。（6）适合庭院种植的芳香植物有丽芸木、南非栀子、大白花羊蹄甲、角状栀子、鼻烟盒树、棱果山寨木、非洲奎宁、酸豆、埃塞素馨、好望角莽原樱、狭瓣辣木、驱虫合欢、金黄猫尾木、独庐香、五裂苹婆、马达加斯加合掌树、小粒咖啡、布氏洋橄榄、霸王棕等19 种。（7）适合室内容器盆栽的芳香植物有南非栀子、烟斗石南、角状栀子、红皮猴面包树、凤目栾、香龙血树、猴面包树等7 种。

3 讨论

随着生活水平的提高，大众健康观念在转变，人们对居住环境提出了更高要求。芳香植物是营造健康人居环境的重要绿化素材，不仅具有较高的审美价值，还具有优良的生态价值，使人们在享受自然美景的同时更亲近自然，芳香植物可以起到香化、净化空气、改善情绪等作用。加强对芳香植物的研究，对优化人居环境具有重要意义［24］。东非的芳香植物不仅可以保存植物资源，还可以给园林绿化提供新的色彩，增加植物多样性，为人居环境增添异域风情。

层次分析法是将与决策有关的因素分解成目标层、约束层、标准层和最底层，在此基础上进行定性分析和定量分析的决策方法，在园林植物综合评价等方面有广泛应用。何仲坚等［25］运用层次分析法对广州地区引种的湿地观赏植物进行评价，为湿地植物应用到城市建设提供了参考。张晓玮等［26］利用层次分析法对皖北地区引种的彩叶植物进行综合评价，认为叶片颜色、叶片呈彩期和耐寒性3 个因素是引种应用最重要的评价指标。孙正芝等［22］运用层次分析法对福州引种的10 种唇形科芳香植物进行综合评价，结果表明芳香气味的舒适性、加工价值、叶色、花色、驱避性和耐热性是福州地区芳香植物综合评价的主要指标，并筛选出百里香、迷迭香和留兰香3 种具有广阔园林应用前景的芳香植物。本研究利用层次分析法对东非芳香植物进行综合评价，构建东非芳香植物综合评价模型，结果显示自然香味散发程度、适应性、花朵颜色3 个指标是东非芳香植物综合评价的主要指标，这与孙正芝等［22］构建的唇形科芳香植物综合评价模型较为一致。另外，本研究中释放香味时间的总排序权重值较大，在综合评价中也占有重要地位。然而，本研究中东非芳香植物综合评价模型也存在一定的局限性，有些指标的选择不够全面，有些指标目前还较难量化，且未考虑到指标间的相互联系，如植物适应性差会导致香味散发程度减弱和释放香味时间变短；生物学特性和园林应用潜力仅设置了两种因素，指标不够细化。本研究中的综合评价模型有待进一步完善，增加更多因素和指标，使评价结果更加准确。

东非芳香植物在园林景观应用中要遵循植物习性，科学合理配置。在进行植物造景时，可以构建多层次植物群落，营造分层景观，合理选择不同芳香乔灌木（如乔木丽芸木、酸豆、非洲奎宁、好望角莽原樱）与耐荫灌木（南非栀子、烟斗石南、角状栀子）之间的相互搭配，同时合理的植物配植方式更能有效利用空间［27］，根据植株形态选择孤植、列植、群植等方式，可以有效增加城市绿量，提升城市景观。东非芳香植物在我国春夏秋冬气候变化中会展现出不同姿态，配置时也要结合东非芳香植物的形态，注重不同花期和花色的搭配，互相衬托，如粉红色花的丽芸木、白色花的大白花羊蹄甲、金黄色花的酸豆可以创造出季季花开、色彩鲜艳的环境空间，营造四季景观。东非芳香植物的香味类型多种多样，如强烈香甜味的南非栀子、香甜味的丽芸木和芳香味的酸豆，园林应用时应注重香味的搭配合理，与周围整体环境协调，使香味分散于周围景观中，增强园林景观的嗅觉体验。美丽的景观也需要良好的养护管理，缺乏养护管理不仅会破坏景观效果，也违背了植物造景理念，加强植物景观的养护管理，才能提高景观的持久效果，更能发挥出芳香植物的最大效益。

4 结论

东非芳香植物综合评价结果表明，自然香味散发程度、释放香味时间、抗逆性、花朵颜色是最重要的4 个评价指标，东非的30 种芳香植物被分为3 个等级：9 种Ⅰ级芳香植物，植株整体表现优秀，综合价值最高，具有广阔的开发利用前景；11 种Ⅱ级芳香植物，植株整体表现良好，国内也较少利用，综合价值较高，具有较好的应用前景；10 种Ⅲ级芳香植物，植株表现一般，有些已经在国内有较多应用，综合价值一般。本研究通过对植物进行评价分级，结合植株习性推荐东非芳香植物的园林应用范围，减小植物选择的盲目性，可为东非芳香植物资源的引种栽培、合理开发利用提供参考。