辽宁省主要野生观赏草资源及评价
刘英, 刘林琳, 范文宇, 李丽, 蒋芳芳, 贾志伟, 白龙
沈阳农业大学园艺学院,辽宁 沈阳 110161
白龙(1969-),男(蒙古族),内蒙古通辽人,教授,博士,主要从事草坪资源与利用方向研究。E-mail:bailong0124@163.com

第一作者:刘英(1978-),女,四川资中人,讲师,博士,主要从事草坪资源与利用方向研究。E-mail:liuying2008@126.com

摘要

为了了解辽宁省野生观赏植物资源现状,于2010―2014年间进行了野外实地调查,并采用灰色关联度分析法对其观赏价值进行综合评价,初步筛选出观赏价值高的观赏草草种,为进一步开发利用提供理论基础。结果表明,本次调查的观赏植物分布于10科49属的103种,其中以禾本科(占56.7%)、莎草科(占16.3%)和鸢尾科(占12.5%)为主;这些资源生态适应性广,原生境以山坡草地、疏林灌丛为主(52.9%);有58.7%的观赏草具有耐旱性,部分耐盐碱;中等型株高的观赏草占50.0%,高大型的占22.0%,低矮型和微型的较少;51.0%的观赏草叶片以绿色为主,少数种会呈现异色或变色。不仅物种数量、生境变化及性状表现方面均表现出很高的多样性。参评的103种观赏草中有37种与理想种的关联度在0.7以上,都具有较高的观赏性和适应性。综合评价结果表明,紫芒( Miscanthus purpurascens)、大针茅( Stipa grandis)、野古草( Arundinella hirta)、无芒雀麦( Bromus inermis)、大狗尾草( Setaria faberii)、矮紫苞鸢尾( Iris ruthenica var. nana)、长白鸢尾( I. mandshurica)、粗根鸢尾( I. tigridia)、单花鸢尾( I. uniflora)、射干( I. dichotoma)、细叶鸢尾( I. tenuifolia)11种观赏草的综合评价比较高(0.8以上),可直接在园林绿化美化中应用。

关键词: 辽宁省; 观赏草资源; 灰色关联度分析法; 观赏性状评价
中图分类号:S812.8 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2016)10-1989-15 doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0668
Main resources of ornamental grass and its evaluation in Liaoning Province
Liu Ying, Liu Lin-lin, Fan Wen-yu, Li Li, Jiang Fang-fang, Jia Zhi-wei, Bai Long
Horticultural college of Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161, China
Corresponding author: Bai Long E-mail: bailong0124@163.com
Abstract

Wide ornamental grass resources in Liaoning Province were investigated during 2010-2014, and the ornamental value was evaluated by grey-correlation analysis to screen the excellent germplasm resources. The results showed that there were 103 ornamental-grass species in total, belonging to 49 genera and 10 families, mainly in Gramineae, Iridaceae, Cyperaceae. They accounted for 56.7%, 16.3% and 12.5%, respectively. These ornamental grasses are widespread in Liaoning Province, especially in hillside area and prairie shrubland, where they accounted for 52.9%; 58.7% have drought tolerance, 50.0% belong to medium-size, 22.0% belong to good-size, 51.0% have green leaf. The ornamental value of 103 ornamental grass resources was evaluated by grey-correlation analysis based on the full investigation and research of ornamental grass resources in Liaoning Province, and with the characters of ornamental value, height, color of leaf and inflorescence. The number, habitats and ornamental characteristics of ornamental grasses had high level of diversity. The comprehensive evaluation results showed that the correlation degree with ideal species of 37 in the 103 ornamental grasses was higher than 0.7; Miscanthus purpurascens, Stipa grandis, Arundinella hirta, Bromus inermis, Setaria faberii, Iris ruthenica var. nana, I. mandshurica, I. tigridia, I. uniflora, I. dichotoma, I. tenuifolia had better ornamental effects and their correlation degree with ideal species were higher than 0.8, they can be used for landscaping directly.

Keyword: Liaoning Province; ornamental grass resources; grey-correlation analysis; ornamental characteristics evaluation

观赏草(ornamental grass)是以茎秆、叶丛为主要观赏部位的草本植物, 主要包括禾本科、莎草科和灯芯草科等[1, 2]。常见观赏草叶呈线形或线状披针形, 具平行脉, 单株分蘖密集、呈丛状, 根为须根, 具有形态多姿多样、实用性广、管护成本低等特点[3]。此外, 观赏草还具有改良土壤、防止水土流失、蓄水保水、增加供氧量等显著的生态效果, 而且观赏草的适应性广, 能适应不同热量、水肥、地形等条件, 观赏草具有较强的抗旱性、抗寒性等抗逆性, 绝大多数具有很强的抗病虫害的能力[4]。但随着应用范围的逐渐扩大和品种数量的不断增加, 观赏草也面临着成本高、繁殖速度慢、适应性差和环境入侵风险加大等问题。这使得我国观赏草的研究热点已由国外品种的引进与筛选转为本土观赏草资源的开发利用。

在国外, 从20世纪80年代起, 美国和澳大利亚就开始对有开发价值的观赏草品种进行搜集, 随后德国、英国、爱尔兰、波兰等国也开始大力搜集各种高大禾草品种资源, 开始着手这项研究。在我国, 近几年随着园林生态和环保水平的日益提升, 观赏草引起了更多园艺工作者和学者的重视, 人们越来越重视这种有着低养护、低消耗、观赏价值优良和自然野趣浓烈的新型景观材料的开发和研究。目前, 国内相关专家已分别对重庆[5]、滇中[6]、南京[7]、四川[8]、山东[9]、江苏[10]、杭州[11]、陕西[12]、大庆[13]、北京[14, 15]、鲁东南滨海[16]等地区的野生观赏草资源进行了调查, 对这些文献资料进行统计, 共有野生观赏草172种, 分属于12科76属, 其中主要有禾本科(108种)、莎草科(34种)、灯心草科(9种)、香蒲科(6种)、天南星科(4种)、花蔺科(2种)、百合科(2种)、鸢尾科(2种), 其它的如列当科、藜科、龙舌兰科、木贼科等均有1种。由此可见, 我国蕴藏着丰富的野生观赏草种质资源, 对本土观赏草资源的开发利用也是很有必要的。

辽宁省地处温带大陆性季风气候区, 在地形地貌上, 东部山脉、中部平原和西北部丘陵的三元结构构筑了辽宁省独特的自然景观, 同时辽宁省又是长白山植物区系、华北植物区系和内蒙植物区系的交汇处, 东部属于长白山植物区系, 中南部属于华北植物区系, 西北部属于内蒙古植物区系[17], 这种特殊的地理环境具有丰富的种质资源。据《辽宁省植物志》记载, 辽宁省共有高等植物56科389属的1 025种、105变种、14变型[18]。刘英和方兴[19]对辽宁省几种野生观赏草资源初步研究后发现, 野生观赏草不仅适应性强、还具很高的观赏利用价值。为了进一步深入开展野生观赏草种质资源的开发、选育及应用工作, 对辽宁省野生资源的分布特征、数量变化等的详细了解是十分必要。灰色关联分析法(Grey-correlation analysis)在农作物新品种评价中应用非常广泛[20, 21, 22, 23], 且该方法主要对参试品种的主要性状进行综合描述和量化评估, 能够较全面地评价品种的优劣。近年来, 灰色系统理论在观赏草研究领域也有所应用[24, 25, 26, 12]。因此, 在对辽宁省主要观赏草资源的观赏价值、生长势和抗性评价进行分析的基础上, 采用灰色关联度分析法对其观赏价值进行综合评价, 以期筛选出观赏价值高的观赏草草种, 为东北寒冷气候条件下观赏草的进一步开发利用提供基础。

1 材料与方法
1.1 试验材料

董厚德[17]于2010―2014年对辽宁省的野生观赏草资源进行实地调查, 共采集标本205份, 记录野生观赏草的种类、观赏部位、观赏时期, 并压制标本后经过专家鉴定确定种名。本研究在此基础上并参照其他研究者[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 27]的方法对具有潜在开发利用价值的物种收集种子或挖掘根系后, 在沈阳农业大学百草园教学科研基地种植, 并总结辽宁省野生观赏草资源, 对主要观赏草进行分类统计及景观特点评价。

1.2 研究方法

为了较准确地对观赏草的研究价值和观赏价值进行评价, 在参照相关资料[24, 25, 28]的基础上确定了评价标准(表1)以筛选出选择适应性广、观赏性优、景观显著的观赏草。根据评价标准, 采取多人打分取平均值的方法。打分人员共9 人, 其中设计人员、育种人员、一般群众各3人。

表1 辽宁省观赏草性状评价标准 Table 1 Evaluation criterion of the characters for the ornamental grasses in Liaoning Province

邓聚龙[20]提出灰色关联分析理论的应用主要是将各指标性状作为一个灰色系统, 再将每个性状看作灰色系统中的一个因素, 在此基础上计算系统中各因素的关联度, 关联度越大其相似度就越高, 反之则越低。本研究涉及103个参试种类, 对其相应性状的量化值进行标准化及无纲量化处理后, 以理想草种性状评价值(各性状值均为5) 为参照, 计算不同草种综合性状的关联系数及关联度。将各草种的调查性状构成数列为xi (i=1, 2, 3, …, i为草种编号), 其中理想草种各个性状构成数列为x0(0为理想草种编号), 性状指标为k (k=1, 2, …6)。按照下列相关计算公式计算参试草种与理想草种之间的关联系数为ξ i (k), 关联度为ri

ξ i (k)= minimink|x0(k)-xi(k)|+|x0(k)-xi(k)|+

ρmaximaxk|x0(k)-xi(k)|ρmaximaxk|x0(k)-xi(k)|(1)

ri= 1nk=1nξ i (k)(2)

式(1)中:|x0(k)-xi (k)|表示x0数列与xi数列在k点的绝对差值Δ i( k), minimink|x0(k)-xi(k)|为两级层次的最小差, maximaxk|x0(k)-xi(k)|为两级层次的最大差。ρ 为分辨系数, 其取值范围为0~1, 本研究遵循武菊英等[24, 25]的模式将其取值为0.5; 式(2)中:n表示调查指标数量, n=5, 各性状权重相等。

根据公式(1)和公式(2) , 首先求出x0 (k)与xi(k)的绝对差值Δ i(k), 得出maximaxk|x0(k)-xi(k)|=5, minimink|x0(k)-xi(k)|=0; 利用公式(1)计算出供试观赏草草种与理想草种之间的关联系数ξ i (k); 再利用公式(2)计算出参试观赏草草种与理想草种之间的关联度, 然后进行关联度排序。

2 结果与分析
2.1 辽宁省野生观赏草资源概况

通过调查发现辽宁省地区包括禾本科、莎草科、鸢尾科、灯心草科、香蒲科、雨久花科、百合科、天南星科、花蔺科9个科50个属在内的具有一定观赏价值的观赏草种质资源共103种(表2)。

表2 辽宁省主要观赏草科属分类及观赏特征 Table 2 Species and their ornamental characteristics of ornamental grasses in Liaoning Province
2.2 辽宁省野生观赏草观赏性状的灰色关联分析

按照表1评价标准以及樊智丰和彭建松[27]的打分细则, 对103种野生观赏草的观赏性状进行打分评价(表3)。绝大多数观赏草的各项指标均达到合格等级(评价等级≥ 1)。在参评的观赏草中, 其原生境以山坡草地、疏林灌丛为主(52.9%), 其次为山谷溪边、林缘湿地(29.8%), 湖泊、沼泽地最少; 有58.7%的观赏草具有耐旱性, 部分耐盐碱, 其它分别为中生、湿生和水生; 大多数观赏草的美观度较高(评价得分在2.0以上); 观赏草的株型以中等型株高(株高60~120 cm)为主(50.0%), 其次为高大型(22.0%), 低矮型和微型为少数; 大多数观赏草叶片以绿色为主(51.0%), 少数种会呈现异色或变色, 如无芒雀麦(Bromus inermis)、金色狗尾草(Setaria glauca)的叶色呈金黄色, 黄背草(Themeda japonica)、白茅(Imperata cylindrica)、野古草(Arudndinella hirta)、大油芒(Spodiopogon sibiricus)和狼尾草(Pennisetum alopecuroides)的叶色在不同季节呈现不同颜色, 这些稀有种具有较高的观赏价值, 值得进一步研究和开发利用; 此外, 大部分观赏草都有美丽的花序, 这将增加观赏草的观赏价值。

表3 辽宁省主要观赏草观赏价值得分 Table 3 The scores of ornamental value for the ornamental grasses in Liaoning Province
2.3 辽宁省主要野生观赏草与理想种的关联度

按照辽宁省主要野生观赏草的性状评价值, 应用灰色关联度分析理论, 对所得数据进行关联系数和关联度的计算。按照灰色关联度分析法原则, 关联度越大则与理想种越接近, 即综合评价越高。结果显示, 在参评的103种观赏草中, 与理想种的关联度在0.6以上的有87种, 具有良好的综合性状; 与理想种的关联度在0.7以上的有37种, 表4列出了该37种与理想种的关联系数及关联度, 这些种都具有较高的观赏价值、生态适应性和丰富度, 可考虑直接应用于园林绿化; 与理想种的关联度在0.8以上的有11种, 分别为禾本科的紫芒(Miscanthus purpurascens)、大针茅(Stipa grandis)、野古草、无芒雀麦、大狗尾草(Setaria faberii)和鸢尾科的矮紫苞鸢尾(Iris ruthenica var. nana)、长白鸢尾(I. mandshurica)、粗根鸢尾(I. tigridia)、单花鸢尾(I. uniflora)、射干(I. dichotoma)、细叶鸢尾。

表4 辽宁省主要观赏草与理想种的关联系数和关联度(与理想种关联度≥ 0.7) Table 4 Correlation coefficient and degree between the ideal species and ornamental grasses in Liaoning Province
3 讨论与结论

通过对辽宁省野生观赏草资源进行总结分析, 发现辽宁省蕴藏着丰富的观赏草种质资源, 分布于10科49属103种, 生态适应性非常广, 原生境以山坡草地、疏林灌丛为主(52.9%), 株型以中等型株高为主(50.0%), 有58.7%的观赏草具有耐旱性, 该结果与辽宁省的地理气候条件有很大关系, 董厚德[17]和吴孤樵[29]认为辽宁省大部分山脉走向为东北-西南方向, 具有湿地、盐碱地、沙地及低山丘陵等多种地形, 且降水量从东南向西北递减, 形成森林带、森林草原带和草原带的植被特征, 这种特殊植被特征和生境多样化相结合, 使得辽宁省的野生观赏草具有很强的抗性。利用这些丰富的观赏草资源, 开展观赏草抗旱、抗盐碱等方面的工作, 进行优良种类的选育和转基因研究, 具有重要的理论价值和实践意义。

参评的103种观赏草中有37种与理想种的关联度在0.7以上, 都具有较高的观赏性和适应性; 与理想种关联度在0.8以上的有11种, 分别为紫芒、大针茅、野古草、无芒雀麦、大狗尾草、矮紫苞鸢尾、长白鸢尾、粗根鸢尾、单花鸢尾、射干、细叶鸢尾, 其中有6种均为鸢尾属植物, 这与姬常平等[30]提出的东北地区鸢尾属植物资源十分丰富、观赏价值高的观点相一致, 而前5种禾本科草在武菊英等[14]、刘明东[13]的调查研究中均有报道, 说明这5种野生观赏草在东北至华北地区的推广潜力很大。

灰色关联度分析主要是对参试品种的主要性状进行综合描述和量化评估, 对品种的优劣进行较为全面地评价, 在观赏草中的应用已有研究, 武菊英等[24, 25]和李秀玲等[26]均提出采用灰色关联分析方法对观赏草进行评价的关键在于构造一个理想的参考草种, 参考草种的评价标准是否准确与全面直接影响参试草种评价结果的可靠性, 在此基础上, 对各供试草种多个性状定性分析, 克服了传统的打分制评价法的弊端, 评价结果具有较强的可比性和可靠性。此外, 如何选择考核指标以及确定考核指标的权重也至关重要。尚新刚等[31]采用加权关联度和等全关联度同时分析的方法对草地类型质量进行评价, 王庆海等[32]采用模糊综合评判法对观赏草进行景观评价。因此, 很有必要结合实际经验做进一步的研究, 挖掘更多的相关性状信息, 利用科学的方法确定合理的权重, 使观赏草的观赏性评价结果和评价体系更具有客观性和实用价值。

The authors have declared that no competing interests exist.

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