城市绿地多年生草本植物功能与观赏性能的季节动态：基于九种多年生分类群的综合评估

《Sustainability》：Seasonal Dynamics of Functional and Ornamental Performance of Nine Perennial Taxa in an Established Urban Planting

　　

中文翻译：草本多年生植物对城市绿地的功能稳定性与观赏质量均有贡献，但这两个维度很少被共同评估。本研究在波兰南部一处已建成的市政绿地中，对九种多年生分类群进行了评价。在为期370天的观测周期内，以每两周一次的频率记录了冠层发育、开花、叶片持续期、冬季观赏价值、越冬表现及植株留存情况。研究计算了十项性能指标，并采用层次聚类分析对各分类群的特征剖面进行了比较。冠层闭合时间（Canopy Closure Time）从43天（Rudbeckia fulgida ‘Goldsturm’）到109天（Imperata cylindrica ‘Red Baron’）不等，而Echinacea purpurea ‘Golden Skipper’未实现完全冠层闭合。除后者外，所有其他分类群的越冬率与植株留存率均为100%；E. purpurea ‘Golden Skipper’的对应值分别为67%和11%。R. fulgida ‘Goldsturm’与Miscanthus sinensis ‘Silberspinne’获得了最高的开花效应（Flowering Effect），而M. sinensis ‘Silberspinne’与Panicum virgatum ‘Shenandoah’具有最高的结构价值（Structural Value）。观赏连续性（Ornamental Continuity）在R. fulgida ‘Goldsturm’与E. purpurea ‘Golden Skipper’中最高，尽管后者的留存性较差。四个聚类根据冠层稳定性、开花特性、持久结构与季节性叶片效应区分了各分类群。在所研究的多年生种植体系中，功能稳定性与观赏连续性源于不同的性状组合，表明各评价分类群之间存在互补作用。

论文解读文章

一、研究背景与问题

草本多年生植物在当代园林艺术与城市景观中发挥着日益重要的作用。其长寿性、结构多样性与显著的季节变异性，使其成为公共空间种植设计中的核心要素。在花园与景观设计中，种植的时间维度尤为关键：多年生植物在生长季内持续经历形态、质感与色彩的变化，其萌发、营养生长、开花与衰老共同塑造了种植组合的视觉节奏与空间结构。新多年生运动（New Perennial Movement）进一步强化了这一理念，强调自然主义种植、生态可持续性以及草本植物结构、种子头与季节变化的表达潜力。然而，现有研究多集中于单一属种或专门设计的试验种植与试种园，针对已建成的城市公园或市政花坛中多年生种植的研究较少，且鲜有研究将分类群层面的功能性能与观赏性能在完整年周期内进行整合评估。此外，城市环境条件对多年生植物的生长与开花动态具有显著影响，气候因素、土壤特性与场地朝向均强烈影响植物表现与视觉表达。因此，亟需在常规市政公共种植条件下，对已建成多年生分类群在整个生长季及后续冬季的综合性能进行系统评估。

二、研究内容与结论

本研究旨在评估波兰南部巴比采（Babice）莫吉埃尔尼茨基广场（Mogielnicki Square）一处已建成市政绿地中九种草本多年生分类群的季节发育及功能与观赏性能。研究采用基于指标的方法，在12个月观测周期内量化冠层发育、开花、持久性与观赏价值的变化，并检验分类群间的相似性。研究的主要贡献在于通过两个互补的全年指标剖面，对功能性能与观赏性能进行整合评估，使这两个维度的季节变化得以分别评价并在分类群间进行比较。

研究结果表明，九种分类群中除Echinacea purpurea ‘Golden Skipper’外，其余八种均实现了完全冠层闭合。Rudbeckia fulgida ‘Goldsturm’与Hemerocallis ‘Per?a Warszawy’的冠层闭合时间最短，分别为43天与44天；Imperata cylindrica ‘Red Baron’所需时间最长，为109天。E. purpurea ‘Golden Skipper’未实现完全冠层闭合，其最大相对植株扩展度（C_t）仅为78%。在越冬率与植株留存率方面，除E. purpurea ‘Golden Skipper’（分别为67%与11%）外，所有分类群均为100%。开花效应方面，R. fulgida ‘Goldsturm’与Miscanthus sinensis ‘Silberspinne’并列最高（87.5%），其次为Salvia nemorosa（75.0%）。结构价值最高的为M. sinensis ‘Silberspinne’（100.0%）与Panicum virgatum ‘Shenandoah’（87.5%）。观赏连续性最高的为R. fulgida ‘Goldsturm’（93.0%）与E. purpurea ‘Golden Skipper’（91.9%）。层次聚类分析将九种分类群区分为四个聚类，分别对应不同的功能与观赏性能组合。

三、关键技术方法

研究人员在2023年3月22日至2024年3月26日期间（370天观测期），由同一观察者以约两周一次的频率进行数据采集与田间观测，观测对象为2020年秋季定植的九种多年生分类群，每种分类群测量9至13株个体。观测内容包括株高、株径、叶长、花/花序大小与数量等生物计量指标，以及叶片状况、结构外观与季末观赏效果。基于连续观测确定了总花期（TF）与盛花期（FF）。研究构建了功能剖面与观赏剖面两个指标体系：功能剖面包括相对植株扩展度（C_t）、冠层闭合时间（CCT）、冠层闭合持续性（CCP）、年丛径留存率（ACR）、越冬率（OWR）与植株留存率（PSR）五项指标；观赏剖面包括开花效应（FlE）、叶片效应（FoE）、冬季观赏效应（WIE）、结构价值（SV）与观赏连续性（OC）五项指标。统计分析采用描述性统计与Ward法平方欧氏距离的探索性层次聚类分析，聚类结构以树状图与热图呈现。

四、研究结果

4.1 季节生长与开花特征

九种评价分类群在植株尺寸上表现出广泛差异。最大平均株高从Echinacea purpurea ‘Golden Skipper’的52厘米到Miscanthus sinensis ‘Silberspinne’的200厘米不等，最大平均株幅在同一分类群中从44厘米到210厘米。九种分类群中有八种在观测期内开花。最早开花记录为Salvia nemorosa（5月20日），最晚持续开花至11月7日（M. sinensis ‘Silberspinne’）。Rudbeckia fulgida ‘Goldsturm’具有最长的连续开花期，从7月4日延续至10月24日。Lythrum salicaria ‘Robin’与S. nemorosa在中断后恢复开花，而Imperata cylindrica ‘Red Baron’在观测期内未开花，这与其推定不育的特性一致。不同分类群的花期相互重叠与互补，在生长季的大部分时间内形成了相对连续的观花展示。

4.2 功能与观赏性能指标

冠层闭合时间在不同分类群间存在差异，R. fulgida ‘Goldsturm’与Hemerocallis ‘Per?a Warszawy’最快（43天与44天），I. cylindrica ‘Red Baron’最慢（109天）。冠层闭合持续性方面，R. fulgida ‘Goldsturm’与H. ‘Per?a Warszawy’最高（83.4%与83.0%），I. cylindrica ‘Red Baron’最低（41.3%）。年丛径留存率在各分类群间差异较小，草类分类群及L. salicaria ‘Robin’主要表现出株幅增加。越冬率与植株留存率除E. purpurea ‘Golden Skipper’外均为100%。开花效应方面，R. fulgida ‘Goldsturm’与M. sinensis ‘Silberspinne’并列最高，但源于不同的开花性状组合。叶片效应从L. salicaria ‘Robin’的43.0%到R. fulgida ‘Goldsturm’的93.0%不等。冬季观赏效应在E. purpurea ‘Golden Skipper’、R. fulgida ‘Goldsturm’、M. sinensis ‘Silberspinne’与P. virgatum ‘Shenandoah’中最高（24.9%至28.6%）。结构价值最高的为M. sinensis ‘Silberspinne’与P. virgatum ‘Shenandoah’，其高大丛生习性及持久直立秆使其在连续季节阶段中保持鲜明轮廓。观赏连续性最高的为R. fulgida ‘Goldsturm’与E. purpurea ‘Golden Skipper’，表明高观赏连续性并非必然反映长期开花，而可能源于开花、叶片与持久冬季结构的不同组合。

4.3 聚类分析

层次聚类分析将九种分类群区分为四个聚类。第一聚类包含Sesleria autumnalis、Hemerocallis ‘Per?a Warszawy’、Salvia nemorosa与Lythrum salicaria ‘Robin’，其共享相对快速的冠层闭合、高冠层覆盖持续性、完全越冬与高植株留存性，观赏性能主要基于叶片持久性或开花。Imperata cylindrica ‘Red Baron’单独形成一聚类，以缓慢冠层闭合、有限冠层覆盖持续性、无开花与低观赏连续性为特征。第三聚类包含M. sinensis ‘Silberspinne’、P. virgatum ‘Shenandoah’与R. fulgida ‘Goldsturm’，这些分类群将良好的功能性能与高观赏价值相结合。E. purpurea ‘Golden Skipper’单独形成第四聚类，其独特位置反映了功能与观赏性能之间的显著对比：尽管具有相对较高的观赏连续性与冬季观赏价值，但未实现冠层闭合，且越冬率与长期植株留存率较低。

五、讨论与结论

基于上述性能剖面，所评价分类群可在混合多年生种植中承担互补角色：S. autumnalis可作为低矮基底层，H. ‘Per?a Warszawy’、S. nemorosa与L. salicaria ‘Robin’可作为重复开花的伴生植物，M. sinensis ‘Silberspinne’与P. virgatum ‘Shenandoah’可提供持久结构框架，R. fulgida ‘Goldsturm’可形成大面积的晚季开花群体并作为次级结构元素，I. cylindrica ‘Red Baron’更适合作为叶片点缀而非基质形成分类群，E. purpurea ‘Golden Skipper’可作为持久基质中的季节点缀，但其低植株留存性表明可能需要补植。

研究结论指出，公共绿地可持续管理要求多年生种植在限制资源使用与维护投入的同时，长期维持功能与观赏价值。本研究表明，公共种植中多年生分类群的性能是多维度的。研究结果显示了Panicum与Miscanthus的高结构价值、Rudbeckia的强开花效应与高观赏连续性，以及Salvia与Hemerocallis分别通过开花与持久冠层覆盖所表达的互补季节角色。Imperata以相对缓慢的冠层闭合与低闭合持续性为特征，而Echinacea表现出较差的越冬性与极低的长期植株留存率。Sesleria与Lythrum在研究种植条件下兼具快速冠层闭合与完全越冬及植株留存。所提出的指标体系为评估冠层发育、植株留存与观赏兴趣连续性提供了互补框架，功能与观赏剖面的分离使分类群间的权衡得以识别。从实践角度看，这些剖面可支持根据互补角色选择与组合分类群，为设计具有韧性与视觉吸引力的城市多年生种植提供依据，同时帮助设计者考虑维护需求。然而，仍需在不同城市种植类型与生长条件下开展进一步研究，以评估所提出框架的更广泛适用性。