徐州地区主要道路景观生态综合评价研究

2012-09-12谭雪红张翠英黄绍辉

中国水土保持 2012年10期

关键词：徐州绿化道路

谭雪红，张翠英，黄绍辉

(徐州工程学院，江苏徐州 221008)

徐州地区主要道路景观生态综合评价研究

谭雪红，张翠英，黄绍辉

(徐州工程学院，江苏徐州 221008)

道路绿化;景观生态综合评价;徐州地区

研究构建公路生态绿化评价指标体系，对于指导公路绿化工程实践具有重要的意义。为此，从景观功能、生态功能和安全功能3个方面着手，选取12个评价指标，通过野外调查、实验室测定和专家打分获取指标数据，利用主成分分析法对徐州地区9条主要道路的绿化进行了景观生态综合评价，结果表明:国道G205有9项指标最差，G104有3项指标最优，省道S323有5项指标最优，每条道路不同指标的排序均存在差异;S323的综合得分最高(0.651)，G205综合得分最低(0.030)，9条道路的景观生态评价综合得分排序为S323＞G104＞G206＞G310＞S322＞G311＞S253＞S251＞G205。

公路的建设与发展，在促进中国经济快速发展的同时也给生态环境带来了较大压力，公路建设和交通对环境的破坏已到了十分严重的地步［1］。公路绿化作为公路建设的重要组成部分，能够改善公路沿线的生态环境、美化沿线景观，也得到了各部门的高度重视［2］。然而，公路现有绿化建设主要强调公路养护和安全防护等方面的作用，结果在改善和修复环境方面的作用没有得到充分的发挥，也没有起到较好的美化环境的作用，致使公路绿化有很大的盲目性、急功近利性，既浪费了大量的人力物力财力又收不到良好的效果。近年来，国内交通部门开展了“公路生态绿化”等生态工程实践，但在实际工作中，公路绿化设计部门仍缺少生态绿化设计依据［3］。因此，以徐州地区的主要国道、省道为研究对象，从景观功能、生态功能、安全功能3个方面着手，研究构建公路生态绿化评价指标体系并对其进行评价，对于指导公路绿化工程实践具有重要的意义。

1 研究区概况

徐州位于江苏西北部，地处苏、鲁、豫、皖4省交界处，介于东经 116°22'—118°40'、北纬 33°43'—34°58'之间，总面积11 258 km2。徐州地形以平原为主，属黄海平原的一部分。气候受东南季风影响较大，属暖温带季风气候:气候温和，四季分明，夏季高温多雨，冬季寒潮频袭，年均降水量847.9 mm。地带性土壤为棕土、褐土，另有紫色土、潮土、砂姜土、水稻土等土壤类型，土壤呈弱碱性，地带性植被为落叶阔叶林。

目前，连霍、京福、京沪、宁徐等4条高速公路通过徐州境内，通车里程达300 km;境内国省干线公路网四通八达，共有G104、G205、G206、G310、G311 等 5 条国道和 S121、S249、S250、S251、S252、S253、S254、S321、S322、S323、S324 等 11 条省道，总里程992 km，实现了徐州市区到各县及徐州至周边城市便捷的干线公路连通，交通条件得到巨大改善。然而，道路绿化情况却不容乐观，特别是境内的国道、省道及县道公路的绿化建设存在较多问题，如还存在大量公路边坡坡面裸露、路肩和路沟采用混凝土或浆砌石进行硬化、公路绿化与周边环境缺乏融合、植物选择与配置不合理、绿化技术利用不当、绿化后期管理不力等一系列问题。本文研究的道路G104、G205、G206、G310、G311、S322、S323、S251、S253 为通过徐州地区的主要国道、省道，其位置如图1。

图1 研究区范围及道路分布图

2 研究方法

2.1 评价指标体系的构建

评价指标体系的构建是进行景观生态评价的先决条件，而评价指标选取的不同直接影响着评价结果。评价指标的选取需要遵循客观性、代表性、可操作性、独立性、可比性等原则。本研究采取调查研究和目标分解相结合的方法［4］，同时结合前人的研究成果、专家讨论等来选取评价指标，从道路绿化的景观功能、生态功能、安全功能3个方面选取了12个评价指标，尽量减少因指标选取不当而导致的评价结果偏离，见表1。

表1 道路绿化景观生态评价指标体系

2.2 数据的获取

评价指标数据主要通过野外调查、实验室测定和专家打分等3种方法获取。

2.2.1 野外调查和取样

考虑到公路绿化的特点和植物多样性等调查指标的要求，本研究采取均匀分布和典型样地相结合的方法，于2011年5—8月对9条公路的植物群落进行了调查。具体方法及步骤:①设置样方。无隔离带的路段，每一样方的面积为10 m×(2×10 m)，即长度为10 m、宽度为从路两侧向外水平延伸各10 m;有隔离带的路段，每一样方的面积为10 m×(2×10 m)+10 m×隔离带的宽度。在每一样方内设2～3个1 m×1 m的小样方调查草本植物。②植物群落调查。乔木记录每一样方内的乔木种类、数量、每株胸径;灌木由于很多为成片种植，数量很难统计，因此记录每一样方内的灌木种类、盖度、高度;草本记录每一小样方内的草本植物种类、数量、盖度。③记录每一样方所在地的两侧绿化带宽度，样方内裸露地面的程度，植物枯萎、生长不良的比率。④在每一样方内的不同部位取30 cm深处土样带回实验室测定土壤有机质。每条公路的调查长度、样方数见表2。

表2 主要道路的调查长度及设置的样方数

物种丰富度指数即为每条道路上的植物种类总数，利用Shannon－Weiner多样性指数、Pielou均匀度指数计算每条道路的乔、灌、草三层的综合多样性指数和均匀度指数［5－7］。

2.2.2 实验室测定

在实验室用重铬酸钾氧化外加热法测定每一样方土壤的有机质含量，最后求每条道路的有机质平均含量。

2.2.3 专家打分

对于植物的观赏性、植物的诱导和缓冲效果、植物的隔离和防眩效果、植物与周边环境的融合程度、边坡生态防护程度5项指标，采取专家打分的方式获取数据。具体操作为:①于2011年7月份，邀请高校园林专业教师5人、公路绿化管理人员3人、道路的使用者(司机或者乘客)3人共11人对9条公路的上述5项指标进行打分;②打分采取百分制，100～90分为很好，89～80分为较好，79～60分为一般，59～0分为差;③11个人的分值去掉最高分和最低分，最后剩下分值的平均值即为指标的所得分值;④再次邀请有关人员进行现场考察，对各指标所得分值进行校正。

2.3 数据的标准化

在数据运用之前须统一原始数据间存在的不同量纲，缩小指标间数量的明显差异，即进行数据的标准化。本文利用极差法对数据进行标准化，正效益指标的公式为

上二式中:P为标准化后所得的数据;p为某项指标的原始数据;pmin为某项指标原始数据的最小值;pmax为某项指标原始数据的最大值。

2.4 景观生态评价方法

本文运用主成分分析法对9条公路的绿化进行景观生态评价。主成分分析法以其理论的简洁性、赋权的客观性及分析的严谨科学性也被广泛运用到经济、环境、社会等领域，该方法是把原来的多个指标简化为少数几个主成分的一种方法，而少数几个主成分能够尽可能地反映原来多个指标所反映的信息，如果主成分分析中所提取的主成分累计方差达到80%以上的贡献率，那么就可以用这几个主成分对事物的属性进行概括性分析，基本可以得出影响事物性质的主要因素［8］。

2.5 数据处理

所有的数据分析及图表利用Excel及SPSS16.0进行处理。

负效益指标的公式为

3 结果分析

3.1 评价指标分析

9条公路的各评价指标数据见表3。植物种类最多的是S323，共有植物56种，其中乔木22种、灌木12种、草本22种，灌木种类偏少;植物种类最少的是G205，共有植物33种，其中乔木8种、灌木9种、草本16种。杨树(Populus)、女贞(Ligustrum lucidum)为徐州地区公路绿化的主要树种，在9条公路上均有种植。Shannon－Weiner指数是群落多样性的综合反映，它包含了植物的种类及其个体分配的均匀性两个方面，9条公路按植物群落的Shannon－Weiner指数排序为:S323=G206＞G104＞S322＞G311＞S253＞G310＞S251＞G205。土壤有机质是土壤肥力的决定因素，是植物生长所需养分的主要源泉，因此把土壤有机质列为公路生态评价的指标之一。有机质含量最高的是G310，这可能是因为G310主要从徐州市区通过，以人工绿化为主，人工施肥增加了有机质的含量。自然状态下，土壤与植被相互影响，互为动力，很难区分二者之间的因果关系，其植物多样性和土壤有机质相关性较大［9－10］，但人工绿化在短时期内削弱了它们之间的相关性。

表3 主要道路的评价指标数据统计

另外，G205的物种丰富度指数、综合Shannon－weiner多样性指数、综合Pielou均匀度指数、土壤有机质含量、两侧绿化带平均宽度、植物的观赏性、边坡防护效果、植物与周边环境的融合程度指标均处于最小值，而在两侧裸露地面的比率方面最大，这说明G205在绿化方面存在的问题最多;而S323在物种丰富度指数、综合Shannon－weiner多样性指数、综合Pielou均匀度指数、边坡防护效果、植物与周边环境的融合程度方面都处于最高值，G104在绿化带宽度、植物的观赏性、植物的诱导和缓冲效果等方面处于最高值，G311在植物枯萎、生长不良的比率方面处于最低值，植物的隔离和防眩效果方面处于最高值(表 3)。

通过对9条道路评价指标的分析，可以大致了解每条道路在绿化方面存在的优缺点，但每条道路不同指标的排序均存在差异，为了综合比较9条道路的绿化状况，需要进一步的综合评价。

3.2 道路绿化的景观生态综合评价

把9条道路的12个评价指标的标准化数据引入SPSS16.0进行主成分分析，结果见表4。

由表4可以看出12个指标中前3个主成分因子的累计贡献率为85.669%，表明前3个主成分已经把12个指标的85.669%的信息反映出来，用主成分分析法对指标进行分类是有效和客观的，因此选取前3个主成分作为道路绿化景观生态评价的综合指标。

表4 主因子的特征值及总体方差贡献率和累计贡献率

对主成分对应特征值的特征向量进行分析可知，F1的贡献率主要来自于综合Shannon－weiner多样性指数、综合Pielou均匀度指数、植物的观赏性、边坡防护效果和两侧裸露地面的比率等评价指标，F2的贡献率主要来自于土壤有机质含量、植物的隔离和防眩效果、植物枯萎生长不良的比率、植物与周边环境的融合程度，F3的贡献率主要来自于物种的丰富度指数和两侧绿化带平均宽度。利用不同评价指标在主成分上的得分系数乘以标准化以后的数据即得各主成分的分值，把各主成分的贡献率进行归一化处理得各主成分的权重，具体见表5。则公路绿化景观生态评价综合得分 =0.494×F1+0.325×F2+0.181×F3，9条道路绿化景观生态评价的综合得分见图2。

可以看出，S323的综合得分最高，公路绿化的景观生态效益处于第一位，有5个评价指标处于第一位，在反映植物生态效益的植物多样性和边坡防护方面都做得较好。得分最少的是G205，其分值为0.030，远远落后于其他8条道路，在12项评价指标中有9项指标处于最差的位置。在调查过程中发现，G205绿化层次单一，杂草丛生，地面裸露严重，边坡大部分以混凝土进行硬化，几乎没有景观带，道路上尘土飞扬，部分工程正在施工。G104综合得分居第二位，G104是通往徐州观音机场的必经之路，市政府最近两年加强了对该条道路的绿化工作。9条道路按景观生态评价综合得分排序为:S323＞G104＞G206＞G310＞S322＞G311＞S253＞S251＞G205。

图2 道路绿化生态评价综合得分

表5 主成分权重及得分模型

4 结论与讨论

(1)本研究所评价的9条公路为通过徐州地区的重要国道和省道，其绿化状况基本上可代表徐州地区其他级道路(高速公路除外)绿化水平，因此评价结果对徐州地区的道路绿化有一定的指导意义。为了保证评价指标的代表性、可操作性、全面性等，本研究在选取指标方面十分谨慎，采取调查研究、评价目标分解、查阅参考文献及专家讨论等方法，最终选取了12个评价指标。

(2)野外调查实测和现场专家打分相结合的方法获取各指标数据比完全依靠专家打分可能更客观、更公正［11］，只有一些无法进行测量的数据才通过专家打分获取，但需要进行反复讨论和论证。G205在物种丰富度指数、综合Shannon－Weiner多样性指数、综合Pielou均匀度指数、土壤有机质含量、两侧绿化带宽度、植物的观赏性、边坡防护效果、植物与周边环境的融合程度方面都处于最小值，而在两侧裸露地面的比率方面最大;S323在物种丰富度指数、综合Shannon－Weiner多样性指数、综合Pielou均匀度指数、边坡防护效果、绿化植物与周边环境的融合程度方面处于第一位。但总的看来，没有一条道路所有的评价指标均处于某一个位置，有的在这方面表现得好一些，而又在另一方面表现得差一点，因此单指标的比较只能获取某一方面的信息。

(3)采用主成分分析法对9条道路的景观生态进行综合评价，S323综合得分最高，为 0.651，G205综合得分最低，为0.030，远远低于其他8条道路。9条道路的景观生态评价综合得分排序为S323＞G104＞G206＞G310＞S322＞G311＞S253＞S251＞G205，可以看出在徐州地区道路绿化过程中，国道和省道的道路绿化状况并没有太大差异;通过调查也发现，省道在道路宽度、通车路况等方面也和国道没有多大差异，有些省道甚至还要好于国道。

(4)由于9条道路通过徐州地区的长度不一致，最短的只有 24.82 km(G311)，最长的有 173.66 km(S323)，因此样方选择的余地有一定差异，样方的多少也不一致，这可能会对评价结果产生一些影响。目前道路绿化景观生态评价没有统一的指标体系，笔者虽然采取多种方法相结合谨慎地选取指标，但也难免带有一定的主观性，另外在专家打分的指标数据方面也存在一定的主观性，这都会影响评价结果。

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S731.8;X821

1000－0941(2012)10－0038－04