四川地区土地资源节约型城镇景观林构建乔木树种选择

黎燕琼 ，李 军，郑绍伟，慕长龙*，谢天资，罗殊承

(1.四川省林业科学研究院，四川 成都 610081；2.绵阳市安州区林业局，四川 绵阳 621000)

【研究意义】城镇景观林是城市森林建设的一种目标林分，是城市的绿色基础设施，在维持城市生态平衡、改善城市生态环境，以及提升城市的文化影响力和城市知名度、竞争力等方面的重要作用已经得到全社会的普遍认同[1-2]。然而，随着经济体制改革的不断深入和城市化水平的提高，城市规模不断扩大，快速城市化过程导致城镇建设用地规模不断扩大，生态用地不断压缩，如何高效利用好有限的土地资源成为生态研究者当前研究重点内容之一，也是实现土地资源节约的重要途径。【前人研究进展】从文献查询结果看，目前对城市生态用地的资源节约方面，研究内容主要集中在对节约的理论[3-4]、市域和城市等以上尺度的区域土地的集约化规划管理[5-6]、节约性评价等理论方面[7]和资源节约型生态系统评价指标体系研究[8-9]等。其中对资源节约型生态系统评价指标体系的构建目标不仅要求具有节地，还要求节水、节能以及节约成本等，有目标“多而全”、数据不易获取等问题。【本研究切入点】树种是城市森林基本要素，乔木则是影响林分生态、景观和文化等功能的主体，乔木树种选择是城市森林建设的重要组成部分，将直接关系到城市森林建设成效。【拟解决的关键问题】本文以四川地区为对象，以提高土地利用、构建土地资源节约型城镇景观林为目标，进行乔木树种筛选研究，以期为生态用地紧张的城镇构建节约型城镇景观林提供基础。

1 研究区概况

四川地区原意指川峡四路 ，同指四川行省、四川省、四川盆地等；作为区域地理概念，还指四川盆地为主的巴蜀地区，包括四川省和重庆市等。四川地区的气候环境特点是温暖湿润的亚热带气候。地貌特点是属中国东部平原和西部高原的过渡带，海拔多分布于310～506 m。土壤母质类型较多，以中生代的紫色岩层、第4系的沉积物和现代河流新冲积物为主[10]。

2 材料与方法

2.1 城镇景观林构建主要树种调查与初步选择

以成都市和重庆市主城区为重点，以卫星遥感图等资料为基础，初步确定城市植被分布范围；根据城市森林类型，结合调查范围内土地利用性质，按照景观游憩林(包括公园、广场等)，河岸林带、道路景观林带，居住区绿地(包括小区绿地、社区绿地等)，企事业单位附属绿地(包括机关、学校、医院、工厂、公司等单位绿地)等5种森林类型进行设置调查样点，其中公园、景区15个、城区主次道路绿地5条、水岸绿地3条、居住区绿地40个、学校、医院、机关等单位附属绿地45个，共设置样点103个。每个样点内按1个20 m×20 m样地/hm2(不足1 hm2按1 hm2算)，道路与水系绿化则沿道路与水系一侧，每隔1000 m距离设置一个长不低于20 m、面积不低于400 m2样带的标准进行样地设置。一共设置样地485个，调查样地总面积233 475 m2。按照每木调查方法记录各样地内乔木的树种、株高(H)、胸径(DB,H)、冠幅(R)、枝下高、树冠形状、病虫害、修剪情况等指标。对样地内胸径(DB,H)>5 cm的树种，按照每木调查方法记录各样地内树种、生活型、株高(H)、胸径、冠幅(R)、观赏特性、枝下高、树冠形状、病虫害、管护情况等指标。

根据《四川植物志》等参考资料，结合景观林树种选择原则与四川地区的立地条件和植被状况，遵循适地适树，以乡土树种为主，外来树种为辅，景观效果兼顾生态、经济与文化功能的原则，初步选取78个乔木树种。

2.2 树种评价指标体系的建立

城镇景观林树种选择属于多指标评价系统，与多因子有关。评价指标的确定采用理论分析法和专家咨询法[11]；各指标的权重采用层次分析法(AHP)[12]。在专家咨询和查阅国内外研究资料的基础上，以适宜性强、生态效益高、景观质量好、具有一定文化传承能力和经济效益的生态景观树种为目标，从生物学特性、生态功能、景观功能、文化功能和节约度5个方面初选了24项三级指标。为了研究的方便和调查结果的可靠性，需筛选出重要性等级较高的三级指标。本研究邀请15名从事城市森林研究专家和15城市森林专业学生的采用调查问卷的方式对初选的指标进行重要性评价，共回收有效问卷30份问卷，根据专家打分进行统计得分(表1)。重要性分为9个等级，从极其重要、非常重要、比较重要、一般重要、不重要分别赋分9、7、5、3、1分，2、4、6、8则表示上述两相邻判断的中值。评价者对指标的熟悉等级和评价者对指标的判断依据则根据评价者所学专业、从事专业和对专业相关信息了解情况等进行分级，也分为5个等级，赋1、0.8、0.6、0.4、0.2分。参与者评价者根据自己的知识和经验，分别对每一个指标的重要性、熟悉程度和判断依据给予等级判断并赋分。

评价结果以重要度的加权算术平均值Ci进行淘汰，如果Ci≤4，则淘汰该指标。

其中重要度加权平均值Ci体现了专家评分的集中程度，值越大，表示指标的相对重要性越高。计算公式为:

(1)

(2)

式中：Ci为i的加权平均值，Cij为专家j对i的评分值，m为专家人数；CR为专家权威程度，Ca为专家做出判断的依据，Cs为专家对问题的熟悉程度。CR越大，表明专家权威程度越高。

表1 土地资源节约型城镇景观林构建树种选择初选指标

根据评分结果和从上述24项指标中筛选出得分4以上的指标；同时根据专家组意见将“土壤酸碱度的适宜性”、“土壤养分高低的适宜性”、“气候的适宜性”和“对污染环境适宜性”合并调整为“适宜性”和“抗逆性”2项指标，将“吸收SO2能力”和“吸收氟化物能力”合并为“吸收有害气体能力”；经过两轮专家评价结果，最终确定了“适宜性”、“抗逆性”、“抗病虫害能力”等18项作为最终构建评价体系的评价指标(图1)。

2.3 评价指标量化标准

根据城镇景观林树种要求，在资料查询、调查研究的基础上，结合咨询专家，采用5级评分制对18个选择指标实行量化分级，每一个指标确定相应的评分标准(表2)。其中单位面积生态功能即单位面积三维绿量/绿量对应的树冠投影面积比的量化主要根据《中国植物志》、《四川植物志》等相关描述和实际调查数据等为参考，以冠高、冠径计算出三维绿量和对应冠幅投影面积之比值进行量化分级；滞尘能力、吸收SO2、吸收氟化物根据实际资料和查询文献资料进行分级；固碳释氧能力用单位叶面积植物的日平均固碳量进行量化分级；降温增湿能力用单位叶面积植物的蒸腾降温量进行量化分级；环境的适应性、抗逆性、抗病虫能力、生态保育功能、景观功能指标、养护成本和经济价值等指标则根据调查和调研结果先进行定性评比，然后进行量化处理。

2.4 指标权重的确定

根据递阶层次用1～9标度法对上级指标与下属指标的重要性进行两两比较并构造判断矩阵，1、3、5、7、9分别表示2个因素相比，具有同等重要性、稍微重要、明显重要、强烈重要和极端重要，2、4、6、8则表示上述两相邻判断的中值。各指标的重要性标度由专家咨询法取得，本次研究共选取15名从事城市森林科研工作的专家教授和管理人员进行问卷调查，收回有效问卷15份，根据问卷结果建立判断矩阵，采用方根法计算判断矩阵的特征向量并通过一致性检验，即为各评价指标的权重。

图1 土地资源节约型城镇景观林构建树种综合评价层次结构模型Fig.1 Hierarchical structure model of land resource conservation type urban landscape forest construction tree species comprehensive evaluation

评价指标分值54321适宜性C1能充分生长并极强的繁殖能力能正常生长并繁殖能正常生长并具有一定繁殖能力能生长不具繁殖能力不能正常生长抗逆性C2对旱、寒、贫等逆境的综合适应能力极强对旱、寒、贫等逆境的综合适应能力较强对部分逆境适应能力较强对部分逆境有一定适应能力指示物种抗病虫害能力C3无病虫害,抗病虫害性强抗病虫害性较强,偶有病虫害有轻微病虫害有中等的病虫害病虫害严重树形C4高大,枝繁叶茂或形状奇特美观较高,美观树高一般,枝叶较茂密枝叶稀疏低矮或枝叶散生,零乱叶形、叶色C5奇特、美丽且季相变化明显叶色美丽,四季有变化叶色几乎以绿色为主,没什么变化 花形、花色C6花大且奇特,颜色鲜艳,香气浓,花期长花形好,颜色艳丽,花期短或花小,有香气,花期长花形一般,花色较好花小,花形一般,颜色尚可花小杂乱,颜色暗淡,或有怪味果形、果色C7果形奇特,艳丽果大,鲜艳果形饱满,颜色一般果形较小,颜色暗淡果形干瘪,毫无特色滞尘能力C8强较强中等差指示植物降温增湿效应C9高较高中等一般差固碳释氧能力C10强较强中等差指示植物吸收有害气体的能力C11强较强中等差没多大效果生物多样性保育能力C12树冠可供动物栖息,并为多种动物食源植物树冠可供动物栖息,或者为动物食源植物动物食源植物和蜜源植物仅为蜜源植物树冠小,花果有毒文化内涵C13地方特色物种,具有很深的文化意义具有较深的文化寓意没有特殊文化寓意保护价值C14国家一级保护物种国家二级保护物种地方保护物种一般物种科学价值C15本地种苗充足本地种苗供需平衡本地种苗供不应求外地引种 单位面积绿量C16高(≥25 m3/m)较高(15～25 m3/m)中等(10～15 m3/m)较低(5～10 m3/m)低(≤5 m3/m)管护成本C17几乎没有养护成本养护成本低养护成本较高养护成本较高养护成本极高经济价值C18有极高经济价值具有较高经济价值有一定经济价值经济价值小无经济价值

表3 A-B层判断矩阵权重

表4 B1-C层判断矩阵权重

表5 B2-C层判断矩阵权重

表6 B3-C层判断矩阵权重

表7 B4-C层判断矩阵权重

表8 B5-C层判断矩阵权重

图2 四川地区城市主要植物应用频度Fig.2 Frequency of major plant applications in cities in Sichuan

2.5 树种综合评价值与等级确定

采用线性加权综合法计算参评树种的综合评价值B，采用综合评价指数CEI对树种进行分级；计算公式如下：

(3)

CEI(%)=B/B0×100

(4)

其中：B为树种的综合评价值，Fj为评价因子下的得分，Rij为评价因子的权重值；CEI为综合评价指数，B为评价分数值，B0为满分值。CEI作为分级的依据，划分为I(高)、II(较高)、III(一般)、IV(低)、V(较低)等5级，对应的CEI值分别为80 %～100 %、60 %～80 %、40 %～60 %、20 %～40 %、<20 %[6-8]。

3 结果与分析

3.1 四川地区现有城镇景观林树种利用状况

四川地区属温暖湿润的亚热带气候，其地带性植被为常绿阔叶林。本次调查共收集到四川地区中心城区绿化植物189种(图1)。其中乔木类96种(其中单季相景观乔木34种，2个及2个以上季相景观的乔木62种)，占50 %；灌木类47种(其中单季相景观灌木7种，2个及2个以上季相景观灌木40种)，占25 %；草本植物35种，占19 %；藤本6种，占3 %；竹类5种，占3 %。

从构成景观的主要植物应用频度统计上看，189种植物的使用频率表现为两头小，中间大的分布格局。其中出现频率在80.1 %～90 %的物种占6.59 %，出现频率超过90 %为4.95 %，并以银杏、香樟、小叶榕、黄葛树等为主；出现频率小于20 %则为8.79 %；大部分物种出现频率在20 %与80 %之间。这种常用种数量大及大部分树种出现频率高的现象，反映出四川地区中心城区生态系统中树种组成类的异质性，具有丰富的组合和变化，从而出现绿化景观丰富的现象。在近年四川地区美丽中国建设中，不仅提高了城市绿地率，还扩大了城市常用绿化植物种类，增加了城市景观丰富度。

3.2 树种选择评价结果

对初选的78个树种参照指标评分标准(表2)评分，然后采用线性加权综合法，计算参评树种的综合评价值B和综合评价指数CEI；综合评价结果如表9所示。评分等级为I级的有11种，这类树种不仅具有较高的景观价值和文化寓意，还具有较高单株三维绿量而具有较高的生态功能，并在四川地区广泛种植并生长良好；评价等级为II级的有26种，这类树种表现为利用率或者生态功能相对较低，但具有一定的文化寓意；评价等级为III级的有37种，这类树种主要表现为生态、景观功能较低，且部分树种的病虫害管理成本相对较高；评价等级为IV级的有蒲葵、巨尾桉、苏铁等3种，主要为景观质量和生态功能较低。

表9 (四川地区)土地资源节约型城镇景观林常见乔木树种评价结果

续表9 Continued table 9

序号树种拉丁名综合评分综合评价值评价等6栾树Koelreuteria paniculata4.3286.40I7乌桕Sapium sebiferum (L.) Roxb.4.2685.20I8银木Cinnamomum septentrionale4.2184.20I9苦楝Melia azedarach4.1583.00I10南酸枣Choerospondias axillaris(Roxb.)Burtt et Hill.4.0881.60I11深山含笑Michelia maudiae Dunn4.0180.20I12乐昌含笑Michelia chapensis Dandy3.6773.40II13枳椇Hovenia acerba Lindl.3.6773.31II14合欢Albizia julibrissin Durazz3.6472.76II15七叶树Magnolia liliiflora Desr.3.5370.65II16皂角Gleditsia sinensis3.5370.57II17桢楠Phoebe zhennan S. Lee3.4969.73II18润楠Machilus pingii Cheng ex Yang3.4769.35II19榆树Ulmus pumila3.3867.67II20刺槐Robinia pseudoacacia3.3867.67II21广玉兰Magnolia grandiflora Linn3.3867.57II22杜英Elaeocarpus decipiens Hemsl.3.3767.47II23刺桐Erythrina indica3.3767.4II24枫杨Pterocarya stenoptera3.3567II25朴树Celtis sinensis Pers.3.3466.84II26无患子Sapindus mukorossi Gaertn.3.3466.81II27杨树Populus x canadensis3.3466.75II28羊蹄甲Bauhinia3.1262.36II29木芙蓉Hibiscus mutabilis3.0961.81II30鹅掌楸Liriodendron chinense (Hemsl.) Sarg.3.0961.71II31柚Citrus maxima3.0861.53II32枇杷Eriobotrya japonica (Thunb.) Lindl.3.0861.52II33李树Prunus L.3.0661.12II34蓝花楹Jacaranda mimosifolia D. Don3.0561.08II35元宝枫Acer truncatum Bunge3.0260.45II36灯台树Bothrocaryum controversum3.0260.38II37泡桐Paulownia.3.0160.1II38悬铃木Platanus2.9558.96III39银桦Grevillea robusta2.9358.54III40国槐Sophora japonica2.957.95III41垂柳Salix babylonica2.8957.8III42雪松Cedrus deodara (Roxb.) G. Don2.8957.71III43罗汉松Podocarpus macrophyllus2.8857.53III44西藏柏Cupressus torulosa2.8757.48III45紫薇Lagerstroemia indica2.8757.48III46玉兰Magnolia denudata2.8557III47紫玉兰Magnolia liliiflora Desr.2.8556.98III48桃树Amygdalus persica L.2.8556.91III

续表9 Continued table 9

序号树种拉丁名综合评分综合评价值评价等49龙爪槐Sophora japonica2.8556.9III50梨树Pirus, i, f.2.8356.56III51白兰花Michelia alba DC.2.8256.45III52紫叶李Prunus ceraifera2.7955.9III53旱柳Salix matsudana Koidz2.7655.16III54柏木Cupressus funebris Endl.2.7454.71III55杏Armeniaca vulgaris Lam.2.6853.63III56侧柏Platycladus orientalis (L.) Franco2.6452.82III57黑壳楠Lindera megaphylla2.6452.71III58塔柏Sabina chinensis (L.) Ant. cv. Pyramidalis2.6352.64III59红梅Armeniaca mume f. rubriflora2.6352.63III60水杉Metasequoia glyptostroboides2.6252.44III61重阳木Bischofia polycarpa2.6152.1III62女贞Ligustrum lucidum2.651.96III63天竺桂Cinnamomum japonicum2.5350.68III64樱花Cerasus sp.2.4549.04III65南洋杉Araucaria cunninghamii Sweet2.4448.84III66红豆树Ormosia hosiei Hemsl. et Wils.2.4248.40III67柳杉Cryptomeria fortunei Hooibrenk ex Otto et Dietr2.4148.20III68香椿Toona sinensis2.3647.20III69火力楠Michelia macclurei Dandy2.346.00III70构树Broussonetia papyrifera2.2945.80III71马尾松Pinus massoniana Lamb.2.2645.20III72杨梅Myrica rubra (Lour.) S. et Zucc.2.2144.20III73象牙红Erythrina corallodendron L.2.1943.80III74臭椿Ailanthus altissima2.1142.20III75龙柏Sabina chinensis (L.) Ant. cv. Kaizuca2.0541.00III76蒲葵Livistona chinensis (Jacq.) R. Br.1.9739.40IV77巨尾桉Eucalyptus grandis Hill ex Maiden1.8436.80IV78苏铁Cycas revoluta Thunb.1.6533.00IV

4 讨 论

树种是林分构建的基础；乔木则因其具有高大的植株和对空间的分割与确定，对林分的生态、景观和经济等功能的发挥具有主导作用[13]。土地资源节约型景观林主要体现在林分的生态、景观、文化以及经济等功能方面的高效性；而土地资源节约型景观林构建的主要树种则需要具有较高生态功能、较强的景观质量、丰富的文化寓意和易于栽培管理等特征。但作为林分构建的合理性，不仅需要有体量和生物量较大的乔木，还需要合理配置灌木和草本，才能形成乔灌草相结合、具有自我维持机制的土地资源节约型景观林。本研究仅针对乔木部分进行了筛选研究，下一步还需要充分利用四川地区丰富的野生植物资源，大力开发利用乡土植物，进一步筛选和增加乔木、灌木和草本的数量和品种，合理配置，建立多层次群落结构，提高单位面积植物多样性及其生态、景观等效益构建，具有地带性特征的土地资源节约型城镇景观林。在做好乡土植物品种优选工作的同时，采用现代苗木培育技术，还应该积极引进适合当地自然地理气候条件，以生态效益高、景观质量好、具有一定文化传承能力和经济效益的新优植物，对传统品种进行改良等，增加城镇景观多样性。

5 结 论

以土地资源节约为目标的四川地区城镇景观林构建常见乔木树种中，评分等级为I级的有银杏、香樟、黄葛树、小叶榕、桂花、栾树、乌桕、银木、苦楝、南酸枣、乐昌含笑等11种；评价等级为II级的有枳椇、桢楠、润楠、合欢、七叶树、皂角、国槐、广玉兰、杜英等26种；评价等级为III级的有黑壳楠、柏木、塔柏、水杉、重阳木、天竺桂、女贞、香椿、马尾松、臭椿等37种；评价等级为IV级的有蒲葵、巨尾桉、苏铁等3种。四川地区各城镇景观林构建中，可以结合各地苗木供应、土地资源状况、气候条件、景观类型需求等综合选择相应的树种。