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山西大同城区观赏地被植物应用调查与评价分析

2019-07-23付宝春秦国杰康红梅刘琛彬

山西农业科学 2019年7期
关键词:景天大同市植物

薄 伟 ,王 松 ,付宝春 ,秦国杰 ,康红梅 ,武 敏 ,王 君 ,刘琛彬

(1.山西省农业科学院园艺研究所,山西太原030031;2.太原动物园,山西太原030009)

随着我国城镇化进程的快速推进,城市的生态环境问题日益严重。加快城乡生态建设,发展森林城市,拓展绿色宜人的生态空间已成为根治城市环境恶化的必然选择。大同市作为山西省副中心城市、国家历史文化名城、中国九大古都之一,园林绿化、环境保护一直受山西省市两级政府高度重视,特别是在跻身国家园林城市之后,园林绿地面积大幅度增加,不少城市道路在新建过程中也开始重视园林绿化,城市绿化覆盖率达到了41.79%。目前,大同正积极向创建国家生态园林城市迈进。因此,开展含有地被植物的园林植物研究,对改善大同城区环境质量、建设生态园林城市具有重要意义。

园林地被植物作为有效覆盖地面的低矮植物,具有生长速度快、繁殖能力强、种植范围广、养护管理粗放等特点[1-3],相比单一绿色的草坪,地被植物可丰富绿地色彩,正是塑造园林景观、建设生态城市的优良素材,对其加大开发应用,不仅能增加城市园林绿化覆盖率、提升植物景观层次、陪衬和装饰园景,而且在保护生物多样性、实现城市生物多样化等方面具有不可替代的作用。

国外对地被植物的研究较早,也取得了一定的成绩[4-6]。国内对地被植物的研究虽起步较晚,但相关学者已开展了多方面的研究工作[7-10],其中也包括对大同市地被植物的实地调查[11-12],然而调查范围仅限于公园、高校等园林绿地,对大同城建完成后的道路、居住区所应用的地被植物种类很少涉及,并缺少合理的评价体系。近年来,层次分析法(AHP)作为一种定性与定量分析相结合的多目标决策分析方法[13],因其可将主观判断导入模型,并加以量化,已广泛应用于园林植物的综合评价当中[14-16]。

本试验在前人研究的基础上,调查大同城区主、次干道绿化带及典型居住区中的地被植物种类,采用层次分析法,构建评价体系,将主观的评价结果转换成客观的定量数据,并基于K-Means聚类分析对调查的地被植物进行综合评价,以期为大同市建设园林绿地、创造植物景观提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

大同位于东经 114°34′~122°33′,北纬 39°01′~40°45′,总面积 14 176 km2,海拔 1 000~1 500 m,地处温带大陆性季风气候区,全年降雨量集中在7—9月,年均降水量仅417.3 mm,冬季漫长寒冷,全年气温最低、最高值分别出现在1月(均温-10.8℃)和7月(均温21.9℃),为干寒多风、温差较大、自然条件较差的城市,植物的选择范围非常有限[12]。

1.2 研究方法

于2018年5—6月,对大同平城区89条主、次干道绿化带及具有代表性的12个居住区园林绿地(新城区高中低档小区、旧城区小区)中的观赏地被植物进行实地线路调查。记录数据包括调查地点、植物种类、生长状况、观赏特性、株高、适应能力等基本信息,并拍摄照片。

1.3 综合评价方法

1.3.1 层次分析法构建综合评价体系 基于大同市道路、居住区地被植物调查的具体情况,参考前人的评价体系[17-19],并稍作调整后,构建地被植物资源综合评价模型(表1)及评价标准(表2)。

表1 地被植物资源综合评价模型

表2 地被植物资源具体评价指标评分标准

1.3.2 确定指标权重和一致性检验 在咨询相关专家、阅读文献[17-19]的基础上,运用1~9比率标度法,构成两两比较判断矩阵,通过计算判断矩阵的最大特征根(λmax)及对应的特征矢量(W),求得某一层各因素相对于上一层某因素的相对重要性权值,并通过计算判断矩阵偏离一致性指标(CI=(λmax-n)/(n-1),其中,n表示判断矩阵中具体评价指标的个数),得到判断矩阵一致性指标(CR=CI/RI),平均随机一致性指标(RI)如表 3所示。当CR小于0.1时,判断矩阵才具有满意的一致性,否则需调整原始判断矩阵,直到满足上述要求[20],最终得出层次总排序值(表4)。

表3 平均随机一致性指标(RI)

表4 标准层P对于目标层A的总排序值

1.3.3 计算综合评价值 采用综合得分(V)评价目标层(A),按照王业社等[17]的方法计算V值,即选择相应的标准层P1~P10的权重乘以评分。

2 结果与分析

2.1 大同市地被植物资源组成及适用生境

通过实地调查分析,大同市道路绿化带及典型居住区园林绿地共有地被植物36种,隶属16科31属(表 5),其中,菊科(11种)、鸢尾科(4种)、百合科(2种)、唇形科(4种)、十字花科(2种),分别占调查植物总种数的 30.6%,11.1%,5.6%,11.1%,5.6%。通过统计大同地被植物的适用生境(表6),发现喜阳、耐旱和耐寒的观赏地被植物种类较多,分别占总种数的69.4%,47.2%和63.9%。如喜阳的地被资源有八宝景天(Hylotelephium erythrostictum)、鼠尾草(Salvia japonicaThunb.)等;喜阴的地被资源有玉簪(Hosta plantaginea)、天人菊(Gaillardia pulchellaFoug.)等;喜湿的地被资源有黄菖蒲(Iris pseudacorusL.)、千屈菜(Lythrum salicariaL.)、留兰香(Mentha spicataLinn.)等。耐高温、耐盐碱地被植物所占比例相同,均为19.4%,而喜阴地被植物仅占总种数的11.1%。

由表7可知,大同观赏地被植物以多年生草本种类最多,占总种数的80.6%。而1年生和2年生草本地被植物数量较少。这与多年生草本自身繁殖力强、养护管理粗放,品种资源丰富有关。

表5 大同市地被植物科、属、种的构成

表6 大同市地被植物适用生境

表7 大同市地被植物生活类型

2.2 大同市地被植物资源综合评价

基于层次分析法,对大同观赏地被资源进行综合评价,得到综合评价分值(表8)。综合评分排序结果表明,八宝景天位列第1位,这与其本身表现出较好的生长特性、观赏特性以及适应性相符。采用K-Means聚类分析将地被植物综合评分值划分为4级。I级(4.840):综合评分值最高,可大面积推广应用,共1种植物,占评价地被植物总数的2.8%;II级(4.108~4.518):综合评分值较高,可适度推广应用,共16种植物,占评价地被植物总数的44.4%;III级(3.537~4.047):综合评分值适中,可选择性推广应用,共14种植物,占评价地被植物总数的38.9%;IV级(2.951~3.408):综合评分值较低,可小规模推广应用,共5种植物,占评价地被植物总数的13.9%。

从观赏价值、适应特性、生长特性3个方面的评分来看,观赏价值较高的地被植物有美人蕉、八宝景天、蜀葵、鼠尾草、德国鸢尾、秋英、菊芋、玉簪、大丽花等14种;适应特性较高的地被植物有蜀葵、二月蓝、夏至草、田旋花、八宝景天、德国矮景天等18种;生长特性较好的地被植物有八宝景天、三七景天、田旋花、德国矮景天、马蔺、射干、夏至草等9种。

表8 大同地被植物综合评级

2.3 基于评价结果与实际状况的对比分析

经过实地调查发现,被列入第I级、第II级的地被植物,如美人蕉、蜀葵、八宝景天等,在城市道路绿化带或小区绿地中均长势良好,表现出了较高的观赏价值和适应特性,理应列入优先开发利用的高等级当中。第III级、第IV级部分地被植物,如金光菊、松果菊、三七景天,在实际应用当中存在株型过高、观叶性较差(金光菊、松果菊)、易倒伏(三七景天)等问题,综合评价排名相对靠后,但由于这些植物还具备花色鲜艳、花期长(金光菊、松果菊)、适应性好、繁殖能力强(三七景天)等优点,通过适当的养护管理和植物配置,仍可使其发挥较好的观赏价值。

3 结论与讨论

大同城区主、次干道及典型居住区园林绿地共有观赏地被植物36种,隶属16科31属,其中,多年生草本优势显著,共有29种,占该区地被植物总种数的80.6%,1年生和2年生草本植物处于次要地位,说明多年生草本是地被植物的主要种群,这类植物品种多数株型低矮、枝叶密集,可通过布置花坛、花境来装饰园林景观,同时较高的地下生物量和固土保水能力也有助于稳定生物群落[21]。相比其他科属,菊科含种数最多,单科包含11属11种,成为该地区地被植物的重要组成部分。同时发现,单种科有10科,占总科数的62.5%,科内各种可视为该地区地被植物的主要建群种,也反映了该地区拥有较为丰富的地被植物种类。

在适应性方面,大同地被植物普遍具有较高的耐寒、耐旱能力,且部分地被种类同时具有至少2种适应性特征,应用前景广阔。因此,在城市园林中对它们进行合理利用,不仅可为城市增加绿量,提升绿化品质,营造立体景观,而且也在提高城市景观生物多样性、构建城市生态系统、改善城市生态环境等方面具有重要作用[7,22]。

基于层次分析法(AHP)对大同城市道路及居住区地被植物进行了综合评价,其中,I级地被植物1种,II级地被植物16种,III级地被植物14种,IV级地被植物5种,I,II级地被植物总数占总评价地被植物总数的47.2%,这些植物具有较好的综合品质,可作为重点品种在适当范围内推广应用。当然,另有一些地被植物如金光菊、松果菊等,分值较低,但基于合理的养护管理和植物搭配,依然可以适度种植,在实际绿化中也达到了一定的美化效果。而灰绿藜、艾草、野豌豆等地被的综合评分值均低于其他品种,这是由于这些植物在园林环境中表现出较差的视觉观赏价值所致,实际应用时或作为基础绿化,或与乔、灌木和其他地被配植,扬长避短,但在大同市内仍不建议推广使用。另外,除观赏特性外,适应性在地被植物的评价中所占权重较大。因此,今后在选用地被植物时不能仅注重其景观效果,也应多考虑其对种植环境的适应能力。

虽然AHP可将决策者的主观判断定量化,克服了定性描述植物性状的局限性,是目前评价城市地被植物使用较多的方法[23-24],但由于其评价体系中的部分指标无法定量测定,仅靠专家学者主观判断,会对最终结果产生一定影响。因而,这种评价方法在今后的研究过程中仍需不断完善。

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