草花混播景观评价技术研究

2022-02-06秦贺兰

安徽农业科学 2022年24期

许超，秦贺兰，梁芳

(北京市园林绿化科学研究院/绿化植物育种北京市重点实验室，北京 100102)

草花混播,又称野花组合、缀花草地，国外称之为“Flower Meadow”，是人们以野花草甸的自然景观效果为参照，将多种花卉种子组合播种，从而营造自然景观的一种花卉组合类型[1]。景观评价(landscape evaluation)从20世纪60年代发展到80年近已经比较成熟，尤其注重对评价模型和评价方法的可靠研究。AHP法，即层次分析法，是将多指标进行分级，然后计算指标权重的方法[2]。是将原本复杂的评估主体分成多个层次，对每一层次中所包含的各个指标的重要性进行两两比较，确定权重。通过对元素定量、计算，得出评估结果[3]。目前，缺乏有效的评价体系作为指导是建设者和管理者面临的难题。笔者采用AHP层次分析法对草花混播进行综合评价，建立其景观评价体系，该体系可在草花混播配方筛选时，对其进行应用评价，进而选出优良的草花混播组合。

1 研究方法

使用层次分析法的基本步骤为：①将待评价目标分解出多层级因素，各层级因素建立一个完整的指标体系，亦称为多级递阶结构模型；②对指标体系中的同一层级因素按照比对标度进行两两比对，且逐级进行，最后建立判断矩阵；③根据各判断矩阵，逐一进行单层次各元素相对权重，并检验其一致性；④计算指标体系下的总体权重，并检验其一致性[4](图1)。

图1 AHP法基本步骤Fig.1 Basic steps of AHP

2 评价体系建立

2.1 评价指标的选择使用层次分析法第一步即选择评价指标，进而构建指标体系[5]。植物景观评价中，无论使用哪种评价方法，思路都是将评价目标进行分层分析，实质都是使用数学模型来平衡不确定的因素关系，因此指标层的分类和总结尤为重要，评价指标的选择决定该体系建立的成败。评价指标应能够全面地表达评价目标所涵盖的内容，层次清晰，逻辑关系明确[6]。同时，所选取的指标应注重可操作性，可以通过一定的方法测量或评估分值，各项指标之间能相互比较。

园林植物景观是通过人工建植的方式，将个体的园林植物构建成为植物群落，并充分利用园林植物的观赏特性及组合群落的特点，形成的使人产生联想和感受到美的景观[7]。而园林植物的功能包括美化功能、生态功能、经济功能、文化功能等。草花混播作为人工植物景观类型的一种，对其进行评价的内容除了应考虑其所创造的园林植物的各类功能外，还应结合草花混播的自身特点，将人工建植、养护管理等应用质量作为其评价内容的一部分。基于以上考虑，将草花混播的评价指标确定为外观质量、生态质量以及应用质量，即草花混播评价层次结构模型中的准则层。

2.2 评价因子的选定

2.2.1外观质量评价因子的选定。园林植物景观的观赏性是其最突出的功能之一。草花混播的观赏特性，除了组合中各类植物本身的观赏性(包括花色、花枝量、花期、叶色、株型等)外，还应包括各类植物组合成一个整体的观赏性，从空间构成(季相变化、空间形态变化)、色彩构成(花色、叶色的色彩丰富度、饱和度)、平面构成(花型、比例尺度合理性、植物质感)等角度来评价其观赏特性[8]。通过对研究园林植物方向的15名高级工程师及以上级别的科研人员进行问卷调查，筛选出花期持续时间、色彩构成、景观层次性、景观时序性为草花混播评价体系中外观质量评价因子。

2.2.2生态质量评价因子的选定。不同尺度下的园林植物景观评价重点不同，其将园林植物景观根据空间面积划分为大尺度园林植物景观(面积≥10 hm2)、中尺度园林植物景观(面积在5～10 hm2)、小尺度园林植物景观(面积<5 hm2)[9]。其中，小尺度园林植物景观的主要评价重点应侧重结构和功能。根据草花混播普遍应用尺度及其自身特点，总结了组合中植物种类、多样性、花盖度、群落稳定性、降温降噪、减少水土流失等改善环境的功能等[10]。通过对研究园林植物方向的15名高级工程师及以上级别的科研人员进行问卷调查，结果筛选出物种丰富度、水土保持性、生活型多样性作为草花混播评价体系中生态质量评价因子。

2.2.3应用质量评价因子的选定。上述提及草花混播作为一种人工建植的景观类型，除了评价其所具有的观赏价值、生态价值以外，还应考虑景观建植、养护的投入以及建植完成后的景观持续时间。因此，草花混播评价体系中应用质量的评价因子选定为景观建植成本、景观管理频度以及景观持续性。

2.3 建立层次结构模型根据“2.1”中选择的评价指标及“2.2”中各指标选定的评价因子，建立递阶层次结构模型(图2)。如图2所示，目标层为草花混播景观评价，旨在为草花混播的选择提供依据。而准则层，除了包含外观质量指标、生态质量指标以外，还包括应用质量指标。准则层的3个指标其下又分别设置了共10个评价因子，这10个评价因子组成因子层。

图2 草花混播评价层次模型Fig.2 Evaluation of hierarchical model for landscape floral combination

2.4 各评价因子评分标准的确定根据对草花混播观赏特性、生态特性、应用特性等因素的调查结果，在符合草花混播实际情况的基础上，本着定量与定性结合、量化指标易获取、可操作性强等原则，制订各因子的评分标准，评分标准采用15分制，具体内容见表1。

表1 各评价因子的评分标准Table 1 Evaluation criteria of each evaluation factor

2.5 构造判断矩阵比例标度是构造判断矩阵的关键。通过对比，结合草花混播评价模型特点，选用了常见的1～9比例标度进行判断，1～9比例标度所代表的含义：1，2个评价因子比较，同等重要；3，2个评价因子比较，前者略微重要；5，2个评价因子比较，前者明显重要；7，2个评价因子比较，前者强烈重要；9，2个评价因子比较，前者极其重要；2、4、6、8，2个评价因子比较，重要性是以上判断的中间值。

2.6 层次单排序及一致性检验层次单排序是计算判断矩阵的最大特征根和相应的特征向量，实际上是计算层次分析模型各层次中的评价指标及评价因子在该层次中的权重以及检验其是否达到一致性满意。计算判断矩阵最大特征根λmax和相应的特征向量W，方根法、和积法2种方法。

采用和积法进行，步骤如下：

(1)判断矩阵正规化，即

(1)

(2)每列经正规化后的判断矩阵按行相加，即

(2)

(3)

所得到W=[W1,W2,…,Wn]T为所求特征向量。

(4)计算判断矩阵的最大特征根λmax

(4)

式中,矩阵阶数由n代表，第i个元素值由A代表。

(5)检验判断矩阵的一致性

(5，6)

式中,CR是检验一致性是否达到满意的指数，只有CR<0.10，才表示判断矩阵达到满意一致性。而CI代表一致性指数，CI越小，表示越接近满意一致性。RI是1～9比例标度下形成的判断矩阵特定的代表平均随机一致性指标，1～9阶的RI分别为0、0、0.58、0.90、1.12、1.24、1.32、1.41、1.45。

2.7 层次总排序及一致性检验层次总排序就是在层次单排序的基础上，将层次结构模型中准则层(指标层)分别与其对应的因子单层的W值相乘，从而得到草花混播评价各个因子的最终权重值，然后检验其一致性。

CR总=CI总/RI总

(7)

CI总=WB1×CIB1+WB2×CIB2+WB3×CIB3

(8)

RI总=WBI×RIB1+WB2×RIB2+WB3×RIB3

(9)

与层次单排序检验一致性相同，如果得到CR总小于0.10，即可判定判断矩阵达到满意一致性。

2.8 综合分值根据草花混播各评价因子的评分标准，对目标组合进行赋值。各因子所得分值分别与其对应的层次总排序中的权重值相乘，所得结果的总和即为该组合的总和分值。

B=∑Fi×Xi

(10)

式中,B表示草花混播综合评价分值，Xi表示单一评价因子权重值(层次总排序)，Fi表示评价因子在该组合中根据评分标准所得的分值。

2.9 计算结果根据图2草花混播评价模型所示的结构，完成判断矩阵的建立。通过邀请5位行业专家认真讨论各层级中各项评价指标及评价因子的两两重要性比对，同时结合草花混播调查现状，完成了准则层和因子层的判断矩阵，包括A-B1～3、B1-C1～4、B2-C5～7、B3-C8～10判断矩阵。利用公式(1)～(9)，分别计算得出层次单、总排序判断矩阵，并检验一致性(表2～6)。

表2 判断矩阵及一致性检验(A-B1～3)Table 2 The determine matrix and consistency check(A-B1-3)

表3 判断矩阵及一致性检验(Bl-C1～4)Table 3 The determine matrix and consistency check(B1-C1-4)

表4 判断矩阵及一致性检验(B2-C5～7)Table 4 The determine matrix and consistency check(B2-C5-7)

表5 判断矩阵及一致性检验(B3-C8～10)Table 5 The determine matrix and consistency check(B3-C8-10)

3 评价体系适用性检验

2020年4—10月，对唐家岭森林公园、中直机关疗养院、奥林匹克森林公园、翠湖国家城市湿地公园2期、黄草湾郊野公园5处草花混播进行跟踪调查。为了检验草花混播评价体系的适用性，分别采用专家现场打分法、满意度调查法和景观花卉评价体系对5处组合进行评判。

3.1 专家现场打分法评判分别邀请专家5人，对5处组合通过现场打分的方法进行评判。评判分值为百分制，每处组合最后得分取5位专家对该处组合打分的平均值。经计算，5处组合的最后得分见表7。

表6 层次总排序及一致性检验Table 6 Total hierarchical ordering and consistency check

表7 草花混播专家打分得分Table 7 Expert evaluation score of landscape flower combination

3.2 满意度调查法对5处组合进行了游人满意度调查，每处发放满意度调查问卷20份，分别从外观、生态效益、社会效益3个方面进行评判，评判分为满意、基本满意、一般、较差4个等级[11]。通过满意程度计算，5处组合的满意度调查结果见表8。

表8 草花混播满意度调查结果Table 8 Results of satisfaction survey for landscape flower combination

3.3 草花混播评价体系评判课题组3人分别对5处草花混播进行了测量。根据评分标准(表1)，利用公式(10)和表6各指标因子权重值，得到5处草花混播景观综合评价分值(表9)。

3.4 适用性检验结果由表9可知，这5处草花混播景观综合评价分值均达到9分以上，其中翠湖国家城市湿地公园2期及中直机关疗养院的组合达到12分以上。利用草花混播评价体系得到的结果与专家现场打分法、满意度调查结果一致，说明使用层次分析法针对草花混播建立的景观评价模型能够反映出草花混播的真实现状，具备适用性，可为筛选优良草花混播配方、更加客观地反映其应用价值提供了更加科学的操作方法。