杭州市湿塘植物资源应用现状调查与适宜性评价

陆 莹，武文婷，方振军，隋 艳

（浙江工业大学设计与建筑学院，浙江 杭州 310023）

【研究意义】湿塘是海绵城市建设的重要设施，指常年保持适宜的水域面积、具有雨水调蓄和净化功能的景观水体，适用于建筑与小区、城市绿地、广场等具有空间条件的场地，日常发挥正常的景观及休闲、娱乐功能，暴雨发生时发挥调蓄功能，实现土地资源的多功能利用［1］。植物作为湿塘的重要组成部分，具有截留雨水、削减径流中的污染物等多种功能，兼具生态价值和观赏价值［2］。【前人研究进展】国外对湿塘的研究包括其水生生态系统健康、径流污染物削减、水质改善等方面，广泛利用湿塘来处理工业、农业、市政水体污染以及暴雨径流带来的雨水污染，研究方法以模型模拟及实地监测为主［3］。Stephansen 等［4］通过主成分分析法探究了湿塘水生环境的生物多样性，结果发现最初为防洪目的建造的湿塘对生物多样性起到类似于天然湖泊的作用；Sønderup 等［5］通过模型模拟探究湿塘对磷以及悬浮颗粒物的去除效果，结果发现湿塘采用碎混凝土过滤器能够减少磷的排放；Keyvanfar 等［6］采用URPI模型评估和评价湿塘的雨水径流绩效，发现水土保持以及入渗率指标对湿塘雨水功能的影响较大；Maxwell 等［7］将漂浮湿地（FTW）安装在湿塘中，多点监测评估湿塘水质差异，结果表明可以改善湿塘或其他滞留池的水质。国内对湿塘的研究主要集中在构造技术、污染监测以及典型湿塘案例研究等方面。周国华等［8］探讨了甘露溪公园台地式湿塘建设与运行经验，总结了多种湿塘雨水收集与景观利用技术路径；刘龙志等［9］在玉溪东风广场改造中探究了湿塘和净化湿地一体化系统，结果发现该系统对维持湿塘水质起到关键作用；肖冰等［10］对湿塘进行积水、水质和蚊幼监测，提出应定期清理湿塘垃圾，避免水质受污染，同时可种植具有驱蚊效果的植物；李小静等［11］提出对湿塘等具有水面宽阔特点的雨水管理措施，可通过合理设计系统深度和有效面积、优化植物种植和出水口构造，从而达到缓解雨水径流热污染的效应。总体而言，国内外研究多集中在湿塘的雨水效益方面，专门针对湿塘植物的研究不足。【本研究切入点】虽然植物对湿塘具有十分重要的作用，不仅具有截留雨水、削减地表径流和污染物等雨水功能，同时还兼具观赏效果，可充分利用以塑造湿塘植物特色景观，但针对湿塘植物资源应用现状调查以及适宜性评价研究的内容不多，同时缺少对雨水效益以外的关注，如生长状况与养护管理、美学效果等。湿塘中植物的选择有别于一般城市绿地，需同时考虑植物的景观效果、在特殊环境下的适应性以及能否发挥雨水功能，从而构建符合生态和审美双重要求的可持续的植物群落。【拟解决的关键问题】对杭州市湿塘植物资源应用现状进行实地考察，同时构建湿塘植物适宜性评价体系，对杭州市湿塘植物适宜性进行评价，总结其普遍存在的问题并提出改进杭州市湿塘植物应用的建议，以期为湿塘及海绵城市建设提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

杭州位于浙江省北部，属于亚热带季风气候，四季分明，降水量较为丰沛，1981—2010 年30年平均降雨量为1 439.7 mm，但降水地区分布很不均匀。杭州城区快速发展后，城市的大部分土地都已硬化，缺乏对雨水的滞蓄功能，蓄水、滞水设施不足。为更好地推进全市海绵城市建设工作，目前杭州已出台《杭州市人民政府关于推进海绵城市建设的实施意见》《杭州市海绵城市建设低影响开发雨水系统技术导则》等文件。在政府引导下，湿塘作为一种新型的低影响开发雨水利用技术逐渐得到推广应用。

1.2 植物资源调查方法

城市绿地是建设海绵城市、构建低影响开发雨水系统的重要场地，杭州市湿塘主要分布在城市居住区绿地、公园绿地。选取杭州市城市绿地8 个较为典型的湿塘作为研究对象（图1）：第1类为居住区绿地湿塘，选取古苑公园、杨柳郡西公园、翠苑一区社区、白荡海人家；第2 类为公园绿地湿塘，选取东湖路市民公园、白马湖公园、冠山公园、城北体育公园。通过实地调研采集湿塘植物数据，对湿塘的植物种类、观赏特征、生长状况以及雨水功能等进行全面调查，详细记录各项指标。

图1 湿塘样地Fig.1 Wet pond plots

1.3 植物适宜性评价方法

1.3.1 构建评价体系与赋权 通过查阅相关文献［12-17］、实地调研以及多次征询专家意见，从生长适宜性、美学适宜性、雨水功能适宜性3 个方面选取8 项评价因子，确定评价体系的目标层（A）、准则层（B）、指标层（C），构建湿塘植物适宜性评价体系（图2）。在此基础上，邀请相关专家对指标进行重要性打分，运用SPSS 数据分析软件将专家打分结果进行AHP 权重分析，构建4 个不同层次的两两比较判断矩阵（即A-Bi、B1-Ci、B2-Ci、B3-Ci）进行一致性检验，得到各指标的权重及重要性排序［18］。

图2 湿塘植物适宜性评价指标体系Fig.2 Suitability evaluation index system of wet pond plants

1.3.2 计算综合评价值与等级划分 在确定指标权重后，观测记录各湿塘植物的8 个评价指标，结合相关文献和专家意见，拟定各评价指标的评分标准［19］，见表1。对照评分标准计算湿塘适宜性综合评价值，计算公式如下：

表1 指标层评分标准Table 1 Index layer scoring standards

式中，E为该湿塘植物样地综合评价值，Wi表示第i个指标的权重，Yi表示第Y项指标的综合得分。

生长适宜性、雨水功能适宜性相关指标主要通过现场观测以及查阅相关资料［20］，对照评分标准进行赋分评价；美学适宜性相关指标邀请21名相关专业人士采用照片打分的方法，赋分后汇总计算结果；最后，将适宜性综合评价值分为Ⅰ（4.0＜E≤5.0）、Ⅱ（3.0＜E≤4.0）、Ⅲ（2.0＜E≤3.0）、Ⅳ（E≤2.0）4 个等级，其中Ⅰ表示优秀、Ⅱ表示良好、Ⅲ表示一般、Ⅳ表示差，反映湿塘植物的适宜性水平。

2 结果与分析

2.1 植物资源应用现状分析

2.1.1 应用种类与频次 通过对杭州市8 个湿塘实地调研，结果发现，8 个湿塘共有植物71 科129 属148 种。其中，乔木51 种，隶属于28 科44 属，占所有植物种类的34.4%；灌木32 种，隶属于19 科26 属，占21.6%；草本植物34 种，隶属于18 科32 属，占23%；水生植物26 种，隶属于17 科24 属，占17.6%；藤本植物5 种，隶属于5 科5 属，占3.4%。乔木应用种类较多，灌木、草本和水生植物应用种类较均匀，藤本植物应用较少。常绿∶落叶树种配比为1 ∶2，落叶植物种类较多。从科属分布来看，种数较多的科分别是蔷薇科9 属12 种、禾本科9 属11 种、菊科5 属5 种、木犀科4 属5 种、木兰科3 属4 种。禾本科以观赏草为主，根系强大，可固土护坡、防止水土流失，养护成本低，形态质朴，四季有景；蔷薇科、木犀科及木兰科多为适应性强、观赏价值高的木本观花类植物；菊科均为抗逆性较强、花色艳丽的草本植物。

不同湿塘对植物选择的相似度直接反映出该地区湿塘景观植物选用的习惯模式和丰富程度。根据植物在8 个样地的分布和应用情况，统计应用频次2 次及以上的植物种类见表2。表2 显示，有50.9%的乔木、53.1%的灌木、29.4%的草本、53.8%的水生植物在2 个及以上湿塘重复使用，反映出以上几类植物在杭州部分湿塘的应用具有较高趋同性，而草本植物相对丰富、更具多样性，藤本植物应用最少、种类单一。

表2 杭州市湿塘主要植物应用频次Table 2 Application frequency of main plants in Hangzhou wet ponds

2.1.2 观赏特征分析 杭州湿塘植物观赏特性主要可分为观花、观叶、观果、观干4 类。观叶类植物居多、共82 种，其次为观花类植物、共54 种，观果类植物20 种，观干类植物6 种。由图3 可知，目前杭州市典型湿塘植物应用中以观叶、观花类植物为主，同时具有少数观果、观干类植物，比例相对较低。图4 显示，花期主要集中在春夏季，观花期种类最多的是6 月、最少的是12 月至翌年2 月；果期主要集中在秋季，观果期种类最多的是10 月、最少的是12 月至翌年3 月。花颜色以暖色为主，分别有红（粉）色16 种、黄色12 种、白色16 种、紫（蓝）色13 种、复色2 种。

图3 湿塘植物观赏特性Fig.3 Ornamental characteristics of wet ponds plants

图4 湿塘观花观果植物观赏期分布Fig.4 Distribution of flower and fruit plants in wet ponds during the viewing periods

2.1.3 植物配置分析 以8 个湿塘植物群落为样本，调查与汇总其典型植物配置模式见表3，可总结出3 种主要植物种植结构，即乔木+灌木+草本+水生、灌木+草本+水生、乔木+草本+水生，以乔木+灌木+草本+水生植物模式最为常见。

表3 湿塘植物种植结构与配置形式Table 3 Planting structure and configuration of wet pond plants

2.2 湿塘植物适宜性评价

2.2.1 评价指标权重分析 邀请相关专家对指标进行重要性打分，将同一层次指标相对于上一层因素重要性进行两两比较，并进行一致性检验，判断得出所选指标均符合筛选条件，最终确定湿塘植物适宜性评价指标权重，见表4。由表4 可知，准则层各要素的重要性排序为：雨水功能适宜性（0.3633）＞美学适宜性（0.3197）＞生长适宜性（0.3168）。雨水功能适宜性权重排第一，表明湿塘植物的雨水功能特性最受关注，是海绵城市生态建设的重点要求；美学适宜性权重排第二，表明湿塘植物的观赏特性较受关注，直接决定植物景观营造的质量；生长适宜性权重排第三，植物作为湿塘发挥作用的重要载体，其生长状况与养护管理需要关注，有助于构建稳定的雨水设施植物群落。

表4 湿塘植物适宜性指标权重Table 4 Weight of suitability index for wet pond plant

生长适宜性相关指标中，养护需求（0.1605）排名第一，原因是湿塘需要更多考虑保水、蓄水、渗水等问题，会导致植物养护难度增加，植物的低养护性是实现湿塘植物群落的稳定和可持续发展的重要条件；美学适宜性相关指标中，环境协调性（0.1133）排名第一，表明植物的环境协调性是评价湿塘植物美学适宜性的重要因素，植物在适应场地原生境条件的同时，也要与系统中各要素协同共生，形成统一和谐的植物景观；雨水功能适宜性相关指标中，暴雨径流削减（0.1249）排名第一，表明湿塘作为调蓄类雨水设施，其植物对径流的削减功能是评价雨水功能适宜性的最重要因素。

2.2.2 生长适宜性评价结果分析 如表5 所示，湿塘植物生长状况指标得分差异较大，得分值在3.00～5.00 之间。生长状况指标得分最高的为东湖路市民公园和杨柳郡西公园，得分均为5.00 分，植物长势旺盛；其次是翠苑一区社区、白荡海人家、白马湖公园和城北体育公园，得分均为4.00分，植物长势较好；生长状况指标得分最低的是冠山公园和古苑公园，得分均为3.00 分，湿塘植物整体长势一般，其中冠山公园湿塘存在部分水生植物（如菖蒲、菰、泽泻等）枯死、萎蔫状况，古苑公园湿塘部分湿生植物（如美人蕉等）存在倒伏与萎蔫现象。

表5 生长适宜性指标得分Table 5 Growth suitability index score

湿塘植物养护需求指标得分差异性不大。东湖路市民公园、翠苑一区社区、白荡海人家湿塘植物得分最高，为4.00 分，养护需求较低。其中，东湖路市民公园种植方式较自然，运用了白茅等观赏草，景观风格呈现出自然野趣的特点，只需偶尔修剪促进植物更新即可；翠苑一区社区与白荡海人家保留了原有乔灌木，运用较多乡土植物，林下草本植物长势良好、无裸土，较适应粗放养护管理，只需偶尔清扫枯落叶；其余样地得分均为3.00 分，植物养护需求适中，需要加强关注水生植物，以防影响水体效果。

总体来看，杭州市湿塘植物生长适宜性除古苑公园和冠山公园处于一般等级、综合得分3.00分，东湖路市民公园处于优秀等级、综合得分4.49分，其余样地均处于良好等级、得分差距较小。

2.2.3 美学适宜性评价结果分析 对美学适宜性相关指标，通过21 名风景园林、环境设计相关专业人士采用照片打分的方法赋分，并汇总计算结果。运用Pearson 相关系数法对美学适宜性中两两指标间的相关性进行计算，得到美学适宜性各指标相关关系矩阵（表6）。表6 显示，观赏特征多样性、色彩丰富度、环境协调性3 项指标之间均呈现出0.01 水平的显著性，相关系数分别为为0.783、0.826、0.779，表明观赏特征多样性、色彩丰富度和环境协调性之间具有显著的正相关关系。

表6 美学适宜性各指标相关关系矩阵Table 6 Correlation matrix of aesthetic suitability indexes

由表7 可知，东湖路市民公园和杨柳郡西公园湿塘植物观赏特征多样性得分最高、均为4.10分，巧妙配置观花、观叶、观果、观干植物且观赏特征明显，有较好的观赏质量；其次是白荡海人家，得分为4.05 分，兼具花、果、叶、干4 种观赏特性且观赏特征较明显；得分最低为古苑公园、2.86 分，观叶植物占比高达66%，对观花、观果、观干的植物应用频度较低且观赏特征不明显；其余样地得分在3.05～3.95 分之间，表现良好。

表7 美学适宜性指标得分Table 7 Aesthetic suitability index score

色彩丰富度指标相对于观赏多样性指标得分整体偏低，得分最高的是白马湖公园湿塘，为4.00分，观花植物（如睡莲、荷花、美人蕉等）花色鲜艳且面积较大，提高了整体色彩丰富度；其次是杨柳郡西公园，得分为3.90 分，开花植物较多，多选用荷花、睡莲、鸢尾、梭鱼草等色彩鲜艳的植物种类；古苑公园、冠山公园和翠苑一区社区湿塘植物色彩丰富度得分较低，分别为2.86、2.86、2.76 分。湿塘植物环境协调性指标得分排名从高到低依次是白马湖公园4.19 分、东湖路市民公园4.14 分、白荡海人家4.00 分、杨柳郡公园3.95 分、城北体育公园3.76 分、冠山公园3.33 分、古苑公园2.90 分。

总体来看，杭州市湿塘植物美学适宜性除古苑公园、翠苑一区社区处于一般等级，其余均处于良好及以上等级，表明有较好的观赏质量，环境较协调，但色彩丰富度有待提升。

2.2.4 雨水功能适宜性评价结果分析 由表8 可知，不同样地间暴雨径流削减、径流污染物削减2 项指标得分差异较小，分别为4.00～5.00 分、3.00～4.00 分，不同样地植物的暴雨径流削减、径流污染物削减效果区别不大。由于杭州湿塘植物乔、灌层普遍相对丰富，植物群落的雨水截留能力和土壤入渗能力较好，因此各湿塘植物的暴雨径流削减指标得分整体更高，其中最高为东湖路市民公园和杨柳郡西公园、均为5.00 分，不仅乔灌草群落结构丰富、林下草本耐涝性强，还可在雨水进入湿塘之前设置预处理设施，如下凹绿地、旱溪等，合理进行植物配置以缓排径流。

表8 雨水功能适宜性指标得分Table 8 Rainwater function suitability index score

不同湿塘植物在水质改善效果上有显著差别，水质改善指标得分在2.00～5.00 之间，其中水质改善指标得分最高是北体育公园、为5.00 分，结合不同水位条件搭配合适的挺水植物、浮叶植物和沉水植物，水体生态系统的自净能力较强，水体洁净无异味；古苑公园水质改善指标得分最低、为2.00 分，具有水体净化能力的水生植物比例较少，湿塘前置塘未及时清理淤泥和植物残体，未达到预期水质改善效果。可见，杭州市湿塘植物雨水功能适宜性综合得分均处于良好及以上等级，但不同样地各指标得分存在差异，暴雨径流削减、径流污染物削减指标总体表现较好，部分样地植物的水质改善能力有待提高。

2.2.5 适宜性综合评价结果分析 由杭州市湿塘植物适宜性综合评价结果（图5）可知，评价等级为Ⅰ级（4.0 ＜E≤5.0）的样地有2 个、Ⅱ级（3.0＜E≤4.0）5 个、Ⅲ级（2.0 ＜E≤3.0）有1 个。8 个样地均处于Ⅲ级水平及以上，杭州市湿塘植物适宜性总体处于较好水平。Ⅰ级样地植物在满足生长功能适宜性与雨水适宜性的同时，综合考虑植物的观赏特征、色彩丰富度、环境协调性等进行合理配置，达到最佳美学效果，整体适宜性最好；Ⅱ级样地植物长势良好，也具有一定的美学效果与雨水功能，较为适宜；Ⅲ级样地整体表现一般，各方面都需要加强关注。

图5 不同样地植物适宜性综合评价结果Fig.5 Comprehensive evaluation results of plant suitability in different plots

3 讨论

随着雨洪管理理念的发展，雨水设施建设得到前所未有的重视，相关实践不再局限于传统的雨水管理模式，而是积极构建高品质的雨水景观。湿塘作为低影响开发末端调蓄设施，既可以发挥景观功能，又可削减峰值流量，其植物种植和养护恰当时，还可形成良好的水生动植物生态环境。目前雨水设施的植物相关研究多从雨水系统的整体出发，专门针对具体某一类设施植物的研究不足。在植物评价研究上多将同一评价体系运用于不同雨水设施对象，如龙佳等［21］构建了雨水设施的植物景观评价体系，对多种雨水设施的植物景观进行评估，提出整体的优化策略；而在湿塘植物选择上多参考雨水湿地的植物选择［22］，或提出调蓄类雨水设施对植物的要求［23］。在对植物适宜性进行评价时，为使评价结果科学、可靠和准确，评价体系的构建与赋值须从各因子中选择合适指标建立合理、客观的指标体系。一般植物景观多从观赏价值、生态环境适应性、景观应用潜力、园林种植表现等方面建立评价模型［24-26］，湿塘植物选择有别于一般园林植物景观，还需考虑植物在特殊环境下的适应性以及能否发挥其雨水功能。本研究对杭州市湿塘植物资源应用现状进行调查，从生长适宜性、美学适宜性、雨水功能适宜性3 个方面构建适宜性评价模型，结果显示准则层各要素重要性排序表现为雨水功能适宜性（0.3633）＞美学适宜性（0.3197）＞生长适宜性（0.3168），与龙佳等［21］构建的雨水设施植物景观评价模型存在一定出入，植物的景观美学效果重要性相对提升。原因可能是相较于其他低影响开发设施，湿塘的景观效果表现更好。然而，本研究中的湿塘植物适宜性评价模型也有一定局限性，有些指标实际操作中难以量化，模型有待进一步优化。

对杭州市湿塘植物资源应用进行现状调研发现，有50.9%乔木、53.1%灌木、53.8%水生植物在2 个及以上湿塘重复使用，植物选择与配置的高相似性使部分湿塘特色不足。建议根据各绿地湿塘的场地条件和美学需求，选择合适的植物种类，变化配置手法，使湿塘植物景观更具特色。杭州市湿塘普遍缺少对观果、观干植物的应用，观花植物花期多集中在晚春和初夏两季，观果植物果期集中在秋季，植物常绿、落叶比为1 ∶2，冬季易出现萧条景观，可加大观枝、观干乔木和冬绿水生植物的应用，以便在湿塘秋冬季水体景观较为匮乏时进行补充。此外，适地种树，尽量保持场地天然海绵等自然因素，避免砍伐和移植场地原有植物，减少雨水设施建设对原有生态水文状态的影响，尤其保留并积极应用原有乡土植物，乡土植物因其较强的适应性、抗逆性、抗病虫害能力在植物群落构建和维持方面具有重要作用。

湿塘植物生长适宜性得分值在3.00～4.49 之间，各样地乔木灌木长势较好，部分湿生草本以及水生植物长势不佳，植物选择时需考虑所选植物的低养护性以及群落间的相互影响，使植物群落在粗犷管理模式下也能保持良好长势。前置塘要及时清淤和清理植物残体；挺水植物需注意保持株形，及时清除萎蔫、倒伏株，做好替换补种工作，还需防止植株蔓延扩散，避免植物与水体关系的不和谐，影响其他植物长势，增加养护管理成本。美学适宜性得分在2.87～4.05 之间，不同湿塘样地植物在美学效果上有显著差别。美学适宜性相关指标中，环境协调性权重值最大，是湿塘植物美学适宜性评价的最重要因素，对美学适宜性得分的贡献最大。各样地色彩丰富度指标得分相对较低、在2.86～4.00 之间，应在满足环境协调性的前提下注重提升色彩丰富度、观赏特征多样性，以塑造统一和谐又具有特色的杭州市湿塘植物景观。雨水适宜性得分在3.03～4.34 之间，部分样地因为植物生长状况不佳阻碍雨水功能发挥，而植物生长状况良好、乔灌草层次结构丰富、湿生植物及水生植物配置合理的样地，雨水适宜性得分较高。考虑到湿塘有调蓄期和洪峰期，除需选用常年生长在水体中的植物，还应优先选择在多种极端生境下均具有极强生命力和适应性的植物，此外，宜选择根系发达、茎叶繁茂、耐污染、净化能力强的植物，可减少径流污染物、改善水质。

4 结论

杭州市湿塘植物资源应用现状调查及适宜性评价结果表明，杭州市湿塘植物资源较丰富，但植物应用重复率较高；植物配置合理，常见配置模式为“乔木+灌木+草本+水生植物”；观赏特征以观叶和观花类型为主，缺少观果、观干植物的应用。养护需求、生长状况、暴雨径流削减3 个指标对湿塘植物选择的影响最大。适宜性评价等级为Ⅰ级（优秀）的样地有2 个、Ⅱ级（良好）5 个、Ⅲ级（一般）1 个，8 个样地均处于Ⅲ级及以上水平，总体处于较好水平。各样地综合评价得分由高到低排序为东湖路市民公园（4.25）、杨柳郡西公园（4.11）、白马湖公园（3.85）、城北体育公园（3.78）、白荡海人家（3.74）、翠苑一区社区（3.42）、冠山公园（3.31）、古苑公园（2.97）。湿塘作为低影响开发末端调蓄设施以及城市绿地景观水体，其植物选择与配置应符合生态性和美学原则，在后续实践中应科学规划，加强植物跟踪调查和生态信息化监测，规范湿塘植物养护管理，保障湿塘整体健康运行，构建高品质的雨水景观。