济南小清河典型风貌段植物配置模式与景观功能效果综合评价

慕德宇 王治华 张 睿 房乐瑶 李 楠

MU Deyu* WANG Zhihua ZHANG Rui FANG Leyao LI Nan

（山东建筑大学艺术学院，园林植物研究所，济南 250101）

( Institute of Ornamental Plants, School of Art, Shandong Jianzhu University, Jinan, Shandong, China, 250101 )

2019年济南小清河重新进行改造，其是具有排洪灌溉、水路运输、康养休闲等功能的重要城市河道。针对其改造后的6个典型风貌段植物配置及其景观效果，采用样方详查法采集数据，构建评价指标体系，分析每类植物配置模式中的横向和竖向结构特色。通过层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）和聚类分析法综合评价了16种植物配置模式及其景观效果。结果表明：AHP准则层的影响因子中，功能属性为主要因素，安全性、景观持续性等是指数层的主要影响因子；两种方法均筛选出景观效果最佳的和最差的植物配置模式，分别为M1、M2、M11、M13和M3、M8、M9。与AHP相比，聚类分析法客观性评价占主导，更符合实际情况，可为城区河道植物配置模式及其景观效果评价提供重要参考依据。

层次分析；聚类分析；植物配置模式；综合评价；济南小清河

城市河道是城市的重要组成部分，是集防洪排水、景观文化、生态环境功能为一体的综合体系。城市滨水景观设计始于19世纪70年代末的美国，查尔斯滨河公园的设计理念对当时的城市滨水景观设计产生了深远的影响[1]。随着社会经济的发展，“近自然化河道整治”理念在城市河道景观设计中逐步发展壮大[2]，直到20世纪末期，城市河道景观设计强调生态多样性在生态治理上的重要性，并通过植物来保护河道坡面[3]。21世纪起，城市河道景观设计开始注重城市文化的展示和历史的传承，秉持生态修复、可持续发展理念[4]。

中国城市河道景观改造虽起步较晚，但早在明代就提出“植柳六法”来修复河道生态[5]；改革开放前期，受经济效益的驱动，企业不惜以牺牲环境为代价，河流、水源受到严重污染；后期借鉴西方发达国家的治理经验，中国开始重视河道生态建设，以政府部门为主导，统筹企业、科研、管理等多部门、多学科全方位进行综合治理。在国家生态文明建设的理念指导下，中国城市河道景观建设逐步走向生态、景观、历史与文化的和谐统一[6]。随着生态理念的提出，植物景观构建在城市绿化设计中的作用突显，目前有关陆地植物景观评价主要从植物景观群落的物种多样性[7]、应用现状[8]、群落类型[9]等方面采用层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）[10]、美景度评价法[11]、语义差异法[12]等主观性方法来综合评价植物配置模式，然而关于河道植被景观客观系统评价研究罕见报道。

小清河是济南最主要的城市河道之一，承担着排洪、灌溉、运输通道等任务。2019年，为防止河道污染和断流等问题，政府着手打造城水和谐、生态良好、夜景亮化、景观提升、交通畅通的小清河，其经过重新规划改造后现已焕然一新。本研究的目的在于通过对济南小清河改造后的6个典型风貌段的植物景观配置模式进行量化评价，建立客观科学的综合评价指标体系和方法，分析植物搭配的横向和竖向结构特色，总结提出优秀的植物景观配置模式，以期为山东乃至中国城市河道植物景观的优化设计及构建提供参考。

1 研究地概况及研究方法

1.1 研究地概况

小清河西起济南的睦里庄玉符河，东至潍坊寿光的羊角沟入渤海，全长237 km。研究区包括济南小清河睦里桃源、康体养生、静享乐活、古泺新貌、济泺风情、山水艺术6个典型风貌段（图1）。研究地气候特征为冬冷夏热，四季分明，雨热同季，属暖温带大陆性季风气候，年均气温14.2℃，年均降水量在700 mm左右，无霜期可达210 d，土壤主要以褐土、棕壤为主[13]。

1.2 植物种类及其配置模式调查

在收集整理6个典型风貌段有关资料的基础上，团队于2021年4月、7月和10月采取踏查的方法，全面掌握其植物种类、种间搭配、文化蕴涵、功能导向等信息，为调查点确定和评价指标建立提供依据。依据典型风貌段植物群落景观的异质性、典型性，选择形成时间较长且较稳定的植物群落景观布设标准样地，每段布设标准地在5块以上；在每块标准样地中选择有代表性的40 m×30 m样方作为调查样方，详见表1。

表1 典型风貌段标准样地和样方布设表Tab.1 List of standard plots and plots in the typical style section

从踏查的结果发现，虽然春夏秋三季植物生长茂盛，但无法展现冬季北方植物景观配置的效果。冬季植物景观配置的优劣，是主管部门、设计部门及普通市民尤其关注的问题，冬季植物景观不仅更直观而且易于识别，因此特意安排在冬季进行样方详查。2021年12月28日 - 2022年1月8日，在所有布设的标准样方内，采用法瑞学派调查法[14]，调查记录植物的种类分布、配置方式、搭配特色、生长状况、应用频度、文化蕴涵等方面信息数据。

1.3 评价指标体系的建立

1.3.1 评价因子的确定

根据6个风貌段的植物景观特征及其具备的功能，在借鉴前人研究成果的基础上[15-17]，从植物景观的功能属性、观赏属性及生态属性三方面构建评价体系的准则层及其评价因子（表2）。

表2 济南小清河植物景观评价体系Tab.2 Plant landscape evaluation system of Jinan Xiaoqing River

1.3.2 评价因子权重系数的确定

采用特尔斐法，对各指标的重要程度进行专家打分；评价分值1、3、5、7、9分别代表同等重要、稍微重要、明显重要、强烈重要、极端重要[18]。由专家及专业人员对评价体系中各要素重要程度打分，通过两两比较判断矩阵，求算出相对重要性的权重值[19]。

通过问卷的方式，邀请了高校、科研、生产、管理等方面9位长期从事园林行业的工作人员、管理人员、专家教授进行评分，对回收的9份问卷进行统计。根据问卷调查统计结果，在保证一致性检验（RI＜0.10具有满意的一致性）的条件下，剔除1份不一致问卷，构建了A-B、B-C等8个具有一致性的判断矩阵[20]，并计算各个评价因子的权重值。

1.3.3 植物配置模式的综合评分

将样方调查获得的不同植物配置模式中的各因子表现，划分为三个等级评分标准，详见表3。

表3 植物配置模式评价因子评分标准Tab.3 Evaluation criteria of plant allocation model evaluation factors

1.4 数据的处理

将调查数据利用EXCEL进行分类整理，再利用yaahp 10.3软件计算出评价因子的权重值。采用SPSS 22.0软件对16种植物配置模式的量化数据进行系统聚类分析[21]。

利用景观综合评价指数法计算综合评价分值，见公式（1）。

式中，CEI为综合评价分值，S指各样本的综合得分，S0表示样地植物景观理想评价得分值（即每个指标最好标准与相对应综合权重值相乘之和）[22]。

CEI值在100%～80%为Ⅰ级，模式质量最好；80%～60%为Ⅱ级，表示模式质量较好；60%～40%为Ⅲ级，表示模式质量一般；40%～0为Ⅳ级，表示模式质量较差[22]。

6个典型风貌段景观效果评定见公式（2）。

式中，x为不同典型风貌段的分值，ai表示不同典型风貌段的第i个植物配置模式，n表示不同风貌段植物配置模式的数量。AHP和聚类法计算结果中，最好的赋3分；较好的赋2分；一般的赋1分。

2 结果与分析

2.1 不同植物配置模式横向和竖向结构评价

根据样地和样方调查结果总结得出16种植物配置模式（M1-M16），详见表4。由此可知，在16种植物配置模式中，依据植物水平方向和垂直方向搭配方式，可将其划为植物配置的横向结构和竖向结构。在横向结构中，植物种类的运用是关键，其多寡、搭配和使用频率，对植物配置横向结构的优化至关重要；6个典型风貌段共有植物68种，构建了16种配置模式，其种类数量、使用频次、叶色搭配、花期运用等，使16种植物配置横向结构各具特色。在竖向结构中，异龄复层林的构建是主体，其乔、灌、藤、草植物的巧妙运用，不同树高、年龄的植物相互搭配栽植，从而形成了错落有致的植物配置竖向结构特色；6个典型风貌段依据特征分为5种竖向结构类型，以大乔木组成上层林，以小乔木组成中层林，以灌木组成下层林，以草本组成地被物，其高低搭配，错落有致，层次分明。

表4 小清河典型风貌段植物配置模式种类及其特点Tab.4 Types and characteristics of plant configuration patterns in Xiaoqing River

2.2 不同植物配置模式景观功能效果评价

2.2.1 AHP评价

（1）评价因子权重。根据济南小清河典型风貌段植物景观评价指标专家打分，得出各评价因子的权重值及综合权重值（表5）。准则层的权重值从高到低排序为功能属性、观赏属性、生态属性。功能属性权重值较高，其中安全性权重值最高，表明在设计植物景观时最先考虑栽植无刺、无毒、无异味、无污染的植物。观赏属性中，景观持续性和植物养护权重较高，表明在设计植物景观时多选用常绿植物以提高景观持续性，同时注重植物景观后期的修剪和养护。生态属性中，植物适应性权重值最高，表明植物配置时着重考虑选择该地区适应性较好的乡土树种。

表5 层次结构模型及各评价因子权重Tab.5 Hierarchical structure model and weight of each evaluation factor

（2）植物配置综合评价。经计算得出各种植物配置模式的CEI值，见表6。Ⅰ级7个，占比43.7%；Ⅱ级6个，占比37.5%；Ⅲ级3个，占比18.8%；无Ⅳ级。其中，Ⅰ级有M1、M2、M6、M7、M11、M13、M16，共同特征表现为整体评价“最好”，其安全性和植物观赏特异性很好，季相变化丰富，后期养护较好，生态属性各项指标都较优秀。Ⅱ级有M4、M5、M10、M12、M14、M15，其共同特征表现为整体评价“较好”，但存在个别指标的不足。Ⅲ级有M3、M8、M9，其主要存在的共同问题有植物搭配的色彩和观赏特异性“一般”，植物种类单一，缺少后期养护，且有安全隐患。

表6 6个典型风貌段16个植物配置模式评价结果Tab.6 Results of 16 plant configuration models in the typical landscape section of Xiaoqing River

根据综合评价得分，7个Ⅰ级植物配置模式可为今后济南河道植物景观规划提供借鉴。其中，7个配置模式在功能属性得分最高为M1；观赏属性中得分最高为M6、M7、M13；在生态属性中得分最高为M7、M13。

2.2.2 聚类评价法

将AHP计算出的16种植物配置模式的各项评分数据用于聚类分析，绘制6个典型风貌段16种植物配置模式主要评价指标聚类图。由图2可知，16种植物配置模式各项评分情况细化归类为3组：（1）A类有M5、M6、M7、M10、M15、M16，其整体效果相对“较好”，导向性明显，季相变化较大，植物适应性和净化功能较好，景观效果较佳。（2）B类有M1、M2、M4、M11、M12、M13，其整体效果“最好”，各项评价指标都很优秀。（3）C类有M3、M8、M9、M14，其整体效果“一般”，植物种类单一，缺少后期养护，且有安全隐患等因素，因此整体效果一般，与实际情况相符。

图2 6个典型风貌段16种植物配置模式主要指标评价聚类图Fig.2 Cluster analysis of main index evaluation of 16 plant configuration patterns in Xiaoqing River

2.2.3 两种方法相互验证

由调查结果得出6个典型风貌段16种植物配置模式的两种分析评价方法对比（表7）。由此可知，两种评价方法均将M1、M2、M11、M13模式划为景观效果“最好”的组别，M5、M10、M15模式化为“较好”的组别，M3、M8、M9模式化为“一般”的组别，而其他模式被归类到不同的组别中。AHP是通过CEI差值百分比和预设的分级标准来分级，主要依据是各项指标的评分，其评分越高代表的景观效果越好、组别越高，其主观性占主导。而聚类法是通过对植物配置模式各项评分之间的相似性划分类别，其每项指标的特性差异较大的样本划入不同的类别，虽然CEI值高，但其划分的组别不一定好，以此达到“物以类聚”的效果，其排除人为因素强行划分组别的干扰，客观性占主导。例如，AHP法均将M14与M15划分为Ⅱ级（CEI值分别是67.1%和65.5%，属“较好”级别），而聚类法将其分别划分为C类“一般”和A类“较好”不同类别。主要原因是M14模式在横向结构中植物种类少，在竖向结构中只有乔灌结构，而M15模式两者均高，符合实际情况，其方法可靠性强。

表7 6个典型风貌段植物配置模式及其评价方法对比表Tab.7 Comparison table of plant allocation patterns and evaluation methods in Xiaoqing River

综上所述，AHP和聚类法将6个典型风貌段所对应的植物配置模式的景观效果评价排序分别为：古泺新貌段＞济泺新貌段＞山水艺术段＞睦里桃园段＞静享乐活段＞康体养生段；古泺新貌段＞济泺新貌段＞睦里桃园段＞山水艺术段＞静享乐活段＞康体养生段。两种方法排序虽相差不大，但聚类法更符实际。

4 结语

鉴于目前有关陆地植物景观评价的研究多采用AHP、美景度评价法、语义差异法等主观性方法来综合评价植物配置模式的景观效果，本研究初步尝试将AHP综合评价指数与聚类分析结合进行植物配置景观效果评价，其客观性评价占主导，更符合实际，吻合度高。但受调查问卷群体素质的影响，不能完全排除人为因素的干扰，对评价结果可能有影响，需要在今后的研究中不断进行改进。因此，在未来植物景观效果评价中，如何采用多角度、多指标、多尺度并将两种方法有机地融合，应用于其评价研究中，更具挑战性。

注：文中图表均由作者绘制。