濕地木本植物資源應(yīng)用的綜合評(píng)價(jià)

王曉雯　許銘宇,2　黃　麗　殷祚云　陳　森　劉　雯　陳　平*

（1 仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院園藝園林學(xué)院，廣東 廣州 510225；2 廣州普邦園林股份有限公司，廣東 廣州 510600；3 仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510225）

水濕生木本植物在改善濕地植物景觀層次、空間、多樣性及觀賞性等方面發(fā)揮了重要作用，對(duì)恢復(fù)、改造濕地資源有很大的價(jià)值（陳靜等,2012）。Bolton等（1997）的研究認(rèn)為，濕地系統(tǒng)中木本植物一般比草本植物直立高大，生物量巨大，非草本植物所能比擬，對(duì)有機(jī)物和N、P等有更強(qiáng)的生物累積能力。木本植物在體量和形態(tài)上的優(yōu)勢(shì)能塑造更強(qiáng)的空間感，并彌補(bǔ)草本植物大量季節(jié)性枯萎所帶來(lái)的景觀缺失，對(duì)濕地植物配置的研究具有重要意義。

1　研究地概況和研究對(duì)象

以廣州市海珠區(qū)上涌果樹公園濕地、佛山市高明區(qū)明湖公園項(xiàng)目示范地的水濕生木本植物為調(diào)查對(duì)象，在仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院英東樓實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行木本植物的水適應(yīng)性試驗(yàn)觀察。研究地屬于南亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)360 d，平均年氣溫22～23℃，平均降雨量約1 800 mm。

上涌果樹公園濕地位于廣東省廣州海珠濕地上涌果樹公園西側(cè)，瑞海街西馬路北側(cè)，東經(jīng)113°18′，北緯 23°04′。2014年 11-12月將 17種木本植物在濕地中（水漬田）進(jìn)行試驗(yàn)性種植，包括大葉算盤子Glochidion lanceolarium、細(xì)枝葉下珠Phyllanthus leptoclados、蓮霧Syzygium samarangense、白飯樹Flueggea virosa、水翁Cleistocalyx operculatus、降香黃檀Dalbergia odorifera、秋楓Bischofia javanica、山小橘Glycosmis pentaphylla、 串 錢 柳Callistemon viminalis、血桐Macaranga tanarius、方枝蒲桃Syzygium tephrodes、大葉欖仁Terminalia catappa、玫瑰木Rhodamnia dumetorum，經(jīng)過(guò)兩年的適應(yīng)性觀察篩選，進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

明湖公園位于廣東省佛山市高明新區(qū)，屬于高明西江新城建設(shè)的重要組成部分，調(diào)查了明湖湖體區(qū)域的11種木本植物，包括海南蒲桃Syzygium hainanense、水翁、落羽杉、烏桕Sapium sebiferum、老鼠簕Acanthus ilicifolius、秋茄樹Kandelia candel、水松Glyptostrobus pensilis、穗花棋盤腳Barringtonia racemosa等。

2015年10月至2016年10月，每月定期觀察并記錄各項(xiàng)目地和實(shí)驗(yàn)室共25種木本植物的生長(zhǎng)情況、水位深度和形態(tài)特征，利用層次分析法對(duì)植物的綜合應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2　層次分析法評(píng)價(jià)體系

2.1　模型的構(gòu)建與計(jì)算方法

2.1.1評(píng)價(jià)因子的選擇 根據(jù)濕地木本植物的應(yīng)用特點(diǎn)，并參考國(guó)內(nèi)植物資源評(píng)價(jià)指標(biāo)，選取濕地木本植物的觀賞價(jià)值、適應(yīng)性和生長(zhǎng)特性來(lái)構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型（表1）。觀賞價(jià)值評(píng)價(jià)有枝干、花、葉的觀賞性3個(gè)指標(biāo)；適應(yīng)性評(píng)價(jià)有生物學(xué)特性的表達(dá)、水適應(yīng)性、植物健康狀況和抗污染能力4個(gè)指標(biāo)；生長(zhǎng)特性評(píng)價(jià)有養(yǎng)護(hù)管理要求、葉面積大小、莖基部的不定根生長(zhǎng)量3個(gè)指標(biāo)。

2.1.2模型的構(gòu)建 建立各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：除生物學(xué)性狀表達(dá)指標(biāo)外，定性、定量的指標(biāo)均按照從好到差3級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)，擬定1～10分制評(píng)分（表1，C層各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)）。評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)是在對(duì)濕地木本植物的觀賞價(jià)值、適應(yīng)性及與生長(zhǎng)特性三方面充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合已有文獻(xiàn)（滿櫟等, 2013），并廣泛征求專家意見(jiàn)后進(jìn)行量化而定。

2.1.3計(jì)算方法 首先，根據(jù)研究工作的具體情況把目標(biāo)層次化，構(gòu)建出濕地木本植物綜合評(píng)價(jià)的層次結(jié)構(gòu)。將各指標(biāo)按屬性的不同分成3組，上一層次對(duì)下一層次有引導(dǎo)作用。其次，各指標(biāo)的相對(duì)重要性由5位教授評(píng)判出，同一層次各因素與上一層次對(duì)應(yīng)因素進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣，通過(guò)矩陣計(jì)算出下一層各因素相對(duì)于上一層各因素的相對(duì)權(quán)重值，然后自上而下算出最底層因素相對(duì)于最高層因素的相對(duì)權(quán)重值，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，再用線性代數(shù)方法計(jì)算特征值及特征向量，得到各底層指標(biāo)的權(quán)重值。最后根據(jù)每種植物每個(gè)指標(biāo)的評(píng)分及其權(quán)重值，算出每種植物的綜合分?jǐn)?shù)（趙煥臣等,1986;錢虹等,2006）。

2.2　建立判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

2.2.1構(gòu)建各模型判斷矩陣 在建立層次分析模型基礎(chǔ)后，進(jìn)行各層元素之間的相互比較，建立比較判斷矩陣。專家分別對(duì)B層、C層指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行評(píng)判打分，評(píng)分方法采用1～9及其倒數(shù)標(biāo)度法，由專家對(duì)每一層中各因素相對(duì)重要性的判斷結(jié)果，再根據(jù)上述1～9分值表，引入合適的標(biāo)度用數(shù)字表示出來(lái)，寫成判斷矩陣。

2.2.2確定各指標(biāo)權(quán)重及一致性檢驗(yàn) 矩陣B的特征向量經(jīng)規(guī)一化后的權(quán)重值W由最大特征根法求解出，即為B層各因素對(duì)A層某因素的相對(duì)重要性權(quán)重向量（劉孟霞等,2009）。對(duì)n階判斷矩陣B計(jì)算滿足BW﹦λmaxWi的特征根和特征向量，這個(gè)過(guò)程即為層次單排序。式中：λmax是矩陣B的最大特征根；W是對(duì)應(yīng)λmax的規(guī)范向量；Wi是所求各因素的權(quán)重值。

同時(shí)為了確保檢驗(yàn)結(jié)果的一致穩(wěn)定性，必須對(duì)層次單排序進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，這時(shí)要計(jì)算一致性指標(biāo)CI(式（1）)，CI值越大，說(shuō)明判斷矩陣一致性越差；CI值越小，說(shuō)明矩陣的一致性越好（劉孟霞等,2009）。

CI＝(λmax-n)/(n-l)

當(dāng)隨機(jī)一致性比率CR=CI/RI＜0.1時(shí)，說(shuō)明層次單排序的結(jié)果具有比較好的一致性，否則還需要對(duì)判斷矩陣中的元素取值進(jìn)一步調(diào)整。

2.3　層次總排序及一致性檢驗(yàn)

各元素特別是最底層中的元素對(duì)于目標(biāo)層的排序權(quán)重叫做層次總排序。通過(guò)判斷矩陣，確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)濕地木本植物應(yīng)用綜合評(píng)價(jià)的權(quán)重。

從表3可以看出，植物健康狀況、水適應(yīng)性和養(yǎng)護(hù)管理要求在層次總排序中權(quán)重最大，分別為0.3 159、0.1 805和0.1 680，占到31.59%、18.05%和16.80%，這三個(gè)因素是濕地木本植物推廣應(yīng)用時(shí)應(yīng)最先考慮的重要因素。其次是花觀賞性占7.75%；再次是莖基部不定根生長(zhǎng)量和生物學(xué)性狀表達(dá)，分別為5.62%和5.45%；其他，如葉觀賞性、凈化能力等因素權(quán)重值較小。

綜上，在基于低養(yǎng)護(hù)持久景觀生態(tài)的理念中應(yīng)用濕地木本植物時(shí)，首先應(yīng)考慮植物的健康狀況、水適應(yīng)性和養(yǎng)護(hù)管理要求，這些元素是篩選評(píng)價(jià)濕地木本植物資源利用價(jià)值的主要參考指標(biāo)。

表2　判斷矩陣重要性標(biāo)度及其意義Table 2 The importance and meaning of judgment matrix

表3　約束層對(duì)于目標(biāo)層總排序數(shù)值Table 3 Constraints for the target layer total sorts values

3　結(jié)果與分析

對(duì)廣州市海珠區(qū)上涌果樹公園、佛山市高明區(qū)明湖公園25種濕地木本植物的觀賞價(jià)值、適應(yīng)性及生長(zhǎng)特性進(jìn)行觀察記錄，以表1為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)因子進(jìn)行10分制賦值，并通過(guò)層次分析法得到的權(quán)重，計(jì)算得出每個(gè)樹種的評(píng)分值（表4），并分為以下3類樹種。

表4　25種濕地木本植物應(yīng)用價(jià)值綜合評(píng)價(jià)指數(shù)Table 4 Comprehensive evaluation Index of wetland woody plants

表5　廣州上涌果樹公園濕地適宜應(yīng)用的木本植物Table 5 Suitable woody plants in Shangchong wetland in Guangzhou

（1）綜合評(píng)分大于3.8的樹種可入選為優(yōu)良濕地木本植物，這些樹種不但能夠適應(yīng)濕地的水漬環(huán)境，還具有較高的觀賞價(jià)值，適宜在濕地水域環(huán)境中推廣應(yīng)用，可形成單一群落或與沉水植物、水生草本相結(jié)合，豐富濕地水域的景觀結(jié)構(gòu)，且耐粗放管理、適應(yīng)性較好。

（2）評(píng)分在3.0～3.8的樹種在完全的水淹環(huán)境中表現(xiàn)出的綜合能力較弱，可在水陸交界帶或淺水灘涂中應(yīng)用，同時(shí)與濕地草本植物搭配，構(gòu)建復(fù)層植被群落，豐富濕地生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。

（3）評(píng)分在3.0以下的樹種適應(yīng)水濕生環(huán)境的能力較差，只能勉強(qiáng)生存，且不能完整表達(dá)生物學(xué)性狀，因此只適用于濕地的水邊駁岸。

綜合以上評(píng)價(jià)分析結(jié)果，篩選出適宜在上涌果園濕地應(yīng)用的濕地木本植物種類（表5）。

4　結(jié)論

根據(jù)層次分析法對(duì)25種木本植物應(yīng)用進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，歸納出適合濕地環(huán)境應(yīng)用的主要植物有3類：①濕地水體中可以應(yīng)用的水生木本植物資源，有大葉算盤子、水翁、風(fēng)箱樹、穗花棋盤腳、海南蒲桃、秋茄樹、老鼠簕、方枝蒲桃、水石榕、串錢柳、落羽杉，這些種類在濕地水環(huán)境中不僅表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性，且具有一定的觀賞價(jià)值；②應(yīng)用于灘涂淺水區(qū)中的濕生木本植物，有對(duì)葉榕、水松、細(xì)枝葉下珠、蓮霧、烏桕、白飯樹；③應(yīng)用于濕地駁岸的木本植物，有大葉欖仁、秋楓、大葉紫薇、血桐、斜葉榕、玫瑰木、山小橘、降香黃檀。水翁、落羽杉、老鼠簕、秋茄、串錢柳、穗花棋盤腳、大葉算盤子還具有較好的凈化能力。

在掌握木本植物生態(tài)特性和功能特點(diǎn)的前提下，將其在濕地中合理地配置應(yīng)用，構(gòu)建層次分明的復(fù)層植物群落，不僅免去了后期維護(hù)繁瑣的刈割工作，減少了濕地管理成本，還能夠保證濕地景觀的持久性，彌補(bǔ)了草本植物季節(jié)性枯萎造成的生態(tài)位空缺、景觀效果缺失的現(xiàn)象，符合低養(yǎng)護(hù)持久景觀的植物群落構(gòu)建理念，值得在濕地植物配置中大力推廣。