康復(fù)醫(yī)院人工綠地郁閉度與三維綠量的研究

陳 華，劉銳兵，黎淑霞，周麗萍，郭純愛，張洪萍

(1.肇慶學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院 風(fēng)景園林系， 廣東 肇慶 526061;2.肇慶市鼎湖區(qū)建設(shè)項目辦公室， 廣東 肇慶 526070)

醫(yī)院康復(fù)性環(huán)境就是“醫(yī)療花園”的一種類型，體現(xiàn)人類健康與環(huán)境的關(guān)系。醫(yī)院康復(fù)性園林環(huán)境是一種作為城市專類綠地形式和輔助治療的手段的新興的園林類型[1-3]。國內(nèi)外研究報道了利用醫(yī)院康復(fù)空間來輔助治療疾病，如神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)疾病等[4-5]，其中植物在醫(yī)院康復(fù)性園林空間中是一個重要的構(gòu)成要素[6]。綠化三維量是作為城市綠化質(zhì)量的重要立體指標(biāo)之一，是指所有生長植物的莖葉所占的空間體積[7]。它可以更全面、更準(zhǔn)確地分析綠化的環(huán)境效益[8]。目前，三維綠量的實測研究大都集中在城市森林[9]、城市生態(tài)服務(wù)[10-11]、城市公園[12]、城市化流域土地利用[13]、城市辦公場所[14]、城市專屬單位綠地[15]、城市居住區(qū)[16]等大面積領(lǐng)域，而針對小面積人工綠地，如醫(yī)院康復(fù)性園林等的研究較少[17]。這類城市小區(qū)域范圍植物分布較零散，但應(yīng)用植物的種類卻多樣化，植物配置結(jié)構(gòu)層次也較復(fù)雜，這導(dǎo)致遙感等現(xiàn)代技術(shù)難以獲得清晰和完整的圖像。

本研究采用分形幾何研究法和調(diào)研測繪研究法，選取肇慶市3家醫(yī)院進行實地調(diào)查，對肇慶市醫(yī)院康復(fù)園林空間范圍內(nèi)綠化三維量的總體分布特征進行研究，從而發(fā)現(xiàn)肇慶市醫(yī)院康復(fù)性園林綠地中植物群落三維綠量的影響因子，并最終獲得最優(yōu)的模擬方程。探討醫(yī)院康復(fù)性園林綠地植物群落三維綠量與環(huán)境的關(guān)系，以期為小面積人工綠地醫(yī)院康復(fù)性園林的綠地規(guī)劃設(shè)計提供一定的實證數(shù)據(jù)。

1 實驗方法

1.1 樣地選取

肇慶市地處中國廣東省中西部，屬于珠江三角洲，北回歸線橫貫其中，為粵西咽喉之地，受南亞熱帶季風(fēng)影響[18]。本研究選取肇慶市端州區(qū)的肇慶市第一人民醫(yī)院、肇慶市第三人民醫(yī)院和肇慶市中醫(yī)院3家醫(yī)院作為研究對象?；趯嵉販y繪3家醫(yī)院的平面圖，結(jié)合對3家醫(yī)院醫(yī)生、病人、家屬以及其他人員的問卷調(diào)查，共選取27個20 m×20 m的樣地，其中3家醫(yī)院分別選取了12、8和7個樣地(見圖1、2、3)。參考王東良等方法[6]，對植物群落樣地內(nèi)的植物種類、胸徑、地徑、冠高、樹高、冠幅、樹冠形狀等進行了調(diào)查。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，肇慶市第一人民醫(yī)院共有64種植物，肇慶市第三人民醫(yī)院共有32種植物，肇慶市中醫(yī)院共有32種植物(見表1)。

圖1 肇慶市第一人民醫(yī)院植物群落樣地點分布

表1 3家醫(yī)院主要植物名錄

續(xù)表(表1)

1.2 樣地三維量調(diào)查及數(shù)據(jù)處理

參考趙可新等[19]和李英漢等[16]的研究方法，對樣地內(nèi)所有植物進行實地測算。根據(jù)劉常富等[7]的方法，通過公式計算出樣地內(nèi)單株植物三維綠量。

將樣地內(nèi)所有植物的三維綠量實測值匯總累加得到樣地總?cè)S綠量(TGB)。以400 m2為基準(zhǔn)，選取樣地內(nèi)喬灌木整體的平均樹高(x1)、平均冠幅(x2)、喬灌密度(x3)、喬灌比(x4)、針闊比(x5)、種類數(shù)(x6)等6個指標(biāo)；喬木的平均冠高(x7)、平均胸徑(x8)、胸高斷面積(x9)、平均地徑(x10)、地徑斷面積(x11)、郁閉度(x12)6個指標(biāo)；以及地被植物的高度(x13)、占地面積(x14)2個指標(biāo)。采用SPSS statistics 22 統(tǒng)計軟件進行總?cè)S綠量與各個指標(biāo)之間的Pearson相關(guān)顯著性檢驗，并對經(jīng)過顯著性檢驗的指標(biāo)進行逐步回歸統(tǒng)計。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣地人工植物群落綠化三維量總體分布特征

2.1.1樣地人工植物群落的結(jié)構(gòu)層次

對實地測繪、調(diào)研得到樣地的所有植物類型進行匯總，并進行植物分層處理，得到各個樣地的主要植物層次結(jié)構(gòu)，經(jīng)過數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計，得到3家醫(yī)院27個樣地的植物群落基本情況(見表2)。其中肇慶市第一人民醫(yī)院環(huán)境中植物群落郁閉度在50%以上的樣地有5個，最高郁閉度達到139.09%，平均為57.13%；肇慶市第三人民醫(yī)院環(huán)境中植物群落郁閉度在50%以上的樣地有3個，最高郁閉度達到76.43%，平均為37.98%；而肇慶市中醫(yī)院環(huán)境中沒有植物群落郁閉度在50%以上的樣地，平均為25.88%。結(jié)果表明：肇慶市第一人民醫(yī)院中植物結(jié)構(gòu)層次的郁閉度是最高的。

2.1.2樣地人工植物群落綠化三維量的分布特征

將此研究所有樣地的植物群落綠化三維量調(diào)研數(shù)據(jù)整理匯總得到3家醫(yī)院的總體綠化三維量。從表3中可以看出，在3家醫(yī)院的總體綠化三維量的平均值中，肇慶市中醫(yī)院的三維綠量水平最高，肇慶市第一人民醫(yī)院的三維綠量水平最低。肇慶市第三人民醫(yī)院和市中醫(yī)院的喬木層次占的比例最高，分別為85.85%、96.17%，而灌木及地被層次所占比例較低，特別是地被層次所占比例均1%左右。相反，肇慶市第一人民醫(yī)院則喬、灌木和地被比例相差不大，最高喬木層次所占比例為46.39%。三維綠量總量平均值結(jié)果表明植物群落的綠化三維量水平的高低主要是由喬木層所占比例決定，喬木層三維綠量多則此植物群落綠化三維量就高。

表2 3家醫(yī)院的樣地植物群落的結(jié)構(gòu)層次分析

續(xù)表(表2)

表3 3家醫(yī)院樣地三維綠量統(tǒng)計

續(xù)表(表3)

將調(diào)查所得27個樣方三維綠化總量和三維綠量平均值進行分析，在SPSS statistics 22統(tǒng)計軟件上來進行正態(tài)分布檢驗(D檢驗(即(Kolmogorov-Smirnov)a檢驗))。從表4中可以得到結(jié)果：經(jīng)過對27個樣方的正態(tài)分布分析結(jié)果中得到顯著度為0.115，數(shù)據(jù)大于統(tǒng)計量限制值0.05，從而可以判斷27個樣方內(nèi)植物的總?cè)S綠量值是服從正態(tài)分布，可以進行下一步的相關(guān)性分析。

表4 研究樣地中三維綠量的正態(tài)分布分析

2.2 三維綠量與各因素相關(guān)性分析

表3結(jié)果顯示：本研究的3家醫(yī)院樣地中，肇慶市第一人民醫(yī)院樣地喬灌木在總體三維綠量中所占比例為80.00%，而另外兩家醫(yī)院樣地喬灌木在總體三維綠量中占得比例則高達98.98%、99.54%。所以，本研究就采用與喬灌木相關(guān)的12個指標(biāo)來進行研究綠地三維綠量的顯著性影響因子。這時進行正態(tài)分布檢驗分析以27個樣地喬灌三維綠量作為一個測量的整體數(shù)據(jù)。如表5結(jié)果得到顯著度為0.058，數(shù)據(jù)大于統(tǒng)計量限制值0.05，因此可以用人工綠地植物的喬灌木作為下一步模擬方程的檢測。

表5 研究樣地中喬灌木三維綠量的正態(tài)分布分析

本研究選取樣地喬灌三維綠量作為因變量進行Pearson相關(guān)顯著性檢驗分析。從表6可得出平均冠幅、喬灌密度、平均冠高等3個指標(biāo)的Pearson相關(guān)顯著性檢驗值分別為0、0.006、0.001，數(shù)據(jù)均小于統(tǒng)計量限制值0.01，故均為極顯著相關(guān)。從而可以得到平均冠幅、喬灌密度、平均冠高這3個指標(biāo)與三維綠量有顯著的相關(guān)性，可以用于進行下一步三維綠量的方程模擬分析。

表6 取樣地喬灌三維綠量各指標(biāo)的相關(guān)顯著性檢驗分析

2.3 三維綠量影響因子分析及方程模擬

以喬灌三維綠量實測數(shù)據(jù)值為因變量，對平均冠幅、喬灌密度、平均冠高指標(biāo)與樣地中三維綠量進行逐步回歸。表7中的模擬方程是以指標(biāo)平均冠幅、平均冠高來表示，表明對喬灌三維綠量的貢獻量最大的指標(biāo)為平均冠幅和平均冠高。表6、圖4中結(jié)果表明：R2決定系數(shù)范圍在0.592～0.684，標(biāo)準(zhǔn)化殘差圖也沒有呈現(xiàn)明顯的具體圖形，說明模型方程是可以用來預(yù)測肇慶市康復(fù)園林27個樣地綠地植物群落的三維綠量。同時研究結(jié)果表明平均冠幅是測量三維綠量的唯一指標(biāo)。如圖4、5所示，自變量對因變量的回歸貢獻并未明顯減少，殘差圖仍然沒有呈現(xiàn)明顯的具體形狀。因此，模擬方程1，即y=137.713x2-231.661可以在實際應(yīng)用中使用。

表7 模擬回歸方程

圖4 TGB為因變量2因子的標(biāo)準(zhǔn)化殘差散點圖

圖5 TGB為因變量單因子的標(biāo)準(zhǔn)化殘差散點圖

從表8中可見：對于三維綠量的影響因子，平均冠幅是大于平均冠高的。因此，本研究中主要影響人工綠地三維綠量是平均冠幅和平均冠高，而平均冠幅影響值比較大。

表8 標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)(β)

3 結(jié)論與討論

在3家醫(yī)院的人工小面積綠地三維綠量的研究中，采取現(xiàn)場測繪、現(xiàn)場樣地植被測量實驗和現(xiàn)場問卷調(diào)查的方法，再進行業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)的整理與分析總結(jié)，雖然工作量很大，但方程擬合精度較高。人工植物植物群落的綠化三維量的分布特征是綠化三維量水平的高低，主要是由喬木層所占比例決定，這個結(jié)果與王東良等研究結(jié)果相同[6]，這說明植物群落的結(jié)構(gòu)層次中喬木是主干樹種，與植物群落結(jié)構(gòu)層次的郁閉度無關(guān)。另外在綠化三維總量中喬灌木所占比例也最高，因此三維綠量模擬中沒有把地被植物統(tǒng)計進去，這個研究結(jié)果與吳菲等[20]是相同的。

根據(jù)獲得的12個指標(biāo)進行Pearson相關(guān)顯著性分析表明：極顯著相關(guān)的3個指標(biāo)為平均冠幅、喬灌密度、平均冠高。將這3個指標(biāo)進行逐步回歸分析得到平均冠幅和平均冠高的2個模擬方程，最優(yōu)方程為y=137.713x2- 231.661，說明影響人工綠地三維綠量最主要的因子是喬灌木整體的平均冠幅。這個結(jié)果與李英漢等[21-22]研究結(jié)果不完全相同，他們認為喬木的胸高斷面積是對人工綠地三維綠量影響最大的因子。本研究認為喬灌木的平均冠幅對小面積范圍內(nèi)的人工綠地三維量貢獻值較大，當(dāng)然其中樹冠高的喬木起到了作用。因此，在醫(yī)院等小尺度人工綠地的植物配置中，應(yīng)該充分考慮喬灌木的合理配置，擴大綠化垂直覆蓋面積，同時注意樹冠高的喬木應(yīng)用，而非簡單的多種植喬木即可。