上杭縣城市園林植物綜合評(píng)價(jià)
——基于AHM-模糊綜合評(píng)價(jià)法

韋寶婧，龍夢(mèng)琪，2，鄒 薇，羅紫薇，胡希軍，劉路云，羅 榮

（1.中南林業(yè)科技大學(xué) a.風(fēng)景園林學(xué)院；b.城鄉(xiāng)景觀生態(tài)研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.虹越花卉股份有限公司，浙江 海寧 314408；3.上杭縣住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，福建 上杭 364200）

在我國(guó)大力推進(jìn)城鎮(zhèn)化發(fā)展的時(shí)代背景下，城市綠地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)改善城市環(huán)境至關(guān)重要，城市綠地的建設(shè)及質(zhì)量引起政府和人民的關(guān)注[1]。隨著人民日益增長(zhǎng)的對(duì)美好生活的向往，城市綠地需綜合心理學(xué)、美學(xué)、生態(tài)學(xué)等多學(xué)科進(jìn)行城市園林體系建設(shè)研究，建立穩(wěn)定的植物群落，滿足城市良好人居環(huán)境的需求。植物景觀不僅能夠給人帶來(lái)美學(xué)上的享受，同時(shí)還可改善城市的區(qū)域小環(huán)境，為城市人群提供健康服務(wù)[2]。因城市空氣污染、土壤條件、水質(zhì)條件及熱島效應(yīng)等特殊環(huán)境，城市園林植物承載了更大的生長(zhǎng)壓力，“適地適樹(shù)”顯得尤為重要，而城市園林樹(shù)種的科學(xué)選擇是良好城市綠地景觀的基礎(chǔ)，很大程度上既決定了城市綠地的使用、管理養(yǎng)護(hù)和生態(tài)功能，又奠定了城市地域性景觀風(fēng)貌的基礎(chǔ)。

近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者在植物評(píng)價(jià)方面開(kāi)展了大量的研究[3]。評(píng)價(jià)方法從傳統(tǒng)的定性走向定量的科學(xué)評(píng)價(jià)。定量評(píng)價(jià)方法的關(guān)鍵是篩選評(píng)價(jià)指標(biāo)和確定指標(biāo)權(quán)重，評(píng)價(jià)對(duì)象分為城市應(yīng)用植物評(píng)價(jià)和野生植物評(píng)價(jià)兩種[4]。通常采用專家咨詢法、頻度分析法和理論分析法進(jìn)行樹(shù)種評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選；運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)評(píng)分法、層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、主成分分析法和灰色系統(tǒng)方法等[5-10]確定指標(biāo)的權(quán)重，城市植物應(yīng)用評(píng)價(jià)主要集中在城市生態(tài)適應(yīng)性、生態(tài)效益、綜合研究等方面。屬性層析分析法（AHM）主要以球賽模型兩兩比較的形式，在一定程度上對(duì)多重服務(wù)質(zhì)量影響因子進(jìn)行評(píng)價(jià)，是一種結(jié)合主觀評(píng)價(jià)的量化研究方法，具有客觀、準(zhǔn)確、計(jì)算簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)[11]。AHM法較多運(yùn)用于水土保持生態(tài)效益研究、災(zāi)害評(píng)估等方面[12]，評(píng)估效果表明該模型評(píng)估結(jié)果更為合理、客觀[13]，但該方法在植物綜合評(píng)價(jià)中應(yīng)用較少。

AHM算法的權(quán)重使決策及分析更容易實(shí)現(xiàn)，避免大量計(jì)算的同時(shí)防止了指標(biāo)之間的相互影響，而模糊綜合評(píng)價(jià)解決了難以精確界定指標(biāo)的問(wèn)題，可以將評(píng)價(jià)結(jié)果轉(zhuǎn)化為具體數(shù)值[14]。兩種方法結(jié)合使用簡(jiǎn)單有效，可用于植物綜合評(píng)價(jià)。本研究運(yùn)用AHM、模糊綜合評(píng)價(jià)法，從生態(tài)效益、觀賞美化效果、抗性等方面對(duì)上杭縣城市綠地植物進(jìn)行評(píng)價(jià)并篩選，為上杭縣城的園林綠地建設(shè)、鄉(xiāng)土植物資源應(yīng)用等方面提供一定的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

上杭縣位于福建省西南部，是福建省龍巖市轄縣，坐標(biāo)為116°15′50″～116°56′47″E，24°46′02″～25°27′47″N，總面積約為2 879 km2。上杭縣處于汀江中游的黃金地帶，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，氣候溫和，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，雨量充沛。境內(nèi)植物群落復(fù)雜，種質(zhì)資源豐富，已查明的管束植物有184科734屬共1 628種，森林覆蓋率高達(dá)74.5%。

2 研究方法

2.1 研究范圍

本研究的范圍以上杭縣城區(qū)為主，城區(qū)周邊的自然山體為輔，按照《城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)（GJJ/T85—2017）》與《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)（GB50137—2011）》對(duì)上杭縣城各類綠地進(jìn)行調(diào)查[15]。鑒于縣城內(nèi)綠地面積有限，綠地類型、面積和數(shù)量差別較大，因此本研究中遵循“覆蓋所有綠地類型及綠地質(zhì)量不等”的原則選擇調(diào)查綠地，共篩選調(diào)查綠地78個(gè)（圖1、表1），其中，區(qū)域綠地選擇了主要供人休閑游憩的袍嶺公園和七峰山森林公園作為補(bǔ)充。調(diào)查植物包括喬木、灌木、藤本、草本、竹類（不含蕨類和多漿植物），共459種。

圖 1 上杭縣城區(qū)區(qū)位及調(diào)查點(diǎn)分布Fig.1 The urban area of Shanghang county and the location of survey sites

表1 上杭縣城市園林植物調(diào)查點(diǎn)Table 1 Survey sites of urban garden plant in Shanghang

2.2 研究方法

本研究主要以實(shí)地踏勘記錄為主、文獻(xiàn)查閱補(bǔ)充為輔。參考前人的研究[16-17]，結(jié)合上杭縣城綠地類型、面積、植物豐富程度及植物生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)等實(shí)際情況，采取完全取樣調(diào)查和抽樣調(diào)查相結(jié)合的方法，保證調(diào)查結(jié)果真實(shí)可靠。在生長(zhǎng)良好、人工干擾少、植物景觀特色明顯的綠地中選擇樣地：綜合公園、防護(hù)綠地、區(qū)域綠地采用抽樣調(diào)查，其中喬木樣地為20 m×20 m，同時(shí)在喬木樣地中再選擇5個(gè)灌木和藤本樣地5 m×5 m，5個(gè)草本樣地1 m×1 m；社區(qū)公園、專類公園（濱水綠地除外）采用抽樣調(diào)查，因面積較小及植物生長(zhǎng)實(shí)際情況，喬木樣地為10 m×10 m，灌木及藤本樣地為5 m×5 m，草本樣地為1 m×1 m；游園、廣場(chǎng)用地、附屬綠地（道路與交通設(shè)施用地除外）皆采用完全取樣調(diào)查（即普查）的方式記錄綠地中的所有喬木、灌木、藤本、竹類和草本植物；濱水綠地、道路與交通設(shè)施用地則以分段踏查的方式完全取樣并記錄綠地中的喬木、灌木、藤本、竹類和草本植物。調(diào)查內(nèi)容主要包括植物種類、生長(zhǎng)狀況、樹(shù)高、胸徑、冠幅等表征和病蟲(chóng)害程度、觀賞效果等，對(duì)調(diào)查植物的適應(yīng)能力主要以立地條件、查閱文獻(xiàn)進(jìn)行綜合評(píng)估。

園林植物評(píng)價(jià)主要運(yùn)用屬性層析分析法（AHM）計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重，在問(wèn)卷調(diào)查和專家打分的基礎(chǔ)上對(duì)上杭縣城園林植物運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行模糊評(píng)判。層次分析模型（Analytic Hierarchical Model,AHM）是1997年程乾生先生在美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty教授提出的層次分析法（AHP）基礎(chǔ)上提出的一種通過(guò)對(duì)相對(duì)屬性的求解，最終得到指標(biāo)權(quán)重的一種無(wú)結(jié)構(gòu)決策方法，其在繼承了AHP優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)計(jì)算和運(yùn)用也更加便捷。AHM模型為一種球賽模型，相對(duì)于AHP方法無(wú)需計(jì)算特殊向量，也無(wú)需進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，是一種簡(jiǎn)便易行、行之有效、具有科學(xué)理論支撐的多屬性決策方法[18]。AHM決策步驟[19-20]大體可分為三步：1）決策者根據(jù)問(wèn)題性質(zhì)建立評(píng)價(jià)體系遞階層次結(jié)構(gòu)；2）構(gòu)造各指標(biāo)層判斷矩陣并計(jì)算相對(duì)屬性權(quán)重；3）計(jì)算最終系統(tǒng)目標(biāo)的綜合權(quán)重，以進(jìn)行決策。

3 結(jié)果與分析

3.1 上杭縣城市園林植物評(píng)價(jià)指標(biāo)的篩選

上杭縣擁有獨(dú)特的自然、人文條件，綜合各類文獻(xiàn)資料和上杭縣城的實(shí)際情況，建立上杭縣城市園林植物綜合評(píng)價(jià)體系（表2），從觀賞性、適應(yīng)性、生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、生長(zhǎng)特性和地域性文化六個(gè)一級(jí)指標(biāo)，包含25個(gè)二級(jí)指標(biāo)，形成“金字塔”形層次結(jié)構(gòu)（圖2）。其中，選取評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：1）全面性和可操作性；2）系統(tǒng)性和層次性；3）獨(dú)立性和關(guān)聯(lián)性。

表2 上杭縣城市園林植物評(píng)價(jià)體系Table 2 Evaluation index system of urban garden plants in Shanghang

圖2 上杭縣城市園林植物綜合評(píng)價(jià)模型Fig.2 Comprehensive evaluation model of urban garden plants in Shanghang

3.2 指標(biāo)權(quán)重的確定

AHM中的比較判斷矩陣U=(Uij)n×n通常是難以求出的，基于屬性判斷矩陣的元素可由AHP的比例標(biāo)度轉(zhuǎn)換得到：

其中，aij是按照1～9標(biāo)度理論得出的第i比第j的相對(duì)重要值（表3），指標(biāo)相對(duì)重要值按照1～9標(biāo)度理論得出[21]。β取1或2，那么由AHM的比較判斷矩陣可以計(jì)算出屬性權(quán)重：WG=(WGui,WGui,...,WGui)T，而其相對(duì)屬性權(quán)向量為：

表3 上杭縣城市園林植物評(píng)價(jià)指標(biāo)重要值Table 3 The important value of evaluation index of urban garden plants in Shanghang

由表4可知，準(zhǔn)則層中權(quán)重值為B2＞B1＞B3＞B6＞B5＞B4，可看出植物本身的適應(yīng)性最為重要，植物觀賞性也需要優(yōu)先考慮。從25個(gè)指標(biāo)層權(quán)重可看出，花在園林觀賞性方面占據(jù)的權(quán)重最大；植物的葉色則是最能反映植物季相變化的景觀；鄉(xiāng)土植物存在著適應(yīng)性強(qiáng)、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，病蟲(chóng)害防治需投入大量的人力和物力；地域文化的表達(dá)在評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中具有一定的重要性。在本評(píng)價(jià)體系中影響最小的是苗木價(jià)格、繁殖能力。

表4 上杭縣城市園林植物評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重Table 4 Evaluation index weight of urban garden plants in Shanghang

3.3 評(píng)價(jià)結(jié)果與分級(jí)

3.3.1 基于AHM的植物模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

模糊綜合評(píng)判是對(duì)模糊現(xiàn)象的系統(tǒng)評(píng)判，這種對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象所做出的“好、一般、差”等模糊評(píng)定的可能性大小或可能性程度即隸屬度[22]。本研究于2017年對(duì)參與了上杭縣植物調(diào)查的長(zhǎng)沙市和上杭縣的15位專家發(fā)放了調(diào)查問(wèn)卷，根據(jù)判斷矩陣標(biāo)度填寫(xiě)各判斷矩陣。在專家打分的基礎(chǔ)上對(duì)上杭縣城園林植物進(jìn)行模糊評(píng)判，計(jì)算分析各個(gè)層次對(duì)應(yīng)指標(biāo)的隸屬度（劃分為I、II、III 3個(gè)等級(jí)）（表5）。

表5 各層次模糊評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬度Table 5 Membership degree of fuzzy evaluation index at all levels

根據(jù)表4～5，采用模糊綜合評(píng)價(jià)中的乘法有界算法，得到上杭縣城園林植物-喬木的模糊評(píng)價(jià)矩陣A1，為：

根據(jù)最大隸屬原則，喬木B1、B6均處于III級(jí)，B2、B3、B4、B5均處于II級(jí)，說(shuō)明喬木的觀賞性和地域文化性都較差，適應(yīng)性、生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、生長(zhǎng)特性都較為一般。

上杭縣城園林植物-灌木的模糊評(píng)價(jià)矩陣A2為：

根據(jù)最大隸屬原則，灌木B1、B3、B6處于III級(jí)，B2、B5處于II級(jí)，B4處于I級(jí)，說(shuō)明灌木觀賞性、生態(tài)效益、地域文化性都較差，適應(yīng)性、生長(zhǎng)特性一般，經(jīng)濟(jì)效益較好。

上杭縣城園林植物-草本的模糊評(píng)價(jià)矩陣A3為：

根據(jù)最大隸屬原則，藤本B1、B5、B6處于III級(jí)，B2、B4處于II級(jí)，B3處于I級(jí)，說(shuō)明草本觀賞性、生長(zhǎng)特性、地域文化性都較差，適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)效益一般，生態(tài)效益較好。

上杭縣城園林植物-藤本的模糊評(píng)價(jià)矩陣A4為：

根據(jù)最大隸屬原則，藤本B1、B3、B6處于III級(jí)，B5處于II級(jí)，B2、B4處于I級(jí)，說(shuō)明藤本的觀賞性、生態(tài)效益、地域文化性都較差，生長(zhǎng)特性一般，適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)效益較好。

上杭縣城園林植物-竹類的模糊評(píng)價(jià)矩陣A5為：

根據(jù)最大隸屬原則，竹類B1、B3、B6處于III級(jí)，B2、B5處于II級(jí)，B4處于I級(jí)，說(shuō)明竹類的觀賞性、生態(tài)效益、地域文化性都較低，適應(yīng)性、生長(zhǎng)特性較為一般，經(jīng)濟(jì)效益較好。

3.3.2 植物綜合評(píng)價(jià)分級(jí)

運(yùn)用AHM計(jì)算對(duì)植物進(jìn)行綜合分析，評(píng)定得出綜合評(píng)價(jià)值，并按差值百分比劃分等級(jí)[23]。綜合評(píng)判計(jì)算公式為：

式中：V為綜合得分；B為因子評(píng)分；W為因子權(quán)重值；n為因子數(shù)。

根據(jù)表3中各指標(biāo)權(quán)重值，得出上杭縣城植物景觀的綜合評(píng)價(jià)計(jì)算方程，為：

評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，綜合評(píng)分為Ⅰ級(jí)植物最佳，表明其在各方面表現(xiàn)均為較好，共79種，城市園林建設(shè)可多使用該級(jí)樹(shù)種；綜合評(píng)分為Ⅱ級(jí)的植物綜合效益次之，共263種，可作為豐富城市植物多樣性的備選植物；綜合評(píng)分為Ⅲ級(jí)的植物綜合效益最低，共117種（表6）。

表6 上杭縣城市園林植物分級(jí)Table 6 Classification of urban garden plant in Shanghang

3.4 上杭縣城市園林植物推介

3.4.1 城市綠地樹(shù)種應(yīng)用推薦

1）基調(diào)樹(shù)種

基調(diào)樹(shù)種是指在城市綠化中普遍應(yīng)用、適應(yīng)能力強(qiáng)、易栽植管理、有較好的綠化景觀價(jià)值、在當(dāng)?shù)赜幸欢ㄈ罕娀A(chǔ)的園林樹(shù)木。而上杭縣城園林植物喬木恰恰缺乏一定的觀賞性和地域文化性，因此基調(diào)樹(shù)種從I級(jí)樹(shù)種中篩選推薦：黃山欒樹(shù)、高山榕（大葉榕）、樟、秋楓4種（表7）。

表7 上杭縣基調(diào)樹(shù)種推薦Table 7 Recommendation species of keynote tree in Shanghang

2）骨干樹(shù)種

骨干樹(shù)種是指在對(duì)城市影響最大的道路、廣場(chǎng)、公園的中心點(diǎn)、邊界等地應(yīng)用的孤賞樹(shù)、綠蔭樹(shù)及觀花樹(shù)木。骨干樹(shù)種能形成全城的綠化特色，一般以10～20種為宜（表8）。

表8 上杭縣骨干樹(shù)種推薦Table 8 Recommendation species of backbone tree in Shanghang

3.4.2 各類綠地植物應(yīng)用推薦

本研究按綠地分類對(duì)上杭縣各類綠地進(jìn)行園林植物應(yīng)用推薦?；{(diào)樹(shù)種與骨干樹(shù)種可廣泛運(yùn)用于各類綠地中，因此不再重復(fù)推薦（表9）。

表9 上杭縣各類綠地主要園林植物應(yīng)用推薦Table 9 Recommendation species of garden plants application in all kinds of green space in Shanghang county

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié) 論

上杭縣正在大力開(kāi)展城市建設(shè)，政府、社會(huì)、人民都將目光聚集在城市綠地建設(shè)上。本研究通過(guò)野外調(diào)查對(duì)上杭縣城各類綠地植物信息進(jìn)行收集、整理，運(yùn)用AHM法對(duì)上杭縣459種城市園林植物進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)法分析喬木、灌木、草本、藤本和竹類植物的差異，構(gòu)建了上杭縣城市園林植物綜合評(píng)價(jià)體系。具體研究結(jié)果如下：

1）上杭縣城市園林植物應(yīng)用中，植物適應(yīng)性、觀賞性及生態(tài)效益是占比最大的指標(biāo)類型，應(yīng)優(yōu)先考慮；相反，植物的生長(zhǎng)特性和經(jīng)濟(jì)效益所占比重最小，即重要性最低。植物的鄉(xiāng)土性、花、抗病蟲(chóng)害能力、葉、滯塵能力、本土文化寓意、傳統(tǒng)文化寓意的權(quán)重高，對(duì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的影響較大。

2）本研究對(duì)喬、灌、草、藤本、竹類各層次植物進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)，對(duì)其觀賞性、適應(yīng)性、生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、生長(zhǎng)特性和地域文化性進(jìn)行分析，各層次所需植物側(cè)重不同，本研究方法為后續(xù)植物推介提供了較為科學(xué)的參考依據(jù)。

3）本研究綜合評(píng)價(jià)了上杭縣459種城市綠地植物，劃分為I級(jí)（79種）、II（263種）、III級(jí)（117種）：I級(jí)植物是上杭縣城市綠地建設(shè)中可大力推廣的植物，Ⅱ級(jí)植物可作為豐富城市植物多樣性的一般植物的備選，Ⅲ級(jí)植物可根據(jù)其生境條件作為城市植物的補(bǔ)充。

4）結(jié)合評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)上杭縣城市園林植物的基調(diào)樹(shù)種、骨干樹(shù)種及不同類型綠地中的植物選擇給出了相對(duì)應(yīng)的推介樹(shù)種建議。

4.2 討 論

城市園林植物對(duì)城市景觀面貌和功能影響深遠(yuǎn)，如何對(duì)城市園林植物進(jìn)行科學(xué)選種、合理運(yùn)用直接影響到城市面貌及綠地生態(tài)效益。本研究以上杭縣城市園林植物為對(duì)象，通過(guò)對(duì)上杭縣城綠地園林植物的現(xiàn)狀調(diào)查及上杭縣自然人文環(huán)境研究，結(jié)合前人的研究結(jié)果建立了上杭縣城市園林植物綜合評(píng)價(jià)體系。根據(jù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)上杭縣城市基調(diào)樹(shù)種、骨干樹(shù)種及各主要類型的綠地進(jìn)行了園林植物的應(yīng)用推薦，可為上杭縣未來(lái)綠地建設(shè)提供一定的科學(xué)參考。但是該研究也還存在一些不足，如本研究中人為田野調(diào)查的方式難免會(huì)在植物調(diào)查的過(guò)程中出現(xiàn)一些紕漏，尤其在草本和藤本植物方面，這在一定程度上會(huì)影響評(píng)價(jià)結(jié)果的全面性；評(píng)價(jià)體系中對(duì)應(yīng)的指標(biāo)及指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)因地制宜、因人而異仍有待進(jìn)一步的完善和精確；此外本研究只向15位專家學(xué)者進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查和打分，存在一定的偏頗。城市園林植物的應(yīng)用推薦主要依賴于綜合評(píng)價(jià)、各指標(biāo)評(píng)分或某幾個(gè)指標(biāo)評(píng)分區(qū)間的交集，與當(dāng)?shù)貙?shí)際還存在一定的差距，在未來(lái)的科學(xué)研究和實(shí)踐中可考慮建立當(dāng)?shù)爻鞘袌@林植物數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用通訊和大數(shù)據(jù)技術(shù)廣泛征求和收集專家和當(dāng)?shù)鼐用竦囊庖?jiàn)和建議，從而構(gòu)建更為客觀和貼近真實(shí)情況的綜合評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，減少問(wèn)卷樣本所帶來(lái)的誤差，進(jìn)而可建立更為完善、針對(duì)性強(qiáng)、覆蓋面更加廣泛的城市園林植物應(yīng)用推薦庫(kù)。