基于園林應(yīng)用的山西鄉(xiāng)土木本植物綜合評價體系構(gòu)建

昌秦湘，高文鑫，李鴻基，郭家雁，郭麗麗，薛 斌

(太原學院 a.園林科學研究所，山西 太原 030012，b.藝術(shù)設(shè)計系，山西 太原 030032)

0 引言

鄉(xiāng)土植物是指在沒有人為因素的干擾下,自然發(fā)生并且能夠自然生長在一定地域內(nèi)或者是一定生態(tài)系統(tǒng)中的植物[1-2]。越來越多的研究表明,鄉(xiāng)土植物在恢復(fù)當?shù)厣鷳B(tài)、維持當?shù)厣鷳B(tài)多樣性以及在園林城市、森林城市的建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用[3-9]。相比外來植物對特定區(qū)域的生態(tài)適應(yīng)存在的不穩(wěn)定性,鄉(xiāng)土植物具有鮮明的地理區(qū)域?qū)傩院臀幕攸c,能更適應(yīng)該地區(qū)氣候變化,更有利于維護當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展,也更能代表此地域范圍內(nèi)的文化特色。但是目前園林建設(shè)普遍存在鄉(xiāng)土植物應(yīng)用率不高,外來植物或者歸化植物較多的問題,這種現(xiàn)狀極不利于當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展[10-12]。2021年6月發(fā)布的《國務(wù)院辦公廳關(guān)于科學綠化的指導意見》明確提出,要根據(jù)各地不同的自然條件,科學積極地采用鄉(xiāng)土植物進行綠化,對待外來植物與草種要慎重[13]。園林建設(shè)具有明顯的地域特點,對植物生態(tài)、審美等需求也因自然和人文背景的不同而不同。因此,建立符合當?shù)剜l(xiāng)土植物的綜合評價體系,可以理清當?shù)剜l(xiāng)土植物的園林應(yīng)用價值和資源優(yōu)勢,對當?shù)鼐哂卸嘀貎r值的鄉(xiāng)土植物引種篩選和相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分必要[14]。

近幾年來,已有許多研究者圍繞鄉(xiāng)土植物評價體系、園林應(yīng)用開展了研究[15-18]。園林植物的引種及應(yīng)用要在考量當?shù)匚幕?、?jīng)濟背景的基礎(chǔ)上,研究應(yīng)用地自然條件特點,因此鄉(xiāng)土植物引種應(yīng)用的評價體系因地域不同而不完全相同[19],而目前關(guān)于山西地區(qū)鄉(xiāng)土木本植物評價的研究較少。位于黃土高原東部的山西,水土流失面積大,十年九旱,種子植物區(qū)系共143科、2 576種,山西鄉(xiāng)土植物種類比較豐富,但是目前在山西地區(qū)應(yīng)用到的園林綠化中的樹種相對較少,僅占12%左右,鄉(xiāng)土植物利用率偏低[20-21]。本研究使用層次分析法(AHP),以山西的鄉(xiāng)土木本植物資源為研究對象,綜合考慮山西自然和人文背景,大量參照鄉(xiāng)土植物綜合評價的文獻研究,全面考慮山西鄉(xiāng)土木本植物的特性和價值組成等特點,從生態(tài)功能、景觀價值、適應(yīng)能力、社會價值及繁殖管養(yǎng)方面出發(fā),構(gòu)建山西鄉(xiāng)土木本植物綜合評價體系,以期為山西鄉(xiāng)土木本植物的園林化應(yīng)用篩選及引種工作提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

山西省位于中國華北地區(qū)(110°14′6″～114°34′4″E,34°34′8″～40°43′4″N),以黃土地貌為主的山地高原,溫帶大陸性氣候,大部分地區(qū)海拔在1 000 m以上、年均降水在360～650 mm,年均氣溫為4～13 ℃,無霜期為80～205 d[22]。

2 研究方法

2.1 綜合評價指標的確定和模型構(gòu)建

本研究采用層次分析法(analytic hierarchy process,AHP)構(gòu)建山西鄉(xiāng)土木本植物園林應(yīng)用綜合評價體系。AHP法將定性與定量研究相結(jié)合,并分層次進行決策分析,常被運用于復(fù)雜決策問題[23],也是近年來在植物引種和景觀評價中運用較多的一種評價方法[24-27]。根據(jù)山西自然條件、鄉(xiāng)土木本植物特征及園林綠化需求,在綜合園林植物學、植物生理學、生態(tài)學、植物栽培學等理論基礎(chǔ)上,結(jié)合前人相關(guān)研究基礎(chǔ)[15,28-30],并廣泛征詢訪談組專家意見后,確定山西鄉(xiāng)土木本植物園林化應(yīng)用綜合評價指標及模型,見表1。按照山西鄉(xiāng)土木本植物園林化應(yīng)用綜合評價各要素之間的相關(guān)性程度,構(gòu)建了多層次的評價模型結(jié)構(gòu)。其中,“山西鄉(xiāng)土木本植物園林化應(yīng)用綜合評價”為:目標層T(target layer);評價層,共分為2個層級,分別為5個一級要素,即約束層C(constraint layer)和23個二級要素,即標準層S(standard layer);最底層B(bottom layer),為待評價的山西鄉(xiāng)土木本植物[31]。

表1 綜合評價指標及模型

2.2 構(gòu)造判斷矩陣與一致性檢驗

從一級要素(C:約束層)開始,通過將這個層級上的每一個要素,與上一層級(T:目標層)要素的重要性進行逐一的成對比較,以此構(gòu)建相應(yīng)的成對比較判斷矩陣;二級要素(S:標準層)也按照上述方法,與上一層次(C:約束層)成對比較,獲得數(shù)值,以此構(gòu)成多組判斷矩陣。比較的數(shù)值取值范圍為1～9,“1”代表兩者的重要性相同,數(shù)值越大,說明兩個要素的重要性差別越大,“9”為極端重要[23]。

本次賦值邀請15位園林育種(2位)、栽培(2位)、生態(tài)(3位)、設(shè)計(4位)、工程(2位)、植保(2位)方面的專家參與兩兩比較賦值,矩陣最終數(shù)值為訪談專家組成員賦值的算數(shù)平均值,四舍五入取整數(shù)得出。同時,為避免在賦值過程中因知識結(jié)構(gòu)、主觀方面的因素等而造成誤差,需對構(gòu)成的矩陣逐一進行一致性檢驗。一致性檢測分別用于每一組專家賦值的檢測,還用于專家組數(shù)據(jù)取算數(shù)平均值后的賦值檢驗。檢驗的具體公式如下:

(1)

(2)

(3)

式中:λ指判斷矩陣的最大特征根;n指所在構(gòu)建層級的因子數(shù);A代表判斷矩陣;W是經(jīng)歸一化處理后的特征向量;CR為檢驗系數(shù);CI指一致性檢驗指標;RI指平均一致性檢驗指標。n對應(yīng)的RI值見表2[31]。只有在矩陣的CR<0.1時,說明該矩陣符合賦值邏輯,可通過檢驗,進行下一步探討,否則就應(yīng)該逐一檢查,重新進行賦值,直到賦值方案的一致性檢驗通過。

表2 平均隨機一致性指標對應(yīng)取值表

根據(jù)山西鄉(xiāng)土木本植物園林化應(yīng)用綜合評價指標及模型(表1),按層次構(gòu)造的6個判斷矩陣,進行了一致性的檢測(表3)。結(jié)果表明:6個判斷矩陣的CR值都小于0.1,滿足繼續(xù)下一步探討的條件。

表3 判斷矩陣構(gòu)建及一致性檢驗

表3 (續(xù))

2.3 要素總排序權(quán)重值的計算

為進一步得到每一個層級中要素與目標層(T)的相對權(quán)重,需要對成對判斷構(gòu)建的矩陣權(quán)重值再進行加權(quán)的綜合計算,得到每一個要素對目標層(T)的重要性的權(quán)重值(表4)。

表4 各層級要素對目標層(T)權(quán)重值和總排序W(A-C，A-S)

3 結(jié)果與分析

3.1 約束層要素指標重要性分析

本研究采取層次分析法,結(jié)合專家組的賦值,得出一級要素(約束層)對目標層(T)權(quán)重值和總排序結(jié)果(圖1)為:景觀價值(權(quán)重:0.297 8)=適應(yīng)能力(權(quán)重:0.297 8)>生態(tài)功能(權(quán)重:0.157 8)=繁殖管養(yǎng)(權(quán)重:0.157 8)>社會價值(權(quán)重:0.088 8)?？梢缘贸?景觀價值及適應(yīng)能力是山西鄉(xiāng)土木本植物園林應(yīng)用中首要考慮的要素。這與2021年初發(fā)布的《山西省國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》中對城市園林綠地建設(shè)提出要“樹立城市特色風貌”“優(yōu)先使用適應(yīng)性強的鄉(xiāng)土植物”等要求相一致[32]。同時,在山西一系列生態(tài)修復(fù)治理工程以及國家生態(tài)園林城市、森林城市的建設(shè)中,鄉(xiāng)土木本植物的生態(tài)功能以及繁殖管養(yǎng)也是能否順利推廣應(yīng)用的關(guān)鍵要素。

圖1 約束層要素指標重要性分析圖

3.2 標準層要素指標重要性分析

從23個二級要素(標準層)指標對目標層(T)權(quán)重值和總排序分析(圖2)可知:

圖2 標準層要素指標重要性分析

1)耐寒(S13)、耐旱(S14)與抗病(S15)(權(quán)重:0.085 1)權(quán)重排第一位,占比最大。植物需要在適宜的條件下才會正常生長,而山西不同地區(qū)存在時長不同的霜凍期[33],且山西還屬于嚴重缺水的省份[34],低溫和干旱[35]成為植物引種應(yīng)用的主要限定因子,因此,為提高園林栽植植物的成活率以及降低后期維護成本,所以在山西園林鄉(xiāng)土木本植物篩選的過程中耐寒、耐旱及抗病為首要考慮的3個要素。

2)繁殖方式(S22)與管養(yǎng)成本(S23)(權(quán)重:0.078 9)排在第二位,繁殖方式的難易程度決定其是否會成為該地區(qū)的優(yōu)勢種群,而且也會影響后期馴化和科學育種[36],在節(jié)約型園林建設(shè)中應(yīng)用的植物特點是移植容易成活,能做到節(jié)省水肥資源、容易后期管養(yǎng)、節(jié)約人力物力[37]。

3)樹形(S6)和花(S8)排在第三位(權(quán)重:0.068 2),樹形和花為植物景觀價值最直觀的體現(xiàn),是營造園林景觀的重要因素。該研究結(jié)果與趙揚輝[16]等人構(gòu)建的貴陽地區(qū)的鄉(xiāng)土野生木本植物需著重考慮植物的適應(yīng)性、抗逆性、繁殖難易度、色彩、觀賞期、資源潛力幾項因素基本一致。

4)從要素排序整體來看,鄉(xiāng)土木本植物的耐寒(S13)、耐旱(S14)、耐鹽堿(S16)與抗病(S15)適應(yīng)能力要素;繁殖方式(S22)和管養(yǎng)成本(S23)繁殖管養(yǎng)要素;樹形(S6)、花(S8)、果(S9)、葉(S10)、特有觀賞點(S11)和應(yīng)用類型(S12)的景觀價值要素;固碳釋氧(S1)、涵養(yǎng)水源(S3)、生物多樣性(S5)生態(tài)功能要素,這16個標準層面的要素對目標層(T)重要性的權(quán)重值達0.876 4,是山西鄉(xiāng)土木本植物應(yīng)用于園林綠化中重要的決定性評價要素。

本研究要素指標的選取滿足山西大部分植物的評價需求,但在園林應(yīng)用中,部分有顯著特殊價值類型的植物,因其景觀與適應(yīng)性等方面的突出表現(xiàn),應(yīng)根據(jù)其特性重新選取要素進行評價。

4 結(jié)語

通過加大鄉(xiāng)土木本植物的園林綠化應(yīng)用,可充分發(fā)揮山西省鄉(xiāng)土木本植物資源優(yōu)勢,豐富園林植物多樣性,保障生態(tài)安全,促進景觀文化本土化,實現(xiàn)園林文化多樣性[38],為打造具有山西地域特色以及具有良好生態(tài)適應(yīng)性的生態(tài)景觀有積極意義。本研究通過專家訪談法與AHP法構(gòu)建基于山西園林應(yīng)用的鄉(xiāng)土木本植物綜合評價體系,通過全面的指標構(gòu)建,結(jié)合山西生態(tài)環(huán)境特點和園林建設(shè)要求,對其進行重要性賦值,以計算各級要素的權(quán)重排名,研究得出,山西鄉(xiāng)土木本植物園林化應(yīng)用的引種篩選需著重考慮其適應(yīng)能力及景觀價值,在標準層層面,要著重考慮排在前7位的各評價要素。本研究所構(gòu)建的綜合評價體系,采用了定性與定量相結(jié)合的模型,可為山西園林建設(shè)、生態(tài)修復(fù)等選擇植物以及山西省開發(fā)利用鄉(xiāng)土木本植物資源的決策提供參考。