上海濱水綠地美景度與植物多樣性的關(guān)聯(lián)研究

駱天慶 聶浦珍 韓曉蓉

（同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，上海 200092）

濱水綠地的有限立地條件制約了植物運(yùn)用，通過研究濱水綠地的植物多樣性情況，探索植物多樣性對植物景觀的影響，能夠幫助城市濱水綠地兼顧植物景觀設(shè)計(jì)與生態(tài)效益。選取上海代表性濱水綠地徐匯濱江，實(shí)地調(diào)研14塊樣地，測算了樣地的植物多樣性指標(biāo)，運(yùn)用美景度評價（Scenic Beauty Estimation,SBE）法進(jìn)行景觀評價，利用Spearman相關(guān)性分析二者的關(guān)聯(lián)性。結(jié)果表明，徐匯濱江的植物多樣性偏低，喬木物種多樣性高于灌木；景觀評價多為正向；景觀效果與垂直層數(shù)、總物種數(shù)、灌木物種數(shù)、總Simpson指數(shù)、總豐富度、灌木豐富度呈現(xiàn)正相關(guān)。最后提出濱水綠地景觀和植物多樣性同步提升的建議：進(jìn)一步豐富植物配置與造景層次，增加灌木應(yīng)用，保證基本的植物生長與養(yǎng)護(hù)。

城市濱水綠地；植物多樣性；SBE法；景觀生態(tài)效益

隨著城市化的快速發(fā)展，人工綠地已經(jīng)成為主要的城市綠化形式。人工綠地相比自然綠地，面積小、物種多樣性差[1]，但在維護(hù)城市生態(tài)功能、營造游憩景觀、構(gòu)建城市自然景觀等方面有著舉足輕重的作用。優(yōu)良的植物景觀能夠營造良好的觀感，提供舒適的游憩體驗(yàn)，同時植物也在綠地的生態(tài)功能中扮演了非常重要的角色[2]。濱水綠地有獨(dú)一無二的景觀資源和親水性、舒適性，在提升城市景觀質(zhì)量上具有重要的地位[3]。由于地形較窄，要求高防汛等有限的立地條件制約了濱水綠地的植物應(yīng)用，相比其他形式的城市綠地來說，濱水綠地的植物多樣性更加受限，針對城市濱水綠地的植物景觀設(shè)計(jì)研究也并不充分[4]。濱水綠地的植物多樣性顯著低于其他城市空間地段的綠地，公眾景觀滿意度往往較低，亟需改善[5]。通過調(diào)查代表性的濱水綠地植物多樣性情況，研究其與植物景觀評價的關(guān)系，在提升植物景觀品質(zhì)的同時兼顧其生態(tài)效益，可幫助城市濱水綠地優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大程度發(fā)揮濱水綠地的多重作用。

目前國內(nèi)外針對城市綠地植物多樣性的研究已有展開[6]，但僅有少數(shù)研究證實(shí)植物多樣性與景觀感受存在聯(lián)系，而針對關(guān)聯(lián)性的定量研究寥寥無幾[7]。景觀評價主要采用各種美景度評價方法，其中SBE法應(yīng)用最為廣泛[8]，適用于城市公園綠地研究和植物景觀評價[9]。利用該方法從大眾視角進(jìn)行景觀感受量化評價，可以得到較為科學(xué)、直觀的美景度評價結(jié)果[10]，但并不能反映植物多樣性狀況。相比層次分析法等其他方法，SBE法能夠獲得更加嚴(yán)密、精確的植物景觀評價結(jié)果[11]。由于人工綠地植物種植比較穩(wěn)定，具有強(qiáng)維護(hù)特征，植物的季節(jié)性演替不明顯，同時人工綠地有季相設(shè)計(jì)，四季均存在開花結(jié)果等季節(jié)變化，因此可通過單一季節(jié)植物多樣性調(diào)查進(jìn)行簡化研究。

徐匯濱江綠地是上海近年來投入較大、重點(diǎn)建設(shè)的城市公園綠地[12]，植物繁多，種類豐富[13]，景色優(yōu)美，在濱水景觀效果和植物多樣性方面具有一定的代表性和研究價值。文章選取其中植物配置不同的14處典型景觀樣地，使用SBE法評價景觀并測取植物多樣性，嘗試使用Spearman相關(guān)性判別植物多樣性與美景度的關(guān)聯(lián)性，以期為今后的城市濱水綠地植物設(shè)計(jì)及相關(guān)研究提供參考。

1 研究對象

徐匯濱江地區(qū)自20世紀(jì)60年代以來工廠逐漸聚集，生態(tài)環(huán)境遭到破壞。21世紀(jì)初，上海市政府決定對徐匯濱江進(jìn)行改造，遷出全部工廠。2010年5月1日，徐匯濱江綠地改造完成，開始開放。綠地共9.4 km，其中保留較多工業(yè)遺產(chǎn)，與濱江景觀融合[14]，是上海品質(zhì)較好的濱水綠地。本研究選擇徐匯濱江開發(fā)較完善、最著名和具有代表性的段落為研究范圍，即由徐匯濱江規(guī)劃展示中心至漕河涇港總計(jì)約1.3 km（圖1）。通過實(shí)地走訪，在其中選擇了14個不同的植物配置典型樣地作為研究對象（圖2）。為了在美景度評價中呈現(xiàn)完整的景觀場景，各樣地均為園路或硬地圍合的完整綠地。

圖1 研究范圍Fig. 1 Study area

圖2 研究樣地分布Fig. 2 Distribution of sample plots

本研究于2020年10月對14個樣地進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研。每樣地取4處1 m×1 m的樣方統(tǒng)計(jì)灌木植物數(shù)量，并采用普查法進(jìn)行垂直層數(shù)、喬木數(shù)量及植物品種的計(jì)數(shù)（表1）。同時記錄植物是否修剪、存活狀況是否良好、有無色葉植物、植物是否在開花期等養(yǎng)護(hù)情況信息作為影響因素參考（表2）。植物修剪程度按照顯著修剪為規(guī)則形狀、修剪過但自然生長一段時間、完全自然生長狀態(tài)分為修剪度高、中、低三個等級；存活狀況按照植物高大，枝葉茂密和有干枯，地被裸露分為好和差兩種。色葉植物與開花期通過直接觀察植物群落獲得。

表1 樣地植物信息Tab. 1 Plant information of sample plots

表2 植物生長養(yǎng)護(hù)信息Tab. 2 Plant maintenance information

2 研究方法

2.1 樣地植物多樣性分析

選取植被群落垂直層數(shù)、物種數(shù)、密度、均勻度、豐富度5個具有代表性的多樣性指征要素[15]為研究指標(biāo)（表3），分別計(jì)算每個樣地的垂直層數(shù)，喬、灌木的物種數(shù)、密度、均勻度和豐富度。

表3 植物多樣性研究指標(biāo)Tab. 3 Plant diversity research indexes

2.2 樣地植物景觀美景度評價

SBE法是基于心理物理學(xué)理論，主張以大眾視角進(jìn)行群體審美標(biāo)準(zhǔn)評價，并建立相應(yīng)模型的景觀評價方法[10]。本研究參考Daniels和Boster提出的方法[16]，對14個調(diào)研樣地逐一拍攝綠地照片，以1.6 m高度進(jìn)行統(tǒng)一拍攝，盡量拍攝到該綠地所有植物類型同時避開附近裝飾物、水岸、建筑的影響，完整呈現(xiàn)其景觀風(fēng)貌。通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)放問卷邀請市民評價樣地景觀照片（圖3），采用七分評價方法，以3、2、1、0、-1、-2、-3分別代表非常喜歡、喜歡、較喜歡、一般、不太喜歡、不喜歡、非常不喜歡進(jìn)行打分。網(wǎng)絡(luò)問卷通過問卷星在微信、微博等平臺針對廣大上海市民發(fā)放，以獲得大眾審美評價。問卷發(fā)放時間為3天，共發(fā)放95份問卷。人工刪除其中全部選擇一個選項(xiàng)和填寫時間不超過30 s的問卷，最終得到有效問卷90份，風(fēng)景園林專業(yè)與非風(fēng)景園林專業(yè)人群的比例為1∶9。

圖3 樣地全景圖片評價問卷頁示例Fig. 3 Questionnaire page of plot panoramic picture evaluation

對問卷結(jié)果進(jìn)行整理，將每個樣地的大眾評分?jǐn)?shù)據(jù)按照分值等級從小到大排列，統(tǒng)計(jì)各等級頻率（f）。因各等級頻率呈現(xiàn)正態(tài)分布，使用Excel的NORMISNV函數(shù)計(jì)算樣地正態(tài)分布模型中7個等級各自對應(yīng)的單側(cè)分位數(shù)z，并求取z值的平均值Z。為避免評分者的主觀評判差異影響，選取樣地中的一個單純草地——樣地4作為基準(zhǔn)樣地，由其余各個樣地與基準(zhǔn)樣地的Z值之差得到SBE值，具體計(jì)算見公式（1）。

式中，SBEi為第i個樣地的最終評價值，Zi為第i個樣地的Z值，Z0為對照景觀的Z值。若SBE值為正，則該景觀評價優(yōu)于對照景觀；若SBE值為負(fù)，說明該景觀評價劣于對照景觀。SBE絕對值越大，其與對照景觀的景觀質(zhì)量差距就越大。

2.3 植物多樣性與美景度的關(guān)聯(lián)性分析

（1）由于不同數(shù)據(jù)量級差距較大，將植物多樣性與美景度的直接計(jì)算結(jié)果進(jìn)行（0, 1）歸一化處理以獲得直觀、可比照的數(shù)據(jù)。歸一化計(jì)算見公式（2）。

式中，Xnormalization為歸一化計(jì)算值， 為該項(xiàng)數(shù)據(jù)的直接計(jì)算值，為該系列數(shù)據(jù)的最小值，為該系列數(shù)據(jù)的最大值。

（2）對歸一化后的植物多樣性指標(biāo)逐一與美景度進(jìn)行相關(guān)性分析。因植物多樣性與美景度數(shù)據(jù)均非正態(tài)分布，故采用Spearman相關(guān)性分析。以置信度小于0.01為顯著相關(guān)，置信度小于0.05為相關(guān)，并根據(jù)相關(guān)系數(shù)進(jìn)一步判斷正負(fù)相關(guān)性。

（3）將樣地按照SBE值從低到高排序，并使用該順序在Excel構(gòu)建美景度和與之相關(guān)的植物多樣性指標(biāo)的散點(diǎn)圖與趨勢線，觀察各樣地的植物多樣性改變情況。以多樣性歸一化數(shù)據(jù)值與趨勢線的差值計(jì)其偏離度。當(dāng)偏離度大于0.4時提示樣地的指標(biāo)水平異常，需討論探察此特殊情況的產(chǎn)生原因。

3 結(jié)果與分析

3.1 植物多樣性分析結(jié)果

植物多樣性分析結(jié)果如表4。各樣地的總物種數(shù)多為2～4種，有少數(shù)樣地物種稍多，達(dá)5～6種，喬木的物種數(shù)較灌木更多。各樣地的植物景觀垂直分層往往分為1～4層，多數(shù)為2～3層。各樣地總Simpson指數(shù)均小于0.6，喬木的Simpson指數(shù)較灌木更高，同樣說明喬木的多樣性較灌木更好。喬木密度各樣方趨同，大致在0～0.3之間，說明徐匯濱江缺乏疏密不同的喬木造景。灌木的密度差距較大，灌木種類與種植方法對此數(shù)據(jù)有較大的影響?？傮w物種豐富度適中，7號樣方與14號樣方表現(xiàn)出較高的豐富度，其余樣方豐富度在0～1之間，普遍較低。喬木的豐富度明顯高于灌木豐富度，與多樣性結(jié)論形成一致的比照?？傮w來說，徐匯濱江的喬木物種多樣性高于灌木，喬木植物搭配也更加豐富。

表4 指標(biāo)分析Tab. 4 Index analysis

3.2 植物景觀評價結(jié)果

經(jīng)過檢驗(yàn)，各樣地大眾評價數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布，可以使用SBE法統(tǒng)計(jì)。各樣地的SBE評價值從低到高如圖4所示。由美景度評價結(jié)果可得出所有樣地的相對景觀評價，分析得分可得到公眾對于植物景觀欣賞的偏好。除2號、5號、7號、8號樣地評價低于草坪基準(zhǔn)樣地以外，其余樣地景觀評價皆為正向，特別是10號、11號樣地景觀評價遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他樣地。

圖4 樣地照片及SBE值Fig. 4 Plot photos and SBE values

3.3 植物多樣性與植物景觀評價的關(guān)聯(lián)性分析

Spearman相關(guān)性分析結(jié)果如表5所示，其中以置信度小于0.01為顯著相關(guān)，置信度小于0.05為相關(guān)，相關(guān)系數(shù)的正負(fù)決定了相關(guān)性的正負(fù)?？煽闯?項(xiàng)植物多樣性指標(biāo)與景觀評價具有正向關(guān)聯(lián)特征，6項(xiàng)不相關(guān)。具備關(guān)聯(lián)性的指標(biāo)為：垂直層數(shù)、總物種數(shù)、灌木物種數(shù)、總Simpson指數(shù)、總豐富度、灌木豐富度，均與植物景觀評價呈現(xiàn)正相關(guān)性。其關(guān)聯(lián)性由高到低為：灌木物種數(shù)＞垂直層數(shù)＞總物種數(shù)＞總Simpson指數(shù)＞總豐富度＞灌木豐富度。除總豐富度和灌木豐富度外其余指標(biāo)均為顯著相關(guān)，其中灌木物種數(shù)的關(guān)聯(lián)性最為顯著，灌木豐富度的相關(guān)系數(shù)接近1。

表5 Spearman相關(guān)性分析結(jié)果Tab. 5 Spearman correlation analysis results

各個樣地的SBE值與具有關(guān)聯(lián)性的植物多樣性的歸一化數(shù)據(jù)如圖5所示。顯著偏離趨勢線超過0.4的植物多樣性指標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)共9個，分別在樣地7、3、1、14、11、10的數(shù)據(jù)內(nèi)出現(xiàn)，其中樣地7最為集中。該樣地的垂直層數(shù)、總物種數(shù)、總Simpson指數(shù)、總豐富度指標(biāo)數(shù)據(jù)均顯著高于趨勢線水平，說明其植物多樣性水平總體上較高，但其SBE值卻低于草坪基準(zhǔn)樣地，成為唯一特例。

圖5 植物景觀評價結(jié)果及植物多樣性數(shù)據(jù)Fig. 5 Results of plant landscape evaluation and the species diversity data

4 討論

4.1 總體相關(guān)性指標(biāo)對植物景觀評價影響討論

本研究表明總物種數(shù)、垂直層數(shù)、總Simpson指數(shù)、總豐富度對植物景觀評價有正相關(guān)性。城市濱水綠地的植物多樣性普遍偏低、植物種類較少。增加植物種類、提高植物種植的均勻度，可有效提升總物種數(shù)、總Simpson指數(shù)和總豐富度指標(biāo)，獲得更好的景觀效果。徐匯濱江綠地的植被群落垂直層數(shù)多為2～3層，而4層以上的植物層次能夠更好地營造林冠線的起伏變化，提升景觀效果[17]。因此，在城市濱水綠地設(shè)計(jì)、建設(shè)中，進(jìn)一步豐富植物品種，增加植物造景層次，可以有效提升綠地的植物多樣性并改善景觀效果。

4.2 灌木豐富度對植物景觀評價影響討論

灌木物種數(shù)、豐富度與植物景觀評價也顯示出顯著的正相關(guān)性。灌木層的缺失或單一易造成垂直層次的利用不充分，影響植物景觀視覺效果。灌木往往在人平視高度上下生長，相比喬木、草被層更加貼近人的視覺感知。在秋景營造上，設(shè)計(jì)師往往注重色葉喬木的運(yùn)用，而忽視灌木的設(shè)計(jì)。徐匯濱江的灌木多為一種單一種植或兩種混播，但景觀評價較好的樣地具有2～3種灌木。如10號樣地使用八角金盤、紅花檵木和石楠進(jìn)行多層灌木種植，四季有花有色葉的變化，豐富多彩。因此在城市濱水綠地中應(yīng)重視灌木的種植應(yīng)用，增加灌木種類至三種或更多，既可增加灌木的多樣性，又可以豐富植物造景。

4.3 特例討論

對圖5指出的偏離趨勢線的點(diǎn)進(jìn)行分析：在所有樣地中，14號、10號、11號樣地的美景度評價最高，但相關(guān)的植物多樣性指標(biāo)并不突出；7號樣地的植物多樣性水平高，但美景度評價較低。由此推斷植物養(yǎng)護(hù)、存活和配置狀況也可能對景觀效果產(chǎn)生重要影響。其中，14號、10號樣地的植物修剪整齊，生長良好，有色葉植物；11號樣地雖修剪度不如10號樣地理想，但同樣生長良好，且是唯一處在開花期的樣地之一；而同樣有色葉植物、在開花期、生長良好的1號樣地，其美景度評價也較高。此外，7號特例樣地蘆葦修剪度低，顯得形態(tài)雜亂，草地存活狀況差，地面裸露，大大影響了景觀效果。美景度評價偏低的2號、5號、8號樣地，植物養(yǎng)護(hù)和存活狀況也同樣不佳。因此可推斷美景度除了受植物多樣性影響外，還受植物養(yǎng)護(hù)、生長狀況等影響。如果植物較為豐富，但生長雜亂，放任死亡，則景觀效果也不理想；通過基本的養(yǎng)護(hù)保持植物的枝葉茂密、地面不裸露、修剪齊整，是保證植物發(fā)揮其生態(tài)作用與造景效果的基礎(chǔ)。此外，徐匯濱江在調(diào)查時間的開花植物為杜鵑，色葉植物包括銀杏、紅花檵木、楓香等，均為上海鄉(xiāng)土植物。在綠地植物設(shè)計(jì)過程中適當(dāng)選取此類鄉(xiāng)土色葉植物和開花植物，營造豐富的季相變化，也可以在增加植物多樣性的基礎(chǔ)上使景觀效果更好。

5 討論

在所考察的植物多樣性指標(biāo)中，垂直層數(shù)、總物種數(shù)、灌木物種數(shù)、總Simpson指數(shù)、總豐富度、灌木豐富度與美景度具有正向關(guān)聯(lián)性，因此提升這些多樣性指標(biāo)有利于城市濱水綠地造景。具體建議包括：

（1）進(jìn)一步豐富植物配置與造景層次。如通過增加垂直層數(shù)至4層及以上來營造豐富的視覺層次；增加植物種類至4～6種來營造不同的花葉、形態(tài)的時空變化；突破單種喬—灌—草的簡單種植模式，增加地被層或高度錯落的喬灌木多層種植塑造綠地的植物林冠線。這些舉措既令城市濱水綠地景觀增色，又豐富了城市濱水綠地的植物多樣性。

（2）增加灌木的應(yīng)用。增加灌木至三種或更多，采用具有色葉、開花特色的鄉(xiāng)土灌木造景，如應(yīng)用紅花檵木、灑金桃葉珊瑚等色葉灌木，或杜鵑一類開花灌木，既可以豐富灌木小層次，填充垂直層數(shù)，也可以在視覺上更引人入勝。

（3）保證基本的植物生長與養(yǎng)護(hù)，使植物發(fā)揮正常的生態(tài)作用與造景效果。避免大面積的裸露土地，地被缺失導(dǎo)致土地裸露可能會給人荒涼之感，無論是設(shè)計(jì)的空缺或后期養(yǎng)護(hù)不力，都會影響游客的觀感。保證植物的存活情況，既要保證植物枝繁葉茂，也要保證修剪得當(dāng)，不至于雜亂無章。此外，養(yǎng)護(hù)也要保證植物能夠按時開花結(jié)果，表現(xiàn)出自身的季相特征。