三十種藤本植物在高速公路邊坡綠化的評價與篩選

唐忠國 陳弘曦 李冰 唐慶 霍典 李進(jìn)華

（1.廣西新祥高速公路有限公司 廣西崇左 532200；2.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 廣西南寧 530002；3.廣西交通投資集團(tuán)崇左高速公路運營有限公司 廣西崇左 532200）

藤本植物指體細(xì)長而又不能自身直立生長，只能依附其他植物或支持物纏繞或攀援向上生長的植物。根據(jù)莖質(zhì)地不同，可分為草質(zhì)藤本和木質(zhì)藤本；根據(jù)攀附方式的不同，可分為纏繞藤本、吸附藤本、卷須藤本和攀援藤本。藤本植物在立體綠化、邊坡綠化、生態(tài)保護(hù)等方面具有非常高的應(yīng)用價值[1]。對于土壤干旱又瘠薄的石質(zhì)邊坡等特殊環(huán)境，因其具有適應(yīng)性強，根系發(fā)達(dá)和生物量大等特征，相對于草本植物而言，藤本植物更具優(yōu)勢[2-3]。目前，關(guān)于藤本植物應(yīng)用方面的研究主要是空間立體綠化、土質(zhì)邊坡綠化評價及石場廢棄地和石漠化地區(qū)生態(tài)修復(fù)等[4-11]，而對于藤本植物在高速公路石質(zhì)邊坡的應(yīng)用篩選未見有報道。因此，本研究藤本植物在石質(zhì)邊坡綠化的應(yīng)用價值并篩選出適宜的綠化種類，對于廣西的生態(tài)綠化建設(shè)和生態(tài)保護(hù)具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣地概況試驗地位于廣西壯族自治區(qū)崇靖高速和崇水高速，崇左市屬亞熱帶濕潤季風(fēng)區(qū)，1月平均氣溫13.8℃，7月平均氣溫28.1℃，年平均氣溫20.8～22.4℃，無霜期為330 d以上，江州區(qū)更高達(dá)364 d，降雨量為1 088～1799 mm，降雨量最多的地方是大新縣下雷鎮(zhèn)，市區(qū)及扶綏、寧明兩縣年平均降雨量在1 250 mm以下。春旱災(zāi)害較為頻繁，8和9月受熱帶風(fēng)暴影響易發(fā)水災(zāi)。

1.1.2 試材按景觀價值、適生性能、繁育難度、應(yīng)用潛力以及經(jīng)濟(jì)性等20個評價因子，初步選擇30種藤本植物種植在廣西崇靖高速和崇水高速石質(zhì)邊坡上，種植的藤本植物名錄詳見表1。

表1 三十種鄉(xiāng)土藤本植物在高速公路邊坡綠化名錄

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計試驗在2020年3月開始，2022年8月，根據(jù)景觀價值、適生性能、 繁育難度、應(yīng)用潛力以及經(jīng)濟(jì)性等4個因子，設(shè)置20個指標(biāo)針對30種藤本植物在高速公路邊坡綠化的效果與潛力進(jìn)行評價與篩選。

1.2.2 應(yīng)用層次分析法（AHP）建立層次結(jié)構(gòu)模型根據(jù)層次分析對層次隸屬關(guān)系和指標(biāo)關(guān)聯(lián)性的要求，建立藤本植物景觀價值、適生性能、繁育難度、應(yīng)用潛力及經(jīng)濟(jì)性綜合評價模型（表2）。模型分為3層，第1層為目標(biāo)層（A）；第二層為準(zhǔn)則層（B），包括景觀價值(B1)、適生性能(B2)、繁育難度(B3)、應(yīng)用潛力(B4)以及經(jīng)濟(jì)性(B5)等5個性狀；第三層為因子層（C）。

1.2.3 各層級指標(biāo)重要性程度判斷矩陣構(gòu)建各層級指標(biāo)重要性程度，按9級設(shè)定，各級別的含義見表3。

表3 各層級指標(biāo)重要性程度判斷矩陣及其含義

1.2.4 評價等級的劃分藤本植物的評價等級劃分的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實地調(diào)查與綜合評價的分值來劃分，其分值≥4.00分為Ⅰ級，3.50～3.99分為Ⅱ級，3.00～3.49分為Ⅲ級。

2 結(jié)果與分析

2.1 判斷矩陣的構(gòu)造和各指標(biāo)的權(quán)重計算

發(fā)放藤本植物在高速公路石質(zhì)邊坡綠化調(diào)查問卷并咨詢30位專業(yè)為林學(xué)、園林施工、觀賞園藝、遺傳育種等領(lǐng)域的相關(guān)專家意見，對調(diào)查問卷進(jìn)行整理分析，確定判斷矩陣（表4）。

表4 不同層次的判斷矩陣及一致性檢驗結(jié)果

用1/9-9比率標(biāo)度對兩兩因子之間進(jìn)行比較，求出其最大特征根λmax所對應(yīng)的特征向量wi。所求特征向量wi經(jīng)歸一化，即為各評價因素的權(quán)重分配。一致性。檢驗公式：CR=CI/RI。其中CR為判斷矩陣的隨機一致性比率；CI為判斷矩陣的一致性指標(biāo)，CI=(λmax-n)/(n-1)。當(dāng)判斷矩陣的CR＜0.1時或λmax=n，CI=0時，認(rèn)為矩陣具有滿意的一致性，否則需調(diào)整矩陣中的元素以使其具有滿意的一致性（表4中各矩陣判斷都通過了一致性檢驗）。

基于以上判斷矩陣，得出B層權(quán)重，計算出因子層（C）相對于準(zhǔn)則層的權(quán)重，將2個層次的權(quán)重相乘，計算因子層（C）相對于目標(biāo)層權(quán)重，進(jìn)行排序，即層次總排序(表5)。

表5 綜合評價體系因子層(C)相對于目標(biāo)層(A)的總排序結(jié)果

2.2 計算綜合評價得分

依據(jù)野外調(diào)查、引種馴化的日常觀測、試驗和養(yǎng)護(hù)工作記錄，參考林學(xué)、遺傳育種、風(fēng)景園林等相關(guān)專家意見和文獻(xiàn)[10]，制定5分制評分標(biāo)準(zhǔn)（表6）。依據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)對30種藤本植物進(jìn)行打分，計算各項指標(biāo)的平均分，再與各指標(biāo)權(quán)重加權(quán)綜合，得出各植物的綜合評分。

表6 各評價指標(biāo)的評分標(biāo)準(zhǔn)

2.3 藤本植物在高速公路石質(zhì)邊坡綠化的綜合評價

根據(jù)各項指標(biāo)的評分標(biāo)準(zhǔn)，對30種藤本植物在石質(zhì)邊坡綠化進(jìn)行評分。AHP評價體系中，根據(jù)各指標(biāo)的權(quán)重和評分標(biāo)準(zhǔn)（表5、6），將各指標(biāo)所得的分值與各自權(quán)重值相乘，然后將所有指標(biāo)所計算得到的數(shù)值相加，得出各藤本植物的綜合得分。

由表7可知，根據(jù)綜合評價的分值來劃分，其分值≥4.00分為Ⅰ級，3.50～3.99分為Ⅱ級，3.00～3.49分為Ⅲ級。因此，將30種藤本植物綜合得分按照差值平均劃分為3個等級，Ⅰ級的藤本植物為囊托羊蹄甲、爬山虎、三角梅小葉淺紫、木麒麟、使君子、雞屎藤、翅莖白粉藤、炮仗花、菰腺忍冬、常春油麻藤，適應(yīng)性較強的藤本植物；Ⅱ級的藤本植物為蒜香藤、金鐘藤、凌霄、山蒟、珊瑚藤，適應(yīng)性強的植物；其他均為Ⅲ級，適應(yīng)性一般的藤本植物。

表7 三十種藤本植物在石質(zhì)邊坡綠化的綜合評分

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

AHP層次分析法是目前對植物篩選較為科學(xué)合理的評價方法。對于不同評價目的和植物類群的變化，具有較大的差異，受主觀性變化影響大。不同專家學(xué)者、不同層次的觀賞者、不同年齡及受教育水平不同者都會影響評價結(jié)果[12]。大量研究表明，藤本植物在垂直綠化、邊坡綠化、礦山修復(fù)等生態(tài)修復(fù)方面具有較突出的貢獻(xiàn)，比如馬若晨等[13]研究三角梅品種的耐寒性發(fā)現(xiàn)，三角梅小葉紫耐寒性較強，觀賞性較高的植物；宋世杰等[14]研究頂綠化植物耐熱性發(fā)現(xiàn)，常春油麻藤具有一定的耐熱性，同時也是邊坡綠化較好的藤本植物；于帥等[15]研究露天礦山植被恢復(fù)發(fā)現(xiàn)爬山虎具有較好的吸盤，能夠牢固的附著在石壁上，在露天礦山植被恢復(fù)中的應(yīng)用效果較好；馮茹等[10]研究采石場廢棄地藤本植物發(fā)現(xiàn)，爬山虎在耐旱和耐高溫的適生性較為突出，葛藤生長速度以及固土能力較為突出，而金銀花對土壤和氣候的選擇并不嚴(yán)格，但是植被調(diào)查和采石廢棄地藤本種植情況卻不盡人意，各項評價指標(biāo)均不具優(yōu)勢。

在本研究中，根據(jù)藤本植物的生物學(xué)特性與生態(tài)學(xué)特性，并結(jié)合實地調(diào)查種植試驗土壤結(jié)構(gòu)、溫度耐性、成活情況、養(yǎng)護(hù)難易、生長快慢等綜合特點，按景觀價值、適生性能、繁育難度、應(yīng)用潛力以及經(jīng)濟(jì)性等4個因子，設(shè)置20個指標(biāo)作為評價因子，對30種藤本植物的高速石質(zhì)邊坡綠化效果進(jìn)行綜合評價。結(jié)果表明，根據(jù)綜合評分的分值從高到低，其分值最高是囊托羊蹄甲，其次是爬山虎，分值最低是山牽牛。有研究表明，爬山虎在植物修復(fù)方面具有優(yōu)越性，在耐旱、耐貧瘠和耐高溫等各方面表現(xiàn)較為突出[16-19]，但是在本研究中，爬山虎排序并不是第1，而是囊托羊蹄甲，這也反映了在公路邊路綠化方面，還有部分具有較高的應(yīng)用價值與潛力的藤本植物，尚待今后進(jìn)一步的研究利用。

3.2 結(jié)論

本研究以廣西崇靖和崇水高速公路為試驗地，根據(jù)試驗地現(xiàn)場調(diào)查和層次分析相結(jié)合的方法，按景觀價值、適生性能、繁育難度、應(yīng)用潛力以及經(jīng)濟(jì)性等4個因子，設(shè)置20個指標(biāo)針對30種藤本植物在高速公路邊坡綠化的效果與潛力進(jìn)行評價與篩選。結(jié)果表明：Ⅰ級藤本植物為囊托羊蹄甲、爬山虎、三角梅小葉淺紫、木麒麟、使君子、雞屎藤、翅莖白粉藤、炮仗花、菰腺忍冬、常春油麻藤，適應(yīng)性較強的藤本植物；Ⅱ級藤本植物為蒜香藤、金鐘藤、凌霄、山蒟、珊瑚藤，適應(yīng)性強的藤本植物；其他均為Ⅲ級，適應(yīng)性一般。