葛金釗 茍宇丹 甘栩杰 莊文化
摘要 黃桷是四川大學(xué)校園綠化景觀樹種之一,其落葉時(shí)間跨度非常大,對(duì)交通和景觀影響較大。為了探明四川大學(xué)望江校區(qū)內(nèi)的黃桷樹落葉差別及影響因素,將四川大學(xué)望江校區(qū)分為8個(gè)試驗(yàn)區(qū),選取各區(qū)域內(nèi)總計(jì)129個(gè)黃桷樹樣本進(jìn)行試驗(yàn),測(cè)定其表層土壤的pH、表層土壤溫度、葉綠素含量,并統(tǒng)計(jì)各區(qū)域黃桷樹落光比例,利用統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律研究其相關(guān)性,探索土壤pH、土壤表層溫度對(duì)黃桷樹落葉狀況的影響,并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果建立了四川大學(xué)校園黃桷樹的綠化評(píng)價(jià)體系。結(jié)果表明:土壤pH與黃桷樹的葉綠素含量及落光比例呈現(xiàn)明顯的相關(guān)性。pH在5.7~6.0時(shí),落光比例與pH呈負(fù)相關(guān),在6.0處達(dá)到最低點(diǎn),此時(shí)黃桷樹落葉速率最慢,土壤pH在6.0~6.7時(shí),落光比例與pH呈正相關(guān)。pH在5.7~6.3時(shí),葉綠素含量與pH呈負(fù)相關(guān),在 6.3左右達(dá)到最低點(diǎn)。pH在6.3~6.6時(shí),葉綠素含量與pH呈正相關(guān)。試驗(yàn)區(qū)土壤表層溫度基本在16.4~18.0 ℃范圍內(nèi),黃桷樹的落葉狀況與試驗(yàn)區(qū)土壤溫度相關(guān)性不顯著。以上述研究數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),選取8個(gè)黃桷樹種植試驗(yàn)區(qū)為研究對(duì)象,從生態(tài)性、觀賞性、安全性、功能性、社會(huì)性及經(jīng)濟(jì)性6個(gè)方面構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo),利用模糊優(yōu)先關(guān)系排序法,AHP層次分析法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重,以初步建立綠化評(píng)價(jià)模型,為下一步對(duì)各區(qū)域進(jìn)行綠化綜合評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞 黃桷樹;pH;溫度;葉綠素;落光比例;綠化效果評(píng)價(jià)
中圖分類號(hào) S731.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611(2015)27-144-07
Effect on Defoliation and Establishment of Comprehensive Evaluation Model of Ficus lacor Ham
GE Jin-zhao1,GOU Yu-dan1,GAN Xu-jie1,ZHUANG Wen-hua1,2*
(1.State Key Laboratory of Hydraulic and Mountain River Engineering,Sichuan University,Chengdu,Sichuan 610065; 2.Key Laboratory of Water Saving Agriculture in Hill Areas in Southern China,Chengdu,Sichuan 610066)
Abstract Ficus lacor Ham is one of the many species planted in Sichuan University for landscaping.The research was conducted in eight districts on campus,an overall of 129 tree samples were tested in April,to collect the data of pH,temperature in surface soil and chlorophyll content in leaves,and to conclude the defoliating rate of Ficus lacor Ham in each district.We studied the correlation between pH,temperature and the defoliating rate of Ficus lacor Ham using statistics principles,and founded a evaluation model to guide the plantation of Ficus lacor Ham.The results showed that pH of soil was correlated to chlorophyll content and defoliating rate of Ficus lacor Ham.When pH was at the range of 5.7-6.0,defoliating rate showed a negative correlation with pH,and reached its lowest point at pH 6.0,while pH at the range of 6.0-6.7,defoliating rate showed a positive correlation with pH.At the range of pH5.7-6.3,chlorophyll content showed a negative correlation with pH,and reached its lowest at pH 6.3,while at the range of pH 6.3-6.6,chlorophyll content showed a positive correlation with pH.Temperature of superficial soil showed little correlation with chlorophyll content and defoliating rate at the range of 16.4-18.0 ℃.Supported by the previous data,the Ficus lacor Ham plantation evaluation model is based on the methods of the fuzzy priority relation sorting and AHP hierarchical analysis,covering the aspects of ecological,security,ornamental,functional,social and economy of the plantation,forming the foundation of the comprehensive evaluation of Ficus lacor Ham plantation on Wangjiang Campus in the following research.
Key words Ficus lacor Ham; pH; Temperature; Chlorophyll content; Defoliating rate; Evaluation model of Ficus lacor Ham plantation
黃桷樹(Ficus lacor Ham),別名大葉榕、黃桶榕等,??崎艠鋵?,原產(chǎn)華南、西南地區(qū),尤以四川最為普遍。對(duì)SiO2、Cl2、粉塵和病蟲害有較強(qiáng)的抗性,且樹冠大、生長(zhǎng)快、壽命長(zhǎng)、易繁殖、耐修剪、耐移植,可用作行道樹、垂直綠化、沿江岸綠化、公園綠地、風(fēng)景區(qū)及環(huán)境綠化等[1]。四川大學(xué)校內(nèi)黃桷種植面積大,分布廣,落葉時(shí)間跨度大,其落葉狀況對(duì)景觀和交通具有重要的影響。目前,關(guān)于不同基因型植物葉片衰老的研究在水稻、小麥、玉米、木薯、綠豆、青椒等作物及橡膠樹、梨樹等樹種中已取得很多成果。研究表明,氮素、高溫脅迫、病蟲害、土壤或培養(yǎng)液pH等外部因素及植物的根系活力、SOD活性、內(nèi)源激素含量等內(nèi)部因素對(duì)植物葉片的衰老具有調(diào)控作用[2-10]。當(dāng)前,屋頂和公路的綠化評(píng)價(jià)模型研究已經(jīng)有較大的進(jìn)展和較為豐富的參考資料,其中模糊優(yōu)先排序法和AHP層次分析法的應(yīng)用較為廣泛,對(duì)校園綠化評(píng)價(jià)模型的建立具有一定的參考價(jià)值[11-18]。此次試驗(yàn)以研究四川大學(xué)校內(nèi)黃桷樹落葉狀況與土壤pH和溫度的關(guān)系為主要內(nèi)容,據(jù)此建立起合理的綠化評(píng)價(jià)模型,為四川大學(xué)校園黃桷的綠化優(yōu)化布局。
1 材料與方法
1.1 試材選擇和處理 該試驗(yàn)在四川大學(xué)望江校區(qū)校內(nèi)進(jìn)行,選擇校園各個(gè)區(qū)域內(nèi)的黃桷樹為試驗(yàn)材料,根據(jù)黃桷樹在校內(nèi)的分布及落葉狀況,選取了8個(gè)試驗(yàn)區(qū),每個(gè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的光照、人流量、車流量等變量基本相同,具體分區(qū)如圖1所示。
由于各區(qū)的環(huán)境差異(人流量、車流量、空氣濕度、日照條件等),在每個(gè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)以黃桷樹自身的經(jīng)緯度為材料編號(hào),總計(jì)選取129個(gè)樣本作為試驗(yàn)材料,分別對(duì)各個(gè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)試驗(yàn)樣本進(jìn)行pH、溫度與落葉狀況的觀測(cè)與分析,以達(dá)到控制變量的目的,使統(tǒng)計(jì)結(jié)果可靠。
1.2 測(cè)定指標(biāo)及方法
1.2.1 落光比例的測(cè)定。 定義存留葉片大于10片的樣本為未落光樣本,小于10片的樣本為已落光樣本。2015年3月20日9:00~12:00統(tǒng)計(jì)每個(gè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)已落光樣本的個(gè)數(shù),分別計(jì)算每個(gè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)樣本的落光比例。
1.2.2 葉綠素含量的測(cè)定。
2015年3月20日9:00~15:00在每棵未落光的試驗(yàn)樣本上隨機(jī)采摘10片葉子,采用便攜式葉綠素儀測(cè)量其葉綠素含量,計(jì)算每個(gè)未落光樣本的葉綠素含量平均值,計(jì)算每個(gè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)未落光樣本的葉綠素平均值。
1.2.3 土壤pH和溫度的測(cè)定。
2015年3月20日9:00~17:00,采用pH儀測(cè)定每個(gè)試驗(yàn)對(duì)象5 cm深處土壤的pH及溫度,計(jì)算每個(gè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)所有試驗(yàn)對(duì)象土壤的pH平均值和溫度平均值。
1.2.4 數(shù)據(jù)處理。
使用SPSS軟件計(jì)算各個(gè)區(qū)域土壤pH及溫度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差,在P=0.01的顯著性水平下分析各區(qū)土壤pH及溫度差異的顯著性。利用Excel軟件計(jì)算各個(gè)試驗(yàn)區(qū)樣本的落光比例和葉綠素含量平均值,并以相關(guān)系數(shù)為擬合標(biāo)準(zhǔn),選擇擬合度較高的曲線,擬合出8個(gè)試驗(yàn)區(qū)土壤pH均值與落光比例及葉綠素含量的對(duì)應(yīng)曲線,土壤平均溫度與落光比例及葉綠素含量的對(duì)應(yīng)曲線。
2 結(jié)果與分析
2.1 各試驗(yàn)區(qū)土壤pH及溫度
通過(guò)對(duì)各個(gè)試驗(yàn)區(qū)的環(huán)境比較和數(shù)據(jù)分析(表1),可以得出周圍環(huán)境因素對(duì)土壤pH及表層溫度影響的定性分析結(jié)果。根據(jù)觀察,臨近校門的道路或車道,人流及車流量大,汽車尾氣排放嚴(yán)重的地區(qū),土壤pH普遍較低。由表2可知,①、②區(qū)的土壤平均pH有顯著性差異,①區(qū)土壤相較于②區(qū)土壤而言偏酸性,這說(shuō)明人流及車流量,尤其是汽車尾氣的排放,對(duì)土壤pH有較顯著影響,使土壤酸性增強(qiáng)。而這2個(gè)區(qū)域的黃桷樹生長(zhǎng)狀況也有較大區(qū)別。比較這2個(gè)區(qū)域的日照條件可以發(fā)現(xiàn),試驗(yàn)區(qū)的環(huán)境開(kāi)闊,日照充分,樹間距大,種植密度小,日照時(shí)間長(zhǎng),黃桷樹長(zhǎng)勢(shì)就較好。另一方面,數(shù)據(jù)顯示①區(qū)和③區(qū)的土壤pH均值存在顯著性差異。位于③區(qū)的黃桷樹生長(zhǎng)狀況較差,落葉情況明顯高于①區(qū)和⑦、⑧2區(qū)。比較而言,③區(qū)附近地形不開(kāi)闊,建筑物遮擋多,人流及車流量減少,日照條件不充分,日照時(shí)間短,同時(shí)樹間距過(guò)小,樹葉相互遮擋,落葉開(kāi)始時(shí)間早,周期短,土壤pH明顯偏高,在6.7左右。
觀察發(fā)現(xiàn)土壤平均溫度較低的區(qū)域都是人流及車流量較大或地形較為開(kāi)闊、遮擋物少的區(qū)域,如①區(qū)、⑤區(qū)、⑥區(qū)、⑦區(qū)人流及車流量較大,⑧區(qū)地形開(kāi)闊、遮擋物少,其土壤平均溫度在16.4~16.9 ℃,②區(qū)、③區(qū)、④區(qū)都有建筑物遮擋,且②、③2區(qū)車流量都較小,其土壤平均溫度在17.6~18.0 ℃。分析發(fā)現(xiàn),無(wú)建筑物遮擋地區(qū)溫度變化快,溫差大,因此平均溫度低,溫度分布離散性大。數(shù)據(jù)顯示①區(qū)與③區(qū)的土壤溫度存在顯著性差異,①區(qū)的土壤平均溫度為16.8 ℃,低于③區(qū)17.7 ℃,①區(qū)的人流及車流量明顯高于③區(qū),且①區(qū)地形開(kāi)闊,遮擋物明顯少于③區(qū)。其結(jié)果與分析得出結(jié)論一致。從表中可以看出,環(huán)境因素相似的①區(qū)與⑤區(qū)的溫度平均值存在著明顯差異。從顯著性分析及各區(qū)域概率密度分析得出,①區(qū)的溫度分布較離散,而⑤區(qū)的溫度分布較為集中,平均值的代表性更強(qiáng)。而同樣有建筑物遮擋,人流及車流量小的④區(qū)及⑦區(qū),溫度平均值差異較大,比較2個(gè)區(qū)域溫度的離散程度,④區(qū)的溫度值范圍分布在16.5~20.5 ℃,溫度值離散程度較大,而⑦區(qū)的溫度值范圍分布在15.5~18.0 ℃,溫度值分布較為集中,綜合分析該地的日照時(shí)間及黃桷樹生長(zhǎng)狀況可以推測(cè),由于⑦區(qū)的樹冠幅大,間距密,且受建筑物遮擋方位影響,日照時(shí)間短且正午時(shí)分日光照射不充分,此外,⑦區(qū)的種植地為方形區(qū)域,由此導(dǎo)致土壤表層溫度偏小且分布集中,④區(qū)由于樹間距較大且冠幅相對(duì)較小,土壤表層與外界熱交換較快,黃桷樹沿道路軸線形成長(zhǎng)條型分布,日光照射不均勻,導(dǎo)致溫度值偏大且分布離散。
2.2 不同的土壤pH對(duì)黃桷葉片葉綠素含量的影響
由圖2看出,每個(gè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)未落光黃桷的葉綠素含量平均值與土壤pH平均值存在明顯的相關(guān)性。在5.7~6.6的范圍內(nèi),隨著土壤pH的增大,黃桷葉片葉綠素含量存在先降低后微小增加的趨勢(shì)。當(dāng)土壤pH在5.7~6.3時(shí),隨著pH的增加,黃桷的葉綠素含量呈逐漸降低的趨勢(shì),在土壤pH達(dá)到6.3左右時(shí),葉綠素含量達(dá)到最低。當(dāng)土壤的pH在6.3~6.6時(shí),隨著pH的增加,葉綠素含量呈微小增加的趨勢(shì),葉綠素含量基本穩(wěn)定在25~27。
2.3 不同的土壤pH對(duì)黃桷落光比例的影響不同試驗(yàn)區(qū)
內(nèi)土壤pH與黃桷的落光比例存在明顯的相關(guān)性。第1條擬合曲線顯示,在5.7~6.7的范圍內(nèi),隨著土壤pH的增加,落光比例呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)(圖3a)。當(dāng)土壤的pH在5.7~6.0時(shí),隨著pH的增加,落光比例呈逐漸降低的趨勢(shì),在6.0左右時(shí)達(dá)到最低點(diǎn)。當(dāng)土壤pH在6.0~6.7時(shí),隨著pH的增加,落光比例呈逐漸增加的趨勢(shì)。分析表明在6.0左右的土壤pH條件下,黃桷的落葉速度最慢,土壤pH高于或低于該值越多,落葉速度越快。
選擇不同的回歸方程進(jìn)行擬合得到相關(guān)系數(shù)也較大的擬合曲線。由圖3b中看出土壤pH在5.7~6.7的范圍內(nèi),隨著土壤pH的升高,黃桷的落光比例呈線性增加的趨勢(shì),在5.7左右的土壤pH條件下,黃桷的落葉速度最慢。
研究表明植物所處環(huán)境的pH對(duì)植物SOD活性具有很大的影響。SOD是生物體內(nèi)一種重要的自我保護(hù)酶,它可以不斷清除產(chǎn)生的自由基以減輕不良因子的危害[19]。馮建燦[20]研究表明,溶液pH為5.5~6.6時(shí),喜樹幼苗葉片SOD活性最高,不適宜的pH可引起SOD活性降低;馬成倉(cāng)[21]研究表明,油菜種子在pH6.0的緩沖液中萌發(fā)幼苗比pH 3.0~10.0都高,不適宜的pH能引起SOD活性降低的結(jié)論,都證明pH會(huì)影響植物SOD活性。同時(shí)喜樹幼苗和油菜種子的SOD活性都有較適宜的pH范圍,這與該試驗(yàn)結(jié)論一致。分析推測(cè),該試驗(yàn)中土壤的pH很可能是通過(guò)影響SOD活性間接影響黃桷葉片衰老速度的。
2.4 不同的土壤溫度對(duì)黃桷葉片葉綠素含量的影響 由圖4看出,當(dāng)土壤溫度在15.9~17.9 ℃時(shí),黃桷葉片的葉綠素含量并未隨著土壤溫度的增大或減少而呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性變化,分析表明土壤溫度在15.9~17.9 ℃的范圍內(nèi)與黃桷葉片葉綠素含量的關(guān)系很小。
2.5 不同土壤溫度對(duì)黃桷樹落光比例的影響
由圖5可以看出,當(dāng)土壤溫度在16.4~18.0 ℃時(shí),每個(gè)區(qū)域內(nèi)黃桷的落光比例和土壤溫度的平均值并未存在明顯的相關(guān)性,散點(diǎn)圖較為分散,各個(gè)區(qū)域的土壤平均溫度相差不大,黃桷樹的落光比例卻有較大差距。分析得出,當(dāng)土壤溫度在16.4~18.0 ℃時(shí),黃桷樹的落光比例與土壤溫度的相關(guān)性不顯著。
2.6 黃桷樹落葉速度緩慢的土壤條件
定義使黃桷樹落光比例低于15%,葉片葉綠素含量高于25的土壤條件為黃桷樹落葉緩慢的土壤條件。根據(jù)葉綠素—土壤pH曲線,落光比例—土壤pH曲線可得到黃桷樹落葉緩慢的土壤pH為5.9~6.2,而該試驗(yàn)所測(cè)得數(shù)據(jù)顯示土壤溫度基本在16.4~18.0 ℃范圍內(nèi),對(duì)黃桷樹的落葉狀況影響并不顯著,無(wú)法通過(guò)該試驗(yàn)確定黃桷落葉緩慢的土壤溫度條件。綜上可知,使黃桷落葉緩慢的適宜土壤pH為5.9~6.2,且16.4~18.0 ℃的土壤溫度條件基本不會(huì)影響黃桷樹的正常生長(zhǎng)。
3 校園黃桷樹種植區(qū)綠化評(píng)價(jià)體系
3.1 校園綠化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立
3.1.1 建立校園綠化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的目的。
校園綠化的目的是改善生存與居住環(huán)境,提高植被覆蓋面積,在達(dá)到生態(tài)功能的同時(shí)為人們的日常生活提供便利。因此,對(duì)校園的綠化系統(tǒng)建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,有助于指導(dǎo)校園的環(huán)境綠化規(guī)劃,使土壤與植被資源得到更加充分的應(yīng)用。針對(duì)黃桷樹的綠化評(píng)價(jià)體系,可以分析總結(jié)出校園最適宜種植黃桷樹的區(qū)域,以使黃桷樹的生態(tài)資源得到最大程度的利用,增強(qiáng)資源的優(yōu)化配置。
3.1.2 校園綠化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立的思路。
綠化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是由若干相互聯(lián)系、相互補(bǔ)充、具有層次性和結(jié)構(gòu)性的指標(biāo)組成的有機(jī)系列[11]。此次研究主要采用專家咨詢法和模糊優(yōu)先排序法相結(jié)合篩選指標(biāo),以滿足科學(xué)性和合理性原則[12]。指標(biāo)體系建立的步驟是,首先初步擬定評(píng)價(jià)指標(biāo),然后采用專家咨詢法,征求專家意見(jiàn),建立一般指標(biāo)體系及具體指標(biāo)體系,其次采用模糊優(yōu)先排序法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行相對(duì)重要性排序,以確定評(píng)價(jià)指標(biāo),最后建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并賦予權(quán)重。
3.1.3 校園綠化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的特點(diǎn)。
校園綠化評(píng)價(jià)體系具有特殊性、差異性、層次性的特點(diǎn)。綠化綜合評(píng)價(jià)是分析不同的因子對(duì)校園綠化建設(shè)的綜合影響[12]。評(píng)價(jià)主要分為3層,第1層為總目標(biāo)層,即綜合評(píng)價(jià);第2層為子目標(biāo)層,即生態(tài)性評(píng)價(jià)、安全性評(píng)價(jià)、觀賞性評(píng)價(jià)、功能性評(píng)價(jià)、社會(huì)性評(píng)價(jià)及經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià);第3層為具體的指標(biāo)層。經(jīng)過(guò)層層分析,最終對(duì)總目標(biāo)層進(jìn)行評(píng)價(jià)。
3.1.4 校園綠化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的內(nèi)容。
針對(duì)子目標(biāo)層的各個(gè)目標(biāo),歸納出校園綠化評(píng)價(jià)體系在各個(gè)目標(biāo)方面的影響因子,根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則,初步建立校園綠化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。
生態(tài)性評(píng)價(jià)主要從黃桷樹種植區(qū)綠地率、冠幅覆蓋率、植物群落結(jié)構(gòu)、其他品種木本植物的多樣性、黃桷樹生長(zhǎng)適應(yīng)性、水土保持能力、黃桷樹生長(zhǎng)狀況等方面評(píng)價(jià)。其中,生長(zhǎng)狀況主要以試驗(yàn)得到的pH與溫度影響落葉速率的研究取得的數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。安全性主要從栽植間距、黃桷樹高度、種植區(qū)視野通透性等方面評(píng)價(jià)。觀賞性取決于黃桷樹體量、形態(tài)、周圍景觀協(xié)調(diào)性、景觀空間尺度的適宜性。功能性指標(biāo)包括易識(shí)別性、可達(dá)性、無(wú)障礙性、空間場(chǎng)所豐富性。社會(huì)性評(píng)價(jià)包括居住者對(duì)黃桷樹綠化的認(rèn)知度、居住者對(duì)黃桷樹綠化的認(rèn)可度。經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)包括設(shè)計(jì)建設(shè)費(fèi)用、管理維護(hù)費(fèi)用。具體指標(biāo)見(jiàn)表3 校園黃桷樹種植區(qū)綠化綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的層次結(jié)構(gòu)。
3.1.5 校園綠化評(píng)價(jià)指標(biāo)的修正。
上一步擬定的評(píng)價(jià)指標(biāo)為定性指標(biāo),采用模糊優(yōu)先關(guān)系排序法定量分析。模糊優(yōu)先排序法的主要原理[14]如下。
(1)設(shè)論域U={u1,u2,…,un}上的FUZZY集A,建立優(yōu)先關(guān)系矩陣C=(Cij)n×n,以Cij表示ui與uj相比時(shí)的優(yōu)越程度。
Cii=0表示ui與uj相比無(wú)優(yōu)越性
0≤Cij≤1,i≠j,(i,j=1,2,3…n)
Cij+Cji=1
(2)建立截矩陣,進(jìn)行模糊優(yōu)先排序。取定閾值α∈[0,1] 得到截矩陣
Cα=C11C12…C1n
C21C22…C2n
…………
Cn1Cn2…Cnn,其中,Cij=0 Cij≥α1 Cij≤α
讓?duì)翉?到0,若首先出現(xiàn)Cα的第i行元素除對(duì)角線外全等于1,則ui為第1優(yōu)越對(duì)象(未必唯一)。除去第1優(yōu)越對(duì)象,得到新的優(yōu)先關(guān)系矩陣,用同樣的方法獲得第2優(yōu)越對(duì)象,如此繼續(xù)下去,可以將全部對(duì)象排出一定的優(yōu)劣次序。
(3)將定性順序利用隸屬度函數(shù)表示出來(lái)。如果已知論域U上各元素對(duì)A的隸屬順序,隸屬度按公式計(jì)算:
A(ui)=ln[m-r(ui)]/ln(m-1)
其中r(ui)表示元素ui隸屬順序,m=n+2,當(dāng)A(ui)≤0.60,該元素符合要求。
以子目標(biāo)層中的安全性評(píng)價(jià)中所包含指標(biāo)為例,U={u1,u2,u3,u4,u5}={栽植間距,高度,通透性},將初選的指標(biāo)兩兩比較,由10名行業(yè)專家或?qū)W者按特好、很好、稍好、相同、稍差、很差、特差分別得分10、9、7、5、3、1、0原則打分,評(píng)分結(jié)果如表4。
截矩陣中第2行除對(duì)角線元素外均為1,u2為第1優(yōu)越對(duì)象。除去C中有關(guān)u2的行和列,同理可以獲得新的優(yōu)先關(guān)系矩陣,確定第2優(yōu)越對(duì)象,直至排出相對(duì)優(yōu)越性序列:u1,u2,u3。代入隸屬度函數(shù)公式A(u2)=ln(3+2-1)/ln(5-1)=1,同理A(u2)=0.79,A(u3)=0.5,因此,只有u1,u2符合要求,即栽植間距及高度。
以同樣的方法分別對(duì)其他子目標(biāo)層下的指標(biāo)進(jìn)行篩選,結(jié)果如表5所示。
3.2 校園黃桷樹種植區(qū)綠化評(píng)價(jià)模型的建立
3.2.1 綠化評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定。
AHP層次分析法是由美國(guó)著名運(yùn)籌學(xué)家薩蒂在20世紀(jì)70年代提出的一種系統(tǒng)決策方法,這是一種定性和定量相結(jié)合的、系統(tǒng)化的、層次化的分析方法。AHP層次分析法的主要步驟如下。
(1) 構(gòu)造判斷矩陣。以已建立的層次模型為基礎(chǔ),構(gòu)造以薩蒂標(biāo)度為表現(xiàn)形式的比較判斷矩陣。
該試驗(yàn)以問(wèn)卷形式確定2個(gè)因素相比的標(biāo)度值(表6),以此建立判斷矩陣。在試驗(yàn)過(guò)程中,共回收有效問(wèn)卷100份,目標(biāo)調(diào)查對(duì)象中,60%為在校學(xué)生,20%為居民區(qū)居民,20%為專家學(xué)者。綜合各方面意見(jiàn),構(gòu)建判斷矩陣,計(jì)算單一層次元素的相對(duì)權(quán)重。
倒數(shù)2個(gè)因素相比,后者比前者重要性的標(biāo)度
(2) 計(jì)算各指標(biāo)相對(duì)權(quán)重
采用規(guī)范列幾何法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重:
①對(duì)判斷矩陣每一列規(guī)范化
aij=aijnk=1akj
②求規(guī)范列的平均值
Wi=1nnj=1aij
則W=[w1,w2…wn]T即為所求的特征向量。
③計(jì)算判斷矩陣的最大特征根λmax
λmax=1nni=1(AW)iWi
式中(AW)i表示向量AW的第i個(gè)元素。
(3) 進(jìn)行一致性檢驗(yàn)
①引入評(píng)判矩陣的一致性指標(biāo)
CI=λmax-nn-1,要求CR<0.1
②當(dāng)n≥3時(shí),引入平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI,取值見(jiàn)表7。
③計(jì)算一致性比率CR
CR=CIRI
當(dāng)一致性比率CR<0.1時(shí),認(rèn)為判斷矩陣的不一致程度在允許范圍內(nèi),具有滿意的一致性,可用其歸一化特征向量作為權(quán)向量,否則要重新構(gòu)造判斷矩陣,對(duì)A加以調(diào)整,直到具有滿意的一致性為止。
3.2.2 綠化評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算過(guò)程。
現(xiàn)以校園綠化生態(tài)評(píng)價(jià)為例,介紹指標(biāo)層權(quán)重的計(jì)算過(guò)程。比較判斷矩陣及綠化評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表8。其中,生長(zhǎng)狀況主要由試驗(yàn)得到的pH與溫度影響落葉速率的研究取得的數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
(1) 對(duì)矩陣每一列規(guī)范化
4k=1ak1=1+1/3+1/4+1/4=1.83
a11=a114k=1ak1=11.83=0.545
a21=0.182
a31=0.137
a41=0.137
4k=1ak1=3+1+1/3+1/3=4.67
a12=0.643
a22=0.214
a32=0.071
a32=0.071
同理可得最后的規(guī)范化矩陣為
A=0.5450.6430.4440.444
0.1820.2140.3330.333
0.1370.0710.1110.111
0.1370.0710.1110.111
(2) 規(guī)范列平均
W1=144j=1a1j=(0.545+0.643+0.444+0.444)/4=0.519
W2=144j=1a2j=(0.182+0.214+0.333+0.333)/4=0.266
W3=144j=1a3j=(0.137+0.071+0.111+0.111)/4=0.108
W4=144j=1a4j=(0.137+0.071+0.111+0.111)/4=0.108
W=(0.519,0.266,0.108,0.108)T為特征向量。
(3) 計(jì)算判斷矩陣最大特征值λmax
AW=13441/31331/41/3111/41/311
0.5190.2660.1080.108
(AW)1=1×0.519+3×0.266+4×0.108+4×0.108=2.1
(AW)2=1.087
(AW)3=0.434
(AW)4=0.434
λmax=144i=1(AW)iWi=4.081
(4) 對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)
由公式CI=λmax-nn-1
計(jì)算矩陣一致性指標(biāo),得CI=0.027
由表7查得RI=0.89,則CR=0.03<0.1
認(rèn)為具有滿意的一致性。
同理,可得出其他子目標(biāo)層下各指標(biāo)的權(quán)重(表9)。
3.2.3 校園黃桷樹種植區(qū)綠化評(píng)價(jià)模型
3.2.3.1 子目標(biāo)層評(píng)價(jià)模型。校園綠化子目標(biāo)層評(píng)價(jià)結(jié)果,由子目標(biāo)層下各指標(biāo)權(quán)重乘以各指標(biāo)評(píng)價(jià)值后加和得到,具體計(jì)算公式如下:
Fj=i+n-1iF(Pi)WPi
式中,F(xiàn)j代表子目標(biāo)層第j個(gè)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)值,j=1,2,3,……;F(Pi)表示指標(biāo)層各指標(biāo)的評(píng)價(jià)值;WPi表示各指標(biāo)對(duì)子目標(biāo)層的權(quán)重;n為該子目標(biāo)層指標(biāo)所包含的指標(biāo)層具體指標(biāo)的項(xiàng)數(shù)。
3.2.3.2 綜合評(píng)價(jià)模型
IRG=ni=1F(Pi)WPi
式中,IRG代表校園黃桷樹種植區(qū)綠化的綜合評(píng)價(jià)值;F(Pi)表示各指標(biāo)層具體指標(biāo)各因子的評(píng)價(jià)值;WPi代表校園黃桷樹種植區(qū)綠化綜合評(píng)價(jià)中指標(biāo)層各指標(biāo)相對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重。
4 結(jié)論
(1)土壤pH對(duì)黃桷樹的生長(zhǎng)有較大影響。5.9~6.2為適宜黃桷樹生長(zhǎng)的土壤pH范圍,在該pH范圍內(nèi),試驗(yàn)區(qū)內(nèi)黃桷樹的落光比例低于15%,葉片葉綠素含量高于25,由此可認(rèn)為黃桷樹是一種喜酸性的植物,適宜生長(zhǎng)的土壤pH應(yīng)與此相近。
(2)土壤溫度在15.9~17.9 ℃范圍內(nèi)對(duì)黃桷樹的生長(zhǎng)影響較小。在該溫度范圍,試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的黃桷樹落光比例和黃桷葉片的葉綠素含量都未隨溫度的變化而呈現(xiàn)出明顯的升降趨勢(shì),由此可認(rèn)為該溫度基本不會(huì)影響黃桷樹的正常生長(zhǎng)。
(3)結(jié)合四川大學(xué)情況,經(jīng)過(guò)專家建議及問(wèn)卷調(diào)查,參考國(guó)家或地方現(xiàn)有的綠化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范,如《上海市河道綠化評(píng)價(jià)研究》《北京居住區(qū)室外園林景觀評(píng)價(jià)指標(biāo)體系初探》等評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),采用層次分析法建立校園黃桷樹種植區(qū)綠化評(píng)價(jià)模型,包括生態(tài)性評(píng)價(jià)、安全性評(píng)價(jià)、觀賞性評(píng)價(jià)、功能性評(píng)價(jià)、社會(huì)性評(píng)價(jià)及經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)等6個(gè)指標(biāo),確定各指標(biāo)層權(quán)重,以此權(quán)重分配建立的綠化評(píng)價(jià)模型對(duì)四川大學(xué)的黃桷樹種植綠化建設(shè)具有一定的參考價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1] 黃遵純.黃桷樹[J].中國(guó)園林,1985(3):27-28.
[2] 劉宛,徐正進(jìn),陳溫福,等.不同氮素水平對(duì)直立穗型水稻品種群體光合特性的影響[J].沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2001,32(4):243-246.
[3] 張黎萍,荊奇,戴廷波,等.溫度和光照強(qiáng)度對(duì)不同品質(zhì)類型小麥旗葉光合特性和衰老的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2008,19(2):311-316.
[4] 李潮海,趙亞麗,王群,等.遮光對(duì)不同基因型玉米葉片衰老和產(chǎn)量的影響[J].玉米科學(xué),2005,13(4):70-73.
[5] 羅興錄,岑忠用,謝和霞,等.不同木薯品種抗衰老生理與淀粉積累特性研究[J].作物學(xué)報(bào),2007,33(6):1018-1024.
[6] 高小麗,孫健敏,高金鋒,等.不同基因型綠豆葉片衰老與活性氧代謝研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,41(9): 2873-2880.
[7] NESMITY D S,BRIDGES D C,BARBOUR I C.Bell pepper responses to root restriction[J].Journal of plant nutrition,1992,15(12):2763-2776.
[8] 李一鯤.土壤pH值與橡膠樹[J].云南熱作科技,1979(3):13-15.
[9] 王進(jìn),歐毅,武錚,等.高溫脅迫對(duì)早熟梨生理效應(yīng)和早期落葉的影響[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2011,24(2):547-551.
[10] GEPSTEIN S,GLICK B R.Strategies to ameliorate abiotic stress-induced plant senescence [J].Plant molecular biology,2013,82(6):623-633.
[11] 劉春霞.高速公路綠化綜合效益評(píng)價(jià)體系[J].城市環(huán)境與城市生態(tài),2007,20(3):38-44.
[12] 楊程程.屋頂綠化綜合評(píng)價(jià)模型的建立與研究[D].上海:上海交通大學(xué),2012:32-37.
[13] 楊林,王麟.公路景觀評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立方法的研究[J].森林工程,2008(1):80-83.
[14] 祁金峰,宋偉.模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)方法在浦河水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新,2010(7):139-141.
[15] 孫海濤.北京市公路綠化景觀功能評(píng)價(jià)體系研究[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2008:2-6.
[16] 宋子煒.平原區(qū)高速公路生態(tài)綠化評(píng)價(jià)體系構(gòu)建[J].公路交通技術(shù),2009(1):139-142.
[17] WERTHMANN C,VAN VALKENBURGH M A.American society of landscape architects.Green roof—A case study[M]. New York:Princeton Architectural Press,2007:5-10.
[18] KUMAR R,KAUSHIK S C.Performance evaluation of green roof and shading for thermal protection of buildings[J].Building and environment,2005,40(11):1505-1511.
[19] 王建華,劉鴻先,徐同,等.超氧化物歧化酶(SOD)在植物逆境和衰老生理中的作用[J].植物生理學(xué)通訊,1989(1):1-7.
[20] 馮建燦,鄧建欽,張玉潔,等. 培養(yǎng)液pH 值對(duì)喜樹幼苗生長(zhǎng)與SOD 活性、脯氨酸和葉綠素含量的影響[J].經(jīng)濟(jì)林研究,2001,19(3):6-8.
[21] 馬成倉(cāng),洪法水. pH 對(duì)油菜種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)代謝的影響[J]. 作物學(xué)報(bào),1998,24(4):509-512.