楊曉楠， 顏玉娟， 王鐘曼， 曹崳鑫

(中南林業(yè)科技大學風景園林學院， 湖南 長沙 410004)

近年來，生物入侵已經(jīng)成為全球性的熱門話題，外來物種入侵中國的形勢相當嚴峻，對外來生物進行風險分析和建立預警機制能夠以最經(jīng)濟的手段達到最優(yōu)的效果[1]。目前，我國已經(jīng)出現(xiàn)了很多對已經(jīng)定性的入侵植物的研究，例如紫莖澤蘭Ageratinaadenophora、水葫蘆Eichhorniacrassipes、空心蓮子草Alternantheraphiloxeroides和加拿大一枝黃花Solidagocanadensis等，并且取得了大量的研究成果[2-3]。也有一部分學者利用澳大利亞雜草評估系統(tǒng)、外來物種入侵風險指數(shù)評估體系、層次分析法等對一些種進行入侵風險評價[4-5]，或者根據(jù)地區(qū)特點建立當?shù)厝肭种参镲L險評價體系[6-7]，但相對來說數(shù)量不多。

濕地被稱為“地球之腎”，有較高的生物多樣性和生態(tài)凈化能力，但也具有脆弱性，一旦遭受外來物種的入侵將難以修復。隨著濕地的開發(fā)以及人們對新奇植物的喜好，在濕地植物景觀的設計上，很多外來物種被引入種植，不僅帶來了很大的生態(tài)安全隱患，還有可能適得其反，破壞原本的景觀效果。湖南境內(nèi)水系發(fā)達，濕地資源依托于豐富水資源廣泛存在，濕地類型齊全，也引入了不少外來植物。筆者觀察湖南省會長沙的濕地后，發(fā)現(xiàn)很多外來植物存在的地方景觀效果不佳甚至極差，因此有必要從景觀的角度對其中一些植物進行入侵性評價，對景觀設計者的植物應用提出建議和警示。

1 濕地植物的選取和概述

筆者以長沙市為例，通過對濕地的觀察和調(diào)研，選取景觀效果較差并疑似有入侵現(xiàn)象的濕地植物作為備選對象，又通過查閱文獻了解它們的研究現(xiàn)狀，最終確定了對再力花Thaliadealbata、香菇草Hydrocotylevulgaris、蒲葦Cortaderiaselloana、粉綠狐尾藻Myriophyllumaquaticum和睡蓮Nymphaeatetragona等5種濕地植物進行深入調(diào)查和研究，并將其特征進行概述整理(表1)。

續(xù)表1 5種濕地植物的概述Tab.1 Summary of 5 wetland plants中文名生活型繁殖特性傳播和擴散原產(chǎn)地及傳入方式入侵歷史研究現(xiàn)狀文獻睡蓮多年生浮水草本分株繁殖和種子繁殖,在野外以分株繁殖為主有意傳播,可通過水流擴散原產(chǎn)北半球溫帶地區(qū)、亞洲熱帶地區(qū)和大洋洲,作為觀賞植物引入—《中國外來植物》中指出其適應性極強,占領水域的速度非常快,可以對水域造成一定的污染,并且可能發(fā)生蟲害,應控制其引種于適當水域[12]

2 研究方法

層次分析法(AHP法)是美國運籌學家A. L. Saaty提出的，在系統(tǒng)工程中對非定量事件作定時分析的一種簡便方法，也是對人們主觀判斷作出客觀描述的一種有效方法。在AHP法中將決策問題按總目標、各層子目標、評價準則直至具體的方案的順序分解為不同的層次結構，再對具體準則的重要性程度兩兩相比來構造判斷矩陣和進行一致性檢驗，確定指標權重，最后根據(jù)需要得出結論。

2.1 建立入侵性評價體系

本文基于層次分析法(AHP法)建立目標層、準則層和指標層3個層次的評價指標結構模型，借助前人關于入侵植物風險評價研究和景觀評價研究的研究成果[21-22]，參考澳大利亞雜草評估系統(tǒng)和外來物種入侵風險指數(shù)評估體系等評價方法，選取適用于本次研究的評價因素，確定3個準則層(B1-B3)和10個指標層(C1-C10)的評價體系(詳見表2)。

表2 入侵性評價AHP模型Tab.2 AHP model of intrusion assessment目標層A準則層B指標層C指標類型植物景觀的層次性C1定性群落景觀B1植物與其生境的和諧性C2定性植物景觀的視覺舒適度C3定性植物物種多樣性C4定量濕地植物入侵性景觀評價群落生態(tài)B2生活型結構多樣性C5定量群落結構的穩(wěn)定性C6定性繁殖特性C7定量個體生態(tài)B3傳播和擴散C8定量傳入方式C9定量入侵歷史C10定量

2.2 指標評價標準

本文對長沙市水體進行了調(diào)研，每種被研究的植物選取5個典型的、面積均為100 m2的樣方，記錄樣方的名稱、位置和樣方內(nèi)植物的生活型。對于水生植物計算其相對蓋度，對于草本計算其相對高度、相對頻度和相對蓋度，對于灌木計算其相對高度、相對密度和相對蓋度，對于喬木計算其相對高度、相對密度和相對顯著度，并以此為基礎計算它們的重要值[23]。同時由同一個人在主要觀賞角度拍攝樣方照片，盡量將樣方種群完整取景。

2.2.2 定性指標 通過問卷調(diào)查的方式，將問卷發(fā)放給37名園林、風景園林等相關專業(yè)的大三、大四學生進行調(diào)查，填寫人須均已修過植物配置相關課程，對所調(diào)查的定性指標有一定的判斷力。問卷中包含野外調(diào)研中拍攝的25個樣方(每種植物5個)的照片，填寫人分別從C1、C2、C3和C6四個指標的角度，按照表4中的標準進行評分。每個樣方的指標得分為所有填寫人評分的均值，而每種植物的指標得分為所測得的5個樣方得分的均值。

2.3 確定指標權重和一致性檢驗

利用yaahp軟件中的“群決策”功能，邀請專家采用1～9標度法[25]構建判斷矩陣來對評價體系中的指標兩兩相比，最后對各專家的判斷矩陣進行加權幾何平均得出權重。為了檢驗各元素重要度之間的協(xié)調(diào)性，對所得權重進行一致性檢驗，CR(一致性比例)小于0.1則符合要求。

表3 C7-C10指標評價標準Tab.3 Index criteria of C7-C10指標評價標準備注繁殖特性C710分:未表現(xiàn)出所述特性或表現(xiàn)不明顯8分:明顯表現(xiàn)出1種繁殖特性6分:明顯表現(xiàn)出2種繁殖特性4分:明顯表現(xiàn)出3種繁殖特性2分:明顯表現(xiàn)出4種繁殖特性1分:明顯表現(xiàn)出4種以上繁殖特性參考表1中“繁殖特性”一欄,繁殖特性具體分為:(1)兼具有性繁殖和無性繁殖;(2)一年中可多次繁殖;(3)有性繁殖強大,可產(chǎn)生大量種子且種子活力高;(4)無性繁殖強大,可在枝節(jié)處生長根莖或匍匐枝,被切割后殘體容易形成新的植株;(5)生長速度快,可較快達到成熟期;(6)種子可以特定方式度過不利階段;(7)抗逆性強,對環(huán)境要求不嚴格傳播和擴散C810分:不具備明顯擴散現(xiàn)象8分:存在1種擴散方式6分:存在2種擴散方式4分:存在3種擴散方式2分:存在4種擴散方式參考表1中“傳播和擴散”一欄,擴散方式具體分為:(1)風力傳播;(2)水流傳播;(3)人為無意傳播或動物攜帶傳播;(4)人為有意傳播傳入方式C910分:自然傳入5分:無意引入2分:有意引入?yún)⒖急?中“原產(chǎn)地及傳入方式”一欄入侵歷史C1010分:無入侵歷史6分:國外其他氣候區(qū)有過入侵3分:國內(nèi)其他氣候區(qū)有過入侵2分:國外相似氣候區(qū)有過入侵1分:國內(nèi)相似氣候區(qū)有過入侵參考表1中“入侵歷史”一欄

表4 定性指標評價標準Tab.4 Evaluation standard of qualitative indexes 指標評價標準指標評價標準植物景觀的層次性C110分:植物群落十分錯落有致和富有韻律感8分:植物群落有適當?shù)膶哟魏土己玫捻嵚筛?分:植物群落層次感一般,整體中規(guī)中矩4分:植物群落比較單調(diào),層次比較雜亂2分:植物群落單調(diào),沒有層次或層次雜亂植物景觀的視覺舒適度C310分:植物景觀優(yōu)美,讓人心曠神怡,視覺體驗極好8分:植物景觀良好,給人比較適宜的視覺體驗6分:植物景觀一般,沒有一定的視覺沖擊4分:植物景觀較差,給人不好的視覺體驗2分:植物景觀極差,視覺上難以忍受植物與其生境的和諧性C210分:主體植物能很好地與周圍植物共生共存,環(huán)境優(yōu)美8分:主體植物能與周圍植物共生共存,環(huán)境良好6分:主體植物與周圍植物共生共存情況一般,環(huán)境一般4分:主體植物與周圍植物不協(xié)調(diào),環(huán)境較差2分:主體植物與周圍植物非常不協(xié)調(diào),環(huán)境極差群落結構的穩(wěn)定性C610分:植物長勢很好,可以長期維持群落結構8分:植物長勢好,可以維持較長期的群落結構6分:植物長勢一般,可以短期維持群落結構4分:植物長勢不好,群落結構有變差的趨勢2分:植物長勢極差,群落結構已經(jīng)破壞

2.4 綜合評價

將處理后的指標得分與其對應的指標權重相乘，計算加權平均數(shù)，將平均數(shù)乘以10換算成百分制，得到各評價因素的綜合得分，指標綜合評價值越大，表示該植物入侵性越弱[26]。再利用差值百分比分級法[27]，根據(jù)5種植物的綜合得分從景觀的視角將其入侵性劃分等級，最后對各項結果進行分析比較。

3 結果與分析

3.1 指標權重和一致性檢驗結果

將專家填寫的判斷矩陣輸入yaahp軟件，所得權重結果見表5；對所得權重進行一致性檢驗，結果見表6～表9。

表5 評價指標權重Tab.5 Evaluation index weights指標C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10權重0.050 10.077 20.064 20.174 80.059 60.239 90.126 30.097 80.061 90.048 2

表6 判斷矩陣A-B及一致性檢驗Tab.6 Judgment matrix A-B and consistency examinationAB1B2B3WiB11.000 00.394 30.586 30.191 5B22.535 91.000 01.387 00.474 3B31.705 60.721 01.000 00.334 2 注: CR=0.000 5<0.1。

表7 判斷矩陣B1-C及一致性檢驗Tab.7 Judgment matrix B1-C and consistency examinationB1C1C2C3WiC11.000 00.684 40.740 70.261 8C21.461 21.000 01.268 20.403 1C31.350 10.788 51.000 00.335 2 注: CR=0.002 7<0.1。

表8 判斷矩陣B2-C及一致性檢驗Tab.8 Judgment matrix B2-C and consistency examinationB2C4C5C6WiC41.000 03.054 00.700 10.368 6C50.327 41.000 00.258 40.125 6C61.428 43.870 61.000 00.505 8 注: CR=0.010 3<0.1。

3.2 綜合評價結果

為保證量綱一致，故對C4、C5指標的數(shù)值乘以10折算成分。其中粉綠狐尾藻折算后的C4數(shù)值略超過10，故在不影響最終結果的前提下，將粉綠狐尾藻的該指標數(shù)得分按10計算，其他植物分別減去同樣的分數(shù)。

將5種植物的綜合得分劃分為四個等級：Ⅰ級(0～25分)為不可引入和利用類、Ⅱ級(26～50分)為少量利用且嚴格控制類、Ⅲ級(51～75分)為可以利用但須加防范類、Ⅳ級(76～100分)為無入侵性可大量利用類。所研究的5種植物分級詳見表10。

表10 評價結果表Tab.10 Evaluation results植物名稱綜合得分等級再力花43.4Ⅱ級香菇草44.8Ⅱ級蒲葦53.5Ⅲ級粉綠狐尾藻51.0Ⅲ級睡蓮52.4Ⅲ級

3.3 各層次綜合評價結果分析

(1)從目標層(A1)的綜合評價結果來看：在景觀視角下，本次研究的5種植物或多或少都有一定的入侵性。其中再力花和香菇草的入侵性相對較大，在長沙洋湖濕地公園中，這兩種植物的入侵性在景觀上都體現(xiàn)得相當明顯。再力花的根莖在缺少限制措施的情況下，以其強大的生長力和繁殖力，已經(jīng)對部分濕地土壤造成“封鎖”，嚴重抑制了其他濕地植物的生存，因此造成了駁岸景觀中地表裸露和植物景觀不連續(xù)的情況，使景觀效果大打折扣；香菇草已經(jīng)成片地占領了水域，密集的香菇草不僅給人視覺上帶來不愉快的體驗，還因其對水體生態(tài)的破壞而產(chǎn)生的刺激性氣味讓游客對其種植區(qū)域避而遠之，而嗅覺體驗也正是景觀營造的重要部分。因此可以看出兩者的實際表現(xiàn)與本次研究評價結果比較一致。相比而言，蒲葦和睡蓮入侵性一般，兩者在中國引入的時間較長，生態(tài)效益和觀賞效益很大，睡蓮更是栽培品種繁多，兩者在全國范圍內(nèi)濕地景觀的營造上都受到追捧，并且已趨于歸化。但從實際表現(xiàn)來看，在沒有控制種植區(qū)域的地塊，兩者仍然出現(xiàn)生長雜亂、觀賞效果差以及群落生態(tài)和群落內(nèi)其他植物受到抑制的現(xiàn)象，因此也與本次研究的評價結果相符。粉綠狐尾藻在此次評價中得分較高，原因在于其在少量應用且控制強度大的水體中入侵性不是很明顯，說明在植物配置中控制其用量并且實現(xiàn)各種生活型的濕地植物合理搭配，就能很好地發(fā)揮其生態(tài)作用和觀賞特性，形成層次豐富的植物景觀。

(2)從準則層和指標層的綜合評價結果來看：在群落景觀(B1)方面，所研究的5個種的得分相差不大，且植物景觀的層次性(C1)、植物與其生境的和諧性(C2)和植物景觀的視覺舒適度(C3)3個指標都處于“一般”的評分等級上，說明選取的樣方比較典型，也從側面反映出5種植物的入侵性確實對景觀造成了一定的影響，證明了本次實驗的可行性。群落景觀指標在綜合評價中的權重雖不高，但也有相當一部分比例，而在前人對植物入侵性評價中極少考慮到景觀因素。在群落生態(tài)(B2)方面，2個多樣性指標權重較大，也是5種植物之間得分差距較大的指標，其中睡蓮得分較低，其部分原因在于植物配置過于追求規(guī)模上的視覺效果，忽視了生態(tài)上的“平衡”而造成了群落不穩(wěn)定，若想長期維持景觀效果，只能從配置下手或投入大量資金進行后期管理。因此景觀設計者在植物配置時，除了追求自然美、意蘊美和異域風情，更應注重景觀效果的維持，實現(xiàn)可持續(xù)性景觀的營造。在個體生態(tài)(B3)方面，僅睡蓮因歸化程度高而得分較高，其他種均得分很低，加上個體生態(tài)方面的權重占比很高，說明在營造植物景觀時應著重考慮植物的個體生態(tài)指標。

4 結論與討論

在本次評價中，香菇草和再力花被判斷為少量利用且嚴格控制類(Ⅱ級)，與前人的判斷和實驗分析較為一致，強調(diào)了對兩種植物的引入應保持警惕；睡蓮和蒲葦被判斷為可以利用但須加防范類(Ⅲ級)，為前人對其入侵性的判斷提供了具體數(shù)據(jù)支持[12,19]，彌補了空缺；粉綠狐尾藻被判斷為可以利用但須加防范類(Ⅲ級)，與前人的判斷結果有偏差[11-13,20]，從查閱的文獻和數(shù)據(jù)庫來看，粉綠狐尾藻在完全野生的狀態(tài)下入侵性非常大，因此仍需綜合其在各種條件下的生長生存情況進行深入評價。

權重上群落生態(tài)>個體生態(tài)>群落景觀，群落景觀上5種植物得分相差不大且處于及格線上下，群落生態(tài)中的2個多樣性指標權重較大也是得分差距較大的指標，個體生態(tài)除睡蓮外其他種得分非常低，此現(xiàn)象不容忽視。

該研究以景觀視角為主，綜合考慮了外來種在景觀和生態(tài)兩個方面入侵性的表現(xiàn)，建立了具有系統(tǒng)性、實用性和靈活性的綜合評價體系，無論是景觀指標還是生態(tài)指標，其評價結果都能在景觀視角下得到合理的分析和解釋，但是在樣方的選取以及照片的拍攝和評價上仍具有一定的主觀性。此次評價僅是在景觀視角下對所調(diào)查的濕地植物入侵性進行初步了解，今后還需進一步深入研究。