李春濤，陳海玲，陶曉

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學 林學與園林學院，合肥，230031；2.安徽藝術(shù)職業(yè)學院，合肥 230031)

0 引言

道路是城市的重要基礎設施，占整個國土面積的1%-2%，其生態(tài)學影響范圍為國土面積的15%-20%[1]，F(xiàn)omran 認為在未來10 年內(nèi)應將道路生態(tài)學研究作為科學與應用研究的前緣[2]。2011 年在美國交通運輸學會(TRB)會議上針對中國道路生態(tài)學問題的闡述，引起了廣泛重視[3]，道路對城市人居環(huán)境影響也日益突出[4]。本文將從生態(tài)單元理論角度進行研究。

國外對生態(tài)單元研究起步于1908 年，F(xiàn).Dahl提出的生態(tài)單元是指任何可以圈定的動植物可以生存的空間[5]。在20 世紀90 年代，F(xiàn)orman 教授再次融入了景觀生態(tài)學理論，依據(jù)景觀相關(guān)尺度和包含特定物種進行界定[6]，因此生態(tài)單元可以被看成是一個特定尺度下，環(huán)境條件一致的景觀單元，比如一處濕地或者一片開敞的草地，他們的特點都是含有特殊環(huán)境和特定的生物群體，并認為在園林設計小尺度也可實現(xiàn)，例如道路生態(tài)單元可以按道路上形成的不同性質(zhì)的綠地來界定。這為生態(tài)單元引導景觀設計提供了理論依據(jù)。國內(nèi)外相關(guān)理論研究皆為宏觀尺度，在自然保護或生態(tài)區(qū)域生態(tài)規(guī)劃應用廣泛，至2000 年德國完成了2000 多個小城市以及鄉(xiāng)村的生態(tài)單元圖譜[7]用于生態(tài)規(guī)劃。英國、瑞典、土耳其、日本、韓國、新西蘭、巴西等國家也在進行生態(tài)單元圖譜繪制和研究，以便應用生物學和生態(tài)學信息來保護生態(tài)系統(tǒng)，同時能夠為城市規(guī)劃和綠化設計提供更多的生態(tài)信息，以及富有層次和生命力的城鄉(xiāng)景觀等信息[8]。我國基于生態(tài)單元圖譜的調(diào)查研究成果的應用范圍逐漸拓寬，大部分都落實到宏觀的規(guī)劃層面，孟偉慶運用生態(tài)單元制圖建立數(shù)據(jù)庫，為西部規(guī)劃提供大數(shù)據(jù)支持[9]。趙振斌等運用GⅠS 和RS 技術(shù)繪制出西安市南郊城鄉(xiāng)過渡帶生態(tài)單元圖譜，評價生態(tài)單元的保護價值以構(gòu)建城市生境鏈[10]。黃化等將村落作為一個由山林、水系、田地、建筑為主要景觀要素構(gòu)成的生態(tài)單元來分析形態(tài)模式[11]；趙兵以蘇州市花橋鎮(zhèn)為例對城鄉(xiāng)生態(tài)單元分類、評價與制圖進行了研究[12]。綜上所述，生態(tài)單元大部分是運用在宏觀規(guī)劃層面，在微觀層面的綠化景觀設計中的道路綠化景觀質(zhì)量和評價上較少。

1 研究方法與指標體系確定

安徽省安慶市屬于亞熱帶濕潤季風氣候，具有季風明顯、四季分明、氣候溫和、雨量適中、無霜期長、梅雨顯著等特點。振風大道是安慶市城區(qū)貫穿東西的景觀大道，西起龍眠山路，東接秦潭湖，其周邊為公共綠地和行政辦公區(qū)，研究道路長度為48 000 m，占地面積2 640 000 m2，綠化面積880 000 m2(圖1)。

圖1 振風大道區(qū)位圖

1.1 生態(tài)單元的選取

根據(jù)F.Dahl[5]、Forman[6]、趙兵[12]等論述，將城市道路引入“生態(tài)單元”概念，針對道路綠化植物進行改造，導入植物生態(tài)單元的設計。依據(jù)道路的人行道隔離帶、機非分割帶和中央分隔帶的綠化模式特點，分為生態(tài)單元-1 號(龍眠山路至獨秀大道段，長2 100 m，寬55 m，面積115 500 m2。)和生態(tài)單元-2 號(港口路至獨秀大道段，長2 700 m，寬55 m，面積148 500 m2。)，結(jié)合該區(qū)域的樹種特點，以植物群落組成、植物群落結(jié)構(gòu)(分為水平和垂直)、干擾程度、植物群落景觀要素、植物配置要素等指數(shù)為參數(shù)化主要參考，分析現(xiàn)狀群落豎向空間豐富性和景觀效果指數(shù)，在導入生態(tài)單元設計時確定群落相關(guān)指數(shù)閾值，以現(xiàn)狀樹種的各項生物學和景觀指標以及胸徑、高度、冠幅等來確定落實樹種各個指標和數(shù)量，例如確定胸徑(15 cm)香樟(Cinnamomum camphora)、地徑(6-8 cm)桂花(Osmanthus fragrans)、胸徑(15 cm)合歡(Al bizia julibrissin)、地徑(6-8 cm)日本晚櫻(Cerasus serrulata var. lannesiana)；香樟分支點(2.2 m)、株間距(4.5 m)，合歡在分支點(1.8 m)、株間距(4.0 m)，桂花株間距(3 m)，日本晚櫻株間距(2.5 m)。(表1)

1.2 評價指標的確定

生態(tài)單元導入的道路綠化改造設計將各個景觀類型劃分成生態(tài)單元，根據(jù)基本要素組成系列，進行的尺度序列采取“總-分-總”的形式進行分析和研究評價。為保證評價結(jié)果的合理性，將評定和影響生態(tài)單元質(zhì)量的因素歸集整理，構(gòu)筑起評價指標體系框架和各級指標及標準、測量方法，對初步篩選評價指標運用了德爾斐法，構(gòu)建了自然群落穩(wěn)定度和景觀美學指數(shù)兩方面目標層，形成生態(tài)單元的植物群落組成、植物群落結(jié)構(gòu)(分為水平和垂直)、干擾程度、植物群落景觀要素、植物配置要素等構(gòu)成二級指標。確定生態(tài)單元植物群落的Simpson 指數(shù)、Shannon-Wiener 指數(shù)、Pielou 指數(shù)、胸徑分布等18 個三級指標構(gòu)建了評價指標體系，引用層次分析法[13]將與決策有關(guān)的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎之上進行定性和定量分析的決策方法，選擇算術(shù)平均法(方根法)[14][15]得出各級評價指標的權(quán)重(表2)。算術(shù)平均法的計算公式為：

計算步驟：①A的元素按列歸一化，即求

②將歸一化后的各列相加；

③將相加后的向量除以n即得權(quán)重向量。

指標層選擇的各指標從不同的方面反映了生態(tài)單元的特征，但由于各指標數(shù)量級不同，量綱也有所差異，因此對每個指標進行標準化處理，轉(zhuǎn)化為[0，1]區(qū)間內(nèi)的數(shù)值構(gòu)成評分等級，根據(jù)趙中華[16]研究可將生態(tài)單元的評價指標具有可比性和區(qū)分度(表3)。對植物群落的植物物種多樣性、植物群落中鄉(xiāng)土植物所占比重、植物群落層次、胸徑分布、冠幅生長量等指標的實測值進行統(tǒng)計計算。對干擾程度、季相變化豐富度、觀賞特性豐富度、植物群落與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)性、植物群落的景觀地帶性特色、植物層次豐富度及植物生長勢等指標，通過行業(yè)專家以差、中、較好和優(yōu)秀4 個等級的評分進行量化。植物群落組成釆用物種多樣性指數(shù)Simpson 指數(shù)(D)、Shannon-Wiener 指數(shù)(H)和Pielou 均勻度指數(shù)(J)評價植物群落物種的多樣性和均勻程度。采用重要值對單個植物物種進行評價。各指標以黃廣遠[17]計算公式進行計算處理：

表1 設計綠化景觀生態(tài)單元提質(zhì)改造前后對照表

Pielou 均勻度指 數(shù)：J=H'/lnS，式中H' 為Shannon-Wiener 指數(shù)，S為物種數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 道路綠化生態(tài)單元導入后穩(wěn)定性指標分析

根據(jù)Magurran[17]、許晴[18]論述Pielou(si)、Simpson 和Shannon-Wiener 指數(shù)關(guān)系分析三個指標分析，生態(tài)單元Pielou(si)均勻度指數(shù)在改造前后差值有增加趨勢，Simpson 指數(shù)改造前后差值與Shannon-Wiener 指數(shù)改造前后差值相比略低，而且隨著均勻度指數(shù)小幅增加，兩種指數(shù)的變化率的差值也有增加的趨勢(圖2)，在豐富度不變的情況下，Simpson 指數(shù)比ShannonWiener 指數(shù)對均勻度的敏感性稍低，反映出植物生態(tài)單元導入設計適宜于該立地條件栽植的鄉(xiāng)土樹種喬木與花灌木品種(香樟、合歡、桂花和日本晚櫻等)，在實施4 年時間后有了穩(wěn)定趨向，其胸徑、郁閉度增長較慢，冠幅生長量、高度、豐富度、圍合度都有增長(圖3、圖4 )，表明整體生態(tài)單元的穩(wěn)定性在增強發(fā)展，可以抵御干擾和外來侵犯(圖5)，和周邊空間日趨協(xié)調(diào)。生態(tài)單元導入設計的道路綠化景觀前后穩(wěn)定指標差值顯示生態(tài)單元-1 號與生態(tài)單元-2 號穩(wěn)定性趨于正方向發(fā)展(圖6)，生態(tài)單元-1 號比生態(tài)單元-2號穩(wěn)定性稍強，其原綠化景觀模式比新導入的綠化模式穩(wěn)定性差。

表2 道路綠化景觀生態(tài)單元提質(zhì)改造綜合評價指標體系表

表3 評分等級

圖2 生態(tài)單元植物群落組成指標特征值

圖3 生態(tài)單元植物群落水平結(jié)構(gòu)指標特征值

圖4 生態(tài)單元植物群落垂直結(jié)構(gòu)指標特征值

圖5 生態(tài)單元植物群落干擾程度指標特征值

圖6 生態(tài)單元改造前后穩(wěn)定度指標差值對比

2.2 道路綠化生態(tài)單元導入后景觀美學指標分析

在植物群落穩(wěn)定后，針對綠視率、季相豐富度、群落層次的豐富度和周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性、特色[21][22][23]指標進行評價。該區(qū)域生態(tài)單元在改造前后比較，綠視率、季相變化豐富度、植物群落與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)性、植物群落的景觀地帶性特色都有了明顯的提升；其次群落層次豐富性、植物物種多樣性皆有增長，其中生長勢指標提升明顯，有利于景觀效果形成(圖7、8)，表明新增的鄉(xiāng)土樹種喬木和花灌木香樟、合歡、桂花和日本晚櫻等綠化景觀生態(tài)單元導入設計有了正趨向的動態(tài)演變。改造前后景觀美學指數(shù)指標差值對比，景觀單元-2 號明顯優(yōu)于景觀單元-1 號，可見突出喬木和花灌木主調(diào)樹種能夠增強生態(tài)和景觀特色(圖9)。

圖7 生態(tài)單元植物景觀要素指標特征值

圖8 生態(tài)單元植物配置要素指標特征值

圖9 生態(tài)單元改造前后景觀美學指數(shù)指標差值對比

2.3 道路綠化生態(tài)單元提質(zhì)改造的綜合分析

針對振風大道植物生態(tài)單元4 年的動態(tài)演變狀況，根據(jù)國內(nèi)外專家研究的綜合評價指標體系確定了振風大道植物的生態(tài)單元群落穩(wěn)定度和景觀美學指標和研究內(nèi)容，其指標和內(nèi)容有交叉部分。改造前后的穩(wěn)定性指數(shù)差值是生態(tài)單元-1 號差值0.113＞生態(tài)單元-2 號差值0.108，景觀美學指數(shù)差值是生態(tài)單元-1 號差值0.172＜生態(tài)單元-2 號差值0.21，兩個生態(tài)單元改造前后綜合評價指標在0.40～0.47 和0.74～0.86 之間，從處于Ⅲ級、Ⅳ級提升至Ⅰ級、Ⅱ級(表4)。

表4 生態(tài)單元綜合評價

綜上所述，在道路綠化景觀生態(tài)單元導入設計時，選擇適宜規(guī)格的常綠與落葉以及開花喬木和花灌木種植，人行道隔離帶導入香樟和日本晚櫻，機非分隔帶導入桂花，中央分隔帶導入合歡、香樟和日本晚櫻，提升該空間與城市其他空間的協(xié)調(diào)性和干擾性，植物群落的穩(wěn)定性、綠視率、季相豐富度和層次的豐富性得到了提升，促使其正趨向的動態(tài)變化(圖10、11)。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

生態(tài)單元導入下的道路綠化景觀模式參考了相關(guān)穩(wěn)定性和景觀美學指數(shù)，進行了參數(shù)化設計，改造前后兩個生態(tài)單元的穩(wěn)定性、景觀美學指數(shù)都有增長，其綜合評價指標在0.40～0.47 和0.74～0.86之間，從Ⅲ級、Ⅳ級提升至Ⅰ級、Ⅱ級，說明道路綠化景觀設計通過導入生態(tài)單元設計引導了道路綠化景觀的穩(wěn)定性和景觀美學向正方向動態(tài)演變。

該區(qū)域的生態(tài)單元-1 號和單元-2 號在改造前后的4 年動態(tài)演變相對穩(wěn)定，生態(tài)單元-1 號的Simpson 指數(shù)差值0.0011＜Shannon-Wiener 差值0.0014 和生態(tài)單元-2 號的Simpson 指數(shù)差值0.0014＜Shannon-Wiener 差值0.0021 證實了香樟、合歡、桂花、日本晚櫻對綠化景觀生態(tài)單元穩(wěn)定性和景觀美學有正趨向作用，說明喬木和花灌木為主調(diào)樹種在道路綠化生態(tài)單元功能突出，有效融合了道路綠化景觀模式中的生態(tài)功能與景觀功能，進一步確定喬木和花灌木在道路綠化中的應用應該得到重視和推廣。

圖10 生態(tài)單元1號提質(zhì)改造前后植物群落效果對比圖

圖11 生態(tài)單元2號提質(zhì)改造前后植物群落效果對比圖

3.2 討論

趙兵[24]根據(jù)粒度來評判，張君[25]以具體多樣性說明了多樣形狀都決定了他的穩(wěn)定性，進而決定了他的景觀美學指數(shù)。本文只針對一條城市主干道進行了研究，都是基于道路綠化景觀生態(tài)單元的相對微小尺度，確定生態(tài)單元-1 號與生態(tài)單元-2 號穩(wěn)定性、景觀美學指數(shù)存在差異，但是要遵循城市生態(tài)格局為前提，以落實城市生態(tài)單元圖譜為基礎。