劉樂樂,王 梅,曹效東,徐正茹

(蘭州市園林科學(xué)研究所,甘肅 蘭州 730070)

喬木是城市綠化中堅(jiān)力量，在道路、公園、居住區(qū)及單位綠地中大量應(yīng)用[1]。在園林中，喬木無(wú)論在功能上還是藝術(shù)處理上都能起主導(dǎo)作用，諸如界定空間、提供綠蔭、防止眩光、調(diào)節(jié)氣候等。其中多數(shù)喬木在色彩、線條、質(zhì)地和樹形方面隨葉片的生長(zhǎng)與凋落可形成豐富的季節(jié)性變化，在北方城市即使冬季落葉后也能展現(xiàn)出枝干的線條美[2]。鄉(xiāng)土喬木指的是在當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件下，經(jīng)過(guò)自然選擇和物種演替后對(duì)本地區(qū)有高度適應(yīng)性的喬木植物種類。目前城市綠化大力提倡使用鄉(xiāng)土植物，但并不是所有的鄉(xiāng)土植物都適宜大面積種植和推廣——有些觀賞性達(dá)不到城市綠化的要求，有些生長(zhǎng)環(huán)境所需的獨(dú)特性制約了其在城市環(huán)境中的生長(zhǎng)[3]。因此，在選育栽培鄉(xiāng)土植物之前，對(duì)其資源進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)不僅能夠避免開發(fā)應(yīng)用的盲目性，還有助于優(yōu)良種質(zhì)資源的選育。

蘭州地區(qū)有豐富的具有地域特色鄉(xiāng)土樹種資源，在蘭州城市園林綠化中喬木的占比最大。國(guó)內(nèi)很多城市都開展了對(duì)本地鄉(xiāng)土植物資源與相關(guān)評(píng)價(jià)的研究[7-9]，蘭州地區(qū)也進(jìn)行了對(duì)已經(jīng)應(yīng)用的園林植物評(píng)價(jià)研究，但是對(duì)鄉(xiāng)土喬木進(jìn)行系統(tǒng)資源分析的較少[10]。本研究所定義的鄉(xiāng)土樹種不僅包括土生土長(zhǎng)的原生樹種，同時(shí)也包括那些經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期引種栽培、馴化繁殖，高度適應(yīng)本地區(qū)氣候環(huán)境的外來(lái)優(yōu)勢(shì)樹種[2]。本研究通過(guò)野外調(diào)查、文獻(xiàn)查閱，對(duì)蘭州地區(qū)鄉(xiāng)土喬木資源的種類、組成特征進(jìn)行了分析，并建立園林應(yīng)用評(píng)價(jià)體系，運(yùn)用層次分析法對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為蘭州地區(qū)的生物多樣性保護(hù)、鄉(xiāng)土喬木資源園林應(yīng)用提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

蘭州(北緯34°，東經(jīng)103°40′)位于季風(fēng)氣候區(qū)與非季風(fēng)氣候區(qū)的過(guò)渡地帶，地處黃河上游，屬于中溫帶大陸性氣候。市區(qū)南北群山環(huán)抱，平均海拔 1 520 m，具有帶狀盆地城市特征。年平均氣溫為9.3℃；年平均日照為 2 446 h；無(wú)霜期為180 d。年平均降水量為325 mm，主要集中在6—9月；年蒸發(fā)量 1 650 mm,為年降水量的5倍多；年相對(duì)濕度58%[11]。地帶性植被以草原和荒漠草原為主，局部分布有荒漠植被，石質(zhì)山地如榆中興隆山、永登連城林場(chǎng)等分布有森林和森林草原的植被。本區(qū)草原地帶性植被主要由菊科、藜科、禾本科、十字花科、薔薇科等為主構(gòu)成；山地植被以云杉、冷杉、樺、榆等為主構(gòu)成[12]。截至2018年，全市林業(yè)用地面積35.03萬(wàn)hm2，森林覆蓋率13.86%。鄉(xiāng)土樹種主要有槐(Sophorajaponica)、榆樹(Ulmuspumila)、旱柳(Salixmatsudana)、沙棗(Elaeagnusangustifolia)、臭椿(Ailanthusaltissima)、側(cè)柏(Platycladusorientalis)等植物[13]。

1.2 鄉(xiāng)土喬木植物資源調(diào)查

2018—2019年，采用樣線法對(duì)蘭州地區(qū)天然林、半人工林、人工林的鄉(xiāng)土喬木植物資源進(jìn)行調(diào)查，記錄種類、分布與生境，區(qū)域包括蘭州南北兩山、興隆山及其余脈麻家寺、官灘溝、石佛溝、爛泥溝、阿干鎮(zhèn)林場(chǎng)、關(guān)山、連城自然保護(hù)區(qū)等地，基本上覆蓋蘭州地區(qū)大部分山地，并結(jié)合相關(guān)資料，包括《蘭州植物通志》、《興隆山本底調(diào)查》、《蘭州市南北兩山植動(dòng)物資源》、《甘肅連城國(guó)家自然保護(hù)區(qū)志》、《甘肅省植物志》、《青海省植物志》等資料。

1.3 評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

根據(jù)蘭州地區(qū)鄉(xiāng)土喬木樹種資源的情況與蘭州市園林綠化的需求，參考相關(guān)文獻(xiàn)的評(píng)價(jià)方法[14-16]，構(gòu)建蘭州地區(qū)鄉(xiāng)土喬木園林應(yīng)用評(píng)價(jià)體系。目標(biāo)層為蘭州地區(qū)鄉(xiāng)土喬木園林應(yīng)用評(píng)價(jià)，4個(gè)準(zhǔn)則層為觀賞效果(B1)、生物學(xué)特性(B2)、生態(tài)效益(B3)、開發(fā)潛力(B4)，14個(gè)因子層為株型(C1)、觀賞期(C2)、葉片觀賞性(C3)、花觀賞性(C4)、果實(shí)觀賞性(C5)、覆蓋能力(C6)、生長(zhǎng)勢(shì)(C7)、抗逆性(C8)、適應(yīng)性(C9)、降噪(C10)、滯塵(C11)、降溫增濕(C12)、應(yīng)用程度(C13)、資源數(shù)量(C14)。

1.4 指標(biāo)權(quán)重確定

邀請(qǐng)7位同行業(yè)專家填寫調(diào)查問(wèn)卷，對(duì)矩陣表各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行打分。各指標(biāo)的相對(duì)重要性采用1～9及其倒數(shù)的標(biāo)度法構(gòu)建成正反判斷矩陣，并將每層次的因子進(jìn)行兩兩比較，以數(shù)值表示，寫成矩陣。使用yaahp 11.0軟件對(duì)矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，得出準(zhǔn)則層各因子相對(duì)權(quán)重(層次單排序)，之后利用加權(quán)法計(jì)算最后一層對(duì)目標(biāo)層的相對(duì)重要性排序權(quán)重值(層次總排序)。

計(jì)算出各層次的權(quán)重值后，邀請(qǐng)15位園林工作者根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)層對(duì)82種鄉(xiāng)土喬木植物進(jìn)行評(píng)分。對(duì)定性指標(biāo)采取多人打分求平均值的方法，準(zhǔn)則層指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)調(diào)查的觀測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合相關(guān)參考文獻(xiàn)，采取直接打分的方式(表1)。并將各因子層各權(quán)重與打分分別相乘加和，得到各物種最后得分。綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(CEI)根據(jù)下式計(jì)算[17-18]。

表1 準(zhǔn)則層指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

CEI=S/S0×100%

式中：S為評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)值，S0實(shí)際鄉(xiāng)土樹種評(píng)價(jià)的最高分，并以差值百分比法劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ共5個(gè)等級(jí)。

2 結(jié)果與分析

2.1 鄉(xiāng)土喬木資源組成分析

調(diào)查結(jié)果表明，蘭州地區(qū)共有鄉(xiāng)土喬木資源84種，分別屬于22科42屬。其中，含種數(shù)較多的科(10種以上)為薔薇科與楊柳科，分別占總種數(shù)的21.95%與18.23%。有2個(gè)以上種的屬有11個(gè)，占總屬數(shù)的26.19%，總種數(shù)的62.20%，其中楊屬、蘋果屬與榆屬含有種最多，分別為14種、7種與7種；單種屬有31屬，占總屬數(shù)的73.81%，占總種數(shù)的37.81%。由此可見，蘭州地區(qū)鄉(xiāng)土喬木資源以多種屬為主，單種屬為輔。

2.2 評(píng)價(jià)因子分析

本評(píng)價(jià)體系中，根據(jù)專家的意見得出各指標(biāo)的相對(duì)重要性，據(jù)此建立A-B、B1-C、B2-C、B3-C、B4-C共5個(gè)矩陣。采用1-9互反標(biāo)度法，根據(jù)各指標(biāo)的相對(duì)重要程度，對(duì)層析模型構(gòu)建互反判斷矩陣，運(yùn)用Yaahp 12.2軟件對(duì)各矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。結(jié)果顯示，一致性指標(biāo)CI<0.1，滿足矩陣的一致性(表2)。通過(guò)層次分析法對(duì)A-B模型各因子層進(jìn)行分析并按照大小排序，觀賞效果(0.352 5)>生物學(xué)特性(0.241 9)>生態(tài)效益(0.227 4)>開發(fā)潛力(0.178 2)。在B-C層中，權(quán)重較高的排序?yàn)椋簯?yīng)用程度>觀賞期>株型>適應(yīng)性>抗逆性>滯塵(表2)。

表2 蘭州地區(qū)鄉(xiāng)土喬木園林應(yīng)用評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

2.3 綜合評(píng)價(jià)分析

利用層次分析法，采用觀賞效果、生物學(xué)特性、生態(tài)效益與開發(fā)潛力4個(gè)方面14個(gè)指標(biāo)對(duì)82種主要鄉(xiāng)土喬木資源進(jìn)行園林應(yīng)用評(píng)價(jià)，得到各物種的最后綜合得分(表3)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，Ⅰ級(jí)鄉(xiāng)土喬木共計(jì)17種，包括梣葉槭(Acernegundo)、元寶槭(Acertruncatum)、胡桃(Juglansregia)、山荊子(Malusbaccata)、陜甘花楸(Sorbuskoehneana)、遼東櫟(Quercuswutaishanica)等，這些種類不僅有比較高的觀賞價(jià)值，而且抗逆性較好，比較能夠適應(yīng)城市的生境，并且在蘭州市園林綠化中運(yùn)用得比較少，在未來(lái)鄉(xiāng)土喬木品種選育與園林應(yīng)用中可作為重點(diǎn)考慮對(duì)象。Ⅱ級(jí)鄉(xiāng)土喬木共計(jì)17種，包括山楂(Crataeguspinnatifida)、山杏(Armeniacasibirica)、山桃(Amygdalusdavidiana)、刺槐(Robiniapseudoacacia)、少脈椴(Tiliapaucicostata)等，其中有很大部分是在蘭州園林中應(yīng)用較為廣泛的鄉(xiāng)土喬木，例如山楂、山桃與刺槐；也有少部分是野生種觀賞效果佳，但是資源數(shù)量少，缺乏苗源與栽培種，不一定能夠適應(yīng)城市生境的鄉(xiāng)土喬木，例如少脈椴，可以作為未來(lái)鄉(xiāng)土樹種開發(fā)利用的次重點(diǎn)考慮對(duì)象。Ⅲ級(jí)鄉(xiāng)土喬木共計(jì)20種，Ⅳ級(jí)鄉(xiāng)土喬木共計(jì)18種，Ⅴ級(jí)鄉(xiāng)土喬木共計(jì)10種。

表3 蘭州地區(qū)主要鄉(xiāng)土喬木植物種類等級(jí)評(píng)價(jià)

3 結(jié)論與討論

城市園林中大量引入外來(lái)樹種，不僅可能影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，并且遇到極端天氣也很容易造成經(jīng)濟(jì)損失，例如昆明市2013年大雪凍死了引入的近萬(wàn)株熱帶樹木[19-20]。鄉(xiāng)土植物在城市園林中的重要性逐漸地被認(rèn)識(shí)到。為了更好地將鄉(xiāng)土植物應(yīng)用到城市園林中，對(duì)鄉(xiāng)土植物的研究越來(lái)越多。早期的相關(guān)研究偏向于定性描述評(píng)價(jià)[21]，近年來(lái)定量評(píng)價(jià)越來(lái)越多[8,16]。定量評(píng)價(jià)的方法主要有直接打分法、層次分析法[22]；結(jié)合層次分析法，定量評(píng)價(jià)中要根據(jù)評(píng)價(jià)的對(duì)象提前設(shè)計(jì)出評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)的目的決定了評(píng)價(jià)指標(biāo)的設(shè)定，指標(biāo)選取的合理性直接決定了結(jié)果的可靠性與合理性。目前大多數(shù)研究對(duì)于植物資源評(píng)價(jià)指標(biāo)的設(shè)定尚不統(tǒng)一[15-16]。對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的第2層(即約束層)，大多數(shù)的研究者都從觀賞特性、資源潛力、生物學(xué)特性3個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，當(dāng)然也有其他方面的，例如經(jīng)濟(jì)價(jià)值、生態(tài)價(jià)值等。評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重中，對(duì)準(zhǔn)則層的權(quán)重按照大小排序?yàn)橛^賞效果(0.352 5)>生物學(xué)特性(0.241 9)>生態(tài)效益(0.227 4)>開發(fā)潛力(0.178 2)，這與之前部分相關(guān)研究的結(jié)果相似[23]，例如對(duì)秦嶺野生觀賞樹種準(zhǔn)則層的權(quán)重判斷也是觀賞效果的權(quán)重最大。

在對(duì)鄉(xiāng)土植物園林應(yīng)用的評(píng)價(jià)中，本研究以觀賞效果最為重要，因?yàn)橛行┼l(xiāng)土植物是沒有經(jīng)過(guò)馴化栽培的原生種，首先不能滿足城市居民對(duì)觀賞效果的需求，何談園林應(yīng)用。在因子層的總權(quán)重中，應(yīng)用程度、觀賞期、株型與適應(yīng)性的權(quán)重排在前四位。應(yīng)用程度的權(quán)重最大，也就是那些應(yīng)用程度不是很高的鄉(xiāng)土喬木在這個(gè)方面會(huì)被優(yōu)先選擇，而對(duì)被廣泛應(yīng)用的鄉(xiāng)土植物的選擇就靠后——過(guò)于單一的城市植物景觀需要一些應(yīng)用較少的鄉(xiāng)土植物來(lái)加以豐富。同時(shí)，喬木作為城市綠化的主干，對(duì)觀賞期與株型的要求比較高。

本研究對(duì)82種主要鄉(xiāng)土喬木資源進(jìn)行園林應(yīng)用評(píng)價(jià)，根據(jù)物種的最后綜合得分，Ⅰ級(jí)鄉(xiāng)土喬木共計(jì)17種，有梣葉槭、元寶槭、胡桃、山荊子、陜甘花楸、楸樹、遼東櫟、青麩楊、構(gòu)樹、樺葉四蕊槭樹、太白花楸，這些鄉(xiāng)土喬木大多有較好的觀賞性，并且適應(yīng)能力強(qiáng)。其中一些種在蘭州園林綠化中偶爾有應(yīng)用，例如梣葉槭、山荊子、遼東櫟、青麩楊，并且證明能適應(yīng)城市環(huán)境的樹種；有些種已經(jīng)在蘭州園林中大量應(yīng)用，且觀賞性佳，已經(jīng)成為城市特色的樹種，例如國(guó)槐和暴馬丁香，這兩種因?yàn)槔贸潭冗^(guò)于廣泛，因此排到了Ⅰ級(jí)樹種的最后兩位；有些樹種觀賞性佳，但根本沒有在城市園林中應(yīng)用，甚至在苗圃中也很少見，例如太白花楸、陜甘花楸與樺葉四蕊槭。需要從野生狀態(tài)下引種馴化栽培然后再加以應(yīng)用。Ⅱ級(jí)鄉(xiāng)土樹種中，很多目前在蘭州園林綠化中應(yīng)用較多，例如山桃、油松、青海云杉；有些是觀花觀果都比較好的樹種，但是因?yàn)楣麑?shí)掉落、被采摘等原因應(yīng)用較少，例如山楂、蘋果等；也有少部分是野生種觀賞效果佳，但是資源數(shù)量少，缺乏苗源與栽培種，不一定能夠適應(yīng)城市生境的鄉(xiāng)土喬木，例如少脈椴，可以將其作為開發(fā)利用的次重點(diǎn)考慮對(duì)象。