康复医院人工绿地郁闭度与三维绿量的研究

陈 华，刘锐兵，黎淑霞，周丽萍，郭纯爱，张洪萍

(1.肇庆学院 生命科学学院 风景园林系， 广东 肇庆 526061;2.肇庆市鼎湖区建设项目办公室， 广东 肇庆 526070)

医院康复性环境就是“医疗花园”的一种类型，体现人类健康与环境的关系。医院康复性园林环境是一种作为城市专类绿地形式和辅助治疗的手段的新兴的园林类型[1-3]。国内外研究报道了利用医院康复空间来辅助治疗疾病，如神经系统、呼吸系统疾病等[4-5]，其中植物在医院康复性园林空间中是一个重要的构成要素[6]。绿化三维量是作为城市绿化质量的重要立体指标之一，是指所有生长植物的茎叶所占的空间体积[7]。它可以更全面、更准确地分析绿化的环境效益[8]。目前，三维绿量的实测研究大都集中在城市森林[9]、城市生态服务[10-11]、城市公园[12]、城市化流域土地利用[13]、城市办公场所[14]、城市专属单位绿地[15]、城市居住区[16]等大面积领域，而针对小面积人工绿地，如医院康复性园林等的研究较少[17]。这类城市小区域范围植物分布较零散，但应用植物的种类却多样化，植物配置结构层次也较复杂，这导致遥感等现代技术难以获得清晰和完整的图像。

本研究采用分形几何研究法和调研测绘研究法，选取肇庆市3家医院进行实地调查，对肇庆市医院康复园林空间范围内绿化三维量的总体分布特征进行研究，从而发现肇庆市医院康复性园林绿地中植物群落三维绿量的影响因子，并最终获得最优的模拟方程。探讨医院康复性园林绿地植物群落三维绿量与环境的关系，以期为小面积人工绿地医院康复性园林的绿地规划设计提供一定的实证数据。

1 实验方法

1.1 样地选取

肇庆市地处中国广东省中西部，属于珠江三角洲，北回归线横贯其中，为粤西咽喉之地，受南亚热带季风影响[18]。本研究选取肇庆市端州区的肇庆市第一人民医院、肇庆市第三人民医院和肇庆市中医院3家医院作为研究对象。基于实地测绘3家医院的平面图，结合对3家医院医生、病人、家属以及其他人员的问卷调查，共选取27个20 m×20 m的样地，其中3家医院分别选取了12、8和7个样地(见图1、2、3)。参考王东良等方法[6]，对植物群落样地内的植物种类、胸径、地径、冠高、树高、冠幅、树冠形状等进行了调查。根据调查结果，肇庆市第一人民医院共有64种植物，肇庆市第三人民医院共有32种植物，肇庆市中医院共有32种植物(见表1)。

图1 肇庆市第一人民医院植物群落样地点分布

表1 3家医院主要植物名录

续表(表1)

1.2 样地三维量调查及数据处理

参考赵可新等[19]和李英汉等[16]的研究方法，对样地内所有植物进行实地测算。根据刘常富等[7]的方法，通过公式计算出样地内单株植物三维绿量。

将样地内所有植物的三维绿量实测值汇总累加得到样地总三维绿量(TGB)。以400 m2为基准，选取样地内乔灌木整体的平均树高(x1)、平均冠幅(x2)、乔灌密度(x3)、乔灌比(x4)、针阔比(x5)、种类数(x6)等6个指标；乔木的平均冠高(x7)、平均胸径(x8)、胸高断面积(x9)、平均地径(x10)、地径断面积(x11)、郁闭度(x12)6个指标；以及地被植物的高度(x13)、占地面积(x14)2个指标。采用SPSS statistics 22 统计软件进行总三维绿量与各个指标之间的Pearson相关显著性检验，并对经过显著性检验的指标进行逐步回归统计。

2 结果与分析

2.1 样地人工植物群落绿化三维量总体分布特征

2.1.1样地人工植物群落的结构层次

对实地测绘、调研得到样地的所有植物类型进行汇总，并进行植物分层处理，得到各个样地的主要植物层次结构，经过数据整理与统计，得到3家医院27个样地的植物群落基本情况(见表2)。其中肇庆市第一人民医院环境中植物群落郁闭度在50%以上的样地有5个，最高郁闭度达到139.09%，平均为57.13%；肇庆市第三人民医院环境中植物群落郁闭度在50%以上的样地有3个，最高郁闭度达到76.43%，平均为37.98%；而肇庆市中医院环境中没有植物群落郁闭度在50%以上的样地，平均为25.88%。结果表明：肇庆市第一人民医院中植物结构层次的郁闭度是最高的。

2.1.2样地人工植物群落绿化三维量的分布特征

将此研究所有样地的植物群落绿化三维量调研数据整理汇总得到3家医院的总体绿化三维量。从表3中可以看出，在3家医院的总体绿化三维量的平均值中，肇庆市中医院的三维绿量水平最高，肇庆市第一人民医院的三维绿量水平最低。肇庆市第三人民医院和市中医院的乔木层次占的比例最高，分别为85.85%、96.17%，而灌木及地被层次所占比例较低，特别是地被层次所占比例均1%左右。相反，肇庆市第一人民医院则乔、灌木和地被比例相差不大，最高乔木层次所占比例为46.39%。三维绿量总量平均值结果表明植物群落的绿化三维量水平的高低主要是由乔木层所占比例决定，乔木层三维绿量多则此植物群落绿化三维量就高。

表2 3家医院的样地植物群落的结构层次分析

续表(表2)

表3 3家医院样地三维绿量统计

续表(表3)

将调查所得27个样方三维绿化总量和三维绿量平均值进行分析，在SPSS statistics 22统计软件上来进行正态分布检验(D检验(即(Kolmogorov-Smirnov)a检验))。从表4中可以得到结果：经过对27个样方的正态分布分析结果中得到显著度为0.115，数据大于统计量限制值0.05，从而可以判断27个样方内植物的总三维绿量值是服从正态分布，可以进行下一步的相关性分析。

表4 研究样地中三维绿量的正态分布分析

2.2 三维绿量与各因素相关性分析

表3结果显示：本研究的3家医院样地中，肇庆市第一人民医院样地乔灌木在总体三维绿量中所占比例为80.00%，而另外两家医院样地乔灌木在总体三维绿量中占得比例则高达98.98%、99.54%。所以，本研究就采用与乔灌木相关的12个指标来进行研究绿地三维绿量的显著性影响因子。这时进行正态分布检验分析以27个样地乔灌三维绿量作为一个测量的整体数据。如表5结果得到显著度为0.058，数据大于统计量限制值0.05，因此可以用人工绿地植物的乔灌木作为下一步模拟方程的检测。

表5 研究样地中乔灌木三维绿量的正态分布分析

本研究选取样地乔灌三维绿量作为因变量进行Pearson相关显著性检验分析。从表6可得出平均冠幅、乔灌密度、平均冠高等3个指标的Pearson相关显著性检验值分别为0、0.006、0.001，数据均小于统计量限制值0.01，故均为极显著相关。从而可以得到平均冠幅、乔灌密度、平均冠高这3个指标与三维绿量有显著的相关性，可以用于进行下一步三维绿量的方程模拟分析。

表6 取样地乔灌三维绿量各指标的相关显著性检验分析

2.3 三维绿量影响因子分析及方程模拟

以乔灌三维绿量实测数据值为因变量，对平均冠幅、乔灌密度、平均冠高指标与样地中三维绿量进行逐步回归。表7中的模拟方程是以指标平均冠幅、平均冠高来表示，表明对乔灌三维绿量的贡献量最大的指标为平均冠幅和平均冠高。表6、图4中结果表明：R2决定系数范围在0.592～0.684，标准化残差图也没有呈现明显的具体图形，说明模型方程是可以用来预测肇庆市康复园林27个样地绿地植物群落的三维绿量。同时研究结果表明平均冠幅是测量三维绿量的唯一指标。如图4、5所示，自变量对因变量的回归贡献并未明显减少，残差图仍然没有呈现明显的具体形状。因此，模拟方程1，即y=137.713x2-231.661可以在实际应用中使用。

表7 模拟回归方程

图4 TGB为因变量2因子的标准化残差散点图

图5 TGB为因变量单因子的标准化残差散点图

从表8中可见：对于三维绿量的影响因子，平均冠幅是大于平均冠高的。因此，本研究中主要影响人工绿地三维绿量是平均冠幅和平均冠高，而平均冠幅影响值比较大。

表8 标准回归系数(β)

3 结论与讨论

在3家医院的人工小面积绿地三维绿量的研究中，采取现场测绘、现场样地植被测量实验和现场问卷调查的方法，再进行业内数据的整理与分析总结，虽然工作量很大，但方程拟合精度较高。人工植物植物群落的绿化三维量的分布特征是绿化三维量水平的高低，主要是由乔木层所占比例决定，这个结果与王东良等研究结果相同[6]，这说明植物群落的结构层次中乔木是主干树种，与植物群落结构层次的郁闭度无关。另外在绿化三维总量中乔灌木所占比例也最高，因此三维绿量模拟中没有把地被植物统计进去，这个研究结果与吴菲等[20]是相同的。

根据获得的12个指标进行Pearson相关显著性分析表明：极显著相关的3个指标为平均冠幅、乔灌密度、平均冠高。将这3个指标进行逐步回归分析得到平均冠幅和平均冠高的2个模拟方程，最优方程为y=137.713x2- 231.661，说明影响人工绿地三维绿量最主要的因子是乔灌木整体的平均冠幅。这个结果与李英汉等[21-22]研究结果不完全相同，他们认为乔木的胸高断面积是对人工绿地三维绿量影响最大的因子。本研究认为乔灌木的平均冠幅对小面积范围内的人工绿地三维量贡献值较大，当然其中树冠高的乔木起到了作用。因此，在医院等小尺度人工绿地的植物配置中，应该充分考虑乔灌木的合理配置，扩大绿化垂直覆盖面积，同时注意树冠高的乔木应用，而非简单的多种植乔木即可。