应用层次分析法评价城市苔藓的景观价值——以上海市为例

王 琦, 申 琳, 程 军, 郭水良

(上海师范大学 生命与环境科学学院,上海 200234)

0 引 言

苔藓植物是形态结构特殊的高等植物,种数仅次于被子植物,全世界约有23000余种.苔藓植物在形态、大小、色泽、生活型、生境等方面非常适于园林景观建设[1].苔藓在日本的园林中应用较多,在许多神社、寺庙的庭院内建有各种苔藓专类园——藓园,西芳寺(或称苔寺)就是其中的代表[2].南京中山植物园自1997年起,以苔藓专类园为起点,在一定范围内集中苔藓植物作为主题植物材料,取得了良好的群落景观效果[3].近年来,国内绿化企业开始重视苔藓植物在城市景观改造中的应用,并取得了良好的生态和社会效益.

现代城市环境高度异质化,在公园、住宅小区、校园内常有苔藓植物分布,并形成了独特的景观[4].城市苔藓植物生态学、多样性及景观利用受到了人们的重视[1].上海地处亚热带东部温暖湿润的区域,城市内的苔藓植物种类和群落丰富[5],以丛藓科(Pottiaceae)、真藓科(Brynaceae)等土生种类为主,苔藓种数呈现从市中心向郊区递增的趋势,土生群落占比最大,石生群落次之,树生群落最少[6].立碗藓(Physcomitriumsphaericum)、鳞叶藓(Taxiphyllumtaxirameum)、阔叶小石藓(Weissiaplanifolia)、缺齿小石藓(Weissiaedentula)和细叶小羽藓(Haplocladiummicrophyllum)等在上海有较广的分布[6].

苔藓植物的景观效应并不在于个体单株,而体现在种群和群落层次.要利用城市苔藓植物进行景观建设,除需掌握城市环境苔藓植物群落生态学特征外,还需要对它们进行景观价值评估.国内外在园林景观评价的研究上获得了系列成果[7],但是对苔藓植物作为园林植物进行景观建设仍处于起步阶段,目前尚无有关苔藓植物群落景观价值客观评估的方法.本文作者开展了苔藓植物景观评价,建立了相对客观的苔藓植物景观价值指标体系,为苔藓植物景观资源的保护和利用提供理论和技术指导.

1 研究方法

1.1 样地情况

根据样地生境类型、苔藓植物盖度、色泽等因素,在上海地区选择40个样地进行本项评价工作,于2015年1—12月分春夏秋冬四季进行了调查,结果如表1所示.

表1 40个样地苔藓植物群落优势种组成 %

续表1 %

1.2 评价方法

按照生态学、植物学、美学和环境协调原则,以影响苔藓群落分布、结构和景观效果的因子为指标,建立一个相对客观的指标体系来评价苔藓植物群落景观.建立模型后,对表1中的40个苔藓群落进行景观价值评估,根据得分值对它们进行排序和分级.

苔藓植物景观价值评估包括7个指标,分别是苔藓群落面积、四季中生长的连续性、色泽艳度、纯度(苔藓在群落中的相对盖度)、生境、普遍性(分布频度)和位置.各项评价因子数值的分级标准如表2所示.40个群落对应的7个因子的得分值通过调查获得.

表2 评价因子等级划分标准

图1 综合评价层次结构模型

以表2中的7个因子建立综合评价层次结构模型(图1).在借鉴文献[2]的基础上,征询专家意见,并结合本文作者野外观察体会,给出各评价因子的权重.

按照综合评价模型建立的层次结构关系,进行判断比较,分别构成A-B、B1-C、B2-C判断矩阵.判断矩阵一致性检验、各指标权重的计算方法参见[8].通过景观综合评价指数法得出综合评价分值.根据公式

(1)

计算出某种苔藓植物群落A的综合评价指数,其中,Ci为通过野外调查得到的第i个评价因子的得分值,β为该评价因子权重值,7为评价因子数.

利用公式

Dj=Aj/A0×100%,

(2)

确定拟评估群落j景观利用价值的等级.其中,Dj为群落j的景观分级指数,Aj为群落j的综合评价指数,A0为理想值(取每一个评价因子的最高得分值与权重相乘再累加得到).D作为分级的依据,按差值百分比分级法划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级(表3).在建立苔藓群落景观评价指标体系的基础上,对上海地区的40个群落进行景观评估.

表3 景观利用价值等级划分标准 %

2 结果与分析

2.1 景观评估的指标体系

2个层级、7个指标的判断矩阵,以及一致性检验结果见表4～6,从而得到上海地区苔藓植物群落景观的评价因子权重(表7).

表4 判断矩阵A-B以及一致性检验

表5 判断矩阵B1-C以及一致性检验

表7 苔藓植物景观评价应用层次分析法模型

2.2 苔藓群落景观价值评价结果

利用式(1)和表7的结果,得到苔藓群落景观利用价值综合得分具体计算公式:

(3)

根据式(3)求得40个苔藓群落的综合得分值(表8),再分别计算出它们的分级指数D,得到各苔藓植物群落的评价等级(表9)

表8 上海地区苔藓植物群落景观综合评分

表9 拟评估苔藓群落的景观分级指数及景观等级 %

40个群落中,景观等级为I,II,III和IV,分别有13,14,6和7个,分别占总群落数的32.5%,35.0%,15.0%和17.5%.

景观价值I级的苔藓群落中,苔藓植物往往能够覆盖调查样地,杂草较少,具有较高纯度,而且一年四季均生长并保持绿色外观,位置也较为优越,生境均为土生.这类苔藓群落景观便于改建,在上海地区有推广潜力.景观为IV级的苔藓群落中,苔藓种类多为石生、树生,群落面积小,多数仅生长于1～3个季节,色泽较差、纯度低.由于这类群落多数位于树基、树上或石上,面积小,难以发挥苔藓植物整体的景观价值,加上生境特殊,较难模拟,景观利用价值低.

3 讨 论

只有纯度高、颜色艳丽、面积大,且生长周期长,生境容易营造的苔藓群落才具有强烈的视觉效果和景观价值.上海地区苔藓植物种类繁多,但是成片的苔藓植物群落并不多.土生环境主要由小羽藓属、青藓属、鳞叶藓属、美喙藓属(Eurhynchium)、真藓属和丛藓科的种类组成;石生环境主要是一些湿地藓、灰藓属、绢藓属种类;而树生环境主要有钟帽藓(Venturiellasinensis)、细枝藓属(Lindbergia)、小羽藓属和绢藓属种类.在一些局部开阔、开垦时间短的土生环境中,牛毛藓属(Ditrichum)、真藓属和丛藓属(Pottia)的苔藓植物常形成一定面积的群落,(银叶)真藓(Bryumargenteum)则多见于城市路边、岩缝环境.在上海,有些苔藓植物群落色泽鲜艳,例如由真藓科、青藓属构成的群落.由丛藓科和真藓属的斑块状分布也能够形成多样性的景观.春季在细叶结缕草草坪中,由细叶小羽藓构成的群落,当孢子体成熟时,能够构成富有特色的紫红色、绣红色图案,也是早春时一些城市公园的亮丽风景[9],例如本文中的5,8,9样地群落.

传统的苔藓植物群落学研究中,样地设置要求随机分布,且面积相近,形态相似,而且群落的面积一般在20 cm×20 cm～50 cm×50 cm[10].本文作者的目的是评估上海城市环境苔藓植物景观价值.因此,在群落调查时,样地选择考虑到了不同生境、不同生长季节的连续观测,调查的样地面积也大小不一,给各评估指标定性地赋值.

本文采用的评价指标是通过目测分级获得的原始数值.今后可以利用于数码摄影和计算机图像识别技术,定量地判别苔藓植物的面积、艳度、连续性等指标,使评估结果更客观.苔藓植物有多种生活型,如交织型、丛集型、垫状型等,不同的生活型形成的景观不同,分布的生境和景观价值也有差异[11].因此,今后的评估体系中,可以添加生活型因子.

4 结 语

对40个苔藓植物群落景观进行了评价分析,结果表明,上海地区公园绿地苔藓植物群落景观质量整体处于中等偏上的水平,有部分较高质量的苔藓植物景观.总体上,除了早春时一些公园路边由细叶小羽藓构成的群落有较大面积外,城市环境中大部分苔藓植物连续分布的面积小.因此,苔藓植物的景观应用应侧重于富有特色的微景观塑造上.苔藓植物群落改造和建设首先需要满足景观整体要求,即增加苔藓植物的纯度,减少杂草比例,防止苔藓植物被遮挡,在不妨碍苔藓植物视野的前提下,以乔木加苔藓复合层形式为佳,防止过度光照影响苔藓植物的健康生长;其次,苔藓景观也需要定期养护,及时清除苔藓群落中的杂草和枯木落叶,保持环境空气湿度;最后苔藓群落应当依据各种类对环境的要求、生长速度以及覆盖效果,与乔木、灌木、草本植物进行搭配,营造理想的整体景观.苔藓植物具有很强的吸水和保水能力,在城市公园的水土保持、改善土壤环境和水循环利用上有一定的作用[12],因此也是海绵城市建设可以采纳的绿化材料.