城市公园植物群落特征及多样性和美景度影响机制研究

赵慧楠 蔡建国 赵垚斌

摘要：文章以杭州太子湾、花港观鱼、杭州花圃、柳浪闻莺4个公园为对象，基于40个植物群落，运用美景度评价法得出各群落的景观得分值，采用语义差异分析法研究评价因子，运用python2.7对植物群落特征和多样性进行处理，利用SPSS statistiCs 22进行相关性分析及建立多元线性回归模型。结果表明，植物群落特征及与美景度不存在共线性关系，而景观评价因子与美景度的模型为SBE=-2.185-0.298xXl+0.227xX3-0. 280xX5-0. 337xX7+0. 868xX8+0. 589xX9，其中评价因子为植物种类多样性、色彩多样性、整洁度、空间感、特色感、生命力。

关键词：植物群落，美景度影响机制，群落特征多样性，美景度评价法，回归方程

DOI： 10.12169/zgcslV.2018.12.24.0002

城市公园是城市生态系统及城市居民日常生活的重要组成部分，也是城市景观的组成部分之-[1]。植物群落作为城市公园构成的基本组成部分，其科学合理的组成形式是绿地能够健康、稳定、高效发展的前提[2-4]。对城市公园植物群落进行美景度影响机制研究，构建景观评价模型具有重要意义：一是基于城市公园植物群落景观美学质量科学量化其景观构成因素与人的审美评判标准之间的关系：二是根据景观评价模型对城市公园植物群落构建美化提供合理建议。当前研究中，城市公园景观评价方法较多考虑配置原则[5-7]，仅对植物景观的配置模式进行研究，未结合群落特征及多样性、评价因子建立评价模型。为此本研究以杭州太子湾公园、花港观鱼公园、杭州花圃公园、柳浪闻莺公园，共40个群落进行现场调查，利用python2.7计算多样性、语义差异分析法和美景度评价，将群落特征及多样性、评价因子和审美态度结合起来构建景观评价模型，探索美景度影响机制中各变量的重要程度，并根据模型提出相应的群落建设重点，以期为城市公园植物群落美学质量提升、城市公园植物群落景观可持续经营管理提供科学依据。

1材料与方法

1.1研究地概况

杭州（ 290 ll’-30°33’N，

118° 21'-120°30'E）位于东南沿海的北部。西湖位于杭州市西面，是中国首批国家级重点名胜风景区之一，其“一山、二塔、三岛、三堤、五湖”基本格局是现有风景名胜区少有的形式。该地区属于亚热带季风气候，全年平均气温17.8℃，平均相对湿度70.3 %，年降水量1 454 mm，年日照时数l 765 h。太子湾公园因山就势，地形高低起伏、错落有致;花港观鱼公园历史悠久，是由花、港、鱼结合的著名特色景区;杭州花圃结合生产、科研、观赏3方面的功能，是全国最早建立的专业性花圃之一：柳浪闻莺公园以青翠的柳色及婉转的莺鸣为公园的主要特色，草坪与密林带结合的形式在园内尤为出色。

1.2研究方法

1.2.1调查方法

对4个公园选取各10个（共40个）植物群落进行实地调查，其面积为400 m2左右，周围环境具有相似的人丁观赏型植物群落：将所选择的样地分别命名为Al～ Al0，Bl～ Bl0，Cl～ CIO，Dl～Dl0;依据《杭州植物志》鉴定植物的种类，确定植物的个体数，现场调研测量记录乔木的胸径（ cm）、高度（m）、枝下高（m）、冠幅（m）等8-10]，灌木和草本在确定植物种类的同时测量植物高度、盖度等，同时依据Citygreen建立树木生长状况分级标准（表1）。

1.2.2多样性计算

利用Python 2.7计算40个群落的Margalef指数、Simpson指数、Shannon - Wiener指数和Pielou指数。计算公式如下：

式（1）中，dma为Margalef指数;S为群落中物种的数量：Ⅳ为该群落中观察到的个体总数（随样本大小增减）。式（2）中，Ds为Simpson指数。式（3）中，H为Shannon-Wiener指数;Pi=Ni/N，Ni为种类i的个体数，Ⅳ为该群落中所有物种的个体数。式（4）中，J为Pielou指数;H为Shannon-Wiener指数：S为群落中所有物种的个体数。

1.2.3 SBE美景度评价

将40个植物群落的样本照片制作成幻灯片，设置播放时间为8秒，评判人员分为园林专业组（10名园林专业教授、20名园林研究生、10名园林本科生）和非专业组各40人，评价等级从1～7代表很不喜欢、不喜欢、不太喜欢、一般、较喜欢、喜欢、很喜欢。利用公式（5）（6）将美景度值进行标准化。

式（5）中，Zxy是第y个评判者对第x张照片的标准化值;Rxy是第y个评判者对第x张照片的评分值;Ry是第y个评判者对所有的群落样本的评分值的平均值;Sy是第y个评判者对所有的群落样本的评分值的标准差。式（6）中，Zx是第x张照片的景观标准化得分值;Ny是评判者总人数。

1.2.4 SD法植物景观因子评价

本文结合前人的研究[11-12]选取10个方面的景观特征（植物种类多样性、绿视率、色彩多样性、层次感、整洁度、自然性、空间感、特色感、生命力、樸素感），设置共10个正反义形容词对用于描述群落植物景观（表2）。

根据多项研究[13-14]，SD法评价尺度一般采用5～7级。为避免评价结果失准以及评价精度下降，在考虑被测试者容易理解与方便评判的同时，本文的SD法评价尺度设置为5级，即1.2.3，4，5，分值越低，越接近左侧形容词词义;反之，则越接近右边的形容词。将所拍摄到的照片制作成幻灯片的形式播放给被测试者，每张照片间隔时间为30s。SD法的被测试对象为20位园林类专业人员。

1.2.5建立景观质量评价模型

利用SPSS statistics 22.以SBE标准化值为因变量评价因子为自变量，采用多元线性回归方程向后筛选，构建植物群落景观美景度评价模型。

2结果与分析

2.1植物群落生物多样性

通过方差分析（图1）可知，4个公园的40个群落的Margalef指数、Simpson指数、Shannon -Wiener指数和Pielou指数存在显著差异。图1显示.dma指数由高到低排序依次为花港观鱼>柳浪闻莺>杭州花圃>太子湾，该指数表明物种的丰富程度.4个公园的物种丰富程度与dma指数大小成正比。Ds指数由高到低依次排序为柳浪闻莺>花港观鱼>太子湾>杭州花圃，Ds越小，代表群落中有的种占优势，即群落中成分单一;Ds越大，代表群落中每个种的个体数较均匀，即群落有较大的多样性。杭州花圃的Ds最小，表明该公园内植物群落的部分植物占较大优势，群落成分较单一，经调查研究占较大优势的为杜英及草本层的沿阶草。H越高，代表群落的异质性方面越突出，在该方面体现较高水平的为花港观鱼和柳浪闻莺，群落异质性较高。J越高，代表群落均匀度水平越高，依次排序为花港观鱼>柳浪闻莺>太子湾>杭州花圃，花港观鱼的植物群落均匀度水平整体较好。

2.2公众审美特征

2.2.1不同被测群体的景观审美相关性

刘瑞雪等[15]证明不同群体的审美评判具有一致性，但也有不同的研究[11]认为个人经历等变化因素会对审美产生一定影响。对本研究获得的两个不同群体SBE评分标准值进行相关性分析，发现专业与非专业人员之间具有较一致的审美观。

非专业组与专业组之间的审美存在一致性，但同时也存在着差异性。通过对两组被测群体在景观审美上的SBE评分标准值折线图分析（图2），发现非专业组与专业组的曲线波动较为一致，由此说明非专业组与专业组的评分趋于一致;但与非专业组相比，专业组的曲线波动较小，产生此种差异的原因可能是专业组受过专业的景观相关知识教育，对植物景观的要求更为严谨，能够排除其他干扰因素，考虑更全面、能够更深入地分析植物景观效果，而非专业组可能受个人情感与偏好影响较大。

2.3景观质量评价模型

表3表明.SBE标准化值与群落特征及多样性不存在显著相关性，群落特征及多样性对植物群落的美景度影响较小，不存在共线性关系。

以SBE标准化平均值作为因变量Y.以10个植物景观评价因子作为自变量X.利用SPSS 22软件进行多元线性回归，采用向后逐步回归的方法进行分析，构建评价模型。

植物群落景观的评价模型为SBE= -2. 185 -0. 298×Xl+0.227×X3 -0. 280×X5 -0.337×X7+0. 868xX8+0. 589xX9。根据模型的容差和膨胀因子VIF的值，容差小于1，膨胀因子VIF值小于5（膨胀因子在1～10的区间说明变量之间不存在多重共线性关系）.说明此模型的7个指标之间几乎不存在共线性，因变量与自变量之间的线性关系显著，该模型是有效的。结果表明，特色感X8对植物群落美景度影响最大，因此，植物群落的特色感对审美具有较大的影响，尤其是在杭州这样四季分明，绿化效果程度较高，以较多常绿植物为主的亚热带季风气候城市，植物的选择必须具有特色。影响植物群落景观的其次是植物的生命力X9，这表明植物的生长状况、健康程度是植物群落发挥其各方面功能的前提，植物健康才能表现其正常的生命力。空间感X7对植物群落的影响也较高，但与其成负相关，表明在审美上公众相对喜爱较封闭的植物群落。植物种类多样性Xl也是影响植物群落景观的因素之一，植物群落越丰富其景观效果越好。

3讨论

植物群落景观营造是城市公园内的主要内容之一，城市公园的服务对象为城市居民，因此满足公众对其景观的要求是实现公园植物群落可持续发展的重要方面。本研究表明植物群落特征及多样性与美景度不具备相关性，这与艾婧文[16]的研究结果不符，这是由于其研究在建立模型前未进行因子与美景度之间的相关性分析。郝杨等[17]利用AHP法对佛甲子岩景区的植物景观美学进行评价，结果显示森林覆盖率、环境协调性、珍稀树种、物种多样性、结构复杂程度占较大权重，本文同样进行植物景观美学研究，具有不同的结论原因在于其分析的是大尺度的景区植物景观，而本文研究对象为小尺度的植物群落。本研究借助美景度评价法及SD法分析公众对植物群落的审美，建立公园植物群落景观评价模型，从评价模型发现植物种类多样性、色彩多样性、整洁度、空间感、特色感、生命力对植物群落的景观影响较大，这与王建伟[18]和许晨阳[19]的研究具有一致性，这是因为对植物景观评价时所选取的角度基本一致。本研究与刘瑞雪的研究结果有所不同，这是因为在对植物景观评价时所选取的角度有所不同[20]。根据该模型，对城市公园植物群落的构建提出4点建议。

1）注重植物景观的特色性。群落景观的主题要鲜明，同时合理选择植物的种类，展现四季各有不同的景观，在考虑气候条件与周边环境的情况下，选择四季变化的植物，结合主题形成人工营造的具有特色的植物群落景观。

2）注意植物的养护，不间断监测植物的生长状况及健康状况。植物必须选择抗性强、能够与周边生态环境融为一体。景观效果与其健康状况生命力成正比相关，景观优良的植物群落一定具有生命力及生长状况较好的植物，因此在适地适树的前提下，植物群落营造好后需关注其养护，注意病虫害以及对病枝进行修剪。

3）在不考虑植物群落其他功能的前提下，仅在植物景观方面提升需要提高植物群落的整体封闭性。封闭的植物群落能够使游客在外围感受到其整体美观，而进入性的群落其景观效果较松散，使游客对其美觀性上没有较高的评价。 4）增加植物种类的多样性。植物种类越丰富，植物群落景观越好，因此在满足其他条件的情况下，需要合理地增加植物种类，增加植物种类的同时能够增加植物群落生态系统的稳定性，能够减少养护成本与使用化学药剂带来的危害。

本研究模型外的因变量由于与模型中的因变量有较大的相关性，因此被剔除。但究竟怎么样的景观因子才能更全面、科学地表述植物景观一直是个难以量化的因素，一方面是因为所描述的景观因子能否全面地衡量植物群落景观：另一方面是因为一些较难量化的因素，如群落附近的氛围、功能性等[15]。本研究所采用的是照片作为评价材料，但照片仍不能完全替代现场，对评价结果有一定影响，并且随着一天之内时间的变化和四季变化，植物景观也会有一定的变化，而照片不能完全展示其变化过程，在此方面有待改进。

参考文献

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收稿日期：2018 -12- 24

基金項目：国家自然科学基金项目（ 31272494）;浙江省花卉团队项目（2011R50034-02）

第一作者：赵慧楠（1994-），女，硕士，研究方向为园林植物景观规划。E-mail： huinanzha018@ 163.com

通信作者：蔡建国（1971-），男，博士，副教授、硕士生导师，研究方向为园林植物景观规划、家庭园艺和湿地景观等。E-mail： yuanlinzhiwu@ 163. com