苏晶 何云核
摘要对杭州湾十塘至十一塘滨海盐碱地主要灌木资源进行野外调查,共获取 9 种植物,分属于 8 科 8 属,针对调查区域内距海远近和土壤盐碱性梯度分布差异划分出 6 个样方,对样方主要灌木采用层次分析法(AHP)建立植物景观价值评价体系,分别从植物观赏性、生物学特性和生长适应性 3 个方面共计12 种评价因素对滨海盐碱地灌木的景观价值进行综合评价,以期为滨海盐碱地灌木种类的选择与应用提供参考依据。
关键词杭州湾;盐碱地;灌木;景观评价;层次分析法
中图分类号S728.5文献标识码A文章编号0517-6611(2020)15-0126-04
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2020.15.035
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
Landscape Evaluation of Main Shrub Plant in Littoral Salina of Hangzhou Gulf
SU Jing,HE Yunhe
(School of Landscape Architecture, Zhejiang A & F University, Hangzhou, Zhejiang 311300)
AbstractA total of 9 species of main shrub plants belonging to 8 families and 8 genera were investigated in littoral salina of Hangzhou Gulf. Six quadrats were divided according to the difference of salinity gradient distribution and the distance from the sea in the survey area. The evaluation system of plant landscape was established with the knowledge of Analytic Hierarchy Process(AHP)for the main shrub of six quadrats. A total of 12 evaluation factors including ornamental,biological characteristics and growth adaptability were used to evaluate the landscape value of the shrub in littoral salina,in order to provide reference for the selection and application of shrub species in coastal salinealkali area.
Key wordsHangzhou Gulf;Salina;Shrub;Landscape evaluation;AHP
作者簡介苏晶(1995—),女,山东烟台人,硕士研究生,研究方向:园林植物应用。*通信作者,教授,硕士生导师,从事园林植物、植物分类与生态方面研究。
收稿日期2020-01-08
我国沿海各省、区、市约有 1.8万 km的滨海地带和岛屿沿岸,广泛分布着各种滨海盐渍土,总面积可达 5×106 hm2[1];滨海盐碱地区土壤因含盐量较高,导致其生态环境极为脆弱,因此针对滨海盐碱地的改良利用和生态绿化已成为我国沿海城市化进程中的一项异常艰巨的重要难题[2]。通过引种、驯化、培育等技术措施筛选出一批适合在滨海盐碱地生长的园林绿化植物,对于丰富滨海盐碱地的生物多样性,改善滨海地区的生态环境,提高沿海防护林的防护功能,增加社会和经济效益提供了重要的保障。以杭州湾南岸海塘的十塘至十一塘滨海盐碱地主要灌木资源为对象,进行了详尽的实地调查,采用层次分析法(AHP)[3]对同种植物在不同盐碱环境中的梯度变化进行景观价值分析,以期为合理利用该类植物资源提供基本资料和参考依据。
1材料与方法
1.1研究区概况
研究区是以宁波慈溪市为主体的杭州湾南岸滨海平原,位于沪、杭、甫经济金三角的中心地带,地理位置为 120°55′~121°30′E,30°10′~30°42′N(具体调查样方位于杭州湾南岸海塘的十塘至十一塘,121°10′26″~121°21′34″E,30°19′58″~30°22′22″N),西接钱塘江,东至东海,属河口海湾,自然条件优越,经济发达,城镇密集。该区域属北亚热带海洋性季风气候,四季分明,冬夏稍长,春秋略短;年平均日照时数 2 038 h,无霜期 244 d,年平均气温 16.0 ℃,年平均降水量 1 272.8 mm。冬季盛行西北到北风,夏季盛行东到东南风,全年以东风为主,年平均风速 3 m/s,年平均大风日数 9.6 d。由于处于南北冷暖气流交界地带,天气变化复杂,夏秋期间多热带风暴,境内灾害性气候以水、旱、风、潮为主,另有气温异常等[4]。杭州湾南岸为典型的淤涨型海岸,多由近代退海围塘造地而成[5],地势低平,以平原为主,主要土壤类型为盐土类的滨海盐土亚类,盐碱度高,平均含盐量为0.1%~0.4%,高者可达 2%~3%,甚至个别高达5%~9%[6],从海边向内地随着土壤含盐量的减少,依次为盐土、潮土和水稻土3个土类。河流呈网状分布,河水基本上无淡水。滨海植物群落以盐生沼泽植物为主,大多为碱蓬及菊科、禾本科、藜科等耐盐植被,群落面积大且类型多样,以芦苇(Phragmites communis)、大米草(Spartina anglica)和海三棱草(Scirpus×mariqueter)群落为主,其他常见的有碱蓬(Suaeda glauca)、芦竹(Arundo donax)、狗牙根(Cynodon dactylon)、盐地鼠尾粟(Sporobolus virginicus)、结缕草(Zoysia japonica)、糙叶苔草(Carex scabrifolia)、空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)、钻形紫菀(Aster subulatus)群落等。
1.2试验材料
沿海塘堤坝由远到近并根据样地土壤盐碱度变化选取6个10 m×10 m样方,距海岸由近到远依次设编号1~6 号,1号样方,灌木种类:夹竹桃(Nerium indicum)、海滨木槿(Hibiscus hamabo)、金森女贞(Ligustrum japonicum‘Howardii)、红叶石楠(Photinia×fraseri);2号样方,灌木种类:夹竹桃、海滨木槿、金森女贞、盐肤木(Rhus chinensis)、柽柳(Tamarix chinensis);3号样方,灌木种类:海桐(Pittosporum tobira)、柽柳、紫穗槐(Amorpha fruticosa)、木槿(Hibiscus syriacus);4号样方,灌木种类:海滨木槿、盐肤木、柽柳;5号样方,灌木种类:夹竹桃、金森女贞、红叶石楠;6号样方,灌木种类:夹竹桃、红叶石楠、海桐、紫穗槐、木槿。通过野外实地考察方式调查选定主要灌木有 9 种,隶属于8科8属,分别为夹竹桃、海滨木槿、金森女贞、红叶石楠、海桐、盐肤木、柽柳、紫穗槐、木槿;灌木以人工种植为主,栽种时间均有10年以上,其中盐肤木、柽柳为野生种。
1.3试验方法
以6个样方的主要灌木为研究对象,每种灌木调查研究数量不少于10株,仔细观察并记录植物的生态习性、数量分布及景观观赏价值等,分别测定各灌木的株高、地径。株高采用规格7.5 m钢卷尺测定,地径为距地面10 cm处的树干粗度。在样方分层采集 0~20、>20~40、>40~60 cm不同深度的土壤樣品;利用电导法对样方土壤的含盐量进行检测,将平均值作为该样方的盐碱度测定值,同时用pH测量仪测定各层的pH。
1.4景观价值评价方法
参考其他地区观赏植物评价体系的构建[7-10],采用层次分析法构建滨海盐碱地环境中灌木的评价模型。以实地调查结果作为主要依据,将9种主要灌木的景观价值评价作为最终目标层;将植物观赏性、生物学特性和生长适应性作为准则层评价的3 项主要指标;同时,结合灌木植物的自身特性以及盐碱地的生长环境等要求,选出12个典型的评价因素作为标准层以此构建评价模型指标结构体系(表1)。
1.4.1判断矩阵的构造及一致性检验。该研究构造目标层A、准则层C、标准层P两两判断矩阵,共计4个(表2~5)。采用1-9比率标度法,对相对重要的基础性信息咨询专家意见,判断各指标的相对重要性。通过计算最大特征根λmax和相应特征向量W,对判断矩阵的一致性进行检验,CR小于0.1则通过调整,从而确定评价结果的合理性和数据的可靠性,最终得出各评价因素的相对权重。
1.4.2层次总排序权值的计算。通过一致性检验后得到较为科学合理的判断矩阵,各个具体评价指标的相对权重值逐层加权,最终得出层次总排序权值(表6)。
从标准层(P)对目标层(A)的总排序权值来看,9种灌木植物的叶型(P2)、株型(P5)、抗逆性(P8)3个因素的单排序权值分别为 0.123、0.125、0.177,它们所占的权重最高,由此可见在盐碱环境下植物适应恶劣环境的能力和其生长形态最为重要;其次是耐盐碱性(P12)、繁殖难易程度(P7)、观赏期(P1),其他因素的权重均较低。以上6个评价因素是评价9种灌木植物景观价值的最主要指标。
1.4.3评分标准的制定。根据样方灌木的实地调查结果,针对植物的观赏特性、生物学特性和生长适应性进行综合评价打分,每个指标的相对重要性制定5级评分标准(表7)。测量不同样地同种植物株高和地径的平均生长量,以每列最大值为1,再用最大值除以该列其他数值,然后按照赋值标准分别计算不同样地下各个单项得分。
2结果与分析
2.1土壤盐碱性分析
土壤的含盐量和pH检测结果如表 8 所示。根据土壤的pH检测结果可知,样方的pH普遍偏高,最高为 9.62,最低为 8.59;一般园林植物适宜的土壤 pH为 6.5~7.5。样方因受距海远近等因素的影响导致土壤含盐量程度不同,总体表现为距海愈近,土壤含盐量愈高;由于缺乏低矮灌木及地被植物等覆盖物,导致阳光直射、地表返盐,其中土壤表层含盐量明显高于下面的土层。经过历年沿海防护林种植绿化建设对盐碱地土壤改良,土壤含盐量相比最初明显下降,调查样方土壤含盐量均在0.4%以下,属轻度盐土区,58%土壤的含盐量已基本恢复正常含量。
2.2灌木生长量分析
根据同种灌木在盐碱性不同样方中植物年生长量的测量结果表明(表9),距海由近到远、盐碱性由高到低植物生长量整体呈上升趋势。由于灌木大多在含盐量 0.1 %左右的土壤上种植,只有部分树种在含盐量036%的土壤上种植,土壤含盐量变化不太明显,灌木种植年龄基本一致,因此灌木株高和地径在不同盐含量的土壤中变化幅度较小。其中灌木地径生长量变化最为明显,与01%盐度下的同种树种年生长量相比,夹竹桃和海滨木槿变化较小,部分灌木种类如金森女贞和红叶石楠与0.1%盐度下的树木生长量相比长势稍弱。
2.3景观评价分析
对各个灌木的观赏性状依据评分标准进行评分,利用其总排序加权值计算出其观赏综合评价分,根据评分结果将待评价植物划分为4个等级:Ⅰ级(I≥3.70),景观价值综合评价高;Ⅱ级(3.30≤I<3.70),景观价值综合评价较高;Ⅲ级(3.00≤I<3.30),景观价值综合评价一般;Ⅳ级(I<3.00),景观价值综合评价差(表10)。杭州湾南岸滨海盐碱地土壤盐碱性已基本降至正常标准,6个样方中灌木的景观评价等级主要分布在Ⅰ、Ⅱ级,整体观赏价值较高。4、5和 6号样方中植物评价等级平均得分相比1和2号样方高,表明距海越远,盐碱性低的生长环境中植物景观价值最好。
从单个灌木种类看(表 11),各灌木的观赏特性和开发利用前景与实际调查中野外表现情况基本相符。对灌木的景观价值各评价指标进行相对权重比较分析,从准则层(C)对目标层(A)的总排序权值来看,主要评价因素是植物观赏性和生物学特性,生长适应性所占权重较小,从标准层(P)对目标层(A)的总排序权值来看,抗逆性、株型、叶型等指标是影响滨海盐碱地灌木观赏价值的主要因素,因而夹竹桃、海桐、海滨木槿的评价等级排名靠前。夹竹桃评价等级为Ⅰ级,表明其在 6种不同生长环境中都能保持较高的景观观赏价值,具有良好的生长适应性,生态幅度极宽,另外夹竹桃属常绿大灌木,树高可达5 m,可以独立作为景观行道树栽植。海滨木槿、海桐和柽柳评价等级平均为Ⅱ级,各评价指标相对较平均,具有优、劣势的灌木种类可以相互补充平衡。海滨木槿虽具有良好抗逆性,叶型、花型等观赏价值高,但在野外坏境中单独栽植,其株型不紧凑,绿化效果一般;柽柳虽生态适应性很好,但在植物观赏性方面有所限制,生长形态表现不佳。这2种灌木观赏期较长,可与乔木或大灌木搭配栽培应用,作前景树形成较好的景观效果。金森女贞、红叶石楠、盐肤木、紫穗槐和木槿的评价等级平均为Ⅲ级,各评价指标综合性一般,且具有明显的劣势因素,生态适应能力较弱,观赏价值一般,不能在滨海盐碱地环境中形成良好的景观效果。金森女贞和红叶石楠等在滨海盐碱地环境中长势稍弱,叶色不佳。盐肤木因其为野生种,资源数量分布较少,对其生态适应性调查不全面,不能很好地反映出盐肤木在盐碱地环境的形态特征。紫穗槐和木槿为落叶灌木,观赏期相比较短,植株整体花量偏少,在野外环境中以观叶为主,景观效果单一。
从9种灌木的综合评价结果可知,Ⅰ级灌木景观价值很高,可作为滨海盐碱地灌木种植首推的优良种类,实现规模化生产,预期可以达到较高的经济、社会和生态效益;Ⅱ级灌木景观价值较高,可以作为辅助乔木或大灌木的景观材料选择性开发利用;Ⅲ级灌木种类缺点较明显,开发价值一般,可根据其生境环境适度栽培应用。
3结论与讨论
单一的景观评价体系不能完全客观地反映出不同植物种类的景观价值和开发价值,存在一定的局限性和主观性,研究中综合评价得分的高低并不代表灌木绝对价值的大小,評价低的不一定利用价值小,如金森女贞和红叶石楠为常绿灌木,观赏期长,可修剪造景;盐肤木叶型奇特,花蜜丰富,为良好的蜜源植物,全株均可入药;柽柳在野外环境中生长旺盛,最能适应滨海盐碱地生存,根系发达,能有效防风固沙,改造盐碱环境。在盐碱地实际的植物景观营造中,应结合具体的自然条件和景观需求选择盐生植物种类。在今后的进一步研究中,需要与生理生化试验深入结合,量化部分评价指标,从而使评价结果更为客观有效。提高不同植物种类在盐碱地环境中的应用范围,为进一步恢复滨海盐碱地城市园林的生态景观打好基础。
参考文献
[1] 徐恒刚.中国盐生植被及盐渍化生态治理[M].北京:中国农业科学技术出版社,2004.
[2] 贺志雄,赵秀芳,李娅莉,等.我国滨海盐碱地生态绿化的重要性[J].环境卫生工程,2014,22(5):1-4.
[3] 邓雪,李家铭,曾浩健,等.层次分析法权重计算方法分析及其应用研究[J].数学的实践与认识,2012,42(7):93-100.
[4] 李加林.杭州湾南岸滨海平原土地利用/覆被变化研究[D].南京:南京师范大学,2004.
[5] 冯利华,鲍毅新.慈溪市海岸变迁与滩涂围垦[J].地理与地理信息科学,2006,22(6):75-78.
[6] 李振中.滨海盐碱地园林植物的选择和工程应用:以杭州湾南岸绿化建设实践为例[D].杭州:浙江大学,2009.
[7] 任苹,李楠.评价方法研究进展[J].沈阳大学学报,2005,17(6):65-68.
[8] 黄胜利,房聪玲,朱杰旦,等.杭州湾滨海绿化植物耐盐性调查[J].防护林科技,2012(1):97-100.
[9] 夏冰,司志国,周垂帆.基于层次分析法的木瓜属海棠植物景观价值评价[J].北方园艺,2017(17):115-119.
[10] 杨丽,李彦慧.塞罕坝自然保护区野生观赏灌木植物资源评价[J].西北林学院学报,2017,32(3):149-155.