基于AHP的兰州地区乡土乔木资源园林应用评价

刘乐乐,王 梅,曹效东,徐正茹

(兰州市园林科学研究所,甘肃 兰州 730070)

乔木是城市绿化中坚力量，在道路、公园、居住区及单位绿地中大量应用[1]。在园林中，乔木无论在功能上还是艺术处理上都能起主导作用，诸如界定空间、提供绿荫、防止眩光、调节气候等。其中多数乔木在色彩、线条、质地和树形方面随叶片的生长与凋落可形成丰富的季节性变化，在北方城市即使冬季落叶后也能展现出枝干的线条美[2]。乡土乔木指的是在当地环境条件下，经过自然选择和物种演替后对本地区有高度适应性的乔木植物种类。目前城市绿化大力提倡使用乡土植物，但并不是所有的乡土植物都适宜大面积种植和推广——有些观赏性达不到城市绿化的要求，有些生长环境所需的独特性制约了其在城市环境中的生长[3]。因此，在选育栽培乡土植物之前，对其资源进行综合评价不仅能够避免开发应用的盲目性，还有助于优良种质资源的选育。

兰州地区有丰富的具有地域特色乡土树种资源，在兰州城市园林绿化中乔木的占比最大。国内很多城市都开展了对本地乡土植物资源与相关评价的研究[7-9]，兰州地区也进行了对已经应用的园林植物评价研究，但是对乡土乔木进行系统资源分析的较少[10]。本研究所定义的乡土树种不仅包括土生土长的原生树种，同时也包括那些经过长期引种栽培、驯化繁殖，高度适应本地区气候环境的外来优势树种[2]。本研究通过野外调查、文献查阅，对兰州地区乡土乔木资源的种类、组成特征进行了分析，并建立园林应用评价体系，运用层次分析法对其进行综合评价，为兰州地区的生物多样性保护、乡土乔木资源园林应用提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

兰州(北纬34°，东经103°40′)位于季风气候区与非季风气候区的过渡地带，地处黄河上游，属于中温带大陆性气候。市区南北群山环抱，平均海拔 1 520 m，具有带状盆地城市特征。年平均气温为9.3℃；年平均日照为 2 446 h；无霜期为180 d。年平均降水量为325 mm，主要集中在6—9月；年蒸发量 1 650 mm,为年降水量的5倍多；年相对湿度58%[11]。地带性植被以草原和荒漠草原为主，局部分布有荒漠植被，石质山地如榆中兴隆山、永登连城林场等分布有森林和森林草原的植被。本区草原地带性植被主要由菊科、藜科、禾本科、十字花科、蔷薇科等为主构成；山地植被以云杉、冷杉、桦、榆等为主构成[12]。截至2018年，全市林业用地面积35.03万hm2，森林覆盖率13.86%。乡土树种主要有槐(Sophorajaponica)、榆树(Ulmuspumila)、旱柳(Salixmatsudana)、沙枣(Elaeagnusangustifolia)、臭椿(Ailanthusaltissima)、侧柏(Platycladusorientalis)等植物[13]。

1.2 乡土乔木植物资源调查

2018—2019年，采用样线法对兰州地区天然林、半人工林、人工林的乡土乔木植物资源进行调查，记录种类、分布与生境，区域包括兰州南北两山、兴隆山及其余脉麻家寺、官滩沟、石佛沟、烂泥沟、阿干镇林场、关山、连城自然保护区等地，基本上覆盖兰州地区大部分山地，并结合相关资料，包括《兰州植物通志》、《兴隆山本底调查》、《兰州市南北两山植动物资源》、《甘肃连城国家自然保护区志》、《甘肃省植物志》、《青海省植物志》等资料。

1.3 评价体系构建

根据兰州地区乡土乔木树种资源的情况与兰州市园林绿化的需求，参考相关文献的评价方法[14-16]，构建兰州地区乡土乔木园林应用评价体系。目标层为兰州地区乡土乔木园林应用评价，4个准则层为观赏效果(B1)、生物学特性(B2)、生态效益(B3)、开发潜力(B4)，14个因子层为株型(C1)、观赏期(C2)、叶片观赏性(C3)、花观赏性(C4)、果实观赏性(C5)、覆盖能力(C6)、生长势(C7)、抗逆性(C8)、适应性(C9)、降噪(C10)、滞尘(C11)、降温增湿(C12)、应用程度(C13)、资源数量(C14)。

1.4 指标权重确定

邀请7位同行业专家填写调查问卷，对矩阵表各项指标进行打分。各指标的相对重要性采用1～9及其倒数的标度法构建成正反判断矩阵，并将每层次的因子进行两两比较，以数值表示，写成矩阵。使用yaahp 11.0软件对矩阵进行一致性检验，得出准则层各因子相对权重(层次单排序)，之后利用加权法计算最后一层对目标层的相对重要性排序权重值(层次总排序)。

计算出各层次的权重值后，邀请15位园林工作者根据标准层对82种乡土乔木植物进行评分。对定性指标采取多人打分求平均值的方法，准则层指标的评分标准根据调查的观测数据结合相关参考文献，采取直接打分的方式(表1)。并将各因子层各权重与打分分别相乘加和，得到各物种最后得分。综合评价指数(CEI)根据下式计算[17-18]。

表1 准则层指标评分标准

CEI=S/S0×100%

式中：S为评价分数值，S0实际乡土树种评价的最高分，并以差值百分比法划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ共5个等级。

2 结果与分析

2.1 乡土乔木资源组成分析

调查结果表明，兰州地区共有乡土乔木资源84种，分别属于22科42属。其中，含种数较多的科(10种以上)为蔷薇科与杨柳科，分别占总种数的21.95%与18.23%。有2个以上种的属有11个，占总属数的26.19%，总种数的62.20%，其中杨属、苹果属与榆属含有种最多，分别为14种、7种与7种；单种属有31属，占总属数的73.81%，占总种数的37.81%。由此可见，兰州地区乡土乔木资源以多种属为主，单种属为辅。

2.2 评价因子分析

本评价体系中，根据专家的意见得出各指标的相对重要性，据此建立A-B、B1-C、B2-C、B3-C、B4-C共5个矩阵。采用1-9互反标度法，根据各指标的相对重要程度，对层析模型构建互反判断矩阵，运用Yaahp 12.2软件对各矩阵进行一致性检验。结果显示，一致性指标CI<0.1，满足矩阵的一致性(表2)。通过层次分析法对A-B模型各因子层进行分析并按照大小排序，观赏效果(0.352 5)>生物学特性(0.241 9)>生态效益(0.227 4)>开发潜力(0.178 2)。在B-C层中，权重较高的排序为：应用程度>观赏期>株型>适应性>抗逆性>滞尘(表2)。

表2 兰州地区乡土乔木园林应用评价指标权重

2.3 综合评价分析

利用层次分析法，采用观赏效果、生物学特性、生态效益与开发潜力4个方面14个指标对82种主要乡土乔木资源进行园林应用评价，得到各物种的最后综合得分(表3)。评价结果表明，Ⅰ级乡土乔木共计17种，包括梣叶槭(Acernegundo)、元宝槭(Acertruncatum)、胡桃(Juglansregia)、山荆子(Malusbaccata)、陕甘花楸(Sorbuskoehneana)、辽东栎(Quercuswutaishanica)等，这些种类不仅有比较高的观赏价值，而且抗逆性较好，比较能够适应城市的生境，并且在兰州市园林绿化中运用得比较少，在未来乡土乔木品种选育与园林应用中可作为重点考虑对象。Ⅱ级乡土乔木共计17种，包括山楂(Crataeguspinnatifida)、山杏(Armeniacasibirica)、山桃(Amygdalusdavidiana)、刺槐(Robiniapseudoacacia)、少脉椴(Tiliapaucicostata)等，其中有很大部分是在兰州园林中应用较为广泛的乡土乔木，例如山楂、山桃与刺槐；也有少部分是野生种观赏效果佳，但是资源数量少，缺乏苗源与栽培种，不一定能够适应城市生境的乡土乔木，例如少脉椴，可以作为未来乡土树种开发利用的次重点考虑对象。Ⅲ级乡土乔木共计20种，Ⅳ级乡土乔木共计18种，Ⅴ级乡土乔木共计10种。

表3 兰州地区主要乡土乔木植物种类等级评价

3 结论与讨论

城市园林中大量引入外来树种，不仅可能影响当地的生态环境，并且遇到极端天气也很容易造成经济损失，例如昆明市2013年大雪冻死了引入的近万株热带树木[19-20]。乡土植物在城市园林中的重要性逐渐地被认识到。为了更好地将乡土植物应用到城市园林中，对乡土植物的研究越来越多。早期的相关研究偏向于定性描述评价[21]，近年来定量评价越来越多[8,16]。定量评价的方法主要有直接打分法、层次分析法[22]；结合层次分析法，定量评价中要根据评价的对象提前设计出评价指标，评价的目的决定了评价指标的设定，指标选取的合理性直接决定了结果的可靠性与合理性。目前大多数研究对于植物资源评价指标的设定尚不统一[15-16]。对于评价指标体系的第2层(即约束层)，大多数的研究者都从观赏特性、资源潜力、生物学特性3个方面进行评价，当然也有其他方面的，例如经济价值、生态价值等。评价指标权重中，对准则层的权重按照大小排序为观赏效果(0.352 5)>生物学特性(0.241 9)>生态效益(0.227 4)>开发潜力(0.178 2)，这与之前部分相关研究的结果相似[23]，例如对秦岭野生观赏树种准则层的权重判断也是观赏效果的权重最大。

在对乡土植物园林应用的评价中，本研究以观赏效果最为重要，因为有些乡土植物是没有经过驯化栽培的原生种，首先不能满足城市居民对观赏效果的需求，何谈园林应用。在因子层的总权重中，应用程度、观赏期、株型与适应性的权重排在前四位。应用程度的权重最大，也就是那些应用程度不是很高的乡土乔木在这个方面会被优先选择，而对被广泛应用的乡土植物的选择就靠后——过于单一的城市植物景观需要一些应用较少的乡土植物来加以丰富。同时，乔木作为城市绿化的主干，对观赏期与株型的要求比较高。

本研究对82种主要乡土乔木资源进行园林应用评价，根据物种的最后综合得分，Ⅰ级乡土乔木共计17种，有梣叶槭、元宝槭、胡桃、山荆子、陕甘花楸、楸树、辽东栎、青麸杨、构树、桦叶四蕊槭树、太白花楸，这些乡土乔木大多有较好的观赏性，并且适应能力强。其中一些种在兰州园林绿化中偶尔有应用，例如梣叶槭、山荆子、辽东栎、青麸杨，并且证明能适应城市环境的树种；有些种已经在兰州园林中大量应用，且观赏性佳，已经成为城市特色的树种，例如国槐和暴马丁香，这两种因为利用程度过于广泛，因此排到了Ⅰ级树种的最后两位；有些树种观赏性佳，但根本没有在城市园林中应用，甚至在苗圃中也很少见，例如太白花楸、陕甘花楸与桦叶四蕊槭。需要从野生状态下引种驯化栽培然后再加以应用。Ⅱ级乡土树种中，很多目前在兰州园林绿化中应用较多，例如山桃、油松、青海云杉；有些是观花观果都比较好的树种，但是因为果实掉落、被采摘等原因应用较少，例如山楂、苹果等；也有少部分是野生种观赏效果佳，但是资源数量少，缺乏苗源与栽培种，不一定能够适应城市生境的乡土乔木，例如少脉椴，可以将其作为开发利用的次重点考虑对象。