上杭县城市园林植物综合评价——基于AHM-模糊综合评价法

韦宝婧，龙梦琪，2，邹 薇，罗紫薇，胡希军，刘路云，罗 荣

（1.中南林业科技大学 a.风景园林学院；b.城乡景观生态研究所，湖南 长沙 410004；2.虹越花卉股份有限公司，浙江 海宁 314408；3.上杭县住房和城乡建设局，福建 上杭 364200）

在我国大力推进城镇化发展的时代背景下，城市绿地生态系统对改善城市环境至关重要，城市绿地的建设及质量引起政府和人民的关注[1]。随着人民日益增长的对美好生活的向往，城市绿地需综合心理学、美学、生态学等多学科进行城市园林体系建设研究，建立稳定的植物群落，满足城市良好人居环境的需求。植物景观不仅能够给人带来美学上的享受，同时还可改善城市的区域小环境，为城市人群提供健康服务[2]。因城市空气污染、土壤条件、水质条件及热岛效应等特殊环境，城市园林植物承载了更大的生长压力，“适地适树”显得尤为重要，而城市园林树种的科学选择是良好城市绿地景观的基础，很大程度上既决定了城市绿地的使用、管理养护和生态功能，又奠定了城市地域性景观风貌的基础。

近年来国内外学者在植物评价方面开展了大量的研究[3]。评价方法从传统的定性走向定量的科学评价。定量评价方法的关键是筛选评价指标和确定指标权重，评价对象分为城市应用植物评价和野生植物评价两种[4]。通常采用专家咨询法、频度分析法和理论分析法进行树种评价指标筛选；运用经验评分法、层次分析法、模糊综合评价法、主成分分析法和灰色系统方法等[5-10]确定指标的权重，城市植物应用评价主要集中在城市生态适应性、生态效益、综合研究等方面。属性层析分析法（AHM）主要以球赛模型两两比较的形式，在一定程度上对多重服务质量影响因子进行评价，是一种结合主观评价的量化研究方法，具有客观、准确、计算简便等优点[11]。AHM法较多运用于水土保持生态效益研究、灾害评估等方面[12]，评估效果表明该模型评估结果更为合理、客观[13]，但该方法在植物综合评价中应用较少。

AHM算法的权重使决策及分析更容易实现，避免大量计算的同时防止了指标之间的相互影响，而模糊综合评价解决了难以精确界定指标的问题，可以将评价结果转化为具体数值[14]。两种方法结合使用简单有效，可用于植物综合评价。本研究运用AHM、模糊综合评价法，从生态效益、观赏美化效果、抗性等方面对上杭县城市绿地植物进行评价并筛选，为上杭县城的园林绿地建设、乡土植物资源应用等方面提供一定的理论依据。

1 研究区概况

上杭县位于福建省西南部，是福建省龙岩市辖县，坐标为116°15′50″～116°56′47″E，24°46′02″～25°27′47″N，总面积约为2 879 km2。上杭县处于汀江中游的黄金地带，属中亚热带季风气候，四季分明，气候温和，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛。境内植物群落复杂，种质资源丰富，已查明的管束植物有184科734属共1 628种，森林覆盖率高达74.5%。

2 研究方法

2.1 研究范围

本研究的范围以上杭县城区为主，城区周边的自然山体为辅，按照《城市绿地分类标准（GJJ/T85—2017）》与《城市用地分类与规划建设用地标准（GB50137—2011）》对上杭县城各类绿地进行调查[15]。鉴于县城内绿地面积有限，绿地类型、面积和数量差别较大，因此本研究中遵循“覆盖所有绿地类型及绿地质量不等”的原则选择调查绿地，共筛选调查绿地78个（图1、表1），其中，区域绿地选择了主要供人休闲游憩的袍岭公园和七峰山森林公园作为补充。调查植物包括乔木、灌木、藤本、草本、竹类（不含蕨类和多浆植物），共459种。

图 1 上杭县城区区位及调查点分布Fig.1 The urban area of Shanghang county and the location of survey sites

表1 上杭县城市园林植物调查点Table 1 Survey sites of urban garden plant in Shanghang

2.2 研究方法

本研究主要以实地踏勘记录为主、文献查阅补充为辅。参考前人的研究[16-17]，结合上杭县城绿地类型、面积、植物丰富程度及植物生长态势等实际情况，采取完全取样调查和抽样调查相结合的方法，保证调查结果真实可靠。在生长良好、人工干扰少、植物景观特色明显的绿地中选择样地：综合公园、防护绿地、区域绿地采用抽样调查，其中乔木样地为20 m×20 m，同时在乔木样地中再选择5个灌木和藤本样地5 m×5 m，5个草本样地1 m×1 m；社区公园、专类公园（滨水绿地除外）采用抽样调查，因面积较小及植物生长实际情况，乔木样地为10 m×10 m，灌木及藤本样地为5 m×5 m，草本样地为1 m×1 m；游园、广场用地、附属绿地（道路与交通设施用地除外）皆采用完全取样调查（即普查）的方式记录绿地中的所有乔木、灌木、藤本、竹类和草本植物；滨水绿地、道路与交通设施用地则以分段踏查的方式完全取样并记录绿地中的乔木、灌木、藤本、竹类和草本植物。调查内容主要包括植物种类、生长状况、树高、胸径、冠幅等表征和病虫害程度、观赏效果等，对调查植物的适应能力主要以立地条件、查阅文献进行综合评估。

园林植物评价主要运用属性层析分析法（AHM）计算各指标的权重，在问卷调查和专家打分的基础上对上杭县城园林植物运用模糊综合评价法进行模糊评判。层次分析模型（Analytic Hierarchical Model,AHM）是1997年程乾生先生在美国运筹学家T.L.Saaty教授提出的层次分析法（AHP）基础上提出的一种通过对相对属性的求解，最终得到指标权重的一种无结构决策方法，其在继承了AHP优点的同时计算和运用也更加便捷。AHM模型为一种球赛模型，相对于AHP方法无需计算特殊向量，也无需进行一致性检验，是一种简便易行、行之有效、具有科学理论支撑的多属性决策方法[18]。AHM决策步骤[19-20]大体可分为三步：1）决策者根据问题性质建立评价体系递阶层次结构；2）构造各指标层判断矩阵并计算相对属性权重；3）计算最终系统目标的综合权重，以进行决策。

3 结果与分析

3.1 上杭县城市园林植物评价指标的筛选

上杭县拥有独特的自然、人文条件，综合各类文献资料和上杭县城的实际情况，建立上杭县城市园林植物综合评价体系（表2），从观赏性、适应性、生态效益、经济效益、生长特性和地域性文化六个一级指标，包含25个二级指标，形成“金字塔”形层次结构（图2）。其中，选取评价指标时应遵循以下原则：1）全面性和可操作性；2）系统性和层次性；3）独立性和关联性。

表2 上杭县城市园林植物评价体系Table 2 Evaluation index system of urban garden plants in Shanghang

图2 上杭县城市园林植物综合评价模型Fig.2 Comprehensive evaluation model of urban garden plants in Shanghang

3.2 指标权重的确定

AHM中的比较判断矩阵U=(Uij)n×n通常是难以求出的，基于属性判断矩阵的元素可由AHP的比例标度转换得到：

其中，aij是按照1～9标度理论得出的第i比第j的相对重要值（表3），指标相对重要值按照1～9标度理论得出[21]。β取1或2，那么由AHM的比较判断矩阵可以计算出属性权重：WG=(WGui,WGui,...,WGui)T，而其相对属性权向量为：

表3 上杭县城市园林植物评价指标重要值Table 3 The important value of evaluation index of urban garden plants in Shanghang

由表4可知，准则层中权重值为B2＞B1＞B3＞B6＞B5＞B4，可看出植物本身的适应性最为重要，植物观赏性也需要优先考虑。从25个指标层权重可看出，花在园林观赏性方面占据的权重最大；植物的叶色则是最能反映植物季相变化的景观；乡土植物存在着适应性强、价格低廉的优势；同时，病虫害防治需投入大量的人力和物力；地域文化的表达在评价标准中具有一定的重要性。在本评价体系中影响最小的是苗木价格、繁殖能力。

表4 上杭县城市园林植物评价指标权重Table 4 Evaluation index weight of urban garden plants in Shanghang

3.3 评价结果与分级

3.3.1 基于AHM的植物模糊综合评价结果

模糊综合评判是对模糊现象的系统评判，这种对评价对象所做出的“好、一般、差”等模糊评定的可能性大小或可能性程度即隶属度[22]。本研究于2017年对参与了上杭县植物调查的长沙市和上杭县的15位专家发放了调查问卷，根据判断矩阵标度填写各判断矩阵。在专家打分的基础上对上杭县城园林植物进行模糊评判，计算分析各个层次对应指标的隶属度（划分为I、II、III 3个等级）（表5）。

表5 各层次模糊评价指标隶属度Table 5 Membership degree of fuzzy evaluation index at all levels

根据表4～5，采用模糊综合评价中的乘法有界算法，得到上杭县城园林植物-乔木的模糊评价矩阵A1，为：

根据最大隶属原则，乔木B1、B6均处于III级，B2、B3、B4、B5均处于II级，说明乔木的观赏性和地域文化性都较差，适应性、生态效益、经济效益、生长特性都较为一般。

上杭县城园林植物-灌木的模糊评价矩阵A2为：

根据最大隶属原则，灌木B1、B3、B6处于III级，B2、B5处于II级，B4处于I级，说明灌木观赏性、生态效益、地域文化性都较差，适应性、生长特性一般，经济效益较好。

上杭县城园林植物-草本的模糊评价矩阵A3为：

根据最大隶属原则，藤本B1、B5、B6处于III级，B2、B4处于II级，B3处于I级，说明草本观赏性、生长特性、地域文化性都较差，适应性、经济效益一般，生态效益较好。

上杭县城园林植物-藤本的模糊评价矩阵A4为：

根据最大隶属原则，藤本B1、B3、B6处于III级，B5处于II级，B2、B4处于I级，说明藤本的观赏性、生态效益、地域文化性都较差，生长特性一般，适应性、经济效益较好。

上杭县城园林植物-竹类的模糊评价矩阵A5为：

根据最大隶属原则，竹类B1、B3、B6处于III级，B2、B5处于II级，B4处于I级，说明竹类的观赏性、生态效益、地域文化性都较低，适应性、生长特性较为一般，经济效益较好。

3.3.2 植物综合评价分级

运用AHM计算对植物进行综合分析，评定得出综合评价值，并按差值百分比划分等级[23]。综合评判计算公式为：

式中：V为综合得分；B为因子评分；W为因子权重值；n为因子数。

根据表3中各指标权重值，得出上杭县城植物景观的综合评价计算方程，为：

评价结果显示，综合评分为Ⅰ级植物最佳，表明其在各方面表现均为较好，共79种，城市园林建设可多使用该级树种；综合评分为Ⅱ级的植物综合效益次之，共263种，可作为丰富城市植物多样性的备选植物；综合评分为Ⅲ级的植物综合效益最低，共117种（表6）。

表6 上杭县城市园林植物分级Table 6 Classification of urban garden plant in Shanghang

3.4 上杭县城市园林植物推介

3.4.1 城市绿地树种应用推荐

1）基调树种

基调树种是指在城市绿化中普遍应用、适应能力强、易栽植管理、有较好的绿化景观价值、在当地有一定群众基础的园林树木。而上杭县城园林植物乔木恰恰缺乏一定的观赏性和地域文化性，因此基调树种从I级树种中筛选推荐：黄山栾树、高山榕（大叶榕）、樟、秋枫4种（表7）。

表7 上杭县基调树种推荐Table 7 Recommendation species of keynote tree in Shanghang

2）骨干树种

骨干树种是指在对城市影响最大的道路、广场、公园的中心点、边界等地应用的孤赏树、绿荫树及观花树木。骨干树种能形成全城的绿化特色，一般以10～20种为宜（表8）。

表8 上杭县骨干树种推荐Table 8 Recommendation species of backbone tree in Shanghang

3.4.2 各类绿地植物应用推荐

本研究按绿地分类对上杭县各类绿地进行园林植物应用推荐。基调树种与骨干树种可广泛运用于各类绿地中，因此不再重复推荐（表9）。

表9 上杭县各类绿地主要园林植物应用推荐Table 9 Recommendation species of garden plants application in all kinds of green space in Shanghang county

4 结论与讨论

4.1 结 论

上杭县正在大力开展城市建设，政府、社会、人民都将目光聚集在城市绿地建设上。本研究通过野外调查对上杭县城各类绿地植物信息进行收集、整理，运用AHM法对上杭县459种城市园林植物进行综合评价，并结合模糊综合评价法分析乔木、灌木、草本、藤本和竹类植物的差异，构建了上杭县城市园林植物综合评价体系。具体研究结果如下：

1）上杭县城市园林植物应用中，植物适应性、观赏性及生态效益是占比最大的指标类型，应优先考虑；相反，植物的生长特性和经济效益所占比重最小，即重要性最低。植物的乡土性、花、抗病虫害能力、叶、滞尘能力、本土文化寓意、传统文化寓意的权重高，对综合评价结果的影响较大。

2）本研究对乔、灌、草、藤本、竹类各层次植物进行模糊综合评价，对其观赏性、适应性、生态效益、经济效益、生长特性和地域文化性进行分析，各层次所需植物侧重不同，本研究方法为后续植物推介提供了较为科学的参考依据。

3）本研究综合评价了上杭县459种城市绿地植物，划分为I级（79种）、II（263种）、III级（117种）：I级植物是上杭县城市绿地建设中可大力推广的植物，Ⅱ级植物可作为丰富城市植物多样性的一般植物的备选，Ⅲ级植物可根据其生境条件作为城市植物的补充。

4）结合评价结果，对上杭县城市园林植物的基调树种、骨干树种及不同类型绿地中的植物选择给出了相对应的推介树种建议。

4.2 讨 论

城市园林植物对城市景观面貌和功能影响深远，如何对城市园林植物进行科学选种、合理运用直接影响到城市面貌及绿地生态效益。本研究以上杭县城市园林植物为对象，通过对上杭县城绿地园林植物的现状调查及上杭县自然人文环境研究，结合前人的研究结果建立了上杭县城市园林植物综合评价体系。根据综合评价结果，对上杭县城市基调树种、骨干树种及各主要类型的绿地进行了园林植物的应用推荐，可为上杭县未来绿地建设提供一定的科学参考。但是该研究也还存在一些不足，如本研究中人为田野调查的方式难免会在植物调查的过程中出现一些纰漏，尤其在草本和藤本植物方面，这在一定程度上会影响评价结果的全面性；评价体系中对应的指标及指标评分标准因地制宜、因人而异仍有待进一步的完善和精确；此外本研究只向15位专家学者进行了问卷调查和打分，存在一定的偏颇。城市园林植物的应用推荐主要依赖于综合评价、各指标评分或某几个指标评分区间的交集，与当地实际还存在一定的差距，在未来的科学研究和实践中可考虑建立当地城市园林植物数据库，运用通讯和大数据技术广泛征求和收集专家和当地居民的意见和建议，从而构建更为客观和贴近真实情况的综合评分标准，减少问卷样本所带来的误差，进而可建立更为完善、针对性强、覆盖面更加广泛的城市园林植物应用推荐库。