基于AHP法的蓝湖湿地植物景观评价研究

林婕妤，潘全志，奈婕菲，吴小刚*

（1.福建农林大学园林学院，福建 福州350002； 2.吉林农业大学园艺学院，吉林 长春130018）

“一所有名望的高校在任何地方都会给周边环境带来某些优势”[1]。良好的校园景观不仅利于校园本身的发展，而且对周边环境的发展有利。植物景观在校园景观中占据重要作用。而作为农林类院校，我们在发挥植物造景之所长、满足生态的基础上，充分挖掘园林植物在四季景观中的观赏特性，成为一个值得我们思考和研究的问题。AHP 评价模型不仅可以客观地、全面地分析与评价所建成的园林植物景观,而且可以针对性地提出需要改善的方面,对于推动城市园林绿化的发展有很大意义[2]。

因此本论文将采用AHP 层次分析法构建模型，将湿地植物景观与校园植物景观融合，有利于针对校园湿地植物景观存在的不足之处，提出有效且合理的改进意见。

1 材料与方法

1.1 研究对象

吉林农业大学蓝湖校园湿地，位于吉林农业大学东南角，北临青湖，西侧为图书馆，东侧为农博园。基地位于东经125°4’、北纬43°8’，平均海拔221 m 的吉林省长春市。蓝湖湿地公园毗邻净月潭国家森林公园，于2018年8月施工完毕。本次研究调查时间为2019年5月2日至5月28日。

1.2 研究方法

1.2.1 样方法

在对吉林农业大学校园湿地进行实地勘测和全面了解和景观分类基础上，根据园林景观的观赏特点进行沿原路取样，据此计算多样性指数[5]，样本面积为20×20 m，对样方内的植物进行普查法采用记上不计下，计左不计右的原则。

工具：卷尺、木桩、放线绳、记录表、相机，随机调查了9 个样方。

根据公式1（辛普森指数公式）计算物种多样性、生活型结构多样性、观赏特征多样性、季相多样性；群落多样性则通过公式2 计算出群落乡土性。

（1）Simpson 多样性指数：

式中D——多样性指数；

S——物种数量；

Pi——指样本中第i 种植物所占的比例数。

（2）群落乡土性：

式中X——乡土性植物占比；

a——乡土植物在样地中的数量；

b——样地中植物的总数。

1.2.2 构建AHP 评价模型

依据层次分析法中评价指标的原则和吉林农业大学蓝湖湿地公园内植物景观特点以及其具备的功能，并结合前人的研究结果，建立23 个初级评价指标，通过参考内容研究法[3]。结合AHP 专家问卷调查法最终筛选出最具代表性的3 个指标层和9 个因子层（如图1 所示）。

图1 植物景观评价层次结构模型Figure 1 Hierarchial structure model of plant landscape evaluation

蓝湖湿地植物的景观评价初始指标选择为25个，后经过反复斟酌并结合专家学者和前人研究经验以及实地考察后最终确立为10 个因子层，3 个指标层。3 个准则层分别是生态角度、艺术角度和人文角度。因子层则为：a1 植物物种多样性、a2 群落乡土性、a3 生活型多样性和a4 群落结构丰富度；b1 植物观赏特征多样性、b2 植物与周围环境的和谐性、b3 植物色彩和季相变化；c1 校园特色、c2 教育功能、c3 体现意境和提升境界。其中a1、a2、a3、a4、b1、b3 为定量指标，其余为定性指标。定量指标采用Simpson 公式。

植物物种多样性：物种种类是否丰富，种类几种以上。采用分类统计的方法。

群落乡土性： 参考曲同宝长春市外入侵树种[4],通过公式2 计算乡土树种的比例。

生活型多样性：主要考虑常绿阔叶、落叶阔叶、常绿针叶、落叶针叶等不同树种的占比。

群落层次丰富度：竖向层次分为地被、草花、灌木、藤本、乔木。

植物观赏特征多样性： 乔灌藤草及水生植物本身形体、线条、色彩等自然美，丰富多彩的自然植物群落[6]。

植物与周围环境的和谐性：与水岸景观、园林小品的和谐性和与园路的协调性。

植物的色彩与季相变化： 色彩的变化以及是否可以营造良好的四季景观。

校园特色： 将学校的性质和办学宗旨尽可能在植物配置中体现出来。使其不但具有观赏性，并且独具风格。

教育功能：是否有科普功能。

体现意境和提升境界： 利用植物素材的寓意和古代诗词典故相结合，提升景观的文化氛围，通过植物配置创造优美意境的植物景观，让师生在欣赏美景的同时鼓舞斗志、陶冶情操、提高思想道德水平[5]。

1.2.2.1 建立判断矩阵

判断矩阵A=(ai j)n×n 具有下述性质:aij>0,ai j=1/aj i,ai i=1(i,j=1,2K,Kn)，其中,aij(i,j=1,2K,Kn)代表元素Ai 与Aj 相对于其上一层元素重要性的比例标度。判断矩阵的值反映了人们对各因素相对重要性的认识,采用1～9 比例标度对重要性程度赋值[6]，如表1 所示。

表1 比较结果标度值Table 1 Comparison result scale value

1.2.2.2 权重计算和一致性检验

λmax——判断矩阵A 的最大特征根；

w——最大特征根相对的特征向量；

A——判断矩阵；

引入一致性检验CI 保证矩阵的一致性。

CI——一致性检验指标；

Λmax——最大特征根。

CR——矩阵合理性判断指标；

RI——随机一致性指标；

CI——一致性检验指标。

若RI=0.58，由于CI=（λmax－n）/n-1,当CR=CI/RI＜0.1 时，则顺利通过检验。若不通过则要重新调整与计算。当RI=λmax 时λmax-n=0，CI=0 导 致CR=0。得出一致性检验成果为完全一致的结论。判断矩阵的平均随机一致性指标,1～9 阶的判断矩阵的RI 值参见表2[7]。

表2 平均一致性指标检验指标RITable1 2 Average consistency index test index RI

1.2.2.3 综合评价

将定量调查的4 个因子层：物种多样性、观赏特征多样性、生活型多样性、植物色彩和季相多样性的调查结果计算后所得多样性指数乘以10 倍后与定性调查所得分数一同进行加权计算，得到最终分数。将分数按照公式（6），计算综合评价指数。

表3 蓝湖湿地植物景观各准则层与因子层各种指标权重Table 3 Weights of various indicators for criteria and factors of wetland plant landscape in blue lagoon

式中：CEI——综合评价指数；

S——评价分数值；

S0——为理想值（每个因子最高级别与权重相乘累加)。

2 结果分析

2.1 各层指标权重的确定与分析

由表3 可知生态角度＞艺术角度＞人文角度，可见，对于校园湿地植物而言生态角度占据主导作用，艺术角度次之，人文角度则更次之。在生态角度中，群落乡土性＞物种多样性＞植物群落丰富度＞生活型多样性。由此可见群落乡土性占据主导，可见乡土性植物的应用非常重要。在艺术角度中，植物与周围环境的和谐性＞色彩和季相变化＞观赏特征多样性。由此可见和谐性在植物应用中的重要地位。一个植物景观如何呈现良好的艺术效果需要和周边的建筑小品以及道路和水体有一定的和谐性。在人文角度中，作为一个校园植物景观，我们的因子重要性是校园特色＞教育功能＞体现意境和提升境界。因此校园植物景观需要体现校园特色。形成独具特色的校园景观可以体现校园的办学性质和特色，体现农林类院校的办学特色和学校的精神内涵。

2.2 定量调查结果分析

根据每个样地所调查树种的种类和数量，查阅相关资料得到样地植物的相关特征、开花时间和生活型结构以及是否为乡土树种。得到9 个样地多样性比较柱状图。

物种多样性指数：通过Simpson 指数公式分析，得到结果如图2，物种多样性丰富，其中最高的为9号样地，最低的为8 号样地，其次为7 号样地。

图2 1～9 号样地物种多样性比较Table 2 Comparison of species diversity insample sites 1～9

观赏特征多样性：如图3，通过Simpson 分析可得知整体上南湖湿地的植物观赏特征多样性较高，最高的为9 号样地，可满足人们视觉观赏需要，最低的为8 号样地。

图3 1～9 号样地观赏特征多样性比较Table 3 Comparison of the diversityof ornamental features in sample 1～9

生活型多样性： 生活型多样性主要包括常绿阔叶、落叶阔叶、常绿针叶、落叶针叶。根据图4 可看出生活型多样性分布不均匀的规律，且基本上生活型不够多样化，生活型结构单一化，落叶阔叶占大多数。

图4 1～9 号样地生活型多样性比较Table 4 Comparison of life style diversity in sample 1～9

季相多样性：蓝湖湿地的季相多样性指数基本上为0，其中9 号地块季相多样性相较于其他样地较好，为0.2449。总体上季相单一，基本上开花植物都集中在春天。

2.3 问卷调查结果分析

研究分析发现，群落层次丰富度方面得分最高的为4 号及6 号样地；植物与周围环境和谐性方面，3 号及5 号样地较低；校园特色方面5 号及6 号样地较低。教育功能方面6 号样地较低；提升意境与境界方面1 号3 号及6 号得分较低。如表4 所示。

表4 所得评分标准平均值Table 4 Average scoring standards

为保证一致性，将simpson 所得到的定量结果乘以10 倍处理后与定性结果进行一同比较。

2.4 层次分析法综合评价值

根据定性指标和定量指标，计算吉林农业大学九块样地的综合评分值。即确定样地某个评价因子的均值，与专家权重值相乘后得到加权分数值，最后得到景观综合评分值。如表5。

表5 层次分析法综合评价值Table 5 Comprehensive evaluation value of analytic hierarchy process

注：得分=各层分值与因子层的加权分数

2.5 植物景观等级评价

根据公式（6）CEI=S/S0×100%来确定景观等级，以差值百分比分级法划分景观等级，反应出植物景观的优劣。

2.6 综合评价结果分析

由表6 可知，被调查的9 块样地中，有7 块样地的得分在60～80 分之间，总样地数的77.78%，有2 个在45～60 分之间，占样地调查总数的22.23%。由此可见，吉林农业大学蓝湖校园湿地植物的景观评价总体等级为Ⅱ级。综上分析#5 评分低的原因为缺乏生活型多样性且基本为落叶阔叶、物种多样性少，只有榆树和梨树；缺乏色彩和季相变化，开花时间都集中在春天，并不能营造良好的四季景观。#8 号评分低的原因在于树种单一，都是树龄较小的柽柳。景观层次上只有两层，一层为草本地被层，一层为柽柳形成的疏林，缺乏一些中层灌木以及一些林下空间。在生活型上，柽柳为落叶阔叶，缺乏一些针叶树种进行搭配。

表6 景观质量等级评价表Table 6 Evaluation table of landscape quality grade

3 建议

3.1 局部增加物种多样性

通过调查蓝湖湿地的9 个样地，蓝湖湿地植物整体上物种多样性较高，但是分布并不均匀，缺乏物种多样性的局部地块，为了构建良好的群落稳定性，应增加物种以构建良好的群落稳定性。

3.2 完善生活型多样性

蓝湖植物生活型多样性较低，基本上为落叶阔叶。与北方常绿与落叶植物最适宜比例相差甚多，缺少常绿阔叶、常绿针叶和落叶针叶树种。虽然落叶阔叶植物可以在秋季营造落叶景观，但常绿植物的存在可以平衡冬季一派萧条的植物景观。因此可增加一些常绿树种如：冷杉、云杉、青杄、红松、樟子松、长白松、黑皮油松、杜松等松杉类树种。

3.3 增加群落层次丰富度

蓝湖植物整体上地被层丰富，但缺乏花卉、藤本、灌木构建富层次的植物景观群落。对于草本植物缺乏花带花丛花地，林下植物景观基本上为杂草，单调缺乏变化，因此可以在缺乏植物群落的地块增加草本花卉。灌木上可增加红瑞木、鸡树条荚蒾、红丁香等花期都在5月下旬，可营造繁华点缀之意。藤本可采用南蛇藤和地锦等。

3.4 增加观赏特征多样性

蓝湖湿地植物的观赏特征基本上较丰富，但基本集中在观花，观叶观果较少，在分类其他中，观干、观形极少。因此应增加其他的一些观赏特征植物。如：红瑞木、接骨木、白桦、垂榆、金丝垂柳、花楸、海棠等。

3.5 与周围环境的和谐性

植物与园路、园林小品和水体较和谐。但为了增强他们之间的联系，对于水体在水岸可增加一些垂柳，形成与水体的远近节奏与韵律的关系。对于园林小品而言可采用一些藤本植物与周围植物进行过渡。对于园路，植物整体上与其所产生的节奏与韵律较好。

3.6 增加植物色彩和季相多样性

由于蓝湖植物的开花时间基本上集中在春天，缺少一些夏季及冬季开花的树木。不能呈现丰富的季相变化。因此应配置一些夏季开花的树种如紫椴、东北山梅花、风箱果、山皂角、紫穗槐、暴马丁香、胡枝子、珍珠梅和大花水桠木[8]。除此之外增加一些秋季变色的彩色叶树种如紫椴、糖槭、蒙古栎、紫叶李、胡颓子、元宝枫等可以缓解季相变化不明显的劣势[9]。因为冬季开花的植物极少，因此冬季的季相多样性主要通过增加冬季的观赏特征多样性和生活型多样性来进行呈现。

3.7 增加植物景观文化角度应用

通过调查分析，蓝湖的植物景观不能良好地体现校园特色，因此要增加一些校园特色植物，如：紫萼、大苞萱草等。同时植物缺少挂牌，因此科普性较差，不利于学生的识别和认知。为提升意境和境界，可通过与一些植物的寓意以及与诗词歌赋的结合来鼓舞斗志，提升师生的情操，如雪柳。由于雪柳落叶较晚，可延至寒冷的冬季，在大雪寒冬中还能展绿吐艳，其傲霜斗雪的姿态值得学习[10]。