上海郊野公园河岸带景观乔木树种选择与评价*

许媛媛 胡远东 商侃侃

1 东北林业大学园林学院 哈尔滨 150040 2 上海辰山植物园 上海 201602

郊野公园是城市绿地系统的重要组成部分，多位于以农业生产为主的郊野和乡村地区， 以郊野自然景观为主， 具有生态、 景观、 文化、 娱乐等多重价值[1-2]。 郊野公园的建设具有较强的地域性， 能够体现各城市自然环境的差异。 如何选择景观乔木树种成为体现郊野公园自然景观风貌的重要因素。

郊野公园的建设应首先确保现有森林植被、自然肌理等生态资源不被破坏， 并以保护提升生态环境质量作为运营管理的基本前提[3-4]。 上海自2003 年引入郊野公园的概念以来， 陆续进行了青西郊野公园、 长兴岛郊野公园、 嘉北郊野公园等7 个公园共计50 km2的规划设计与建设探索，所涉及的郊野公园内含有丰富的乡村和农业景观[3，5]， 植被多沿路、 沿河、 沿沟渠营造， 既是环绕农田、 保护农作物的绿环， 更是连接城市和郊野乡村的绿色廊道[6-7]， 而由乔木树种组成的森林群落决定了河流廊道的质量[8]。 同时， 郊野公园规划区域河网密布、 水系复杂， 植被分布和营造易受到河岸带土地利用状况和农业作物种植的双重影响[9-10]。 因此， 上海郊野公园河岸带的景观乔木树种的选择既要体现特色的自然景观风貌， 又要根据适地适树原则选用耐水湿、 耐盐碱且能防风固沙的种类。

本研究通过调查上海郊野公园滨水立地条件下的河岸带乔木树种， 从生长适应性、 生态防护性和景观美学性3 个方面构建综合评价体系， 采用层次分析和聚类分析法对各项指标进行评价赋分， 筛选并划分不同等级的乔木树种， 为上海郊野公园河岸带景观乔木树种选择提供依据。

1 研究方法

1.1 确定筛选对象

本研究根据上海农田林网适宜树种调查[7]，参考嘉兴市农田林网树种和上海海岸防护林造林树种的调查资料[11-12]， 着重考虑树种耐盐碱和耐水湿能力并兼顾景观效果， 初步筛选出目标乔木树种54 种。 在这54 种乔木树种中， 常绿乔木有13 种: 杜 英(Elaeocarpus decipiens)、 广 玉 兰(Magnolia grandiflora)、 乐 昌 含 笑(Michelia chapensis)、柳杉(Cryptomeria japonicavar.sinensis)、樟(Cinnamomum camphora)、龙柏(Juniperus chinensis‘Kaizuca’)、湿地松(Pinus elliottii)、女贞(Ligustrum lucidum)、 榧 树(Torreya grandis)、 冬 青(Ilex chinensis)、日本柳杉(C.japonica)、贵州石楠(Photinia bodinieri)、黄樟(C.parthenoxylon)。 落叶树种有41 种:榆树(Ulmus pumila)、池杉(Taxodium distichumvar.imbricatum)、 臭 椿 (Ailanthus altissima)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、东方杉(Taxodium mucronatum×Cryptomeria fortunei)、枫杨(Pterocarya stenoptera)、 光 皮 梾 木 (Cornus wilsoniana)、 榉 树(Zelkova schneideriana)、 苦 楝(Melia azedarach)、 榔 榆(U.parvifolia)、 栾 树(Koelreuteria paniculata)、落羽杉(T.distichum)、鹅掌楸(Liriodendron chinense)、墨西哥落羽杉(T.mucronatum)、加 杨(Populus×canadensis)、朴 树(Celtis sinensis)、七叶树(Aesculus chinensis)、江南桤木(Alnus trabeculosa)、珊瑚朴(C.julianae)、水杉(Metasequoia glyptostroboides)、 乌 桕 (Triadica sebifera)、 无 患 子(Sapindus saponaria)、 梧 桐(Firmiana simplex)、喜树(Camptotheca acuminata)、构 树(Broussonetia papyrifera)、 合 欢(Albizia julibrissin)、 垂 柳(Salix babylonica)、 糙 叶 树(Aphananthe aspera)、青檀(Pteroceltis tatarinowii)、豆梨(Pyrus calleryana)、重阳木(Bischofia polycarpa)、梓树(Catalpa ovata)、柿树(Diospyros kaki)、枫香(Liquidambar formosana)、麻栎(Quercus acutissima)、黄连 木(Pistacia chinensis)、 丝 棉 木(Euonymus maackii)、槐树(Styphnolobium japonica)、香椿(Toona sinensis)、银杏(Ginkgo biloba)、毛泡桐(Paulownia tomentosa)。

1.2 评价指标体系构建

研究采用定性和定量相结合的方法， 从生长适应性、 生态防护性和景观美学性3 个方面， 建立由目标层、 准则层和指标层构成的景观乔木树种筛选体系(表1)。 准则层和指标层的评价权重采用专家咨询法[13-14]获得权重系数， 并经过一致性检验， 得出具体参数值。 结果(表1) 表明:生长适应性权重为0.368 2， 生态防护性权重为0.493 2， 景观美学性权重为0.138 6。 指标层的权重以防风能力(冠长/树高) 最高， 达0.232 8。

指标赋值标准与分值采用定性和定量相结合的方法。 定性评价指标包括耐水湿、 耐盐碱、 抗风能力、 观树形、 观叶、 观花果等指标， 在对树种每项指标进行等级划分、 等级赋值时， 对照树种的生活习性及实际生长状况划分为3 个等级，各等级分别赋值3、 2、 1 的分值(表1)。 定量数据指标包括冠幅/树高、 冠长/树高两项指标， 对不同树种的同一指标采用隶属函数值进行标准化处理。

表1 郊野公园景观乔木树种筛选指标体系及权重赋值

1.3 调查方法和指标测定

采用河岸带踏查和典型样方法， 通过调查崇明、 浦东、 奉贤等沿海盐碱地和河网地区的目标树种生长情况和风害后受损状况， 测定胸径、 树高、 枝下高、 叶下高、 冠幅等指标， 每个树种样方数1～3 个不等， 调查乔木树种株树至少10 株。参考张德顺等[15]研究方法， 对树种的耐水湿、 耐盐碱性和抗风性进行评价打分。

采用钻取树芯的方法判定树木年龄并测定胸径生长速率， 以此精确判断树木生长速率。 冠幅/树高可反映在相同林带高度时的林冠投影面积，比值越大， 胁地作用越大。 冠长/树高反映在相同林带高度时的有效林冠， 比值越大， 防护效果越好。 景观美学性则涉及树形、 叶、 花果等树木观赏特性， 根据《中国植物志》 树种描述及园林绿化开发利用价值判断树木的景观美学性。

1.4 数据处理

依据上述筛选指标权重的确定， 计算各树种数量化指数， 公式如式(1):

式(1) 中:Y为树种数量化指数；Xi为单项指标评价分值；Zi为评价指标权重；n为评价指标数。

对评价结果进行聚类分析， 划分不同组别。

2 结果与分析

2.1 树种的生长特性

通过对树种受涝害、 盐碱胁迫和风害等情况的调查， 参考其在周边和环境相似地区的适应性及前人研究[6，12]进行耐受性等级划分。

耐水湿性评价结果(表2) 表明: 耐水湿性强的树种在高地下水位和季节性积水地区生长正常或基本不发生涝害， 有糙叶树、 池杉、 垂柳、东方杉、 枫杨等22 种； 耐水湿性中等的树种在高地下水位和季节性积水地区出现中度涝害症状或在高地下水位无季节性积水地区出现轻度或无涝害症状， 有刺槐、 黄樟、 冬青、 枫香、 构树等22种； 耐涝性差的树种在高地下水位和季节性积水地区出现重度涝害症状或在高地下水位无季节性积水地区出现中度、 重度涝害症状， 有臭椿、 豆梨、 杜英、 广玉兰、 合欢等10 种。

耐盐碱能力评价结果(表2) 表明: 耐盐碱能力强的树种在盐渍土上生长正常或出现轻度盐害症状， 有池杉、 垂柳、 榔榆、 龙柏、 落羽杉等10 种； 耐盐碱能力中等的树种在盐渍土上出现中度盐害症状， 或在轻度盐渍土上生长正常或出现轻度盐害症状， 有糙叶树、 东方杉、 光皮梾木、黄连木、 榉树等37 种； 耐盐碱能力弱的树种在盐渍土上出现重度盐害症状， 或在轻度盐渍土上出现不同程度盐害症状， 有枫杨、 冬青、 麻栎、 杜英、 鹅掌楸、 七叶树等7 种。

抗风能力评价结果(表2) 表明: 抗风能力强的树种具有根系深、 枝条折断率低等特点， 有池杉、 榔榆、 落羽杉、 刺槐、 梧桐等22 种； 抗风能力中等的树种具有根系较深、 枝条部分折断等特点， 有垂柳、 龙柏、 重阳木、 苦楝、 湿地松等25 种； 抗风能力弱的树种具有浅根性、 易折枝或倒伏等特点， 有构树、 柿树、 加杨、 豆梨、 广玉兰、 枫杨、 梓树等7 种。

表2 景观乔木树种抗逆性综合评价

根据树种的生长节律特性， 通过实际测定主要树种的胸径生长量， 判断同类型树种的生长势，将其分为3 类。 第1 类属于生长快树种， 年平均胸径生长量在1.2 cm 以上， 有糙叶树、 池杉、 臭椿、 垂柳、 刺槐、 黄樟、 东方杉、 豆梨、 枫香、枫杨、 构树、 槐树、 合欢、 黄连木、 香椿、 苦楝、柳杉、 栾树、 贵州石楠、 落羽杉、 毛泡桐、 鹅掌楸、 墨西哥落羽杉、 朴树、 七叶树、 青檀、 日本柳杉、 江南桤木、 珊瑚朴、 湿地松、 水杉、 乌桕、梧桐、 喜树、 樟、 加杨、 榆树37 种； 第2 类为生长中等树种， 年平均胸径生长量在0.6 ～1.2 cm，有光皮梾木、 广玉兰、 龙柏、 麻栎、 女贞、 柿树、丝棉木、 无患子、 香榧、 银杏、 重阳木、 梓树12种； 第3 类为生长慢树种， 年平均胸径生长量在0.6 cm 以下， 有冬青、 杜英、 榉树、 榔榆、 乐昌含笑等5 种。

2.2 树种的树型结构特征

不同树种的冠幅/树高值差异明显(表3)，其中水杉最低(0.21)； 青檀最高(0.79)。 通过聚类划分， 将54 个树种划分为以下3 类: 第1 类为冠幅/树高值小于0.6， 有水杉、 东方杉、 臭椿、 日本柳杉、 七叶树等37 种； 第2 类为冠幅/树高值在0.6～0.8， 有樟、 丝棉木、 香榧、 朴树、垂柳等12 种； 第3 类为冠幅/树高值在0.8 以上，有麻栎、 豆梨、 黄连木、 构树、 青檀5 种。

54 个树种的冠长/树高比值在0.36 ～0.93(表3)， 其中龙柏、 贵州石楠的比值最大， 合欢的比值最小。 聚类分析结果可区分为3 类: 第1类防风能力最强的树种有7 种， 分别是龙柏、 贵州石楠、 水杉、 豆梨、 梓树、 乐昌含笑和香榧，冠长/树高比值大于0.76； 第2 类防风能力中等的有黄连木、 麻栎、 垂柳江南桤木、 柳杉、 银杏等43 个树种， 比值在0.48 ～0.71； 第3 类防风能力弱的树种有4 种， 分别是无患子、 湿地松、 丝棉木和合欢， 比值在0.44 以下。

表3 (续)

表3 景观乔木树种的树型结构特征指标比较

2.3 树种的综合评价

分别计算景观乔木树种的生长适应性、 生态防护性和景观美学性及综合得分， 并进行聚类排序， 排序结果(表4) 分为强、 中、 差3 类。

表4 景观乔木树种的综合评价

表4 (续)

第I 类， 树种对土壤水湿和盐碱条件的适应性强， 具有较快的生长速率、 胁地效应低、 防风和抗风能力强以及较高的观赏价值， 包括日本柳杉、 墨西哥落羽杉、 水杉、 池杉、 贵州石楠等15种； 第II 类， 树种对土壤水湿和盐碱条件适应性中等， 具有胁地效应中等、 防风和抗风能力一般以及一定的观赏价值， 包括龙柏、 刺槐、 榉树、垂柳、 黄樟等24 种； 第III 类， 树种对土壤水湿和盐碱条件适应性差， 具有胁地效应强、 防风和抗风能力差以及一定的观赏价值， 包括枫杨、 梓树、 香榧、 加杨、 鹅掌楸等15 种。

3 讨论

郊野公园因其自然景观丰富而充分满足居民对绿色空间的需求， 成为新型城镇化背景下乡村振兴的重要载体[4]。 通常将郊野公园的要素分为田、 林、 水、 路、 院， 田和林是重要生态基底[16]。 平原河网地区郊野公园往往依水、依田而建[7]， 因此需要协调农业生产、 生态保护与观光游憩的矛盾， 实现可持续发展。 上海是由滩涂地演变而来， 郊野公园地形多平坦，为成片农田、 水系和林地， 常形成水系、 林地、湿地、 农田等要素组成的复合生态系统[17]。 上海沿海防护林树种选择评价时， 多位学者均采用层次分析法， 建立涵盖适应性、 生态性、 景观性和经济性的综合评价指标体系， 其中耐盐碱、 耐水湿、 抗风性都具有较高的权重赋值[12，14]； 作为农田周边的河岸带植被， 既要提高树种的防风效能， 又应控制其对农作物的胁地效应。 因此， 郊野公园内河岸带景观树种选择应重点考虑耐涝性、 耐盐碱性、 防风性、 防风效能和胁地效应， 建立表征生长适应性、 生态防护性和景观美学性的筛选指标体系。

本研究考虑郊野公园的性质和特点， 突出树种的适应性和生态功能[18-19]， 优选出的15 种高评价值树种中， 日本柳杉、 墨西哥落羽杉、 水杉、池杉、 柳杉、 落羽杉、 东方杉7 种针叶乔木树种常推荐为上海地区沿海防护林[12，14]和农田防护林[7]的造林树种， 而河岸带应用中应以水杉、 落羽杉和池杉为主[20-21]； 其余8 种中， 黄连木、 乌桕、 栾树和梧桐同为沿海防护林适宜造林树种[12]， 而贵州石楠、 丝棉木、 江南桤木、 光皮梾木因其耐水湿强、 抗风强和观赏价值高而评价较高， 可作为新优植物种类。 垂柳、 樟、 女贞、 加杨、 乐昌含笑、 杜英等上海地区河岸带或农田林网中应用频度较高的树种[7，21-22]在本研究中综合得分相对较低， 前三者适应性和胁地效应中等、防风效应、 抗风能力和观赏价值均一般， 属于第2 类； 而后3 者则因各项指标均相对较差属于第3类。 因此， 今后郊野公园河岸带绿化建设中， 选择景观乔木树种时应以优选出的15 种为主， 加大对其中喜水耐涝的阔叶种类的开发力度， 提高应用频度和数量， 改变目前应用广泛但综合评分值较低的树种应用格局。

本研究所调查的54 种乔木树种有些样本个体未成年， 其与成年植株的冠型特征指标存在差异。后续研究中， 可通过调查更大径级的植株或追踪调查已测植株， 提高调查样本的代表性， 使结果更具准确性和实用性。

4 结论

本文采用层次分析法和聚类分析法， 综合考虑沿海城市平原河网的自然条件和郊野公园中农田、林地、 水系等景观要素， 构建耐水湿(C1)、 耐盐碱(C2)、 抗风能力(C6) 等9 个指标层指标组成的综合评价体系， 体现了郊野公园河岸带农(田)林(地) 湿(地) 复合的景观格局。 将上海及周边地区常见的54 个乔木树种划分为适应能力、 生态防护和观赏价值不等的强、 中、 差3 类， 优选出具有对土壤水湿和盐碱条件的适应性强、 较快的生长速率、 胁地效应低、 防风和抗风能力强、 较高观赏价值的树种15 种， 其中水杉、 池杉、 落羽杉等针叶乔木树种有7 种， 乌桕、 江南桤木、 光皮梾木等阔叶乔木树种有8 种。 研究结果可为上海乃至长三角沿海城市因土壤条件和台风受害影响不同的河岸带景观树种选择提供参考。