上海滨水绿地美景度与植物多样性的关联研究

骆天庆 聂浦珍 韩晓蓉

（同济大学建筑与城市规划学院，上海 200092）

滨水绿地的有限立地条件制约了植物运用，通过研究滨水绿地的植物多样性情况，探索植物多样性对植物景观的影响，能够帮助城市滨水绿地兼顾植物景观设计与生态效益。选取上海代表性滨水绿地徐汇滨江，实地调研14块样地，测算了样地的植物多样性指标，运用美景度评价（Scenic Beauty Estimation,SBE）法进行景观评价，利用Spearman相关性分析二者的关联性。结果表明，徐汇滨江的植物多样性偏低，乔木物种多样性高于灌木；景观评价多为正向；景观效果与垂直层数、总物种数、灌木物种数、总Simpson指数、总丰富度、灌木丰富度呈现正相关。最后提出滨水绿地景观和植物多样性同步提升的建议：进一步丰富植物配置与造景层次，增加灌木应用，保证基本的植物生长与养护。

城市滨水绿地；植物多样性；SBE法；景观生态效益

随着城市化的快速发展，人工绿地已经成为主要的城市绿化形式。人工绿地相比自然绿地，面积小、物种多样性差[1]，但在维护城市生态功能、营造游憩景观、构建城市自然景观等方面有着举足轻重的作用。优良的植物景观能够营造良好的观感，提供舒适的游憩体验，同时植物也在绿地的生态功能中扮演了非常重要的角色[2]。滨水绿地有独一无二的景观资源和亲水性、舒适性，在提升城市景观质量上具有重要的地位[3]。由于地形较窄，要求高防汛等有限的立地条件制约了滨水绿地的植物应用，相比其他形式的城市绿地来说，滨水绿地的植物多样性更加受限，针对城市滨水绿地的植物景观设计研究也并不充分[4]。滨水绿地的植物多样性显著低于其他城市空间地段的绿地，公众景观满意度往往较低，亟需改善[5]。通过调查代表性的滨水绿地植物多样性情况，研究其与植物景观评价的关系，在提升植物景观品质的同时兼顾其生态效益，可帮助城市滨水绿地优化设计，最大程度发挥滨水绿地的多重作用。

目前国内外针对城市绿地植物多样性的研究已有展开[6]，但仅有少数研究证实植物多样性与景观感受存在联系，而针对关联性的定量研究寥寥无几[7]。景观评价主要采用各种美景度评价方法，其中SBE法应用最为广泛[8]，适用于城市公园绿地研究和植物景观评价[9]。利用该方法从大众视角进行景观感受量化评价，可以得到较为科学、直观的美景度评价结果[10]，但并不能反映植物多样性状况。相比层次分析法等其他方法，SBE法能够获得更加严密、精确的植物景观评价结果[11]。由于人工绿地植物种植比较稳定，具有强维护特征，植物的季节性演替不明显，同时人工绿地有季相设计，四季均存在开花结果等季节变化，因此可通过单一季节植物多样性调查进行简化研究。

徐汇滨江绿地是上海近年来投入较大、重点建设的城市公园绿地[12]，植物繁多，种类丰富[13]，景色优美，在滨水景观效果和植物多样性方面具有一定的代表性和研究价值。文章选取其中植物配置不同的14处典型景观样地，使用SBE法评价景观并测取植物多样性，尝试使用Spearman相关性判别植物多样性与美景度的关联性，以期为今后的城市滨水绿地植物设计及相关研究提供参考。

1 研究对象

徐汇滨江地区自20世纪60年代以来工厂逐渐聚集，生态环境遭到破坏。21世纪初，上海市政府决定对徐汇滨江进行改造，迁出全部工厂。2010年5月1日，徐汇滨江绿地改造完成，开始开放。绿地共9.4 km，其中保留较多工业遗产，与滨江景观融合[14]，是上海品质较好的滨水绿地。本研究选择徐汇滨江开发较完善、最著名和具有代表性的段落为研究范围，即由徐汇滨江规划展示中心至漕河泾港总计约1.3 km（图1）。通过实地走访，在其中选择了14个不同的植物配置典型样地作为研究对象（图2）。为了在美景度评价中呈现完整的景观场景，各样地均为园路或硬地围合的完整绿地。

图1 研究范围Fig. 1 Study area

图2 研究样地分布Fig. 2 Distribution of sample plots

本研究于2020年10月对14个样地进行现场调研。每样地取4处1 m×1 m的样方统计灌木植物数量，并采用普查法进行垂直层数、乔木数量及植物品种的计数（表1）。同时记录植物是否修剪、存活状况是否良好、有无色叶植物、植物是否在开花期等养护情况信息作为影响因素参考（表2）。植物修剪程度按照显著修剪为规则形状、修剪过但自然生长一段时间、完全自然生长状态分为修剪度高、中、低三个等级；存活状况按照植物高大，枝叶茂密和有干枯，地被裸露分为好和差两种。色叶植物与开花期通过直接观察植物群落获得。

表1 样地植物信息Tab. 1 Plant information of sample plots

表2 植物生长养护信息Tab. 2 Plant maintenance information

2 研究方法

2.1 样地植物多样性分析

选取植被群落垂直层数、物种数、密度、均匀度、丰富度5个具有代表性的多样性指征要素[15]为研究指标（表3），分别计算每个样地的垂直层数，乔、灌木的物种数、密度、均匀度和丰富度。

表3 植物多样性研究指标Tab. 3 Plant diversity research indexes

2.2 样地植物景观美景度评价

SBE法是基于心理物理学理论，主张以大众视角进行群体审美标准评价，并建立相应模型的景观评价方法[10]。本研究参考Daniels和Boster提出的方法[16]，对14个调研样地逐一拍摄绿地照片，以1.6 m高度进行统一拍摄，尽量拍摄到该绿地所有植物类型同时避开附近装饰物、水岸、建筑的影响，完整呈现其景观风貌。通过网络发放问卷邀请市民评价样地景观照片（图3），采用七分评价方法，以3、2、1、0、-1、-2、-3分别代表非常喜欢、喜欢、较喜欢、一般、不太喜欢、不喜欢、非常不喜欢进行打分。网络问卷通过问卷星在微信、微博等平台针对广大上海市民发放，以获得大众审美评价。问卷发放时间为3天，共发放95份问卷。人工删除其中全部选择一个选项和填写时间不超过30 s的问卷，最终得到有效问卷90份，风景园林专业与非风景园林专业人群的比例为1∶9。

图3 样地全景图片评价问卷页示例Fig. 3 Questionnaire page of plot panoramic picture evaluation

对问卷结果进行整理，将每个样地的大众评分数据按照分值等级从小到大排列，统计各等级频率（f）。因各等级频率呈现正态分布，使用Excel的NORMISNV函数计算样地正态分布模型中7个等级各自对应的单侧分位数z，并求取z值的平均值Z。为避免评分者的主观评判差异影响，选取样地中的一个单纯草地——样地4作为基准样地，由其余各个样地与基准样地的Z值之差得到SBE值，具体计算见公式（1）。

式中，SBEi为第i个样地的最终评价值，Zi为第i个样地的Z值，Z0为对照景观的Z值。若SBE值为正，则该景观评价优于对照景观；若SBE值为负，说明该景观评价劣于对照景观。SBE绝对值越大，其与对照景观的景观质量差距就越大。

2.3 植物多样性与美景度的关联性分析

（1）由于不同数据量级差距较大，将植物多样性与美景度的直接计算结果进行（0, 1）归一化处理以获得直观、可比照的数据。归一化计算见公式（2）。

式中，Xnormalization为归一化计算值， 为该项数据的直接计算值，为该系列数据的最小值，为该系列数据的最大值。

（2）对归一化后的植物多样性指标逐一与美景度进行相关性分析。因植物多样性与美景度数据均非正态分布，故采用Spearman相关性分析。以置信度小于0.01为显著相关，置信度小于0.05为相关，并根据相关系数进一步判断正负相关性。

（3）将样地按照SBE值从低到高排序，并使用该顺序在Excel构建美景度和与之相关的植物多样性指标的散点图与趋势线，观察各样地的植物多样性改变情况。以多样性归一化数据值与趋势线的差值计其偏离度。当偏离度大于0.4时提示样地的指标水平异常，需讨论探察此特殊情况的产生原因。

3 结果与分析

3.1 植物多样性分析结果

植物多样性分析结果如表4。各样地的总物种数多为2～4种，有少数样地物种稍多，达5～6种，乔木的物种数较灌木更多。各样地的植物景观垂直分层往往分为1～4层，多数为2～3层。各样地总Simpson指数均小于0.6，乔木的Simpson指数较灌木更高，同样说明乔木的多样性较灌木更好。乔木密度各样方趋同，大致在0～0.3之间，说明徐汇滨江缺乏疏密不同的乔木造景。灌木的密度差距较大，灌木种类与种植方法对此数据有较大的影响。总体物种丰富度适中，7号样方与14号样方表现出较高的丰富度，其余样方丰富度在0～1之间，普遍较低。乔木的丰富度明显高于灌木丰富度，与多样性结论形成一致的比照。总体来说，徐汇滨江的乔木物种多样性高于灌木，乔木植物搭配也更加丰富。

表4 指标分析Tab. 4 Index analysis

3.2 植物景观评价结果

经过检验，各样地大众评价数据均符合正态分布，可以使用SBE法统计。各样地的SBE评价值从低到高如图4所示。由美景度评价结果可得出所有样地的相对景观评价，分析得分可得到公众对于植物景观欣赏的偏好。除2号、5号、7号、8号样地评价低于草坪基准样地以外，其余样地景观评价皆为正向，特别是10号、11号样地景观评价远远高于其他样地。

图4 样地照片及SBE值Fig. 4 Plot photos and SBE values

3.3 植物多样性与植物景观评价的关联性分析

Spearman相关性分析结果如表5所示，其中以置信度小于0.01为显著相关，置信度小于0.05为相关，相关系数的正负决定了相关性的正负。可看出6项植物多样性指标与景观评价具有正向关联特征，6项不相关。具备关联性的指标为：垂直层数、总物种数、灌木物种数、总Simpson指数、总丰富度、灌木丰富度，均与植物景观评价呈现正相关性。其关联性由高到低为：灌木物种数＞垂直层数＞总物种数＞总Simpson指数＞总丰富度＞灌木丰富度。除总丰富度和灌木丰富度外其余指标均为显著相关，其中灌木物种数的关联性最为显著，灌木丰富度的相关系数接近1。

表5 Spearman相关性分析结果Tab. 5 Spearman correlation analysis results

各个样地的SBE值与具有关联性的植物多样性的归一化数据如图5所示。显著偏离趋势线超过0.4的植物多样性指标数据点共9个，分别在样地7、3、1、14、11、10的数据内出现，其中样地7最为集中。该样地的垂直层数、总物种数、总Simpson指数、总丰富度指标数据均显著高于趋势线水平，说明其植物多样性水平总体上较高，但其SBE值却低于草坪基准样地，成为唯一特例。

图5 植物景观评价结果及植物多样性数据Fig. 5 Results of plant landscape evaluation and the species diversity data

4 讨论

4.1 总体相关性指标对植物景观评价影响讨论

本研究表明总物种数、垂直层数、总Simpson指数、总丰富度对植物景观评价有正相关性。城市滨水绿地的植物多样性普遍偏低、植物种类较少。增加植物种类、提高植物种植的均匀度，可有效提升总物种数、总Simpson指数和总丰富度指标，获得更好的景观效果。徐汇滨江绿地的植被群落垂直层数多为2～3层，而4层以上的植物层次能够更好地营造林冠线的起伏变化，提升景观效果[17]。因此，在城市滨水绿地设计、建设中，进一步丰富植物品种，增加植物造景层次，可以有效提升绿地的植物多样性并改善景观效果。

4.2 灌木丰富度对植物景观评价影响讨论

灌木物种数、丰富度与植物景观评价也显示出显著的正相关性。灌木层的缺失或单一易造成垂直层次的利用不充分，影响植物景观视觉效果。灌木往往在人平视高度上下生长，相比乔木、草被层更加贴近人的视觉感知。在秋景营造上，设计师往往注重色叶乔木的运用，而忽视灌木的设计。徐汇滨江的灌木多为一种单一种植或两种混播，但景观评价较好的样地具有2～3种灌木。如10号样地使用八角金盘、红花檵木和石楠进行多层灌木种植，四季有花有色叶的变化，丰富多彩。因此在城市滨水绿地中应重视灌木的种植应用，增加灌木种类至三种或更多，既可增加灌木的多样性，又可以丰富植物造景。

4.3 特例讨论

对图5指出的偏离趋势线的点进行分析：在所有样地中，14号、10号、11号样地的美景度评价最高，但相关的植物多样性指标并不突出；7号样地的植物多样性水平高，但美景度评价较低。由此推断植物养护、存活和配置状况也可能对景观效果产生重要影响。其中，14号、10号样地的植物修剪整齐，生长良好，有色叶植物；11号样地虽修剪度不如10号样地理想，但同样生长良好，且是唯一处在开花期的样地之一；而同样有色叶植物、在开花期、生长良好的1号样地，其美景度评价也较高。此外，7号特例样地芦苇修剪度低，显得形态杂乱，草地存活状况差，地面裸露，大大影响了景观效果。美景度评价偏低的2号、5号、8号样地，植物养护和存活状况也同样不佳。因此可推断美景度除了受植物多样性影响外，还受植物养护、生长状况等影响。如果植物较为丰富，但生长杂乱，放任死亡，则景观效果也不理想；通过基本的养护保持植物的枝叶茂密、地面不裸露、修剪齐整，是保证植物发挥其生态作用与造景效果的基础。此外，徐汇滨江在调查时间的开花植物为杜鹃，色叶植物包括银杏、红花檵木、枫香等，均为上海乡土植物。在绿地植物设计过程中适当选取此类乡土色叶植物和开花植物，营造丰富的季相变化，也可以在增加植物多样性的基础上使景观效果更好。

5 讨论

在所考察的植物多样性指标中，垂直层数、总物种数、灌木物种数、总Simpson指数、总丰富度、灌木丰富度与美景度具有正向关联性，因此提升这些多样性指标有利于城市滨水绿地造景。具体建议包括：

（1）进一步丰富植物配置与造景层次。如通过增加垂直层数至4层及以上来营造丰富的视觉层次；增加植物种类至4～6种来营造不同的花叶、形态的时空变化；突破单种乔—灌—草的简单种植模式，增加地被层或高度错落的乔灌木多层种植塑造绿地的植物林冠线。这些举措既令城市滨水绿地景观增色，又丰富了城市滨水绿地的植物多样性。

（2）增加灌木的应用。增加灌木至三种或更多，采用具有色叶、开花特色的乡土灌木造景，如应用红花檵木、洒金桃叶珊瑚等色叶灌木，或杜鹃一类开花灌木，既可以丰富灌木小层次，填充垂直层数，也可以在视觉上更引人入胜。

（3）保证基本的植物生长与养护，使植物发挥正常的生态作用与造景效果。避免大面积的裸露土地，地被缺失导致土地裸露可能会给人荒凉之感，无论是设计的空缺或后期养护不力，都会影响游客的观感。保证植物的存活情况，既要保证植物枝繁叶茂，也要保证修剪得当，不至于杂乱无章。此外，养护也要保证植物能够按时开花结果，表现出自身的季相特征。