低成本管养下的南京城市公园自生植物优选体系研究

刘瑞悦 王雨桐 韩 星 魏家星

（南京农业大学园艺学院，南京 210095）

经济新常态背景下，园林建设中人工栽培植物景观面临着管理养护成本高、景观同质化一系列问题，向低养护成本城市绿地和可持续绿地转型的需求日益迫切。现有研究已认识到优先选择生态适应性较强、维护费用较低园林植物的重要性，但目前仍然缺失完整的低管养植物优选体系。以南京城市公园内的自生植物为研究对象，采用AHP法、问卷调查、专家咨询多重方法，对林下、草地、临水三个生境自生植物的物种组成、生长状况、观赏价值等方面进行调查研究，并对南京城市公园自生植物的景观价值进行评分和分级，构建低管养自生植物优选体系，为城市公园低成本管养植物的优选体系提供理论框架，同时也可为国内其他城市利用低成本管养植物构建园林景观提供参考借鉴。

城市公园；低成本管养；自生植物；层次分析法

在城市绿地植物景观建设与维护过程中，投资方往往投入了高昂的物资与人力成本，利用大面积的人工草坪和栽培群落营造景观，却没有获得期望的生态、美学与社会价值，造成本土植物群落种间关系失衡、生物多样性急剧下降、生态服务价值低、各城市景观同质化严重等一系列问题[1]。

低维护园林作为一种有效的解决方法，指在风景园林维护阶段，减少材料的养护与替换、节省能源的消耗与创造经济补偿等方式来降低风景园林的长期成本。植物作为园林中最重要的材料，需要较多的养护投入，因此选择低维护甚至自维护植物，能够有效地降低成本[2]。低成本管养强调的是尊重自然演替，在自然演替的基础上施加少量的人工干预使生态系统维持下去。现有研究已经认识到自生植物在生态修复和保持生物多样性的生态价值和应用潜力[3]。自生植物低维护的特点与低成本管养的核心理念相吻合，将两者结合研究具有重要意义。国外对自生植物的研究起步早，时间跨度大，涉及领域范围广，包含从19世纪开始提出自生植物（spontaneous vegetation）[4]的概念到21世纪对其在城市环境中的分布特征、群落组合设计与筛选展开研究[5]。近年来，因为自生植物所具有的自播繁衍、低维护性等特点，也开始受到国内学者的关注与重视，相关研究内容主要通过样方调查法对自生植物的多样性、群落组成和演替规律[1,6-7]进行研究分析。针对自生植物景观表现及园林应用潜力方面的研究较少，主要从自生植物在垂直绿化[8-9]、生态修复[10]及传播方式的应用策略[11]进行了初步探讨。总体而言，研究主要集中于各种生境自生植物群落的调查研究和特殊功能的应用。而针对有潜力应用于城市公园的自生植物，其评价与筛选的研究鲜见。在城市绿地功能需求转变、绿地建设投入逐年递减的背景下[12]，评判自生植物的景观效果和建立适用于城市公园的自生植物优选体系，有助于将自生植物引入园林景观中营造低维护、具有观赏性的景观效果。

本研究以南京城市公园范围内的草本自生植物为研究对象，包括林缘林下、开阔草地、湖畔水边三个不同生境范围，利用层次分析法系统性地对当地自生植物展开多维度调查和评价分级，对不同生境提出针对性的植物选择建议，建立适用于城市公园应用的自生植物优选体系，以期为城市公园景观提供借鉴与参考。

1 材料与方法

1.1 研究概况

南京坐落在长江下游的中部地段，属亚热带湿润气候，年平均气温16℃，年降水量1 106.5 mm，6月中旬至7月初为梅雨季节[13]，现状植被为常绿、落叶混交阔叶林，土壤类型主要是黄棕壤和红壤。

南京市是依山傍水的历史文化名城，自然条件优越，名胜古迹众多。作为国内第一批园林城市，绿地覆盖率高，公园数量众多，植物种类丰富，适宜开展自生植物的调查研究。

本研究以南京市主城区为主要调查地点，根据实地自生植物的生长状况选取了南京市的公园绿地共13个（图1），基本信息如下表所示（表1）。选取的目标公园，在研究需求上，为保证自生植物有足够的生存发展空间，选取种植方式以自然式为主、修建或完善时间距今有10年以上且未采取大面积精维护的公园；在方位上遍布南京主城区各处；在类别上，涵盖了南京所含的大部分城市公园类型，包括市级综合性公园（玄武湖公园、钟山体育公园）、区级综合性公园（古林公园、莫愁湖公园）、线型公园（鱼嘴湿地公园、三桥湿地公园、幕府山及滨江绿带）、社区公园（月牙湖公园）等；在典型性和特色性上，一方面根据南京市滨江特点选取了多处生态效益较好的滨江绿地，另一方面围绕南京主城区最核心的景观格局“一山一河一湖”（紫金山、秦淮河和玄武湖）对城市公园进行选取。最终选得的城市公园基本能代表南京城市公园整体的主要特征。

图1 公园选点图Fig.1 Stagnation point of targeted park

1.2 研究方法

本研究采用层次分析法（AHP）以筛选出兼具低管养性和美学价值的自生植物，将定性与定量方法相结合，进行综合决策。针对南京城市公园自生植物，结合现有文献研究结果和相关植物资料，将具有多项评判指标的低成本维护总目标分解为多个准则，依次对南京自生植物进行量化排序，最后构建完整优选系统，以满足当地建设低成本管养景观的需求。

为降低指标权重设定具有的主观性，本研究采用专家问卷调查法，共向10位专家发放问卷，其中包括研究方向为园林植物、园林生态学及景观设计的高校在职教授和园林绿化从业人士。针对自生植物综合特征的量化打分，主观部分（包括植物的美学功能和附加价值部分）通过拍摄照片发放问卷的方式收集数据，客观部分（包括植物的低管养性部分）结合实地样地调查和参考《中国植物志》进行综合评判[14]。

本研究于2022年7月至11月采用样方法开展实地调查，把南京市公园绿地分为三种典型生境，即草地、林下、临水。其中草地、林下各设置15个样地，临水设置10个样地，共计40个样地。样地大小为1 m × 1 m。对样地中植物的种类和数量进行测定，并观察记录其中每种植物在相应生境的整体生长状况。

1.2.1 评价指标体系的确立

根据南京市草本自生植物的美学特性及低管养特征需求，结合AHP法评价的通用模型，将低管养自生植物优选系统综合评价模型分为三层（表2）。

表2 低管养自生植物优选系统综合评价指标体系Tab.2 The comprehensive evaluation index system for the optimization system of spontaneous plants under low maintenance management

其中频度（C5）、简化优势度（C6）、密度（C7）采用定量评价。

频度（F）[15]计算见公式（1），式中，Si为物种i出现的样地数，N为总样地数。

密度（D）计算见公式（2），式中，S为样方面积，n为植物个体数。

简化优势度（Simplified dominance）[6]计算见公式（3），公式中，Sdi为物种i的简化优势度，Ci为样方内物种i的盖度即物种i地上部分垂直投影面积占地面积的比率，Ai为物种i在样方中的个体数。

1.2.2 模型的构建与计算

在评判指标确定的基础上，通过问卷形式，将10位专业人士以1-9标度法两两比较得出的赋值结果，构建A-B、B1-（C1-C4）、B2-（C7-C10）、B3（C11-C12）的判断矩阵。利用yaanp2.6软件对判断矩阵进行一致性检验，使得一致性比例均小于0.10，确保判断矩阵具有良好的一致性，确定出最终各影响因素的组合权重系数BCDj。

1.2.3 计算综合评价指数

各指标权重指数确定之后，根据问卷收集的评价打分（Vj）可以得出最终的评价分数值A，其计算见公式（4）[16]，式中评分分值Vj介于1～5分之间。

为使问卷收集结果标准更加统一、具有科学性，下表详细列出了不同指标的分值评判标准（表3）。

表3 低管养自生植物优选系统综合评价分值标准Tab.3 Score standard for comprehensive evaluation of the optimization system of spontaneous plants under low maintenance management

2 结果与分析

2.1 评价指标权重结果分析

评价指标权重的确定是本研究的重点，对最终评分影响较大。结合专家建议，根据公式求出各影响因素的组合权重系数BCDj并整理出最终所有评价指标的权重结果（表4）。

表4 评价指标权重结果Tab.4 Results of evaluation index weight

根据以上表格可知，在自生植物景观综合评价结果中低管养性（B2）占比最大，其权重为66.08%。美学功能（B1）次之，权重为20.81%。附加价值（B3）权重为13.11%。指标层（C）中抗性（C8）在所占权重最大，为38.9%。

2.2 南京城市公园自生植物种类组成分析

本研究所选取的40个样地中共观察记录草本自生植物75种，分别隶属于33科71属。下表将频度最高的9个科列出（表5），其中菊科（Asteraceae）和禾本科（Poaceae）植物占比最大，均为十属十种，均占调研物种数13.33%，是南京城市公园自生植物中的优势科。

表5 南京城市公园自生植物科、属、种构成及频度统计Tab.5 Family, genus, species composition and frequency statistics of spontaneous plants in Nanjing urban parks

调查到的自生植物中，物种频度最高的前5种自生植物分别是莲子草（Alternanthera sessilis）、络石（Trachelospermumjasminoides）、酢浆草（Oxaliscorniculata）、狗牙根（Cynodondactylon）、马唐（Digitariasanguinalis）。平均简化优势度较高的有狗牙根、天胡荽（Hydrocotylesibthorpioides）、蘋（Marsilea）、马蹄金（Dichondramicrantha）、白花紫露草（Tradescantiafluminensis）、双穗雀稗（Paspalum distichum）、莲子草、鸭跖草（Commelinacommunis）、马唐等，均达到了50以上，这些自生植物作为优势种在南京城市公园中适应性极高。

2.3 基于AHP法的南京城市公园自生植物优选

本研究选取的调研对象，其中有三种被列在《江苏省入侵植物名录表》内，不纳入优选体系，分别是鬼针草（Bidenspilosa）、一年蓬（Erigeronannuus）、垂序商陆（Phytolaccaamericana）。结合问卷收集到的植物美学功能及附加价值的评分，将部分分值过低的植物排除，最后共计有59种植物通过已构建好的模型进行评分、排序与比较。本模型基于植物的美学功能、低维护性和附加价值三方面构建，涉及范围较为广泛和完善，最终得分能够反映自生植物的综合应用价值，表6仅列出前10种。

表6 南京城市公园自生植物景观价值综合评价结果Tab.6 Comprehensive evaluation results of spontaneous plants’ landscape value in Nanjing urban park

在计算出每种植物的评价得分后，根据植物出现的生境，将同一生境内出现过的植物归为一组并进行得分排序。利用公式（5）算出综合评价指数CCEI，式中，A为评价分数值，A0为理想值（取每一个因子的最高级别与权重相乘叠加而得，即5分）[17]。CCEI作为分级的依据，并以差值百分比分级法划分为Ⅰ（60%，100%］、Ⅱ（50%，60%］、Ⅲ（40%，50%］级后确定各样方植物景观的评价等级（表7-表9）。

表7 南京城市公园草地自生植物评价等级表Tab.7 Evaluation grade of grassland spontaneous plants in Nanjing urban park

表8 南京城市公园林下自生植物评价等级表Tab.8 Evaluation grade of understory spontaneous plants in Nanjing urban park

表9 南京城市公园临水自生植物评价等级表Tab.9 Evaluation grade of waterfront spontaneous plants in Nanjing urban park

每级植物具有不同的特性如下：Ⅰ级低维护性强、美学功能和附加价值高；Ⅱ级略逊于Ⅰ级，低维护性较强但观赏美学功能相对较弱，或具有较高美学功能但低维护性相对较弱；Ⅲ级美学功能、低维护性、附加价值均一般。

本研究通过不同生境各等级植物之间的纵向对比，和跨生境同等级各种植物的横向对比之后，结合现场实地调查的情况，就每种植物的具体特性和应用场合进行分析和推荐。

在草地、林下、临水三种环境截然不同的生境均出现的Ⅰ级植物有酢浆草、络石、香附子、积雪草。这些植物的共同特点是在美学功能上有一定潜在的挖掘价值、综合抗性较强、适应能力强、自身繁殖能力较优，因此即便是在不同生境类型中均有出现且频度较高，整体表现出综合性高的景观价值。与其他种类相比，其应用范围更加广泛，可推广性也更强。

在各生境均出现的Ⅰ级植物主要以频度和优势度高而获得较高的评分。但若不考虑生境类型盲目地应用这几种自生植物，景观效果就将趋于单一，缺乏区分度。相比较而言，Ⅱ级植物虽然得分略低，但对于其所在的生境却更有代表性和独特性，非常推荐使用。

草坪生境中典型的马蹄金、双穗雀稗、蒲公英（Taraxacummongolicum）、母草（Lindernia crustacea）等自生植物都有很好的应用潜力，一方面他们能满足草坪景观需求，另一方面也弥补了传统的草坪景观单一的缺陷。林下生境的自生植物则更为多元。赤瓟（Thladiantha dubia）、薜荔（Ficuspumila）、牵牛（Ipomoeanil）、臭鸡矢藤（Paederiacruddasiana）这类藤本植物叶形多样，凭借蔓生性遍布林下阴蔽区域，生长状态良好，并能起到遮盖土壤、丰富景观层次的作用。在水边长势较好的自生植物如求米草、打碗花（Calystegiahederacea）、天胡荽、爵床（Justiciaprocumbens）都各具景观特色，可以根据实际营造需求选用。

3 结论与讨论

3.1 结论

本研究通过调查南京主城区内建成有一定年限的城市公园绿地，选取林下、草地、临水三种典型生境，采用样方法对草本自生植物展开调查统计。利用问卷调查法和专家咨询法，确定草本自生植物评价指标和指标权重。在此基础上，从美学功能、低管养性和附加价值三个层面利用层次分析法对收集的数据进行综合性评价分级，最终提出针对性的推荐建议，筛选出Ⅰ级植物共16种，Ⅱ级植物共27种，Ⅲ级植物共19种，构建了低管养自生植物优选体系。

3.2 讨论

3.2.1 调研方式与植物分析、评价方法

自生植物传播、定居与群落构建受物种自身、环境筛选和各种随机过程的影响，是一个综合复杂的过程[18]。自生植物调研的样地选择方法对研究结果有较大影响。本研究在样地选择中为兼顾物种多样性和典型性，采用随机抽样的方式。相较前人在自生植物调研中采用网格系统取样法[6]、均匀布样法[19]、样线调查法[20]等方式，本研究未来可在样地选择方法上继续改进，同时还应当增加样本数量、扩大调查规模，使数据结果更具支撑性。另外，有相关研究为探索自生植物物种组成及多样性时空特征于全年不同季节开展多次调研[1,21]。本研究主要在夏秋季进行调研，在时间上有一定局限性，仍有大量具有潜力的自生植物有待发现和利用。后续可开展全年自生植物季相变化的观察记录，并开展持续多年反复调研，记录其在较长时间段内的生长发展变化，使对其美学功能和适应性的评价更加客观全面，为目标自生植物的优选提供更多的可能性。

3.2.2 低管养自生植物优选体系构建

目前国内已有学者对低维护园林植物开展筛选，但其采用的筛选方式和研究对象与本研究均不同。夏繁茂、季孔庶等利用建成的生态气候型查询模块和模糊综合评判模块，主要针对园林树木与花卉，提供以城市为单位的属于相关生态气候型区域的植物查询，获得园林植物的适应性指数[22]，其优选结果的范围较为宽泛。而本研究聚焦于具体的应用场景和生境类型，利用样方法和层次分析法结合的形式，从美学功能、低维护性和附加价值三个维度对自生草本植物进行评价，得出的结果范围相对更小但却更具有针对性。

本研究评选出适宜南京城市公园使用的低管养自生草本植物有酢浆草、马蹄金、芦苇（Phragmitesaustralis）、沿阶草（Ophiopogon bodinieri）、白花紫露草、络石、莲子草、求米草和香附子等。其中酢浆草、沿阶草、莲子草等在类似研究结果中均有涉及[1,7-8,23]，说明其在不同生长环境中具有广泛的适应性，在未来低管养园林中可优先考虑。而白花紫露草、芦苇、香附子、地锦（Parthenocissustricuspidata）等植物则少有提及，其原因可能在于评价侧重点、生长环境及应用目标的不同，后续可进一步研究，验证其应用潜力。

3.2.3 构建低管养自生植物优选体系的应用价值

构建低管养自生植物优选体系可为选育新品种观赏植物和新自然主义生态种植实验提供选择的范围和指导。体系中有部分植物虽具有应用潜力，但由于未经选育与驯化，未能将其观赏价值充分展现出来。在此领域后续的研究中若能将本优选系统中的植物进行进一步筛选培育，可以为低管养园林植物造景提供更多的选择，增加园林意境的自然野趣。

自生植物凭借其极强的生存能力和低管理养护的特点展现出了自身的潜力与价值，已经引起园林研究者的关注。高校和科研院应做好自生植物的推广工作，引领学科发展，同时联动公园进行小范围试点。一方面筛选出适合城市公园推广应用的植物，构建一套完整的技术体系，另一方面通过自然式种植对民众进行科普教育，让民众逐渐领略自生植物带来的景观价值和生态效益，在社会层面提升自生植物的接受度和认可度。