基于AHP 的济南地区城市骨干乔木类树种的选择评价

杨晓军，刘 毓，刘红权，陈庆蕾，李锡宁

（济南市园林和林业科学研究院，山东 济南 250102）

骨干树种选择，是我国城市绿化建设过程中，树种规划的一项研究内容。树种选择本着以乡土植物为主，以引种驯化成功且表现良好的外来树种为辅的原则；乔、灌、草相结合；速生树种与慢生树种相结合；尽快形成城市特有绿化风格和特色。树种规划包括基调树种和骨干树种的选择、配置数量比例的确定、各绿地树种规划等内容。而骨干树种是在城市绿地系统规划中对于树种规划部分提出的概念，这一概念现已在树种规划中广为应用。

骨干树种一般是指具有优异特点，在城市各类绿地中（包括公园、学校、企事业单位、居民区、道路绿地等）发挥骨干作用，作为重点繁殖和应用，具有良好观赏特性的树种，并且数量较多，可以形成一定群落景观的植物种类。骨干树种可以影响整个人工群落外貌，通常是在整个人工群落中的重要值相对较高并决定该绿地景观类型的优势种或建群种[1]。

不同的绿地条件其骨干树种往往是不同的，既能满足观赏需求又能满足功能需求。骨干树种具有地带性特征。根据不同绿地类型，城市骨干树种一般以20～30 种组成，城市骨干乔木类树种一般以10～15 种为宜。

2012 年济南市城市绿地系统规划[2]中明确了桧柏、白皮松、侧柏、大叶女贞、栾树、五角枫、银杏、毛白杨（雄株）、臭椿、刺槐10 种骨干树种，种类较少，不能完全满足三季有花四季常绿的绿化需求，且部分种类在适应性等方面表现不良。

对济南植物的现有研究多局限于某一类别、某一风景区的植物资源调查、分析。如杨波[3]等对济南野生木本观赏植物资源进行了研究，房义福[4]等对济南市常绿阔叶树种作了调查，贺燕[5]等对济南市木本地被植物的种类、观赏特性及应用现状进行了调查与分析，蔡建国[6]等对济南大明湖公园木本植物配置结构进行了分析，刘珊珊[7]对济南滨水绿化现状与植物景观进行了调查研究，郑晗[8]对济南市木本植物区系分析进行了研究，而全面系统地梳理全市各类城市骨干乔木类树种应用的研究目前还是空白。

济南地区城市骨干乔木类树种的选择是绿地系统规划内容的组成部分，确定济南地区的骨干乔木类树种需要综合考虑树种的适宜性，本地资源的应用，引进资源的应用，城市园林树种的实际应用情况，树种的观赏特性以及栽培历史状况等，因此如何依据济南地区的自然环境特征，科学探索济南地区各类绿地骨干乔木类树种的优化选择方法，需要综合兼顾多因子的影响。探讨济南地区骨干乔木类树种选择科学优化的方法，为济南地区骨干乔木类树种选择提供科学依据。

1 研究区概况

济南位于山东省的中部，地理位置介于北纬36°02′—37°54′，东经116°21′—117°93′，南依泰山，北跨黄河，地处鲁中南低山丘陵与鲁西北冲积平原的交接带上，地势南高北低。地形可分为3 带：北部临黄带，中部山前平原带，南部丘陵山区带。属于暖温带大陆性季风气候区，四季分明，日照充分，2021 年全市年平均气温14.9 ℃。1 月最冷，平均气温-0.4 ℃；7 月气温最高，平均气温27.3 ℃。年平均降水量1039.3 mm。

2 研究方法

济南地区城市骨干乔木类的拟推荐树种是借鉴北方城市绿地骨干乔木类树种应用现状的调研成果，结合济南地区城市骨干乔木类树种应用现状，进行初步筛选确定的。用定性与定量相结合的AHP 层次分析法，建立评价指标体系，进行综合评价，最终确立济南地区城市骨干乔木类的推荐树种。

2.1 层次分析模型的构建

依据层次分析法的模型构建原理与指标选取原则，广泛征集涵盖城市园林和林业领域的专家意见，综合考虑后，构建济南地区城市骨干乔木类树种评价的层次结构模型，模型包括目标层：筛选适宜济南地区城市骨干乔木类树种；准则层：制约适宜性的观赏性、适应性和生长性3 个因素；指标层：综合济南地区城市乔木类树种适宜性的16 项因素见表1。

表1 综合评价层次结构模型

2.2 部分指标详解

抗旱性：植物对干旱胁迫的反应。根据张德顺[9]等所著《应对气候变化的园林植物选择与方法》中，通过广泛调查城市树木对干旱胁迫的反应（reactions）、参数（parameters）与特征（characteristics）来揭示树木的耐旱机制。从与树木耐旱性相关联的叶片形态（leaf morphology）、气孔密度（stomatal densities）、萎蔫症状、木材解剖和生理等42 个指标中，通过详细的反复查对，按照其重要性排序，确定了7 个最具重要性的指标。①分布在临时或永久性干旱立地；②光滑或厚革质的叶片；③叶背蓝灰色、或银白色；④羽状叶或裂叶；⑤高抗寒性（低于-30℃）；⑥小叶子（长度＜10 cm）；⑦有刺。评分按照植物所占有7个耐旱性指标的数量[9]。

适生区域：山东省绿化委员会办公室2020 年8月份，印发《山东省国土绿化优良树种推荐名录》[10]，确定了乔木、灌木、藤本、竹类等优良树种130 个，并分别标注了适生区域，分为鲁东、鲁中南、鲁北和鲁西四个适生区域，按照植物所占有4 个适生区域的数量评分。

寿命：根据2019 年济南市开展的古树名木保护项目中古树名木资源普查数据，树木按照存在一二级古树、存在三级古树、不存在古树进行三个等级的划分[11]。

大树树干空腐程度：选取树种胸径为35 cm 以上且长势较为一致的树木，利用TRU-树木雷达仪器对树干进行非侵入性检测，采集数据，用TreeWin 软件对采集数据进行分析，得出树木树干内部状态图，清晰显示树木内部的腐烂程度，根据树干腐烂面积进行评分。

根系：选取树种胸径为35 cm 以上且长势较为一致的树木，利用TRU-树木雷达仪器对树木地表以下1米内根性进行无损扫描，检测根系不同深度分布密度，用TreeWin 软件对采集数据进行分析，获得直径1 cm以上根的数量及3D 根系图。每个树种进行多株测量，统计平均值。

2.3 评价标准的制定

各指标的评分标准是前人在对拟推荐适宜性树种的观赏性、适应性和生长性观察的基础上，广泛征求专家意见后制定的。根据拟推荐树种的特性及评价方法的适宜性，拟定3 分制的评分标准，见表2。

表2 各具体评价指标的评分标准

2.4 判断矩阵构建及其一致性检验

在AHP 评价体系中，各评价因素的相对重要性由专业人士或在广泛征集大多数人意见的基础上作出判断。本文采用1～9 比率标度使之定量化，并构成两两比较判断矩阵。先计算判断矩阵的最大特征根（λmax）及对应的特征向量（W），然后分别计算某层各因素相对于上层因素的相对重要性权值。采用算术平均法计算出各矩阵的最大特征根及相应的特征向量，步骤为：aij≈aik/ajk，k=1，2，3，…n。若判断矩阵具有完全的一致性，即aij =aik/ajk，则λmax=n，其余特征根均为零；若判断矩阵一致性较为满意，即aij ≈aik/ajk，则λmax稍大于n，其余特征根接近于零。故度量判断矩阵偏离一致性的指标为：CI=（λmax-n）/（n-1）。判断矩阵一致性指标CR 为CI 与判断矩阵的平均随机一致性指标RI 的比值，即CR=CI/RI，其中RI 具体取值如表3 所示。若CR＜0.10，则该判断矩阵具有满意一致性，否则应进行调整。

表3 对于1-9 阶的判断矩阵平均随机一致性指标RI 取值表

在综合评价模型建立的层次结构关系基础上，通过专家评议，构建目标层A 相对于准则层B1、B2、B3；B1相对于C1、C2、C3、C4，B2相对于C5、C6、C7、C8、C9、C10，B3相对于C11、C12、C13、C14、C15、C16的判断矩阵，计算各平均指标的权重值并对判断矩阵进行一致性检验（表4），形成济南地区城市骨干乔木类树种综合评价基础。

表4 判断矩阵及其一致性检验

2.5 层次总排序及其一致性检验

由第2 层C 和第3 层P 的排序结果，能确定第3 层C 中各评价指标相对于A 的重要性权值，即层次总排序，对多位专家的评分进行汇总后，计算结果如表5 所示。并对整个层次模型的一致性进行检验，由于层次总排序的一致性指标值CR＜0.10，因此总排序具有满意的一致性。

表5 指标层（P）相对于目标层（A）的总排序结果

由表5 可知3 大评价指标中适应性能（0.5931）权重值最高，说明适应性是筛选评价的首要条件，其次是观赏性能（0.2086）和生长性能（0.1982）。

B 层3 项指标中适宜性的权重最高，观赏性指标和生长性指标次之。在适应性指标中，考虑到济南市自然气候的特点，适生区域、抗病虫害性和抗涝、碱、风等逆境胁迫能力放在前列；在观赏性能指标中，树形和季相变化最为重要，其次为绿叶期和观赏特异性；在生长性指标中，寿命最为重要，移栽成活难易程度、根系也相对重要。

将C 层各指标的权重与其相对应的B层指标的权重相乘，得到用于计算适应性评价结果的各评价指标的组合权重。由组合权重值看出，处于重要地位的指标是适生区域、抗病虫害能力、抗涝、碱、风等逆境胁迫能力和抗旱性。

3 结果与分析

3.1 拟推荐树种的初步筛选

《济南市城市绿地系统规划（2010-2020 年）》方案中归纳了 “济南市城市主要园林植物一览表”，其中常绿乔木有云杉、青杄、红皮云杉、白皮松、圆柏、侧柏、女贞等24 种；落叶乔木有毛白杨、垂柳、栾树、榉树、朴树、七叶树、流苏树等128 种，合计乔木152 种。《济南市行道树结构分析与树种评价》项目中，通过对新优引种的欧洲椴、建始槭、紫叶稠李、七叶树、光皮树、榉树、美国红栎、杂交马褂木、灯台树、金叶复叶槭、北美红枫11 个品种连续两年的观察，运用树种适应性评价方法，进行综合评价，结果表明，榉树、七叶树、灯台树、杂交马褂木4 种表现良好（2.5＜综合指数＜3.00），可在部分道路推广试用。

根据《济南市城市绿地系统规划（2010-2020 年）》方案中归纳的152 种乔木，结合《济南市行道树结构分析与树种评价》项目中推荐应用的榉树、七叶树、灯台树、杂交马褂木4 种树木和济南市城市主要绿地树种应用现状以及近年来引种、应用较多的新优品种，初步筛选出19 种适宜乔木，通过建立评价指标体系，进一步筛选出适宜推荐为济南地区城市骨干乔木类树种。拟推荐树种分别为：垂柳（♂）、女贞、马褂木、七叶树、流苏树、榉树、乌桕、杜仲、丝棉木、毛梾、黄连木、楸树、梓树、小叶朴、青桐、巨紫荆、枫杨、碧桃、暴马丁香。

3.2 推荐树种的综合评价筛选

3.2.1 推荐树种的各指标评分

对拟推荐的19 个树种的综合评价分别进行赋值和计算，结果见表6。

表6 推荐树种适宜性综合评价

从观赏性指标、适应性指标和生长性指标3 个单项指数结果来看，观赏性指数较好的是碧桃、七叶树、小叶朴、毛梾、榉树、巨紫荆、乌桕、枫杨、流苏树，而杜仲、女贞、丝棉木、梓树和黄连木的观赏性指数较一般。适应性指数较强的是流苏树、毛梾、小叶朴、丝棉木、杜仲、垂柳(♂)、榉树、黄连木、暴马丁香，而梓树、乌桕、碧桃、马褂木、青桐的适应性较一般；生长性指标较好的是小叶朴、青桐、乌桕、梓树、楸树、垂柳(♂)、女贞、流苏、杜仲、七叶树，而碧桃、巨紫荆、暴马丁香、马褂木的生长性较一般。

根据评价结果的分布情况，将19 个树种的综合评价分为4 个等级（每级包括上限）。其中Ⅰ级（≥2.5）：综合评分很高种类，为小叶朴、流苏树和毛梾3 种；Ⅱ级（2.0～2.25）：综合评分较高种类，为丝棉木、垂柳(♂)、杜仲、榉树、黄连木、乌桕、楸树、女贞、七叶树、暴马丁香10 种；Ⅳ级（≤2.25）：综合评分一般，为枫杨、巨紫荆、梓树、碧桃、青桐、马褂木6 种。

参考AHP 的综合评价及各层次评价结果，济南地区适宜骨干树种乔木类有小叶朴、流苏树、毛梾、丝棉木、垂柳(♂)、杜仲、榉树、黄连木、乌桕、楸树、女贞、七叶树、暴马丁香。

4 结论

根据推荐树种的综合评价，可为《济南市城市绿化系统规划》中有关骨干树种乔木类规划部分提供树种选择依据。

“骨干树种乔木类” 可规划为：常绿针叶树种：桧柏、白皮松、侧柏；常绿阔叶树种：女贞；落叶阔叶树种：栾树、五角枫、银杏、毛白杨、臭椿、刺槐、小叶朴、流苏树、毛梾、丝棉木、垂柳(♂)、杜仲、榉树、黄连木、乌桕、楸树、七叶树、暴马丁香。