徐州地區(qū)主要道路景觀生態(tài)綜合評價研究

譚雪紅，張翠英，黃紹輝

(徐州工程學(xué)院，江蘇徐州 221008)

徐州地區(qū)主要道路景觀生態(tài)綜合評價研究

譚雪紅，張翠英，黃紹輝

(徐州工程學(xué)院，江蘇徐州 221008)

道路綠化;景觀生態(tài)綜合評價;徐州地區(qū)

研究構(gòu)建公路生態(tài)綠化評價指標(biāo)體系，對于指導(dǎo)公路綠化工程實(shí)踐具有重要的意義。為此，從景觀功能、生態(tài)功能和安全功能3個方面著手，選取12個評價指標(biāo)，通過野外調(diào)查、實(shí)驗(yàn)室測定和專家打分獲取指標(biāo)數(shù)據(jù)，利用主成分分析法對徐州地區(qū)9條主要道路的綠化進(jìn)行了景觀生態(tài)綜合評價，結(jié)果表明:國道G205有9項(xiàng)指標(biāo)最差，G104有3項(xiàng)指標(biāo)最優(yōu)，省道S323有5項(xiàng)指標(biāo)最優(yōu)，每條道路不同指標(biāo)的排序均存在差異;S323的綜合得分最高(0.651)，G205綜合得分最低(0.030)，9條道路的景觀生態(tài)評價綜合得分排序?yàn)镾323＞G104＞G206＞G310＞S322＞G311＞S253＞S251＞G205。

公路的建設(shè)與發(fā)展，在促進(jìn)中國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時也給生態(tài)環(huán)境帶來了較大壓力，公路建設(shè)和交通對環(huán)境的破壞已到了十分嚴(yán)重的地步［1］。公路綠化作為公路建設(shè)的重要組成部分，能夠改善公路沿線的生態(tài)環(huán)境、美化沿線景觀，也得到了各部門的高度重視［2］。然而，公路現(xiàn)有綠化建設(shè)主要強(qiáng)調(diào)公路養(yǎng)護(hù)和安全防護(hù)等方面的作用，結(jié)果在改善和修復(fù)環(huán)境方面的作用沒有得到充分的發(fā)揮，也沒有起到較好的美化環(huán)境的作用，致使公路綠化有很大的盲目性、急功近利性，既浪費(fèi)了大量的人力物力財力又收不到良好的效果。近年來，國內(nèi)交通部門開展了“公路生態(tài)綠化”等生態(tài)工程實(shí)踐，但在實(shí)際工作中，公路綠化設(shè)計(jì)部門仍缺少生態(tài)綠化設(shè)計(jì)依據(jù)［3］。因此，以徐州地區(qū)的主要國道、省道為研究對象，從景觀功能、生態(tài)功能、安全功能3個方面著手，研究構(gòu)建公路生態(tài)綠化評價指標(biāo)體系并對其進(jìn)行評價，對于指導(dǎo)公路綠化工程實(shí)踐具有重要的意義。

1 研究區(qū)概況

徐州位于江蘇西北部，地處蘇、魯、豫、皖4省交界處，介于東經(jīng) 116°22'—118°40'、北緯 33°43'—34°58'之間，總面積11 258 km2。徐州地形以平原為主，屬黃海平原的一部分。氣候受東南季風(fēng)影響較大，屬暖溫帶季風(fēng)氣候:氣候溫和，四季分明，夏季高溫多雨，冬季寒潮頻襲，年均降水量847.9 mm。地帶性土壤為棕土、褐土，另有紫色土、潮土、砂姜土、水稻土等土壤類型，土壤呈弱堿性，地帶性植被為落葉闊葉林。

目前，連霍、京福、京滬、寧徐等4條高速公路通過徐州境內(nèi)，通車?yán)锍踢_(dá)300 km;境內(nèi)國省干線公路網(wǎng)四通八達(dá)，共有G104、G205、G206、G310、G311 等 5 條國道和 S121、S249、S250、S251、S252、S253、S254、S321、S322、S323、S324 等 11 條省道，總里程992 km，實(shí)現(xiàn)了徐州市區(qū)到各縣及徐州至周邊城市便捷的干線公路連通，交通條件得到巨大改善。然而，道路綠化情況卻不容樂觀，特別是境內(nèi)的國道、省道及縣道公路的綠化建設(shè)存在較多問題，如還存在大量公路邊坡坡面裸露、路肩和路溝采用混凝土或漿砌石進(jìn)行硬化、公路綠化與周邊環(huán)境缺乏融合、植物選擇與配置不合理、綠化技術(shù)利用不當(dāng)、綠化后期管理不力等一系列問題。本文研究的道路G104、G205、G206、G310、G311、S322、S323、S251、S253 為通過徐州地區(qū)的主要國道、省道，其位置如圖1。

圖1 研究區(qū)范圍及道路分布圖

2 研究方法

2.1 評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

評價指標(biāo)體系的構(gòu)建是進(jìn)行景觀生態(tài)評價的先決條件，而評價指標(biāo)選取的不同直接影響著評價結(jié)果。評價指標(biāo)的選取需要遵循客觀性、代表性、可操作性、獨(dú)立性、可比性等原則。本研究采取調(diào)查研究和目標(biāo)分解相結(jié)合的方法［4］，同時結(jié)合前人的研究成果、專家討論等來選取評價指標(biāo)，從道路綠化的景觀功能、生態(tài)功能、安全功能3個方面選取了12個評價指標(biāo)，盡量減少因指標(biāo)選取不當(dāng)而導(dǎo)致的評價結(jié)果偏離，見表1。

表1 道路綠化景觀生態(tài)評價指標(biāo)體系

2.2 數(shù)據(jù)的獲取

評價指標(biāo)數(shù)據(jù)主要通過野外調(diào)查、實(shí)驗(yàn)室測定和專家打分等3種方法獲取。

2.2.1 野外調(diào)查和取樣

考慮到公路綠化的特點(diǎn)和植物多樣性等調(diào)查指標(biāo)的要求，本研究采取均勻分布和典型樣地相結(jié)合的方法，于2011年5—8月對9條公路的植物群落進(jìn)行了調(diào)查。具體方法及步驟:①設(shè)置樣方。無隔離帶的路段，每一樣方的面積為10 m×(2×10 m)，即長度為10 m、寬度為從路兩側(cè)向外水平延伸各10 m;有隔離帶的路段，每一樣方的面積為10 m×(2×10 m)+10 m×隔離帶的寬度。在每一樣方內(nèi)設(shè)2～3個1 m×1 m的小樣方調(diào)查草本植物。②植物群落調(diào)查。喬木記錄每一樣方內(nèi)的喬木種類、數(shù)量、每株胸徑;灌木由于很多為成片種植，數(shù)量很難統(tǒng)計(jì)，因此記錄每一樣方內(nèi)的灌木種類、蓋度、高度;草本記錄每一小樣方內(nèi)的草本植物種類、數(shù)量、蓋度。③記錄每一樣方所在地的兩側(cè)綠化帶寬度，樣方內(nèi)裸露地面的程度，植物枯萎、生長不良的比率。④在每一樣方內(nèi)的不同部位取30 cm深處土樣帶回實(shí)驗(yàn)室測定土壤有機(jī)質(zhì)。每條公路的調(diào)查長度、樣方數(shù)見表2。

表2 主要道路的調(diào)查長度及設(shè)置的樣方數(shù)

物種豐富度指數(shù)即為每條道路上的植物種類總數(shù)，利用Shannon－Weiner多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)計(jì)算每條道路的喬、灌、草三層的綜合多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)［5－7］。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)室測定

在實(shí)驗(yàn)室用重鉻酸鉀氧化外加熱法測定每一樣方土壤的有機(jī)質(zhì)含量，最后求每條道路的有機(jī)質(zhì)平均含量。

2.2.3 專家打分

對于植物的觀賞性、植物的誘導(dǎo)和緩沖效果、植物的隔離和防眩效果、植物與周邊環(huán)境的融合程度、邊坡生態(tài)防護(hù)程度5項(xiàng)指標(biāo)，采取專家打分的方式獲取數(shù)據(jù)。具體操作為:①于2011年7月份，邀請高校園林專業(yè)教師5人、公路綠化管理人員3人、道路的使用者(司機(jī)或者乘客)3人共11人對9條公路的上述5項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行打分;②打分采取百分制，100～90分為很好，89～80分為較好，79～60分為一般，59～0分為差;③11個人的分值去掉最高分和最低分，最后剩下分值的平均值即為指標(biāo)的所得分值;④再次邀請有關(guān)人員進(jìn)行現(xiàn)場考察，對各指標(biāo)所得分值進(jìn)行校正。

2.3 數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化

在數(shù)據(jù)運(yùn)用之前須統(tǒng)一原始數(shù)據(jù)間存在的不同量綱，縮小指標(biāo)間數(shù)量的明顯差異，即進(jìn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化。本文利用極差法對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，正效益指標(biāo)的公式為

上二式中:P為標(biāo)準(zhǔn)化后所得的數(shù)據(jù);p為某項(xiàng)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù);pmin為某項(xiàng)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)的最小值;pmax為某項(xiàng)指標(biāo)原始數(shù)據(jù)的最大值。

2.4 景觀生態(tài)評價方法

本文運(yùn)用主成分分析法對9條公路的綠化進(jìn)行景觀生態(tài)評價。主成分分析法以其理論的簡潔性、賦權(quán)的客觀性及分析的嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)性也被廣泛運(yùn)用到經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會等領(lǐng)域，該方法是把原來的多個指標(biāo)簡化為少數(shù)幾個主成分的一種方法，而少數(shù)幾個主成分能夠盡可能地反映原來多個指標(biāo)所反映的信息，如果主成分分析中所提取的主成分累計(jì)方差達(dá)到80%以上的貢獻(xiàn)率，那么就可以用這幾個主成分對事物的屬性進(jìn)行概括性分析，基本可以得出影響事物性質(zhì)的主要因素［8］。

2.5 數(shù)據(jù)處理

所有的數(shù)據(jù)分析及圖表利用Excel及SPSS16.0進(jìn)行處理。

負(fù)效益指標(biāo)的公式為

3 結(jié)果分析

3.1 評價指標(biāo)分析

9條公路的各評價指標(biāo)數(shù)據(jù)見表3。植物種類最多的是S323，共有植物56種，其中喬木22種、灌木12種、草本22種，灌木種類偏少;植物種類最少的是G205，共有植物33種，其中喬木8種、灌木9種、草本16種。楊樹(Populus)、女貞(Ligustrum lucidum)為徐州地區(qū)公路綠化的主要樹種，在9條公路上均有種植。Shannon－Weiner指數(shù)是群落多樣性的綜合反映，它包含了植物的種類及其個體分配的均勻性兩個方面，9條公路按植物群落的Shannon－Weiner指數(shù)排序?yàn)?S323=G206＞G104＞S322＞G311＞S253＞G310＞S251＞G205。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的決定因素，是植物生長所需養(yǎng)分的主要源泉，因此把土壤有機(jī)質(zhì)列為公路生態(tài)評價的指標(biāo)之一。有機(jī)質(zhì)含量最高的是G310，這可能是因?yàn)镚310主要從徐州市區(qū)通過，以人工綠化為主，人工施肥增加了有機(jī)質(zhì)的含量。自然狀態(tài)下，土壤與植被相互影響，互為動力，很難區(qū)分二者之間的因果關(guān)系，其植物多樣性和土壤有機(jī)質(zhì)相關(guān)性較大［9－10］，但人工綠化在短時期內(nèi)削弱了它們之間的相關(guān)性。

表3 主要道路的評價指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

另外，G205的物種豐富度指數(shù)、綜合Shannon－weiner多樣性指數(shù)、綜合Pielou均勻度指數(shù)、土壤有機(jī)質(zhì)含量、兩側(cè)綠化帶平均寬度、植物的觀賞性、邊坡防護(hù)效果、植物與周邊環(huán)境的融合程度指標(biāo)均處于最小值，而在兩側(cè)裸露地面的比率方面最大，這說明G205在綠化方面存在的問題最多;而S323在物種豐富度指數(shù)、綜合Shannon－weiner多樣性指數(shù)、綜合Pielou均勻度指數(shù)、邊坡防護(hù)效果、植物與周邊環(huán)境的融合程度方面都處于最高值，G104在綠化帶寬度、植物的觀賞性、植物的誘導(dǎo)和緩沖效果等方面處于最高值，G311在植物枯萎、生長不良的比率方面處于最低值，植物的隔離和防眩效果方面處于最高值(表 3)。

通過對9條道路評價指標(biāo)的分析，可以大致了解每條道路在綠化方面存在的優(yōu)缺點(diǎn)，但每條道路不同指標(biāo)的排序均存在差異，為了綜合比較9條道路的綠化狀況，需要進(jìn)一步的綜合評價。

3.2 道路綠化的景觀生態(tài)綜合評價

把9條道路的12個評價指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)引入SPSS16.0進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表4。

由表4可以看出12個指標(biāo)中前3個主成分因子的累計(jì)貢獻(xiàn)率為85.669%，表明前3個主成分已經(jīng)把12個指標(biāo)的85.669%的信息反映出來，用主成分分析法對指標(biāo)進(jìn)行分類是有效和客觀的，因此選取前3個主成分作為道路綠化景觀生態(tài)評價的綜合指標(biāo)。

表4 主因子的特征值及總體方差貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率

對主成分對應(yīng)特征值的特征向量進(jìn)行分析可知，F(xiàn)1的貢獻(xiàn)率主要來自于綜合Shannon－weiner多樣性指數(shù)、綜合Pielou均勻度指數(shù)、植物的觀賞性、邊坡防護(hù)效果和兩側(cè)裸露地面的比率等評價指標(biāo)，F(xiàn)2的貢獻(xiàn)率主要來自于土壤有機(jī)質(zhì)含量、植物的隔離和防眩效果、植物枯萎生長不良的比率、植物與周邊環(huán)境的融合程度，F(xiàn)3的貢獻(xiàn)率主要來自于物種的豐富度指數(shù)和兩側(cè)綠化帶平均寬度。利用不同評價指標(biāo)在主成分上的得分系數(shù)乘以標(biāo)準(zhǔn)化以后的數(shù)據(jù)即得各主成分的分值，把各主成分的貢獻(xiàn)率進(jìn)行歸一化處理得各主成分的權(quán)重，具體見表5。則公路綠化景觀生態(tài)評價綜合得分 =0.494×F1+0.325×F2+0.181×F3，9條道路綠化景觀生態(tài)評價的綜合得分見圖2。

可以看出，S323的綜合得分最高，公路綠化的景觀生態(tài)效益處于第一位，有5個評價指標(biāo)處于第一位，在反映植物生態(tài)效益的植物多樣性和邊坡防護(hù)方面都做得較好。得分最少的是G205，其分值為0.030，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他8條道路，在12項(xiàng)評價指標(biāo)中有9項(xiàng)指標(biāo)處于最差的位置。在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，G205綠化層次單一，雜草叢生，地面裸露嚴(yán)重，邊坡大部分以混凝土進(jìn)行硬化，幾乎沒有景觀帶，道路上塵土飛揚(yáng)，部分工程正在施工。G104綜合得分居第二位，G104是通往徐州觀音機(jī)場的必經(jīng)之路，市政府最近兩年加強(qiáng)了對該條道路的綠化工作。9條道路按景觀生態(tài)評價綜合得分排序?yàn)?S323＞G104＞G206＞G310＞S322＞G311＞S253＞S251＞G205。

圖2 道路綠化生態(tài)評價綜合得分

表5 主成分權(quán)重及得分模型

4 結(jié)論與討論

(1)本研究所評價的9條公路為通過徐州地區(qū)的重要國道和省道，其綠化狀況基本上可代表徐州地區(qū)其他級道路(高速公路除外)綠化水平，因此評價結(jié)果對徐州地區(qū)的道路綠化有一定的指導(dǎo)意義。為了保證評價指標(biāo)的代表性、可操作性、全面性等，本研究在選取指標(biāo)方面十分謹(jǐn)慎，采取調(diào)查研究、評價目標(biāo)分解、查閱參考文獻(xiàn)及專家討論等方法，最終選取了12個評價指標(biāo)。

(2)野外調(diào)查實(shí)測和現(xiàn)場專家打分相結(jié)合的方法獲取各指標(biāo)數(shù)據(jù)比完全依靠專家打分可能更客觀、更公正［11］，只有一些無法進(jìn)行測量的數(shù)據(jù)才通過專家打分獲取，但需要進(jìn)行反復(fù)討論和論證。G205在物種豐富度指數(shù)、綜合Shannon－Weiner多樣性指數(shù)、綜合Pielou均勻度指數(shù)、土壤有機(jī)質(zhì)含量、兩側(cè)綠化帶寬度、植物的觀賞性、邊坡防護(hù)效果、植物與周邊環(huán)境的融合程度方面都處于最小值，而在兩側(cè)裸露地面的比率方面最大;S323在物種豐富度指數(shù)、綜合Shannon－Weiner多樣性指數(shù)、綜合Pielou均勻度指數(shù)、邊坡防護(hù)效果、綠化植物與周邊環(huán)境的融合程度方面處于第一位。但總的看來，沒有一條道路所有的評價指標(biāo)均處于某一個位置，有的在這方面表現(xiàn)得好一些，而又在另一方面表現(xiàn)得差一點(diǎn)，因此單指標(biāo)的比較只能獲取某一方面的信息。

(3)采用主成分分析法對9條道路的景觀生態(tài)進(jìn)行綜合評價，S323綜合得分最高，為 0.651，G205綜合得分最低，為0.030，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他8條道路。9條道路的景觀生態(tài)評價綜合得分排序?yàn)镾323＞G104＞G206＞G310＞S322＞G311＞S253＞S251＞G205，可以看出在徐州地區(qū)道路綠化過程中，國道和省道的道路綠化狀況并沒有太大差異;通過調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，省道在道路寬度、通車路況等方面也和國道沒有多大差異，有些省道甚至還要好于國道。

(4)由于9條道路通過徐州地區(qū)的長度不一致，最短的只有 24.82 km(G311)，最長的有 173.66 km(S323)，因此樣方選擇的余地有一定差異，樣方的多少也不一致，這可能會對評價結(jié)果產(chǎn)生一些影響。目前道路綠化景觀生態(tài)評價沒有統(tǒng)一的指標(biāo)體系，筆者雖然采取多種方法相結(jié)合謹(jǐn)慎地選取指標(biāo)，但也難免帶有一定的主觀性，另外在專家打分的指標(biāo)數(shù)據(jù)方面也存在一定的主觀性，這都會影響評價結(jié)果。

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S731.8;X821

A

1000－0941(2012)10－0038－04

江蘇省高校自然基金課題(09KJD610005);國家住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部課題(2011k629);徐州市科技計(jì)劃指導(dǎo)項(xiàng)目(XZZD1063)

譚雪紅(1972—)，女，江蘇徐州市人，講師，博士研究生，主要從事景觀生態(tài)學(xué)、工程綠化等方面的研究。

2012－04－15

(責(zé)任編輯 徐素霞)