基于AHP法的藍湖濕地植物景觀評價研究

林婕妤，潘全志，奈婕菲，吳小剛*

（1.福建農林大學園林學院，福建 福州350002； 2.吉林農業大學園藝學院，吉林 長春130018）

“一所有名望的高校在任何地方都會給周邊環境帶來某些優勢”[1]。良好的校園景觀不僅利于校園本身的發展，而且對周邊環境的發展有利。植物景觀在校園景觀中占據重要作用。而作為農林類院校，我們在發揮植物造景之所長、滿足生態的基礎上，充分挖掘園林植物在四季景觀中的觀賞特性，成為一個值得我們思考和研究的問題。AHP 評價模型不僅可以客觀地、全面地分析與評價所建成的園林植物景觀,而且可以針對性地提出需要改善的方面,對于推動城市園林綠化的發展有很大意義[2]。

因此本論文將采用AHP 層次分析法構建模型，將濕地植物景觀與校園植物景觀融合，有利于針對校園濕地植物景觀存在的不足之處，提出有效且合理的改進意見。

1 材料與方法

1.1 研究對象

吉林農業大學藍湖校園濕地，位于吉林農業大學東南角，北臨青湖，西側為圖書館，東側為農博園。基地位于東經125°4’、北緯43°8’，平均海拔221 m 的吉林省長春市。藍湖濕地公園毗鄰凈月潭國家森林公園，于2018年8月施工完畢。本次研究調查時間為2019年5月2日至5月28日。

1.2 研究方法

1.2.1 樣方法

在對吉林農業大學校園濕地進行實地勘測和全面了解和景觀分類基礎上，根據園林景觀的觀賞特點進行沿原路取樣，據此計算多樣性指數[5]，樣本面積為20×20 m，對樣方內的植物進行普查法采用記上不計下，計左不計右的原則。

工具：卷尺、木樁、放線繩、記錄表、相機，隨機調查了9 個樣方。

根據公式1（辛普森指數公式）計算物種多樣性、生活型結構多樣性、觀賞特征多樣性、季相多樣性；群落多樣性則通過公式2 計算出群落鄉土性。

（1）Simpson 多樣性指數：

式中D——多樣性指數；

S——物種數量；

Pi——指樣本中第i 種植物所占的比例數。

（2）群落鄉土性：

式中X——鄉土性植物占比；

a——鄉土植物在樣地中的數量；

b——樣地中植物的總數。

1.2.2 構建AHP 評價模型

依據層次分析法中評價指標的原則和吉林農業大學藍湖濕地公園內植物景觀特點以及其具備的功能，并結合前人的研究結果，建立23 個初級評價指標，通過參考內容研究法[3]。結合AHP 專家問卷調查法最終篩選出最具代表性的3 個指標層和9 個因子層（如圖1 所示）。

圖1 植物景觀評價層次結構模型Figure 1 Hierarchial structure model of plant landscape evaluation

藍湖濕地植物的景觀評價初始指標選擇為25個，后經過反復斟酌并結合專家學者和前人研究經驗以及實地考察后最終確立為10 個因子層，3 個指標層。3 個準則層分別是生態角度、藝術角度和人文角度。因子層則為：a1 植物物種多樣性、a2 群落鄉土性、a3 生活型多樣性和a4 群落結構豐富度；b1 植物觀賞特征多樣性、b2 植物與周圍環境的和諧性、b3 植物色彩和季相變化；c1 校園特色、c2 教育功能、c3 體現意境和提升境界。其中a1、a2、a3、a4、b1、b3 為定量指標，其余為定性指標。定量指標采用Simpson 公式。

植物物種多樣性：物種種類是否豐富，種類幾種以上。采用分類統計的方法。

群落鄉土性： 參考曲同寶長春市外入侵樹種[4],通過公式2 計算鄉土樹種的比例。

生活型多樣性：主要考慮常綠闊葉、落葉闊葉、常綠針葉、落葉針葉等不同樹種的占比。

群落層次豐富度：豎向層次分為地被、草花、灌木、藤本、喬木。

植物觀賞特征多樣性： 喬灌藤草及水生植物本身形體、線條、色彩等自然美，豐富多彩的自然植物群落[6]。

植物與周圍環境的和諧性：與水岸景觀、園林小品的和諧性和與園路的協調性。

植物的色彩與季相變化： 色彩的變化以及是否可以營造良好的四季景觀。

校園特色： 將學校的性質和辦學宗旨盡可能在植物配置中體現出來。使其不但具有觀賞性，并且獨具風格。

教育功能：是否有科普功能。

體現意境和提升境界： 利用植物素材的寓意和古代詩詞典故相結合，提升景觀的文化氛圍，通過植物配置創造優美意境的植物景觀，讓師生在欣賞美景的同時鼓舞斗志、陶冶情操、提高思想道德水平[5]。

1.2.2.1 建立判斷矩陣

判斷矩陣A=(ai j)n×n 具有下述性質:aij>0,ai j=1/aj i,ai i=1(i,j=1,2K,Kn)，其中,aij(i,j=1,2K,Kn)代表元素Ai 與Aj 相對于其上一層元素重要性的比例標度。判斷矩陣的值反映了人們對各因素相對重要性的認識,采用1～9 比例標度對重要性程度賦值[6]，如表1 所示。

表1 比較結果標度值Table 1 Comparison result scale value

1.2.2.2 權重計算和一致性檢驗

λmax——判斷矩陣A 的最大特征根；

w——最大特征根相對的特征向量；

A——判斷矩陣；

引入一致性檢驗CI 保證矩陣的一致性。

CI——一致性檢驗指標；

Λmax——最大特征根。

CR——矩陣合理性判斷指標；

RI——隨機一致性指標；

CI——一致性檢驗指標。

若RI=0.58，由于CI=（λmax－n）/n-1,當CR=CI/RI＜0.1 時，則順利通過檢驗。若不通過則要重新調整與計算。當RI=λmax 時λmax-n=0，CI=0 導 致CR=0。得出一致性檢驗成果為完全一致的結論。判斷矩陣的平均隨機一致性指標,1～9 階的判斷矩陣的RI 值參見表2[7]。

表2 平均一致性指標檢驗指標RITable1 2 Average consistency index test index RI

1.2.2.3 綜合評價

將定量調查的4 個因子層：物種多樣性、觀賞特征多樣性、生活型多樣性、植物色彩和季相多樣性的調查結果計算后所得多樣性指數乘以10 倍后與定性調查所得分數一同進行加權計算，得到最終分數。將分數按照公式（6），計算綜合評價指數。

表3 藍湖濕地植物景觀各準則層與因子層各種指標權重Table 3 Weights of various indicators for criteria and factors of wetland plant landscape in blue lagoon

式中：CEI——綜合評價指數；

S——評價分數值；

S0——為理想值（每個因子最高級別與權重相乘累加)。

2 結果分析

2.1 各層指標權重的確定與分析

由表3 可知生態角度＞藝術角度＞人文角度，可見，對于校園濕地植物而言生態角度占據主導作用，藝術角度次之，人文角度則更次之。在生態角度中，群落鄉土性＞物種多樣性＞植物群落豐富度＞生活型多樣性。由此可見群落鄉土性占據主導，可見鄉土性植物的應用非常重要。在藝術角度中，植物與周圍環境的和諧性＞色彩和季相變化＞觀賞特征多樣性。由此可見和諧性在植物應用中的重要地位。一個植物景觀如何呈現良好的藝術效果需要和周邊的建筑小品以及道路和水體有一定的和諧性。在人文角度中，作為一個校園植物景觀，我們的因子重要性是校園特色＞教育功能＞體現意境和提升境界。因此校園植物景觀需要體現校園特色。形成獨具特色的校園景觀可以體現校園的辦學性質和特色，體現農林類院校的辦學特色和學校的精神內涵。

2.2 定量調查結果分析

根據每個樣地所調查樹種的種類和數量，查閱相關資料得到樣地植物的相關特征、開花時間和生活型結構以及是否為鄉土樹種。得到9 個樣地多樣性比較柱狀圖。

物種多樣性指數：通過Simpson 指數公式分析，得到結果如圖2，物種多樣性豐富，其中最高的為9號樣地，最低的為8 號樣地，其次為7 號樣地。

圖2 1～9 號樣地物種多樣性比較Table 2 Comparison of species diversity insample sites 1～9

觀賞特征多樣性：如圖3，通過Simpson 分析可得知整體上南湖濕地的植物觀賞特征多樣性較高，最高的為9 號樣地，可滿足人們視覺觀賞需要，最低的為8 號樣地。

圖3 1～9 號樣地觀賞特征多樣性比較Table 3 Comparison of the diversityof ornamental features in sample 1～9

生活型多樣性： 生活型多樣性主要包括常綠闊葉、落葉闊葉、常綠針葉、落葉針葉。根據圖4 可看出生活型多樣性分布不均勻的規律，且基本上生活型不夠多樣化，生活型結構單一化，落葉闊葉占大多數。

圖4 1～9 號樣地生活型多樣性比較Table 4 Comparison of life style diversity in sample 1～9

季相多樣性：藍湖濕地的季相多樣性指數基本上為0，其中9 號地塊季相多樣性相較于其他樣地較好，為0.2449。總體上季相單一，基本上開花植物都集中在春天。

2.3 問卷調查結果分析

研究分析發現，群落層次豐富度方面得分最高的為4 號及6 號樣地；植物與周圍環境和諧性方面，3 號及5 號樣地較低；校園特色方面5 號及6 號樣地較低。教育功能方面6 號樣地較低；提升意境與境界方面1 號3 號及6 號得分較低。如表4 所示。

表4 所得評分標準平均值Table 4 Average scoring standards

為保證一致性，將simpson 所得到的定量結果乘以10 倍處理后與定性結果進行一同比較。

2.4 層次分析法綜合評價值

根據定性指標和定量指標，計算吉林農業大學九塊樣地的綜合評分值。即確定樣地某個評價因子的均值，與專家權重值相乘后得到加權分數值，最后得到景觀綜合評分值。如表5。

表5 層次分析法綜合評價值Table 5 Comprehensive evaluation value of analytic hierarchy process

注：得分=各層分值與因子層的加權分數

2.5 植物景觀等級評價

根據公式（6）CEI=S/S0×100%來確定景觀等級，以差值百分比分級法劃分景觀等級，反應出植物景觀的優劣。

2.6 綜合評價結果分析

由表6 可知，被調查的9 塊樣地中，有7 塊樣地的得分在60～80 分之間，總樣地數的77.78%，有2 個在45～60 分之間，占樣地調查總數的22.23%。由此可見，吉林農業大學藍湖校園濕地植物的景觀評價總體等級為Ⅱ級。綜上分析#5 評分低的原因為缺乏生活型多樣性且基本為落葉闊葉、物種多樣性少，只有榆樹和梨樹；缺乏色彩和季相變化，開花時間都集中在春天，并不能營造良好的四季景觀。#8 號評分低的原因在于樹種單一，都是樹齡較小的檉柳。景觀層次上只有兩層，一層為草本地被層，一層為檉柳形成的疏林，缺乏一些中層灌木以及一些林下空間。在生活型上，檉柳為落葉闊葉，缺乏一些針葉樹種進行搭配。

表6 景觀質量等級評價表Table 6 Evaluation table of landscape quality grade

3 建議

3.1 局部增加物種多樣性

通過調查藍湖濕地的9 個樣地，藍湖濕地植物整體上物種多樣性較高，但是分布并不均勻，缺乏物種多樣性的局部地塊，為了構建良好的群落穩定性，應增加物種以構建良好的群落穩定性。

3.2 完善生活型多樣性

藍湖植物生活型多樣性較低，基本上為落葉闊葉。與北方常綠與落葉植物最適宜比例相差甚多，缺少常綠闊葉、常綠針葉和落葉針葉樹種。雖然落葉闊葉植物可以在秋季營造落葉景觀，但常綠植物的存在可以平衡冬季一派蕭條的植物景觀。因此可增加一些常綠樹種如：冷杉、云杉、青杄、紅松、樟子松、長白松、黑皮油松、杜松等松杉類樹種。

3.3 增加群落層次豐富度

藍湖植物整體上地被層豐富，但缺乏花卉、藤本、灌木構建富層次的植物景觀群落。對于草本植物缺乏花帶花叢花地，林下植物景觀基本上為雜草，單調缺乏變化，因此可以在缺乏植物群落的地塊增加草本花卉。灌木上可增加紅瑞木、雞樹條莢蒾、紅丁香等花期都在5月下旬，可營造繁華點綴之意。藤本可采用南蛇藤和地錦等。

3.4 增加觀賞特征多樣性

藍湖濕地植物的觀賞特征基本上較豐富，但基本集中在觀花，觀葉觀果較少，在分類其他中，觀干、觀形極少。因此應增加其他的一些觀賞特征植物。如：紅瑞木、接骨木、白樺、垂榆、金絲垂柳、花楸、海棠等。

3.5 與周圍環境的和諧性

植物與園路、園林小品和水體較和諧。但為了增強他們之間的聯系，對于水體在水岸可增加一些垂柳，形成與水體的遠近節奏與韻律的關系。對于園林小品而言可采用一些藤本植物與周圍植物進行過渡。對于園路，植物整體上與其所產生的節奏與韻律較好。

3.6 增加植物色彩和季相多樣性

由于藍湖植物的開花時間基本上集中在春天，缺少一些夏季及冬季開花的樹木。不能呈現豐富的季相變化。因此應配置一些夏季開花的樹種如紫椴、東北山梅花、風箱果、山皂角、紫穗槐、暴馬丁香、胡枝子、珍珠梅和大花水椏木[8]。除此之外增加一些秋季變色的彩色葉樹種如紫椴、糖槭、蒙古櫟、紫葉李、胡頹子、元寶楓等可以緩解季相變化不明顯的劣勢[9]。因為冬季開花的植物極少，因此冬季的季相多樣性主要通過增加冬季的觀賞特征多樣性和生活型多樣性來進行呈現。

3.7 增加植物景觀文化角度應用

通過調查分析，藍湖的植物景觀不能良好地體現校園特色，因此要增加一些校園特色植物，如：紫萼、大苞萱草等。同時植物缺少掛牌，因此科普性較差，不利于學生的識別和認知。為提升意境和境界，可通過與一些植物的寓意以及與詩詞歌賦的結合來鼓舞斗志，提升師生的情操，如雪柳。由于雪柳落葉較晚，可延至寒冷的冬季，在大雪寒冬中還能展綠吐艷，其傲霜斗雪的姿態值得學習[10]。