上海郊野公園河岸帶景觀喬木樹種選擇與評價*

許媛媛 胡遠東 商侃侃

1 東北林業大學園林學院 哈爾濱 150040 2 上海辰山植物園 上海 201602

郊野公園是城市綠地系統的重要組成部分，多位于以農業生產為主的郊野和鄉村地區， 以郊野自然景觀為主， 具有生態、 景觀、 文化、 娛樂等多重價值[1-2]。 郊野公園的建設具有較強的地域性， 能夠體現各城市自然環境的差異。 如何選擇景觀喬木樹種成為體現郊野公園自然景觀風貌的重要因素。

郊野公園的建設應首先確保現有森林植被、自然肌理等生態資源不被破壞， 并以保護提升生態環境質量作為運營管理的基本前提[3-4]。 上海自2003 年引入郊野公園的概念以來， 陸續進行了青西郊野公園、 長興島郊野公園、 嘉北郊野公園等7 個公園共計50 km2的規劃設計與建設探索，所涉及的郊野公園內含有豐富的鄉村和農業景觀[3，5]， 植被多沿路、 沿河、 沿溝渠營造， 既是環繞農田、 保護農作物的綠環， 更是連接城市和郊野鄉村的綠色廊道[6-7]， 而由喬木樹種組成的森林群落決定了河流廊道的質量[8]。 同時， 郊野公園規劃區域河網密布、 水系復雜， 植被分布和營造易受到河岸帶土地利用狀況和農業作物種植的雙重影響[9-10]。 因此， 上海郊野公園河岸帶的景觀喬木樹種的選擇既要體現特色的自然景觀風貌， 又要根據適地適樹原則選用耐水濕、 耐鹽堿且能防風固沙的種類。

本研究通過調查上海郊野公園濱水立地條件下的河岸帶喬木樹種， 從生長適應性、 生態防護性和景觀美學性3 個方面構建綜合評價體系， 采用層次分析和聚類分析法對各項指標進行評價賦分， 篩選并劃分不同等級的喬木樹種， 為上海郊野公園河岸帶景觀喬木樹種選擇提供依據。

1 研究方法

1.1 確定篩選對象

本研究根據上海農田林網適宜樹種調查[7]，參考嘉興市農田林網樹種和上海海岸防護林造林樹種的調查資料[11-12]， 著重考慮樹種耐鹽堿和耐水濕能力并兼顧景觀效果， 初步篩選出目標喬木樹種54 種。 在這54 種喬木樹種中， 常綠喬木有13 種: 杜 英(Elaeocarpus decipiens)、 廣 玉 蘭(Magnolia grandiflora)、 樂 昌 含 笑(Michelia chapensis)、柳杉(Cryptomeria japonicavar.sinensis)、樟(Cinnamomum camphora)、龍柏(Juniperus chinensis‘Kaizuca’)、濕地松(Pinus elliottii)、女貞(Ligustrum lucidum)、 榧 樹(Torreya grandis)、 冬 青(Ilex chinensis)、日本柳杉(C.japonica)、貴州石楠(Photinia bodinieri)、黃樟(C.parthenoxylon)。 落葉樹種有41 種:榆樹(Ulmus pumila)、池杉(Taxodium distichumvar.imbricatum)、 臭 椿 (Ailanthus altissima)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、東方杉(Taxodium mucronatum×Cryptomeria fortunei)、楓楊(Pterocarya stenoptera)、 光 皮 梾 木 (Cornus wilsoniana)、 櫸 樹(Zelkova schneideriana)、 苦 楝(Melia azedarach)、 榔 榆(U.parvifolia)、 欒 樹(Koelreuteria paniculata)、落羽杉(T.distichum)、鵝掌楸(Liriodendron chinense)、墨西哥落羽杉(T.mucronatum)、加 楊(Populus×canadensis)、樸 樹(Celtis sinensis)、七葉樹(Aesculus chinensis)、江南榿木(Alnus trabeculosa)、珊瑚樸(C.julianae)、水杉(Metasequoia glyptostroboides)、 烏 桕 (Triadica sebifera)、 無 患 子(Sapindus saponaria)、 梧 桐(Firmiana simplex)、喜樹(Camptotheca acuminata)、構 樹(Broussonetia papyrifera)、 合 歡(Albizia julibrissin)、 垂 柳(Salix babylonica)、 糙 葉 樹(Aphananthe aspera)、青檀(Pteroceltis tatarinowii)、豆梨(Pyrus calleryana)、重陽木(Bischofia polycarpa)、梓樹(Catalpa ovata)、柿樹(Diospyros kaki)、楓香(Liquidambar formosana)、麻櫟(Quercus acutissima)、黃連 木(Pistacia chinensis)、 絲 棉 木(Euonymus maackii)、槐樹(Styphnolobium japonica)、香椿(Toona sinensis)、銀杏(Ginkgo biloba)、毛泡桐(Paulownia tomentosa)。

1.2 評價指標體系構建

研究采用定性和定量相結合的方法， 從生長適應性、 生態防護性和景觀美學性3 個方面， 建立由目標層、 準則層和指標層構成的景觀喬木樹種篩選體系(表1)。 準則層和指標層的評價權重采用專家咨詢法[13-14]獲得權重系數， 并經過一致性檢驗， 得出具體參數值。 結果(表1) 表明:生長適應性權重為0.368 2， 生態防護性權重為0.493 2， 景觀美學性權重為0.138 6。 指標層的權重以防風能力(冠長/樹高) 最高， 達0.232 8。

指標賦值標準與分值采用定性和定量相結合的方法。 定性評價指標包括耐水濕、 耐鹽堿、 抗風能力、 觀樹形、 觀葉、 觀花果等指標， 在對樹種每項指標進行等級劃分、 等級賦值時， 對照樹種的生活習性及實際生長狀況劃分為3 個等級，各等級分別賦值3、 2、 1 的分值(表1)。 定量數據指標包括冠幅/樹高、 冠長/樹高兩項指標， 對不同樹種的同一指標采用隸屬函數值進行標準化處理。

表1 郊野公園景觀喬木樹種篩選指標體系及權重賦值

1.3 調查方法和指標測定

采用河岸帶踏查和典型樣方法， 通過調查崇明、 浦東、 奉賢等沿海鹽堿地和河網地區的目標樹種生長情況和風害后受損狀況， 測定胸徑、 樹高、 枝下高、 葉下高、 冠幅等指標， 每個樹種樣方數1～3 個不等， 調查喬木樹種株樹至少10 株。參考張德順等[15]研究方法， 對樹種的耐水濕、 耐鹽堿性和抗風性進行評價打分。

采用鉆取樹芯的方法判定樹木年齡并測定胸徑生長速率， 以此精確判斷樹木生長速率。 冠幅/樹高可反映在相同林帶高度時的林冠投影面積，比值越大， 脅地作用越大。 冠長/樹高反映在相同林帶高度時的有效林冠， 比值越大， 防護效果越好。 景觀美學性則涉及樹形、 葉、 花果等樹木觀賞特性， 根據《中國植物志》 樹種描述及園林綠化開發利用價值判斷樹木的景觀美學性。

1.4 數據處理

依據上述篩選指標權重的確定， 計算各樹種數量化指數， 公式如式(1):

式(1) 中:Y為樹種數量化指數；Xi為單項指標評價分值；Zi為評價指標權重；n為評價指標數。

對評價結果進行聚類分析， 劃分不同組別。

2 結果與分析

2.1 樹種的生長特性

通過對樹種受澇害、 鹽堿脅迫和風害等情況的調查， 參考其在周邊和環境相似地區的適應性及前人研究[6，12]進行耐受性等級劃分。

耐水濕性評價結果(表2) 表明: 耐水濕性強的樹種在高地下水位和季節性積水地區生長正?；蚧静话l生澇害， 有糙葉樹、 池杉、 垂柳、東方杉、 楓楊等22 種； 耐水濕性中等的樹種在高地下水位和季節性積水地區出現中度澇害癥狀或在高地下水位無季節性積水地區出現輕度或無澇害癥狀， 有刺槐、 黃樟、 冬青、 楓香、 構樹等22種； 耐澇性差的樹種在高地下水位和季節性積水地區出現重度澇害癥狀或在高地下水位無季節性積水地區出現中度、 重度澇害癥狀， 有臭椿、 豆梨、 杜英、 廣玉蘭、 合歡等10 種。

耐鹽堿能力評價結果(表2) 表明: 耐鹽堿能力強的樹種在鹽漬土上生長正?；虺霈F輕度鹽害癥狀， 有池杉、 垂柳、 榔榆、 龍柏、 落羽杉等10 種； 耐鹽堿能力中等的樹種在鹽漬土上出現中度鹽害癥狀， 或在輕度鹽漬土上生長正常或出現輕度鹽害癥狀， 有糙葉樹、 東方杉、 光皮梾木、黃連木、 櫸樹等37 種； 耐鹽堿能力弱的樹種在鹽漬土上出現重度鹽害癥狀， 或在輕度鹽漬土上出現不同程度鹽害癥狀， 有楓楊、 冬青、 麻櫟、 杜英、 鵝掌楸、 七葉樹等7 種。

抗風能力評價結果(表2) 表明: 抗風能力強的樹種具有根系深、 枝條折斷率低等特點， 有池杉、 榔榆、 落羽杉、 刺槐、 梧桐等22 種； 抗風能力中等的樹種具有根系較深、 枝條部分折斷等特點， 有垂柳、 龍柏、 重陽木、 苦楝、 濕地松等25 種； 抗風能力弱的樹種具有淺根性、 易折枝或倒伏等特點， 有構樹、 柿樹、 加楊、 豆梨、 廣玉蘭、 楓楊、 梓樹等7 種。

表2 景觀喬木樹種抗逆性綜合評價

根據樹種的生長節律特性， 通過實際測定主要樹種的胸徑生長量， 判斷同類型樹種的生長勢，將其分為3 類。 第1 類屬于生長快樹種， 年平均胸徑生長量在1.2 cm 以上， 有糙葉樹、 池杉、 臭椿、 垂柳、 刺槐、 黃樟、 東方杉、 豆梨、 楓香、楓楊、 構樹、 槐樹、 合歡、 黃連木、 香椿、 苦楝、柳杉、 欒樹、 貴州石楠、 落羽杉、 毛泡桐、 鵝掌楸、 墨西哥落羽杉、 樸樹、 七葉樹、 青檀、 日本柳杉、 江南榿木、 珊瑚樸、 濕地松、 水杉、 烏桕、梧桐、 喜樹、 樟、 加楊、 榆樹37 種； 第2 類為生長中等樹種， 年平均胸徑生長量在0.6 ～1.2 cm，有光皮梾木、 廣玉蘭、 龍柏、 麻櫟、 女貞、 柿樹、絲棉木、 無患子、 香榧、 銀杏、 重陽木、 梓樹12種； 第3 類為生長慢樹種， 年平均胸徑生長量在0.6 cm 以下， 有冬青、 杜英、 櫸樹、 榔榆、 樂昌含笑等5 種。

2.2 樹種的樹型結構特征

不同樹種的冠幅/樹高值差異明顯(表3)，其中水杉最低(0.21)； 青檀最高(0.79)。 通過聚類劃分， 將54 個樹種劃分為以下3 類: 第1 類為冠幅/樹高值小于0.6， 有水杉、 東方杉、 臭椿、 日本柳杉、 七葉樹等37 種； 第2 類為冠幅/樹高值在0.6～0.8， 有樟、 絲棉木、 香榧、 樸樹、垂柳等12 種； 第3 類為冠幅/樹高值在0.8 以上，有麻櫟、 豆梨、 黃連木、 構樹、 青檀5 種。

54 個樹種的冠長/樹高比值在0.36 ～0.93(表3)， 其中龍柏、 貴州石楠的比值最大， 合歡的比值最小。 聚類分析結果可區分為3 類: 第1類防風能力最強的樹種有7 種， 分別是龍柏、 貴州石楠、 水杉、 豆梨、 梓樹、 樂昌含笑和香榧，冠長/樹高比值大于0.76； 第2 類防風能力中等的有黃連木、 麻櫟、 垂柳江南榿木、 柳杉、 銀杏等43 個樹種， 比值在0.48 ～0.71； 第3 類防風能力弱的樹種有4 種， 分別是無患子、 濕地松、 絲棉木和合歡， 比值在0.44 以下。

表3 (續)

表3 景觀喬木樹種的樹型結構特征指標比較

2.3 樹種的綜合評價

分別計算景觀喬木樹種的生長適應性、 生態防護性和景觀美學性及綜合得分， 并進行聚類排序， 排序結果(表4) 分為強、 中、 差3 類。

表4 景觀喬木樹種的綜合評價

表4 (續)

第I 類， 樹種對土壤水濕和鹽堿條件的適應性強， 具有較快的生長速率、 脅地效應低、 防風和抗風能力強以及較高的觀賞價值， 包括日本柳杉、 墨西哥落羽杉、 水杉、 池杉、 貴州石楠等15種； 第II 類， 樹種對土壤水濕和鹽堿條件適應性中等， 具有脅地效應中等、 防風和抗風能力一般以及一定的觀賞價值， 包括龍柏、 刺槐、 櫸樹、垂柳、 黃樟等24 種； 第III 類， 樹種對土壤水濕和鹽堿條件適應性差， 具有脅地效應強、 防風和抗風能力差以及一定的觀賞價值， 包括楓楊、 梓樹、 香榧、 加楊、 鵝掌楸等15 種。

3 討論

郊野公園因其自然景觀豐富而充分滿足居民對綠色空間的需求， 成為新型城鎮化背景下鄉村振興的重要載體[4]。 通常將郊野公園的要素分為田、 林、 水、 路、 院， 田和林是重要生態基底[16]。 平原河網地區郊野公園往往依水、依田而建[7]， 因此需要協調農業生產、 生態保護與觀光游憩的矛盾， 實現可持續發展。 上海是由灘涂地演變而來， 郊野公園地形多平坦，為成片農田、 水系和林地， 常形成水系、 林地、濕地、 農田等要素組成的復合生態系統[17]。 上海沿海防護林樹種選擇評價時， 多位學者均采用層次分析法， 建立涵蓋適應性、 生態性、 景觀性和經濟性的綜合評價指標體系， 其中耐鹽堿、 耐水濕、 抗風性都具有較高的權重賦值[12，14]； 作為農田周邊的河岸帶植被， 既要提高樹種的防風效能， 又應控制其對農作物的脅地效應。 因此， 郊野公園內河岸帶景觀樹種選擇應重點考慮耐澇性、 耐鹽堿性、 防風性、 防風效能和脅地效應， 建立表征生長適應性、 生態防護性和景觀美學性的篩選指標體系。

本研究考慮郊野公園的性質和特點， 突出樹種的適應性和生態功能[18-19]， 優選出的15 種高評價值樹種中， 日本柳杉、 墨西哥落羽杉、 水杉、池杉、 柳杉、 落羽杉、 東方杉7 種針葉喬木樹種常推薦為上海地區沿海防護林[12，14]和農田防護林[7]的造林樹種， 而河岸帶應用中應以水杉、 落羽杉和池杉為主[20-21]； 其余8 種中， 黃連木、 烏桕、 欒樹和梧桐同為沿海防護林適宜造林樹種[12]， 而貴州石楠、 絲棉木、 江南榿木、 光皮梾木因其耐水濕強、 抗風強和觀賞價值高而評價較高， 可作為新優植物種類。 垂柳、 樟、 女貞、 加楊、 樂昌含笑、 杜英等上海地區河岸帶或農田林網中應用頻度較高的樹種[7，21-22]在本研究中綜合得分相對較低， 前三者適應性和脅地效應中等、防風效應、 抗風能力和觀賞價值均一般， 屬于第2 類； 而后3 者則因各項指標均相對較差屬于第3類。 因此， 今后郊野公園河岸帶綠化建設中， 選擇景觀喬木樹種時應以優選出的15 種為主， 加大對其中喜水耐澇的闊葉種類的開發力度， 提高應用頻度和數量， 改變目前應用廣泛但綜合評分值較低的樹種應用格局。

本研究所調查的54 種喬木樹種有些樣本個體未成年， 其與成年植株的冠型特征指標存在差異。后續研究中， 可通過調查更大徑級的植株或追蹤調查已測植株， 提高調查樣本的代表性， 使結果更具準確性和實用性。

4 結論

本文采用層次分析法和聚類分析法， 綜合考慮沿海城市平原河網的自然條件和郊野公園中農田、林地、 水系等景觀要素， 構建耐水濕(C1)、 耐鹽堿(C2)、 抗風能力(C6) 等9 個指標層指標組成的綜合評價體系， 體現了郊野公園河岸帶農(田)林(地) 濕(地) 復合的景觀格局。 將上海及周邊地區常見的54 個喬木樹種劃分為適應能力、 生態防護和觀賞價值不等的強、 中、 差3 類， 優選出具有對土壤水濕和鹽堿條件的適應性強、 較快的生長速率、 脅地效應低、 防風和抗風能力強、 較高觀賞價值的樹種15 種， 其中水杉、 池杉、 落羽杉等針葉喬木樹種有7 種， 烏桕、 江南榿木、 光皮梾木等闊葉喬木樹種有8 種。 研究結果可為上海乃至長三角沿海城市因土壤條件和臺風受害影響不同的河岸帶景觀樹種選擇提供參考。