北京籬垣型垂直綠化攀緣植物適宜性評價*

袁 琨 樊平方 桑 量 趙 鳴 劉 虎

北京林業大學園林學院 北京 100083

籬垣型垂直綠化指攀緣植物利用攀緣器官吸附、纏繞基礎框架結構形成的豎向綠化類型[1]，尤其適用于無法滿足植物組團生長的小尺度空間，能夠有效提高空間綠量，提升空間品質[2-4]，廣泛應用于城區居住、辦公、學校等區域外圍及交通綠化隔離帶。該型綠化的主體攀緣植物選擇直接影響其城市效益。現有工程實踐多從《垂直綠化工程技術規程》 (CJJT236-2015)中選擇適用于本地區的攀緣植物，但植物種類經常限定在地錦、牽牛等狹小范圍內，不利于優良攀緣植物種類參與城市建設，一定程度上導致籬垣型垂直綠化無法滿足北京城市的多重景觀發展需求。

如何構建科學、系統的籬垣型垂直綠化攀緣植物優選模型，拓展選種范圍，是北京籬垣型垂直綠化工程實踐亟待解決的問題。目前對城市建筑屋頂、外墻、路橋立面等巖坡類垂直綠化的攀緣植物優選已有一定研究[5-6]，對籬垣型垂直綠化植物優選的研究僅集中在降噪[1]、綠化形制設計[7]等方面。本文以北京籬垣型垂直綠化為例，建立攀緣植物樣本庫，運用層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)構建優選模型，使用綜合評價指數(comprehensive evaluation index，CEI)和差值百分比分級法進行植物優選與分析，為籬垣型垂直綠化的城市實踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 攀緣植物樣本界定

近年來，北京城市干島效應強度呈上升趨勢，節水能力成為城市綠化植物選擇的重要依據之一[8]。本研究基于實地調研，結合《適宜北京地區節水耐旱植物名錄(2019)》 《北京植物志》《北京野生植物名錄》，選出具有抗旱能力、適應性強且具有一定美觀效果的30種節水攀緣植物樣本(表1)。

表1 攀緣植物樣本

1.2 評價指標選取

根據《垂直綠化技術規范》 《城市綠地設計規范》等，從生物學特性(B1)、生態學特性(B2)、應用成本(B3)、觀賞價值(B4)和生態效益(B5)5個維度確定植物株高(C1)、生長速度(C2)、攀緣形式(C3)等11個評價指標(表2)。

表2 攀緣植物評價指標

1.3 評分標準量化

結合相關技術規范、設計標準、科研成果并綜合實地調研情況，制定11個指標的評分依據，確定3級評分標準(表3)。

表3 攀緣植物量化評分標準

1.4 指標權重計算

邀請10位專家對各項指標進行兩兩對比，采用標度法對重要性做1～9級標度，構建判斷矩陣并計算各準則和指標權重(表4)。對所有矩陣進行一致性檢驗，計算公式為:

表4 判斷矩陣及一致性檢驗

式(1)中:CR為一致性比率；CI為一致性指標；RI為平均隨機一致性指標。式(2)中:λmax為判斷矩陣的最大特征根；n為矩陣階數。結果顯示，本研究中所有矩陣的CR均小于0.1，判斷矩陣具有一致性。

1.5 適宜性評價分級

邀請專家根據評分標準對樣本庫內的攀緣植物各指標進行評分，根據公式(3)得出每種攀緣植物的各準則層得分和目標層總分。

式(3)中:S為某種攀緣植物某準則層得分或目標層總分；Fi為第i項指標權重；Xi為某攀緣植物第i項指標平均得分。

采用綜合評價指數CEI作為分級依據，計算公式如下:

式(4)中:S為某種攀緣植物目標層總分；S0為目標層總分理想值(即每個指標的專家打分最高分數與權重相乘之和)。以CEI為依據，采用差值百分比分級法把30種攀緣植物等級劃分為Ⅰ級[100%～80%)、Ⅱ級[80%～65%)、Ⅲ級[65%～50%)和Ⅳ級[50%～0]。

2 結果與分析

2.1 攀緣植物評價指標體系

經過指標選取和權重計算，得到攀緣植物適宜性評價指標體系(表5):準則層按權重由高到低排序為生態學特性、生物學特性、觀賞價值、生態效益和應用成本。生態學特性通過抗逆性、氣候適應性衡量植物在北京的適生性，這是基本篩選條件[16]；生物學特性通過植物株高、生長速度和攀緣形式衡量植物的成墻效果，這是必要篩選條件；植物的觀賞價值、生態效益是籬垣綠化的城市功能，這是重要篩選條件；應用成本則是發揮籬垣綠化城市價值的保障[17]，在一定程度上影響植物在工程實踐中的應用。

表5 攀緣植物適宜性評價指標體系

生態學特性準則層下，氣候適應性指標權重大于抗逆性，前者決定植物是否適宜在北京生長，后者影響其在北京的應用空間范圍；生物學特性下，權重由高到低排序為植物株高、生長速度和攀緣形式，這是衡量植物蔓長是否適宜籬垣綠化、能否快速成景及與籬垣結合牢固的條件；觀賞價值下，觀賞期長權重大于觀賞器官數，表明籬垣型垂直綠化的目標之一是四季有景；生態效益下，滯塵和降噪效果權重相同；應用成本下，養護力度權重大于購買成本，需在考慮長期運維難度的前提下選用生命周期長的植物，減少反復購買成本。

2.2 攀緣植物適宜性評價結果

根據專家打分結果計算攀緣植物適宜性評價得分并進行分級(表6):入選為Ⅰ級的攀緣植物為五葉地錦、地錦、野薔薇和藤本月季‘光譜’，共4種，總分分值在4.03～4.50，占樣本總數的13.33%，適宜性最佳；Ⅱ級為南蛇藤、扶芳藤、忍冬等，共10種，分值在3.52～3.95，占樣本總數的33.33%，適宜性良好；Ⅲ級為山葡萄、蛇葡萄類、三葉木通等，共13種，分值在2.70～3.24，占樣本總數的43.33%，適宜性一般；Ⅳ級為啤酒花、牽牛花類和木防己，共3種，分值在1.96～2.47，占樣本總數的10.00%，適宜性差。

表6 攀緣植物適宜性評價結果

2.3 攀緣植物準則層評價結果

由攀緣植物各準則層得分(表7)可知，高權重的生態學特性準則層分值對評價結果影響最大，該準則層得分最高的五葉地錦和地錦在應用成本和生態效準則層中也獲得最高分5.00，在生物學特性和觀賞價值上均排名前列，綜合評分最高。但具有高適宜性的Ⅰ級、Ⅱ級植物未能全部在高權重的生態學特性準則層中取得高分，如Ⅰ級植物野薔薇和藤本月季‘光譜’在該準則層上分值較低，僅為3.67和3.00分，低于南蛇藤、杠柳等Ⅱ級植物。由于二者均在生物學特性和觀賞價值兩個準則層中獲得最高分，又分別在生態效益和應用成本獲得僅次于最高分的4.00分和3.50分，因此綜合評價仍位居前列。

表7 攀緣植物準則層評價得分

Ⅱ級植物中，綜合排序最高的南蛇藤生態學特性得分也高，為4.33；大部分Ⅱ級植物如扶芳藤、忍冬等，在生態學特性上僅獲得3.00分，但生物學特性得分在3.27以上，同時觀賞價值得分較高，為5.00或4.33，綜合評價適宜性良好；杠柳的生態學特性得分與南蛇藤一致，但綜合評價排序低，主要原因是其觀賞價值得分極低，僅為1.67分。

低適宜性的Ⅲ、Ⅳ級攀緣植物總體分值與前兩級有明顯差距，主要由權重較高的生態學特性和生物學特性兩個準則層分低引起，其觀賞價值得分也普遍較低。盡管可能在其他方面有個別項表現優秀，它們仍不適用于北京籬垣型垂直綠化。

3 討論

4種Ⅰ級攀緣植物因其在5個篩選因素中均有良好表現，適宜在北京籬垣型垂直綠化中廣泛應用。10種Ⅱ級植物是Ⅰ級的有效補充，可以配合城市空間需求發揮特有的觀賞價值優勢。同時，在不同的城市空間立地條件下選擇合適的Ⅱ級植物，能夠拓展北京市籬垣綠化攀緣植物應用范圍，進一步發展具有北京特色的籬垣風貌。

4種Ⅰ級攀緣植物中，五葉地錦、地錦作為北京鄉土植物，在生態學特性、生態效益和應用成本方面具有絕對優勢，且二者秋季葉變灰黃或紅色，變色期長30～55 d[18]，同時葉片特征保證了良好的滯塵、降噪效果，具備良好的觀賞和生態價值。野薔薇和藤本月季‘光譜’雖不是北京鄉土種，但兩者的適生能力強，花朵觀賞價值高，在北京不斷被引種栽培[19]，并已普遍應用于垂直綠化景觀。

10種Ⅱ級攀緣植物，大多在觀賞價值指標層分值較高，但在生物學特性和生態學特性方面較Ⅰ級植物略有不足。僅有南蛇藤、杠柳為北京鄉土種，扶芳藤、木香、美國凌霄甚至是華南地區主要分布的植物種類，其余原產于華北地區的植物均能適應北京氣候。實地調研和文獻表明，美國凌霄已經在北京實現了廣泛應用[20]。扶芳藤可以通過一定程度的脅迫預處理提高幼苗的抗逆性[21]，也能滿足北京綠化工程應用需要。木香則在北京濱水區域和小氣候良好的公園中有應用。

本評價模型仍需在工程實踐中進一步驗證與修正:一是專家打分過程存在較大的主觀性，需要實踐檢驗；二是指標選擇尚不全面，如生態效益準則層僅考慮了在城市道路綠化中討論較多的降噪和滯塵效果，未將吸收有害氣體、涵水固土、殺菌等其他生態效益納入評價。

4 結論

本研究通過優選模型對北京籬垣型垂直綠化的攀緣植物進行適宜性評價，優選出14種(Ⅰ、Ⅱ級)適用于北京市籬垣型垂直綠化的攀緣植物，其中五葉地錦、地錦、野薔薇和藤本月季‘光譜’4種Ⅰ級植物為最佳優選種，南蛇藤、扶芳藤、忍冬、藤本月季‘安其拉’、轉子蓮、臺爾曼忍冬、布朗忍冬、美國凌霄、木香花、杠柳10種Ⅱ級植物為后備使用種。