西北地區園林景觀植物配置模式選擇與應用研究以蘭州市園林綠化為例

中圖分類號：F23 文獻標志碼：A

Abstract： 【Objective】 In urban landscape design，landscape plants can not only beautify the environment，but also have important ecological value and cultural attributes.This paper discussed the problems such as unreasonable resource allocation and lack of diversity in the selection of traditional garden landscape plant models in order to provide a reference for urban greening.【Method】 In this paper，a data integration system for landscape plants based on Excel was designed.First of all，according to the principles of garden design，parameters that can change dynamically were set up.Based on the factors such as plant volume，morphological information，color and smell，time sequence and cost，interactive auxiliary analysis toolsand parameter models were established through functional programming and VB scripting language. The experiment took Lanzhou landscaping as an example.【Result】 The results showed that the integrated system can accurately select suitable native plants （such as sea buckthorn，1 indigo，drooping willow，etc.）according to the special climate （drought，sand and salinization）in northwest China，and form diversified design schemes.Compared with the traditional manual screening method，the system technology module wassignificantly superior to the traditional method in data retrieval efficiency（up to 93% ），cost estimation accuracy （ 89.75% on average）and ecological adaptability guidance，especially the recommendation accuracy of drought-tolerant plants was increased.【Conclusion】 This system provided a scientific and localized plant allocation scheme for landscaping in northwest China，solved the problems of low plant survival rate and landscape homogeneity in the high-cold and arid environment，and improved the regional ecological protection efficiency through intelligent scree-ning of sand-fixing plants such as sea buckthorn and Caragana.It is of great significance to provide scientific guidance for urban greening in northwest China and promote the sustainable development of landscape architecture.

Keywords： Garden landscape;plant configuration;mode selection;northwest China

0 引言

【研究意義】在國家經濟與文化的蓬勃發展中，生態環境問題日益凸顯，成為制約可持續發展的關鍵因素。西北地區，作為我國重要的生態屏障，面臨著更加嚴峻的環境挑戰，如土地荒漠化、水資源短缺及生態系統脆弱等（殷允可等，2024；楊月英和陳靜，2024）。因此，構建與區域生態環境相適應的園林景觀植物模式，對于提升城市生態功能、促進生態文明建設具有重要意義（袁杰，2024；張超，2024；蒲澤敏，2023）。【前人研究進展】蔣亞蓉等（2022）針對草花混播設計中種類選擇盲目、雜草清除成本高及景觀持續性差等問題，提出結合CSR生態學理論的方法，通過施加環境壓力、減少干擾、降低優勢種競爭，構建穩定群落。結果顯示，該方法有效指導了混播物種選擇。ISLAM等（2024）針對園林植物施肥選擇準確率不高的問題，提出通過光學傳感器監測植物的優化施肥量。結果顯示，通過采用該方法，園區的植物生長量提升了 12.6% 。王軍校（2024）針對生態修復項目的園林植物選擇問題，結合實際案例分析討論了資源與項目之間的聯系，但方法不具備具體的選擇細節。張巍（2024）基于生態平衡和文化內涵對園林設計中的植物選擇方法進行了探討，結合實踐案例證明了可持續性管理在園林建設中的優勢，但缺乏對于具體植物類型的分析。【本研究切入點】前人的研究成果應用于西北高寒干旱區時面臨顯著局限。首先，現有生態模型普遍缺乏對干旱、鹽堿化等極端環境因子的整合，導致鄉土植物篩選精準度低下，文獻及實踐數據顯示如沙棘、檸條等關鍵物種存活率僅維持在低水平。其次，智能技術應用多集中于后期養護階段，未能有效覆蓋植物選擇這一前期關鍵環節，造成資源錯配問題突出。最后，依賴人工經驗的決策模式導致成本估算偏差普遍較大，同時景觀設計同質化現象嚴重，地域文化融合度不足，難以滿足西北城市綠化的多元化需求。這些問題不僅削弱了園林景觀的生態效益，也制約了資源節約型社會的建設進程。【擬解決的關鍵問題】由于西北地區的特殊氣候條件，迫切需要探索適合本土環境的植物配置模式。鑒于此，本研究創新性地設計出一種新的基于Exce1園林景觀植物數據集成系統（landscapeexcelplant integrationsystem，LEPIS），并利用VisualBasic宏語言（visualbasicforapplications，VBA）與高級Excel功能開發的信息篩選器，實現植物信息的快速精準篩選。該系統將為西北城市綠化提供科學指導，促進資源節約型、環境友好型社會的建設。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

西北地區，尤其是蘭州市，其園林景觀植物模式的研究區具有獨特的自然條件和社會文化背景。蘭州市地處中國西北，屬溫帶大陸性氣候，夏季平均氣溫達到 30^°C 以上，冬季則降至 0^°C 以下，晝夜溫差常超過 15^°C ，年降水量不足 300mm 且風沙天氣較為頻繁。這種嚴酷的環境對園林景觀設計提出了更高要求，植物配置需兼顧適應性和美觀性（王睿和朱玲，2023）。蘭州的園林景觀多分布在黃河沿岸和南北兩山，擁有豐富的山水資源。

蘭州市共有城市公園56個，總面積達到1354.13km² （潘正琪等，2023；MICHALKOetal.，2024）。其中，城關區作為蘭州市的中心城區，公園分布尤為密集，共有公園16個，占全市公園總數的 28.6% 。此外蘭州市還建立了多個知名公園，如白塔山公園、五泉山公園和金城公園等，這些公園不僅是市民休閑娛樂的好去處，也是城市綠化的重要組成部分。

1.2園林景觀植物選擇技術模塊設計方法

1.2.1 LEPIS系統的功能模塊

本研究主要方法為基于Excel數據的園林景觀植物數據集成系統構建。植物檢索通常根據植物的形態、生態、地理分布等特征進行分類和鑒定，基于Excel植物檢索設計出植物檢索與信息篩選模塊（王芳等，2020；張冬梅等，2020；ROMANO，2024）。模塊以Excel為平臺，集成源表格輸入、個人與集體檢索功能。源表格輸入通過JList組件實現Excel工作簿路徑的可視化管理，用戶可添加、刪除或修改文件路徑，并利用FileNameExtensionFil-ter限制文件格式，確保數據輸入的規范性。個人檢索功能允許用戶輸入植物名稱或生態特性（如耐旱性、抗風性）作為關鍵詞，系統通過VLOOK-UP函數結合IFERROR函數進行精準匹配，若檢索失敗則返回預定義錯誤提示。集體檢索功能支持批量處理，用戶可上傳植物名稱列表并指定導出路徑，系統自動完成多條件篩選與結果導出，顯著提升大規模數據處理效率。植物檢索與信息篩選模塊主要功能界面圖如圖1所示。

圖1展示的是植物檢索與信息篩選模塊主要功能界面圖，在檢索器設計方面，研究構建了一個模塊化的植物信息存儲框架，檢索器前端配置有直觀的檢索欄，用戶可通過輸入植物名稱觸發檢索進程。動態加載技術接口的應用，則允許程序在運行時按需動態加載必要的組件或庫，同時，借助Excel操作接口，利用JavaSEDevelopmentKit8與ApachePOI庫，實現對Excel格式文件的高效讀寫操作。

植物形態信息模塊采用四層級架構，如圖2所示。

由圖2可知，植物形態信息模塊第一層是形態信息，形態信息總覽作為模塊的門戶，形態信息總覽層是對植物宏觀形態的概括性描述。第二層是體量信息、植物形態信息、色彩嗅覺信息、物候時序。第三層則進一步細化為四個子層級。第四層級還包含更具體的分類信息，如科屬種別、變種或亞種特征。系統內置定期審核機制，自動比對最新科研成果與植物變異性數據，確保信息時效性與科學性。例如，針對香樟等鄉土植物，模塊詳細記錄其葉片大小隨季節變化的規律，為適應性分析提供數據支撐。

圖1植物檢索與信息篩選模塊主要功能界面圖

Fig.1Interface diagram ofmain functions of plant retrievaland information screeningmodule

圖2形態信息模塊

Fig.2Morphology information module

構建園林植物應用信息模塊設計，需細致考慮數據集成、實時更新、成本分析與可視化呈現等關鍵環節（蔣建武，2020；張曉曦等，2024）。植物應用模塊通過API接口對接愛淘苗等在線苗木交易平臺，實時抓取苗木價格、供給指數及庫存數據，并利用Excel的“從Web獲取數據”功能實現動態更新。用戶輸入植物規格（小、中、大）與數量后，系統通過VLOOKUP函數匹配內部規格信息表，結合PRODUCT函數計算單價與數量乘積，生成總造價估算。同時，數據驗證功能限制用戶輸入超預算規格，例如預算緊張時僅顯示中小型植物選項。造價結果以百分比堆積柱狀圖可視化呈現，直觀展示不同規格植物的成本占比，輔助優化資源配置。

動態參數與實時交互模塊基于COM技術實現Excel實例的動態連接，用戶輸入關鍵詞后，系統通過CLSID創建Excel應用程序實例，打開目標文件并執行精準檢索。動態參數允許根據外部條件自動調整篩選閾值，例如雨季優先推薦耐濕植物。檢索結果實時反饋至用戶界面，并同步更新至日志系統，記錄操作時間、參數調整及異常信息。

以黃河風情線公園為例，系統每月更新香樟的生長狀態數據，管理者可通過顏色編碼快速識別養護需求。LEPIS系統的動態參數與實時交互的實現流程如圖3所示。時效性模塊通過Excel的“從Web獲取數據”功能設定定期刷新頻率，自動抓取外部數據庫的最新物候信息與苗木價格。系統內置異常檢測機制，若數據更新失敗則觸發重試流程，并通過彈窗提示用戶手動干預。例如，當蘭州地區突遇極端干旱時，模塊實時更新耐旱植物清單，確保推薦方案的生態適應性。此外，歷史數據存檔功能支持回溯分析，用戶可對比不同季節的植物配置效果，為長期規劃提供依據。

1.2.2公園景觀植物要素設計

本研究以蘭州市典型城市公園為對象，包括濱河公園、白塔山公園、五泉山公園及黃河風情線公園，其景觀植物配置兼具生態適應性與地域文化特色。特殊的氣候條件對園林植物選擇提出了嚴格要求，需兼顧抗旱性、抗風性及觀賞價值。蘭州市公園多分布于黃河沿岸及南北兩山。黃河沿岸區域土壤濕度較高，但鹽堿化問題突出，主要配置垂柳、蘆葦等耐濕耐鹽植物；南北兩山則因土質疏松、風蝕嚴重，以沙棘、紫穗槐等固沙灌木為主，搭配低維護成本的狼尾草與芨芨草，形成生態防護屏障。白塔山公園作為歷史文化地標，植物配置強調與古建筑的協調性，廣泛種植牡丹、連翹等觀賞花卉，并輔以側柏、油松等常綠樹種，營造四季皆景的視覺效果。

公園中生態防護區集中于南北兩山，以沙棘、檸條等耐旱灌木為核心，通過密集種植減少水土流失，地表覆蓋本地草本植物，降低灌溉需求。在濱水景觀區中，黃河風情線公園沿河岸線種植垂柳、旱柳，搭配蘆葦群落，既穩固堤岸又增強親水性；局部區域引入香樟，其寬大冠幅可提供遮陰功能。在文化展示區中五泉山公園結合泉眼景觀，配置連翹、丁香等開花灌木，春季花期與傳統文化活動相呼應；在白塔山公園入口處以松柏類植物形成軸線，烘托莊重氛圍。當前蘭州市公園植物配置仍存在同質化傾向，如側柏種植率過高導致景觀單調，部分區域灌溉依賴人工，養護成本居高不下。此外，外來觀賞樹種因適應性差，存活率較低。針對上述問題，需通過LEPIS系統科學篩選鄉土植物，優化規格與數量配比。

圖3動態參數與實時交互的實現流程

Fig.3Implementation processof dynamic parametersand real-time interaction

1.3模型測試與效果驗證方法設計

為驗證LEPIS系統的實際應用效果，研究從多個維度對模型進行了系統化的測試與效果驗證。首先，針對數據檢索效率的評估，通過模擬不同場景下的用戶檢索請求，統計系統在不同實驗區域的響應時間與匹配準確率，并結合實際案例測試其動態加載技術的穩定性。驗證過程中的數據來源主要為蘭州市園林局發布的《西北地區鄉土植物名錄》、國家植物標本資源庫的開放數據。并且實時抓取愛淘苗、苗易網等平臺的苗木價格、庫存及規格信息，結合Excel的“從Web獲取數據”功能實現動態更新。整合權威文獻中的花色、花期描述，并結合蘭州市白塔山公園、五泉山公園等地的長期定點觀測記錄數據。其次，信息準確性驗證通過將系統輸出的植物屬性數據與權威數據庫進行逐項比對，計算一致性比例，確保植物基礎數據的科學性與可靠性。在成本估算精度方面，研究對比了系統生成的造價估算與實際采購價格，分析誤差范圍并優化算法參數，以提高預算控制的實用性。此外，生態適應性指導能力的驗證邀請了10名具有豐富經驗的園林專家，對系統推薦的植物配置方案進行評分（評分為1到10分，分數越高代表生態適應性指導能力越強），重點考察推薦植物與區域氣候、土壤條件的匹配度，以及景觀設計的生態可持續性。數據分析手段主要采用統計分析與可視化工具相結合的方法。通過SPSS26.0對實驗組數據進行方差分析與T檢驗，驗證不同實驗區域間數據檢索效率、成本估算精度等指標的顯著性差異。同時，利用Excel生成百分比堆積柱狀圖、折線圖等可視化圖表，動態展示各指標隨季節變化的趨勢，例如數據檢索效率在雨季與旱季的波動情況。

2 結果與分析

2.1 園林景觀植物選擇應用效果分析

為了評估LEPIS園林景觀植物數據集成系統在蘭州市不同自然與文化背景下的植物選擇應用效果，研究設置了6個實驗組，覆蓋蘭州市多個具有代表性的公園區域（如濱河公園、白塔山公園等），測試系統在數據檢索效率、信息準確性、成本估算精度及生態適應性指導能力等方面的表現。其中生態適應性指導旨在評估系統能否根據研究區的特定環境條件（如氣候、土壤、水源等）提供合理的植物配置建議，以及這些建議對提升園林景觀生態適應性的貢獻。

評價結果如表1所示。根據表1的數據，LEPIS園林景觀植物數據集成系統在多個典型西北干旱區公園的應用效果總體良好。數據檢索效率普遍較高，均在 87% 以上，顯示出系統能夠快速準確地響應用戶需求。信息準確率也保持在 91% 以上，表明系統內的植物數據具有較高的可信度。此外，系統在不同實驗區域均展現出了較強的生態適應性指導能力，評分集中在7至9分之間，顯示出系統能夠根據當地環境條件提供科學合理的植物配置建議。綜上所述，LEPIS系統在提升園林景觀設計效率、信息準確性、輔助成本控制及優化生態布局方面發揮了積極作用。

園林觀賞植物智能選擇技術的運用揭示了蘭州各公園花色數量與葉片大小的主要分布結果，數據如圖4所示。圖4（a）展示了從現場人工收集的植物圖像中得出的數據，在花色方面，所有顏色幾乎全年可見，但各自擁有高峰期。白色花朵在7月和12月達到峰值；紫色花朵在5月綻放最盛；黃色花朵在4月和7月數量突出；藍色花朵則在1月、5月和6月繁茂。從圖4（b）中可以看出各色植物在不同月份展現出穩定性與變化性并存的特征。白色和粉色葉片大小全年穩定在 5cm² 以下；紫色葉片大小于10月達到高峰（超過 15cm² ），其余月份在 10cm² 上下浮動；黃色植物在12月達到葉片尺寸的高潮，超過 10cm² ，其余月份在 5～10cm² 之間浮動；藍色植物的葉片大小在3月、4月、6月、7月超過 15cm² ，高峰期時間長；紅色葉片大小高峰期在4月，近 15cm² ，以上數據體現了季節對植物形態的影響。以沙棘這類西北代表性固沙灌木為例，其葉片大小在6月旱季穩定為 18cm² ，系統通過物候時序模塊精準匹配其耐旱性，推薦其在南北兩山風蝕區種植。

信息篩選器模塊植物信息篩選結果如圖5所示。從圖6中可以看出，界面分為3個部分，分別是植物區劃、生態和形態。在植物區劃部分，包括亞熱帶草原地區、溫帶針葉混種、溫帶草甸地區和高原寒帶地區4個選項，并且每個選項都有一個空白和一個“1”選項。當研究在該信息選擇器中選擇了耐干旱、固碳放氧能力中等、抗風能力中以及耐寒性強的灌木品種等條件后，選擇器迅速地給出了紫穗槐、沙棘、金銀花、連翹、側柏等灌木。經過與研究資料的核對與查證，這幾種植物均符合篩選器所限定的條件。并且與華東地區常用篩選系統相比，LEPIS對西北耐旱灌木（如紫穗槐、檸條）的匹配準確率提升 28% ，且成本估算誤差降低至 ±8.5% （吳亞玲等，2023）。因此進一步證明了該園林景觀植物選擇器的有效性和準確性。

2.2 實時交互效果分析

最后研究利用LEPIS對黃河風情線公園花園進行實時參數配置，系統主要記錄了面積（畝～667m². 、數量（株）、高度（cm）、冠幅（cm）、地區分布、生長習性等信息。通過顏色編碼等方式，將生長狀態以直觀的形式呈現給管理者，如圖7所示。以6月為例，香樟作為鄉土植物，其面積達到653畝，數量眾多，高度和冠幅數據也顯示出其良好的生長狀態。在實時交互性能方面，系統通過精確到月份的數據更新，展示了植物在不同時間段的生長狀態。這種實時性不僅提高了管理效率，也確保了植物得到及時、有效地養護。

表1動態參數與實時交互的實現流程

Table1Implementation flowof dynamic parameters and real-time interaction

圖4園林觀賞植物智能選擇技術的運用

Fig.4Application of intelligent selection technology for garden ornamental plants

圖5信息篩選器模塊選擇結果

Fig.5Information filter module selection results

為了評估研究提出的基于Excel園林景觀植物數據集成系統LEPIS實時交互模塊的優越性能，研究引入了耿云紅（2021）提出的化工企業廠區綠化園林植物選擇系統（chemicalenterpriseplantgreeninggarden plantselectionsystem，CEPG-GPSS）作為對比，以響應時間和交互信息的準確率作為評價指標，評價結果見圖7。如圖7（a）所示，在動態參數模塊的支撐下，LEPIS系統通過集成VBA腳本與實時數據加載技術，顯著優化了算法效率。當請求規模從100條增至500條時，LEPIS的響應時間始終控制在 12ms 以內，較CEPG-GPSS明顯縮短，尤其在處理復雜多條件篩選時，其模塊化架構有效降低了系統資源占用率，充分體現了動態交互模塊的高效性。圖7（b）顯示，隨著請求頻率不斷增加，LEPIS的信息準確率穩定維持在 94% 以上，而CEPG-GPSS因缺乏區域性環境參數定制化設計，準確率波動顯著，且普遍低于 92% ，進一步凸顯了LEPIS在西北特殊生境下的適應性優勢。系統的實時交互模塊通過整合氣象數據與苗木市場動態，實現了植物配置方案的成本可控性與生態可持續性雙重優化。

3 討論

本研究所提出的基于Excel園林景觀植物數據集成系統（LEPIS）展現了在西北地區園林植物配置上的顯著優勢。首先，LEPIS系統通過集成先進的檢索與篩選技術，實現了對植物信息的高效管理，特別是在處理大量數據和實時更新方面表現出色。系統的數據源主要整合了蘭州市園林局發布的本地植物數據庫、國家植物標本資源庫的科屬種分類信息，以及愛淘苗等苗木交易平臺的實時價格與庫存數據。多源數據的融合確保了系統的區域適應性，例如針對蘭州市鹽堿化土壤和高蒸發量氣候，系統優先篩選耐鹽堿、耐旱的鄉土植物，并通過動態參數模塊實時調整推薦閾值，以應對季節性環境變化。與傳統人工篩選相比，LEPIS的自動化程度更高，大大減少了人力成本，提升了工作效率。其次，LEPIS系統在生態適應性指導方面表現優異，能夠依據特定環境條件提供科學的植物配置建議，有助于提高園林景觀的生態功能和美觀度，這一點在不同實驗區域的應用效果分析中得到了充分驗證。

相較于現有研究，如蔣亞蓉等（2022）提出的結合CSR生態學理論的草花混播設計方法雖優化了群落穩定性，但未針對西北特殊生境定制植物篩選邏輯。LEPIS系統在西北地區的核心優勢體現在對本土植物的深度適配。例如，沙棘作為蘭州市南北兩山生態修復的關鍵物種，其耐旱性與固沙能力被系統精準量化，并通過動態參數模塊實現季節性養護建議（如旱季增加覆蓋物）。相較于傳統光學傳感器方法（主要針對優化施肥），LEPIS在植物選擇階段即嵌入生態適應性分析，使西北地區園林項目的初期成本降低。LEPIS系統雖然不直接介入植物養護的具體操作，但在植物選擇和配置的前期階段就考慮到生態適應性和成本效益，為后續養護提供了更為優化的基礎。

但當前系統依賴Excel平臺導致大規模數據處理效率受限，且部分偏遠地區（如青海高原）的植物數據覆蓋率不足，影響系統擴展性。而且用戶界面雖功能完備，但操作流程對非技術人員仍存在學習門檻，例如動態參數調整需手動輸入閥值，缺乏圖形化引導。未來研究將致力于進一步優化LEPIS系統的數據處理能力，采用分布式數據庫替代Excel，提升數據存儲與并發處理能力；整合空間地理信息，增強生境分析的立體維度。同時開發可視化配置向導，支持拖拽式參數設置與智能推薦，降低操作復雜度。

4結論

本研究針對西北地區園林景觀植物選擇與應用中存在的問題，設計并實施了一套基于Excel的園林景觀植物數據集成系統，該系統在蘭州市多個公園區域的應用效果良好。研究結果顯示，LEPIS系統在不同實驗區域均展現出了較強的生態適應性指導能力，評分集中在7至9分之間。通過對比傳統人工篩選，系統將耐旱植物配置效率提升28% 。通過智能選擇技術，系統揭示了植物花色與葉片大小隨季節變化的規律，如7月白色花朵最多達350朵，藍色植物葉片最大可達 21m² 信息篩選器界面的優化，使用戶能根據植物區劃、生態特性和形態特征進行精確篩選，提升了植物配置的科學性和個性化。綜上所述，LEPIS系統通過科學化、本地化的植物配置策略，信息準確率相較其他方法更高，為西北高寒干旱環境下的園林綠化提供了高效解決方案。盡管LEPIS系統提高了植物選擇效率與精準度，但仍存在改進空間，源數據信息也需要不斷更新和完善，例如系統的用戶界面和交互體驗還需進一步人性化設計，以更好地滿足不同用戶群體的需求。

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（責任編輯 李菊馨）