袁 琨 樊平方 桑 量 趙 鳴 劉 虎

北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)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(chǔ)框架結(jié)構(gòu)形成的豎向綠化類型[1]，尤其適用于無法滿足植物組團(tuán)生長的小尺度空間，能夠有效提高空間綠量，提升空間品質(zhì)[2-4]，廣泛應(yīng)用于城區(qū)居住、辦公、學(xué)校等區(qū)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(xiàn)有工程實(shí)踐多從《垂直綠化工程技術(shù)規(guī)程》 (CJJT236-2015)中選擇適用于本地區(qū)的攀緣植物，但植物種類經(jīng)常限定在地錦、牽牛等狹小范圍內(nèi)，不利于優(yōu)良攀緣植物種類參與城市建設(shè)，一定程度上導(dǎo)致籬垣型垂直綠化無法滿足北京城市的多重景觀發(fā)展需求。

如何構(gòu)建科學(xué)、系統(tǒng)的籬垣型垂直綠化攀緣植物優(yōu)選模型，拓展選種范圍，是北京籬垣型垂直綠化工程實(shí)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(yōu)選已有一定研究[5-6]，對籬垣型垂直綠化植物優(yōu)選的研究僅集中在降噪[1]、綠化形制設(shè)計(jì)[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(yùn)用層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)構(gòu)建優(yōu)選模型，使用綜合評價(jià)指數(shù)(comprehensive evaluation index，CEI)和差值百分比分級法進(jìn)行植物優(yōu)選與分析，為籬垣型垂直綠化的城市實(shí)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(yīng)強(qiáng)度呈上升趨勢，節(jié)水能力成為城市綠化植物選擇的重要依據(jù)之一[8]。本研究基于實(shí)地調(diào)研，結(jié)合《適宜北京地區(qū)節(jié)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(yīng)性強(qiáng)且具有一定美觀效果的30種節(jié)水攀緣植物樣本(表1)。

表1 攀緣植物樣本

1.2 評價(jià)指標(biāo)選取

根據(jù)《垂直綠化技術(shù)規(guī)范》 《城市綠地設(shè)計(jì)規(guī)范》等，從生物學(xué)特性(B1)、生態(tài)學(xué)特性(B2)、應(yīng)用成本(B3)、觀賞價(jià)值(B4)和生態(tài)效益(B5)5個(gè)維度確定植物株高(C1)、生長速度(C2)、攀緣形式(C3)等11個(gè)評價(jià)指標(biāo)(表2)。

表2 攀緣植物評價(jià)指標(biāo)

1.3 評分標(biāo)準(zhǔn)量化

結(jié)合相關(guān)技術(shù)規(guī)范、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、科研成果并綜合實(shí)地調(diào)研情況，制定11個(gè)指標(biāo)的評分依據(jù)，確定3級評分標(biāo)準(zhǔn)(表3)。

表3 攀緣植物量化評分標(biāo)準(zhǔn)

1.4 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

邀請10位專家對各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行兩兩對比，采用標(biāo)度法對重要性做1～9級標(biāo)度，構(gòu)建判斷矩陣并計(jì)算各準(zhǔn)則和指標(biāo)權(quán)重(表4)。對所有矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，計(jì)算公式為:

表4 判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

式(1)中:CR為一致性比率；CI為一致性指標(biāo)；RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。式(2)中:λmax為判斷矩陣的最大特征根；n為矩陣階數(shù)。結(jié)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(jià)分級

邀請專家根據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)對樣本庫內(nèi)的攀緣植物各指標(biāo)進(jìn)行評分，根據(jù)公式(3)得出每種攀緣植物的各準(zhǔn)則層得分和目標(biāo)層總分。

式(3)中:S為某種攀緣植物某準(zhǔn)則層得分或目標(biāo)層總分；Fi為第i項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重；Xi為某攀緣植物第i項(xiàng)指標(biāo)平均得分。

采用綜合評價(jià)指數(shù)CEI作為分級依據(jù)，計(jì)算公式如下:

式(4)中:S為某種攀緣植物目標(biāo)層總分；S0為目標(biāo)層總分理想值(即每個(gè)指標(biāo)的專家打分最高分?jǐn)?shù)與權(quán)重相乘之和)。以CEI為依據(jù)，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(jié)果與分析

2.1 攀緣植物評價(jià)指標(biāo)體系

經(jīng)過指標(biāo)選取和權(quán)重計(jì)算，得到攀緣植物適宜性評價(jià)指標(biāo)體系(表5):準(zhǔn)則層按權(quán)重由高到低排序?yàn)樯鷳B(tài)學(xué)特性、生物學(xué)特性、觀賞價(jià)值、生態(tài)效益和應(yīng)用成本。生態(tài)學(xué)特性通過抗逆性、氣候適應(yīng)性衡量植物在北京的適生性，這是基本篩選條件[16]；生物學(xué)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(jià)值、生態(tài)效益是籬垣綠化的城市功能，這是重要篩選條件；應(yīng)用成本則是發(fā)揮籬垣綠化城市價(jià)值的保障[17]，在一定程度上影響植物在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。

表5 攀緣植物適宜性評價(jià)指標(biāo)體系

生態(tài)學(xué)特性準(zhǔn)則層下，氣候適應(yīng)性指標(biāo)權(quán)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(yīng)用空間范圍；生物學(xué)特性下，權(quán)重由高到低排序?yàn)橹参镏旮?、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(jié)合牢固的條件；觀賞價(jià)值下，觀賞期長權(quán)重大于觀賞器官數(shù)，表明籬垣型垂直綠化的目標(biāo)之一是四季有景；生態(tài)效益下，滯塵和降噪效果權(quán)重相同；應(yīng)用成本下，養(yǎng)護(hù)力度權(quán)重大于購買成本，需在考慮長期運(yùn)維難度的前提下選用生命周期長的植物，減少反復(fù)購買成本。

2.2 攀緣植物適宜性評價(jià)結(jié)果

根據(jù)專家打分結(jié)果計(jì)算攀緣植物適宜性評價(jià)得分并進(jìn)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(shù)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(shù)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(shù)的43.33%，適宜性一般；Ⅳ級為啤酒花、牽?；惡湍痉兰海?種，分值在1.96～2.47，占樣本總數(shù)的10.00%，適宜性差。

表6 攀緣植物適宜性評價(jià)結(jié)果

2.3 攀緣植物準(zhǔn)則層評價(jià)結(jié)果

由攀緣植物各準(zhǔn)則層得分(表7)可知，高權(quán)重的生態(tài)學(xué)特性準(zhǔn)則層分值對評價(jià)結(jié)果影響最大，該準(zhǔn)則層得分最高的五葉地錦和地錦在應(yīng)用成本和生態(tài)效準(zhǔn)則層中也獲得最高分5.00，在生物學(xué)特性和觀賞價(jià)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(quán)重的生態(tài)學(xué)特性準(zhǔn)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(zhǔn)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(xué)特性和觀賞價(jià)值兩個(gè)準(zhǔn)則層中獲得最高分，又分別在生態(tài)效益和應(yīng)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(jià)仍位居前列。

表7 攀緣植物準(zhǔn)則層評價(jià)得分

Ⅱ級植物中，綜合排序最高的南蛇藤生態(tài)學(xué)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(tài)學(xué)特性上僅獲得3.00分，但生物學(xué)特性得分在3.27以上，同時(shí)觀賞價(jià)值得分較高，為5.00或4.33，綜合評價(jià)適宜性良好；杠柳的生態(tài)學(xué)特性得分與南蛇藤一致，但綜合評價(jià)排序低，主要原因是其觀賞價(jià)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(quán)重較高的生態(tài)學(xué)特性和生物學(xué)特性兩個(gè)準(zhǔn)則層分低引起，其觀賞價(jià)值得分也普遍較低。盡管可能在其他方面有個(gè)別項(xiàng)表現(xiàn)優(yōu)秀，它們?nèi)圆贿m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(gè)篩選因素中均有良好表現(xiàn)，適宜在北京籬垣型垂直綠化中廣泛應(yīng)用。10種Ⅱ級植物是Ⅰ級的有效補(bǔ)充，可以配合城市空間需求發(fā)揮特有的觀賞價(jià)值優(yōu)勢。同時(shí)，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(yīng)用范圍，進(jìn)一步發(fā)展具有北京特色的籬垣風(fēng)貌。

4種Ⅰ級攀緣植物中，五葉地錦、地錦作為北京鄉(xiāng)土植物，在生態(tài)學(xué)特性、生態(tài)效益和應(yīng)用成本方面具有絕對優(yōu)勢，且二者秋季葉變灰黃或紅色，變色期長30～55 d[18]，同時(shí)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(tài)價(jià)值。野薔薇和藤本月季‘光譜’雖不是北京鄉(xiāng)土種，但兩者的適生能力強(qiáng)，花朵觀賞價(jià)值高，在北京不斷被引種栽培[19]，并已普遍應(yīng)用于垂直綠化景觀。

10種Ⅱ級攀緣植物，大多在觀賞價(jià)值指標(biāo)層分值較高，但在生物學(xué)特性和生態(tài)學(xué)特性方面較Ⅰ級植物略有不足。僅有南蛇藤、杠柳為北京鄉(xiāng)土種，扶芳藤、木香、美國凌霄甚至是華南地區(qū)主要分布的植物種類，其余原產(chǎn)于華北地區(qū)的植物均能適應(yīng)北京氣候。實(shí)地調(diào)研和文獻(xiàn)表明，美國凌霄已經(jīng)在北京實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用[20]。扶芳藤可以通過一定程度的脅迫預(yù)處理提高幼苗的抗逆性[21]，也能滿足北京綠化工程應(yīng)用需要。木香則在北京濱水區(qū)域和小氣候良好的公園中有應(yīng)用。

本評價(jià)模型仍需在工程實(shí)踐中進(jìn)一步驗(yàn)證與修正:一是專家打分過程存在較大的主觀性，需要實(shí)踐檢驗(yàn)；二是指標(biāo)選擇尚不全面，如生態(tài)效益準(zhǔn)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(tài)效益納入評價(jià)。

4 結(jié)論

本研究通過優(yōu)選模型對北京籬垣型垂直綠化的攀緣植物進(jìn)行適宜性評價(jià)，優(yōu)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(yōu)選種，南蛇藤、扶芳藤、忍冬、藤本月季‘安其拉’、轉(zhuǎn)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。