成都市龍泉山城市森林公園植被恢復(fù)中物種選擇研究

趙洪松, 謝天資, 謝川, 陳俊華, 林靜, 龔固堂, 駱宗詩*, 慕長(zhǎng)龍*

1. 四川省鹽亭縣自然資源局，四川 鹽亭 621600；

2. 四川省林業(yè)科學(xué)研究院，森林與濕地生態(tài)恢復(fù)與保育四川重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610081

城市森林公園已成為城市居民首選旅游目的地之一。城市森林公園是指位于主城區(qū)，以森林生境為基礎(chǔ)、森林景觀為特色，以保護(hù)生態(tài)環(huán)境與創(chuàng)造優(yōu)美景觀為主要目標(biāo)，提供與森林生態(tài)過程相和諧的游覽、健身、休憩等活動(dòng)的場(chǎng)所[1]。龍泉山城市森林公園是成都市建設(shè)“公園城市”重要的一環(huán)，是推動(dòng)成都市東進(jìn)戰(zhàn)略有效實(shí)施，實(shí)現(xiàn)兩翼互動(dòng)的重要突破點(diǎn)[2-4]。目前，龍泉山城市森林公園正在進(jìn)行前期規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段，公園內(nèi)龍泉驛區(qū)范圍內(nèi)山上居民已全部進(jìn)行生態(tài)移民。移民后，棄耕地和宅基地都將進(jìn)行植被恢復(fù)。龍泉山城市森林公園地處四川盆地丘陵區(qū)，由于丘陵區(qū)地形起伏，坡度變幅較大。加上該區(qū)域成土母質(zhì)主要為紫色砂頁巖，吸熱性強(qiáng)，物理風(fēng)化十分嚴(yán)重。因此，土壤一直處于“幼齡階段”，水分滲透系數(shù)小，蓄水能力較低，每年冬、春季節(jié)極易發(fā)生干旱[5-6]。土層淺薄，有機(jī)質(zhì)含量低。由于立地條件差，能夠適宜生長(zhǎng)的植被就相對(duì)較少。目前，對(duì)于該區(qū)域的樹種選擇研究尚未見相關(guān)報(bào)道。本文采用查閱資料、問卷調(diào)查和實(shí)地調(diào)查相結(jié)合的方法，初步擬定50 個(gè)物種（涵蓋了喬木、灌木和草本植物），然后從生態(tài)功能、康養(yǎng)功能、景觀功能、經(jīng)濟(jì)價(jià)值4 個(gè)方面選取了15 個(gè)指標(biāo)對(duì)龍泉山城市森林公園植物進(jìn)行了評(píng)價(jià)篩選，再結(jié)合物種栽培試驗(yàn)，最終確定了13 個(gè)適宜在該困難立地條件生長(zhǎng)的物種并提出了栽培技術(shù)，以期為龍泉山城市森林公園植被恢復(fù)中物種選擇和景觀配置提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

成都龍泉山城市森林公園地處龍泉山脈成都段，地理位置為103°40′—104°40′E，29°40′—30°30′N。南北長(zhǎng)90 km，東西長(zhǎng)10～12 km，面積1 275 km2，涉及5 個(gè)區(qū)（市）縣38 個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道辦）268 個(gè)村，是全球最大的城市“綠心”。本區(qū)屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，溫暖濕潤(rùn)，年均氣溫15.9 ℃，年均降水量974.4 mm，夏季氣候炎熱，雨量集中，冬季氣候干燥，雨量少，地帶性植被為中亞熱帶常綠闊葉林，但現(xiàn)有常綠闊葉天然林僅在局部地段殘存。區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有森林類型主要為人工柏木林，另有部分以桃、枇杷為主的果園[3-4]。

2 研究方法

2.1 龍泉山城市森林公園物種模型篩選

2.1.1 初步選擇

采用線路踏查法調(diào)查龍泉山城市森林公園地區(qū)常見的物種[7]。共計(jì)調(diào)查110 個(gè)樣地（樣方）。參考《四川植物志》，以生態(tài)景觀植物為主要，結(jié)合龍泉山地區(qū)的立地條件和植被狀況，初步篩選50 個(gè)植物物種。植物選擇遵循兩個(gè)原則：一是以鄉(xiāng)土樹種為主，外來樹種為輔的原則；二是以生態(tài)功能為主，兼顧景觀效果與經(jīng)濟(jì)功能的原則。

2.1.2 物種選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

在參考國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合龍泉山地區(qū)的環(huán)境特征，采用頻度分析法從樹種的生態(tài)功能、康養(yǎng)功能、景觀功能、經(jīng)濟(jì)價(jià)值4 個(gè)方面進(jìn)行指標(biāo)初選。采用特爾菲（Delphi）法對(duì)初選指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)有1/3 以上的專家認(rèn)為某一項(xiàng)指標(biāo)不重要，該指標(biāo)即被淘汰。對(duì)于權(quán)重很小的指標(biāo)，將其并入相鄰指標(biāo)中。經(jīng)過3 輪以上專家的咨詢，直到70%以上專家認(rèn)同方可列入指標(biāo)體系。利用層次分析法（AHP）將評(píng)價(jià)指標(biāo)體系劃分為目標(biāo)層（A）、指標(biāo)層（B）、因子層（C）3 個(gè)層次。其中指標(biāo)層包括生態(tài)功能、康養(yǎng)功能、景觀功能和經(jīng)濟(jì)價(jià)值4 個(gè)，因子層包括水土保持能力等15 個(gè)。建立起龍泉山城市森林公園物種選擇綜合評(píng)價(jià)的層次結(jié)構(gòu)（見圖1）。

圖 1 龍泉山城市森林公園物種選擇綜合評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型Fig. 1 Hierarchy model of species selection comprehensive evaluation of Longquan mountain urban forest park

2.1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)量化

本文采用5 級(jí)評(píng)分制對(duì)15 個(gè)選擇指標(biāo)實(shí)行量化分級(jí)[7]，每一個(gè)指標(biāo)確定相應(yīng)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（見表1）。其中水土保持能力、滯塵能力、吸收有害氣體能力、釋放芬多精能力、釋放負(fù)離子能力和釋放氣體揮發(fā)物的保健功能這6 個(gè)指標(biāo)根據(jù)文獻(xiàn)資料結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)；降溫增濕能力用植物的單位葉面積蒸騰降溫量進(jìn)行量化分級(jí)；固碳釋氧能力用植物的單位葉面積日平均固碳量進(jìn)行量化分級(jí)；樹形、葉形等景觀功能指標(biāo)，造林成本、管護(hù)成本和經(jīng)濟(jì)價(jià)值先進(jìn)行定性評(píng)比，然后進(jìn)行量化處理。各指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)詳見表1。

2.1.4 指標(biāo)權(quán)重的確定

本文采用層次分析法（AHP）確定各指標(biāo)的權(quán)重。根據(jù)遞階層次用1～9 標(biāo)度法對(duì)上級(jí)指標(biāo)與下屬指標(biāo)的重要性進(jìn)行兩兩比較并構(gòu)造判斷矩陣。其中1、3、5、7、9 分別表示兩個(gè)因素相比具有同等重要性、稍微重要、明顯重要、強(qiáng)烈重要和極端重要；2、4、6、8 則表示上述兩相鄰判斷的中值[7]。

表 1 植物評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Tab. 1 Plant evaluation index and scoring standard

2.2 龍泉山城市森林公園困難立地物種栽培試驗(yàn)

課題組于2018 年3 月在龍泉山城市森林公園4 種困難立地上進(jìn)行了樹種栽培試驗(yàn)。困難立地劃分依據(jù)為該區(qū)域的二調(diào)小班數(shù)據(jù)。栽植的樹種有香樟、銀杏、楨楠、桂花等13 個(gè)以鄉(xiāng)土為主的樹種。整地方式采用“穴”狀，對(duì)于土壤太瘠薄的，進(jìn)行培土。選用5 年生苗木，帶土球，栽植為保持水分流失，將80%的葉片除去，株行距為 2 m×3 m。2018 年秋季，2019 年春、秋季共進(jìn)行了5 次灌溉、撫育、施肥，2018 年秋季還對(duì)死亡的植株進(jìn)行了補(bǔ)植。2018 年5 月、2020 年對(duì)栽植的樹種分別進(jìn)行了成活率和保存率調(diào)查。調(diào)查方法采取樣帶法，樣帶寬為50 m，樣帶長(zhǎng)為坡長(zhǎng)，共計(jì)設(shè)置15 個(gè)樣帶。樣地基本情況見表2。

3 結(jié)果與分析

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

共選取13 名專業(yè)為林學(xué)、生態(tài)學(xué)、森林培育、森林經(jīng)營(yíng)的科研或管理人員進(jìn)行問卷調(diào)查，收回有效問卷11 份。根據(jù)問卷結(jié)果建立判斷矩陣，詳見表3～表7。采用方根法計(jì)算判斷矩陣的特征向量，當(dāng)通過一致性檢驗(yàn)時(shí)，即為各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

3.2 物種綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

對(duì)初選的50 個(gè)物種參照植物評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)打分，然后采用線性加權(quán)綜合法，計(jì)算參評(píng)樹種的綜合評(píng)價(jià)值

其中， ωi為各指標(biāo)的權(quán)重，Rij為各樹種單指標(biāo)評(píng)分值。50 個(gè)物種綜合評(píng)價(jià)得分值詳見表8?？梢钥闯?，排在前10 位的樹種分別是柏木、香樟、刺槐、女貞、楨楠、欒樹、銀杏、紫玉蘭、黃櫨、桂花。

3.3 物種栽培試驗(yàn)結(jié)果

在困難立地上種植的13 個(gè)物種1 年成活率和2 年后的保存率見圖2?？梢钥闯?，13 個(gè)物種1 年成活率均大于85%。排在前5 的物種為石楠（97.80%）、火棘（96.60%）、欒樹（93.80%）、女貞（93.80%）、樸樹（93.50%）；2 年后的保存率均大于91%。其中，火棘、女貞、刺槐、黃櫨、石楠、欒樹、桂花、樸樹的保存率更是達(dá)到了95%以上。

4 結(jié)論及討論

（1）通過層次分析法評(píng)定，較適宜在龍泉山城市森林公園種植的物種有19 種。其中喬木11 種，分別為柏木、紫玉蘭、香樟、柏木、刺槐、黃櫨、楨楠、女貞、桂花、欒樹、銀杏和紅葉黃連木；灌木（小喬木、藤本）6 種，分別為紫薇、紫荊、櫻花、火棘、十大功勞、油麻藤；草本植物2 種，分別為波斯菊、菊芋。其中，適宜在困難立地種植的喬木或灌木樹種有刺槐、女貞、香樟、楨楠、銀杏、欒樹、火棘、石楠8 種。根據(jù)實(shí)地調(diào)查，草本植物可選菊芋、波斯菊。

（2）本研究采用層次分析法（AHP），由專家組打分來確定指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)和對(duì)非量化指標(biāo)進(jìn)行賦值，因受主觀因素影響較大，其結(jié)果肯定會(huì)影響到評(píng)判結(jié)果的客觀性。加上本研究野外調(diào)查覆蓋面有限，所得結(jié)果不能完全代表龍泉山城市森林公園的實(shí)際情況。

表 2 栽培物種調(diào)查樣地基本情況Tab. 2 Basic information of investigation sample plots with cultivated species

表 3 A—B 層判斷矩陣權(quán)重Tab. 3 Judgment matrix and weight of layer A-B

表 4 B1—C 層判斷矩陣權(quán)重Tab. 4 Judgment matrix and weight of layer B1-C

表 5 B2-C 層判斷矩陣權(quán)重Tab. 5 Judgment matrix and weight of layer B2-C

表 6 B3-C 層判斷矩陣權(quán)重Tab. 6 Judgment matrix and weight of layer B3-C

表 7 B4-C 層判斷矩陣權(quán)重Tab. 7 Judgment matrix and weight of layer B4-C

（3）困難地帶的植被恢復(fù)一直是難點(diǎn)。國內(nèi)專家提出工程治理技術(shù)結(jié)合植被恢復(fù)措施的方式，大大提高了困難立地類型的生態(tài)恢復(fù)及其治理成效[8-10]。本研究?jī)H在4 種困難立地進(jìn)行樹種栽培試驗(yàn)時(shí)，也采用了工程治理技術(shù)，如機(jī)械挖穴、培土等。但所選物種只有13 個(gè)，今后應(yīng)加大困難立地的覆蓋種類和覆蓋面，增加物種數(shù)。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)多物種混交的方式進(jìn)行配置，以增強(qiáng)龍泉山城市森林公園植物群落的穩(wěn)定性，充分發(fā)揮公園的生態(tài)功能和景觀功能。

表 8 龍泉山城市森林公園物種綜合評(píng)價(jià)得分Tab. 8 Comprehensive evaluation score of species in Longquan mountain urban forest park

（續(xù)表 8）

圖 2 物種1 年成活率和2 年后保存率Fig. 2 Survival rate (after one year) and conservation rate (after two years) of species