城市公園植物群落特征及多樣性和美景度影響機(jī)制研究

趙慧楠 蔡建國(guó) 趙垚斌

摘要：文章以杭州太子灣、花港觀魚、杭州花圃、柳浪聞鶯4個(gè)公園為對(duì)象，基于40個(gè)植物群落，運(yùn)用美景度評(píng)價(jià)法得出各群落的景觀得分值，采用語義差異分析法研究評(píng)價(jià)因子，運(yùn)用python2.7對(duì)植物群落特征和多樣性進(jìn)行處理，利用SPSS statistiCs 22進(jìn)行相關(guān)性分析及建立多元線性回歸模型。結(jié)果表明，植物群落特征及與美景度不存在共線性關(guān)系，而景觀評(píng)價(jià)因子與美景度的模型為SBE=-2.185-0.298xXl+0.227xX3-0. 280xX5-0. 337xX7+0. 868xX8+0. 589xX9，其中評(píng)價(jià)因子為植物種類多樣性、色彩多樣性、整潔度、空間感、特色感、生命力。

關(guān)鍵詞：植物群落，美景度影響機(jī)制，群落特征多樣性，美景度評(píng)價(jià)法，回歸方程

DOI： 10.12169/zgcslV.2018.12.24.0002

城市公園是城市生態(tài)系統(tǒng)及城市居民日常生活的重要組成部分，也是城市景觀的組成部分之-[1]。植物群落作為城市公園構(gòu)成的基本組成部分，其科學(xué)合理的組成形式是綠地能夠健康、穩(wěn)定、高效發(fā)展的前提[2-4]。對(duì)城市公園植物群落進(jìn)行美景度影響機(jī)制研究，構(gòu)建景觀評(píng)價(jià)模型具有重要意義：一是基于城市公園植物群落景觀美學(xué)質(zhì)量科學(xué)量化其景觀構(gòu)成因素與人的審美評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系：二是根據(jù)景觀評(píng)價(jià)模型對(duì)城市公園植物群落構(gòu)建美化提供合理建議。當(dāng)前研究中，城市公園景觀評(píng)價(jià)方法較多考慮配置原則[5-7]，僅對(duì)植物景觀的配置模式進(jìn)行研究，未結(jié)合群落特征及多樣性、評(píng)價(jià)因子建立評(píng)價(jià)模型。為此本研究以杭州太子灣公園、花港觀魚公園、杭州花圃公園、柳浪聞鶯公園，共40個(gè)群落進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，利用python2.7計(jì)算多樣性、語義差異分析法和美景度評(píng)價(jià)，將群落特征及多樣性、評(píng)價(jià)因子和審美態(tài)度結(jié)合起來構(gòu)建景觀評(píng)價(jià)模型，探索美景度影響機(jī)制中各變量的重要程度，并根據(jù)模型提出相應(yīng)的群落建設(shè)重點(diǎn)，以期為城市公園植物群落美學(xué)質(zhì)量提升、城市公園植物群落景觀可持續(xù)經(jīng)營(yíng)管理提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究地概況

杭州（ 290 ll’-30°33’N，

118° 21'-120°30'E）位于東南沿海的北部。西湖位于杭州市西面，是中國(guó)首批國(guó)家級(jí)重點(diǎn)名勝風(fēng)景區(qū)之一，其“一山、二塔、三島、三堤、五湖”基本格局是現(xiàn)有風(fēng)景名勝區(qū)少有的形式。該地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，全年平均氣溫17.8℃，平均相對(duì)濕度70.3 %，年降水量1 454 mm，年日照時(shí)數(shù)l 765 h。太子灣公園因山就勢(shì)，地形高低起伏、錯(cuò)落有致;花港觀魚公園歷史悠久，是由花、港、魚結(jié)合的著名特色景區(qū);杭州花圃結(jié)合生產(chǎn)、科研、觀賞3方面的功能，是全國(guó)最早建立的專業(yè)性花圃之一：柳浪聞鶯公園以青翠的柳色及婉轉(zhuǎn)的鶯鳴為公園的主要特色，草坪與密林帶結(jié)合的形式在園內(nèi)尤為出色。

1.2研究方法

1.2.1調(diào)查方法

對(duì)4個(gè)公園選取各10個(gè)（共40個(gè)）植物群落進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，其面積為400 m2左右，周圍環(huán)境具有相似的人丁觀賞型植物群落：將所選擇的樣地分別命名為Al～ Al0，Bl～ Bl0，Cl～ CIO，Dl～Dl0;依據(jù)《杭州植物志》鑒定植物的種類，確定植物的個(gè)體數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研測(cè)量記錄喬木的胸徑（ cm）、高度（m）、枝下高（m）、冠幅（m）等8-10]，灌木和草本在確定植物種類的同時(shí)測(cè)量植物高度、蓋度等，同時(shí)依據(jù)Citygreen建立樹木生長(zhǎng)狀況分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表1）。

1.2.2多樣性計(jì)算

利用Python 2.7計(jì)算40個(gè)群落的Margalef指數(shù)、Simpson指數(shù)、Shannon - Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)。計(jì)算公式如下：

式（1）中，dma為Margalef指數(shù);S為群落中物種的數(shù)量：Ⅳ為該群落中觀察到的個(gè)體總數(shù)（隨樣本大小增減）。式（2）中，Ds為Simpson指數(shù)。式（3）中，H為Shannon-Wiener指數(shù);Pi=Ni/N，Ni為種類i的個(gè)體數(shù)，Ⅳ為該群落中所有物種的個(gè)體數(shù)。式（4）中，J為Pielou指數(shù);H為Shannon-Wiener指數(shù)：S為群落中所有物種的個(gè)體數(shù)。

1.2.3 SBE美景度評(píng)價(jià)

將40個(gè)植物群落的樣本照片制作成幻燈片，設(shè)置播放時(shí)間為8秒，評(píng)判人員分為園林專業(yè)組（10名園林專業(yè)教授、20名園林研究生、10名園林本科生）和非專業(yè)組各40人，評(píng)價(jià)等級(jí)從1～7代表很不喜歡、不喜歡、不太喜歡、一般、較喜歡、喜歡、很喜歡。利用公式（5）（6）將美景度值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

式（5）中，Zxy是第y個(gè)評(píng)判者對(duì)第x張照片的標(biāo)準(zhǔn)化值;Rxy是第y個(gè)評(píng)判者對(duì)第x張照片的評(píng)分值;Ry是第y個(gè)評(píng)判者對(duì)所有的群落樣本的評(píng)分值的平均值;Sy是第y個(gè)評(píng)判者對(duì)所有的群落樣本的評(píng)分值的標(biāo)準(zhǔn)差。式（6）中，Zx是第x張照片的景觀標(biāo)準(zhǔn)化得分值;Ny是評(píng)判者總?cè)藬?shù)。

1.2.4 SD法植物景觀因子評(píng)價(jià)

本文結(jié)合前人的研究[11-12]選取10個(gè)方面的景觀特征（植物種類多樣性、綠視率、色彩多樣性、層次感、整潔度、自然性、空間感、特色感、生命力、樸素感），設(shè)置共10個(gè)正反義形容詞對(duì)用于描述群落植物景觀（表2）。

根據(jù)多項(xiàng)研究[13-14]，SD法評(píng)價(jià)尺度一般采用5～7級(jí)。為避免評(píng)價(jià)結(jié)果失準(zhǔn)以及評(píng)價(jià)精度下降，在考慮被測(cè)試者容易理解與方便評(píng)判的同時(shí)，本文的SD法評(píng)價(jià)尺度設(shè)置為5級(jí)，即1.2.3，4，5，分值越低，越接近左側(cè)形容詞詞義;反之，則越接近右邊的形容詞。將所拍攝到的照片制作成幻燈片的形式播放給被測(cè)試者，每張照片間隔時(shí)間為30s。SD法的被測(cè)試對(duì)象為20位園林類專業(yè)人員。

1.2.5建立景觀質(zhì)量評(píng)價(jià)模型

利用SPSS statistics 22.以SBE標(biāo)準(zhǔn)化值為因變量評(píng)價(jià)因子為自變量，采用多元線性回歸方程向后篩選，構(gòu)建植物群落景觀美景度評(píng)價(jià)模型。

2結(jié)果與分析

2.1植物群落生物多樣性

通過方差分析（圖1）可知，4個(gè)公園的40個(gè)群落的Margalef指數(shù)、Simpson指數(shù)、Shannon -Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)存在顯著差異。圖1顯示.dma指數(shù)由高到低排序依次為花港觀魚>柳浪聞鶯>杭州花圃>太子灣，該指數(shù)表明物種的豐富程度.4個(gè)公園的物種豐富程度與dma指數(shù)大小成正比。Ds指數(shù)由高到低依次排序?yàn)榱寺匉L>花港觀魚>太子灣>杭州花圃，Ds越小，代表群落中有的種占優(yōu)勢(shì)，即群落中成分單一;Ds越大，代表群落中每個(gè)種的個(gè)體數(shù)較均勻，即群落有較大的多樣性。杭州花圃的Ds最小，表明該公園內(nèi)植物群落的部分植物占較大優(yōu)勢(shì)，群落成分較單一，經(jīng)調(diào)查研究占較大優(yōu)勢(shì)的為杜英及草本層的沿階草。H越高，代表群落的異質(zhì)性方面越突出，在該方面體現(xiàn)較高水平的為花港觀魚和柳浪聞鶯，群落異質(zhì)性較高。J越高，代表群落均勻度水平越高，依次排序?yàn)榛ǜ塾^魚>柳浪聞鶯>太子灣>杭州花圃，花港觀魚的植物群落均勻度水平整體較好。

2.2公眾審美特征

2.2.1不同被測(cè)群體的景觀審美相關(guān)性

劉瑞雪等[15]證明不同群體的審美評(píng)判具有一致性，但也有不同的研究[11]認(rèn)為個(gè)人經(jīng)歷等變化因素會(huì)對(duì)審美產(chǎn)生一定影響。對(duì)本研究獲得的兩個(gè)不同群體SBE評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)專業(yè)與非專業(yè)人員之間具有較一致的審美觀。

非專業(yè)組與專業(yè)組之間的審美存在一致性，但同時(shí)也存在著差異性。通過對(duì)兩組被測(cè)群體在景觀審美上的SBE評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)值折線圖分析（圖2），發(fā)現(xiàn)非專業(yè)組與專業(yè)組的曲線波動(dòng)較為一致，由此說明非專業(yè)組與專業(yè)組的評(píng)分趨于一致;但與非專業(yè)組相比，專業(yè)組的曲線波動(dòng)較小，產(chǎn)生此種差異的原因可能是專業(yè)組受過專業(yè)的景觀相關(guān)知識(shí)教育，對(duì)植物景觀的要求更為嚴(yán)謹(jǐn)，能夠排除其他干擾因素，考慮更全面、能夠更深入地分析植物景觀效果，而非專業(yè)組可能受個(gè)人情感與偏好影響較大。

2.3景觀質(zhì)量評(píng)價(jià)模型

表3表明.SBE標(biāo)準(zhǔn)化值與群落特征及多樣性不存在顯著相關(guān)性，群落特征及多樣性對(duì)植物群落的美景度影響較小，不存在共線性關(guān)系。

以SBE標(biāo)準(zhǔn)化平均值作為因變量Y.以10個(gè)植物景觀評(píng)價(jià)因子作為自變量X.利用SPSS 22軟件進(jìn)行多元線性回歸，采用向后逐步回歸的方法進(jìn)行分析，構(gòu)建評(píng)價(jià)模型。

植物群落景觀的評(píng)價(jià)模型為SBE= -2. 185 -0. 298×Xl+0.227×X3 -0. 280×X5 -0.337×X7+0. 868xX8+0. 589xX9。根據(jù)模型的容差和膨脹因子VIF的值，容差小于1，膨脹因子VIF值小于5（膨脹因子在1～10的區(qū)間說明變量之間不存在多重共線性關(guān)系）.說明此模型的7個(gè)指標(biāo)之間幾乎不存在共線性，因變量與自變量之間的線性關(guān)系顯著，該模型是有效的。結(jié)果表明，特色感X8對(duì)植物群落美景度影響最大，因此，植物群落的特色感對(duì)審美具有較大的影響，尤其是在杭州這樣四季分明，綠化效果程度較高，以較多常綠植物為主的亞熱帶季風(fēng)氣候城市，植物的選擇必須具有特色。影響植物群落景觀的其次是植物的生命力X9，這表明植物的生長(zhǎng)狀況、健康程度是植物群落發(fā)揮其各方面功能的前提，植物健康才能表現(xiàn)其正常的生命力?？臻g感X7對(duì)植物群落的影響也較高，但與其成負(fù)相關(guān)，表明在審美上公眾相對(duì)喜愛較封閉的植物群落。植物種類多樣性Xl也是影響植物群落景觀的因素之一，植物群落越豐富其景觀效果越好。

3討論

植物群落景觀營(yíng)造是城市公園內(nèi)的主要內(nèi)容之一，城市公園的服務(wù)對(duì)象為城市居民，因此滿足公眾對(duì)其景觀的要求是實(shí)現(xiàn)公園植物群落可持續(xù)發(fā)展的重要方面。本研究表明植物群落特征及多樣性與美景度不具備相關(guān)性，這與艾婧文[16]的研究結(jié)果不符，這是由于其研究在建立模型前未進(jìn)行因子與美景度之間的相關(guān)性分析。郝楊等[17]利用AHP法對(duì)佛甲子巖景區(qū)的植物景觀美學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示森林覆蓋率、環(huán)境協(xié)調(diào)性、珍稀樹種、物種多樣性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度占較大權(quán)重，本文同樣進(jìn)行植物景觀美學(xué)研究，具有不同的結(jié)論原因在于其分析的是大尺度的景區(qū)植物景觀，而本文研究對(duì)象為小尺度的植物群落。本研究借助美景度評(píng)價(jià)法及SD法分析公眾對(duì)植物群落的審美，建立公園植物群落景觀評(píng)價(jià)模型，從評(píng)價(jià)模型發(fā)現(xiàn)植物種類多樣性、色彩多樣性、整潔度、空間感、特色感、生命力對(duì)植物群落的景觀影響較大，這與王建偉[18]和許晨陽[19]的研究具有一致性，這是因?yàn)閷?duì)植物景觀評(píng)價(jià)時(shí)所選取的角度基本一致。本研究與劉瑞雪的研究結(jié)果有所不同，這是因?yàn)樵趯?duì)植物景觀評(píng)價(jià)時(shí)所選取的角度有所不同[20]。根據(jù)該模型，對(duì)城市公園植物群落的構(gòu)建提出4點(diǎn)建議。

1）注重植物景觀的特色性。群落景觀的主題要鮮明，同時(shí)合理選擇植物的種類，展現(xiàn)四季各有不同的景觀，在考慮氣候條件與周邊環(huán)境的情況下，選擇四季變化的植物，結(jié)合主題形成人工營(yíng)造的具有特色的植物群落景觀。

2）注意植物的養(yǎng)護(hù)，不間斷監(jiān)測(cè)植物的生長(zhǎng)狀況及健康狀況。植物必須選擇抗性強(qiáng)、能夠與周邊生態(tài)環(huán)境融為一體。景觀效果與其健康狀況生命力成正比相關(guān)，景觀優(yōu)良的植物群落一定具有生命力及生長(zhǎng)狀況較好的植物，因此在適地適樹的前提下，植物群落營(yíng)造好后需關(guān)注其養(yǎng)護(hù)，注意病蟲害以及對(duì)病枝進(jìn)行修剪。

3）在不考慮植物群落其他功能的前提下，僅在植物景觀方面提升需要提高植物群落的整體封閉性。封閉的植物群落能夠使游客在外圍感受到其整體美觀，而進(jìn)入性的群落其景觀效果較松散，使游客對(duì)其美觀性上沒有較高的評(píng)價(jià)。 4）增加植物種類的多樣性。植物種類越豐富，植物群落景觀越好，因此在滿足其他條件的情況下，需要合理地增加植物種類，增加植物種類的同時(shí)能夠增加植物群落生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，能夠減少養(yǎng)護(hù)成本與使用化學(xué)藥劑帶來的危害。

本研究模型外的因變量由于與模型中的因變量有較大的相關(guān)性，因此被剔除。但究竟怎么樣的景觀因子才能更全面、科學(xué)地表述植物景觀一直是個(gè)難以量化的因素，一方面是因?yàn)樗枋龅木坝^因子能否全面地衡量植物群落景觀：另一方面是因?yàn)橐恍┹^難量化的因素，如群落附近的氛圍、功能性等[15]。本研究所采用的是照片作為評(píng)價(jià)材料，但照片仍不能完全替代現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果有一定影響，并且隨著一天之內(nèi)時(shí)間的變化和四季變化，植物景觀也會(huì)有一定的變化，而照片不能完全展示其變化過程，在此方面有待改進(jìn)。

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收稿日期：2018 -12- 24

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（ 31272494）;浙江省花卉團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2011R50034-02）

第一作者：趙慧楠（1994-），女，碩士，研究方向?yàn)閳@林植物景觀規(guī)劃。E-mail： huinanzha018@ 163.com

通信作者：蔡建國(guó)（1971-），男，博士，副教授、碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)閳@林植物景觀規(guī)劃、家庭園藝和濕地景觀等。E-mail： yuanlinzhiwu@ 163. com