基于層次分析法的水生植物景觀評價

摘要 本文基于層次分析法，從植物適應性、觀賞價值、生態(tài)價值和種植養(yǎng)護難度4個方面，構(gòu)建水生植物景觀綜合評價體系，確定包含植物成活情況、觀賞特性多樣性和水體凈化能力在內(nèi)的15項評價因子，并采用該體系對研究區(qū)荷花等常見水生植物進行景觀綜合評價，篩選出優(yōu)等級（Ⅰ級）景觀評價植物6種、良等級（Ⅱ級）景觀評價植物29種、一般等級（Ⅲ級）景觀評價植物2種。結(jié)果表明，荷花、黃菖蒲、睡蓮、蘆竹、雨久花和梭魚草等物種具有較好的環(huán)境適應性，較高的觀賞和生態(tài)價值，種植和養(yǎng)護難度較低，具有推廣價值；德國鳶尾和喜旱蓮子草等物種在某些方面存在一定缺陷，限制了其在水生植物景觀中的運用。同時，沉水植物因具有優(yōu)良的水生態(tài)功能，在水生植物景觀配置中須加以重視，外來入侵植物黃菖蒲、伊樂藻、粉綠狐尾藻、鳳眼蓮和喜旱蓮子草等在實際應用中也應充分考慮其生態(tài)安全性等因素。

關鍵詞 層次分析法；水生植物；景觀評價；生物多樣性；環(huán)境適應性

中圖分類號 Q948.8；S68" "文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2024）11-0091-06

水生植物作為城市水體景觀營造和園林景觀設計中的重要材料和元素，在營造城市水景、維持觀賞價值和改善水質(zhì)等方面起到重要的作用，因其具有良好的景觀觀賞性和水生態(tài)功能，備受城市建設者和規(guī)劃者青睞。劉仕欽[1]通過分析水生植物的類型、景觀作用及園林景觀運用原則，探討水生植物造景應用中的可行性措施，研究園林景觀建設中水生植物景觀的造景要求。張璇[2]分析了水生植物在北方地區(qū)園林植物造景中的作用，分析了園林植物造景中運用水生植物時應遵循的原則。宗梅等[3]對各公園水體的水生植物進行樣地調(diào)查，并運用層次分析法對公園景觀水體水生植物應用現(xiàn)狀及配置狀況進行綜合評價。為了更好地評價水生植物景觀，本文通過建立評價指標體系，確定指標評分標準，利用層次分析法對研究區(qū)常見的園林水生植物進行統(tǒng)計分析和綜合排名，最終篩選出符合當?shù)貙嶋H的優(yōu)良水生植物種類，為合理選擇水生植物并在城市水體和園林景觀中推廣應用提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)基本情況

研究區(qū)（30°57′～32°32′N，116°41′～117°58′E）屬亞熱帶季風性濕潤氣候，季風明顯，四季分明，氣候溫和，降水量適中。年均氣溫15.7 ℃，年均降水量1 000 mm，年日照時間約2 000 h，年均無霜期228 d，平均相對濕度77%。

1.2 研究區(qū)常見水生植物種類

研究區(qū)常見本土水生植物和園林水生植物種類共計37種，隸屬于19科31屬，其中蕨類植物1種，雙子葉植物10種，單子葉植物26種。根據(jù)生活型分類，共有挺水植物18種、浮葉植物4種、沉水植物9種和漂浮植物6種[4-7]。

1.3 研究方法

層次分析法（Analytic hierarchy process，AHP）目前已被廣泛應用于城市景觀評價[8-12]。該方法是將與最終結(jié)果相關的若干評價因子自上而下、逐級分解成一個目標層、若干準則層及多個指標層，并進行定性和定量分析的決策方法。在具體操作中，采取構(gòu)建判斷矩陣、兩兩比較的方法，計算同一層次下的不同因子之間的相對重要值，即權(quán)重值[13]。根據(jù)定性評價、定量賦分方式，利用Excel軟件進行統(tǒng)計，對不同方案的所有指標因子進行賦值，將多因子統(tǒng)一到同一綜合評價體系或模型，最終得出綜合評價結(jié)果[14-15]。

1.3.1 評價體系確定" 針對研究區(qū)氣候特征和水生植物特性，在充分查閱有關資料、借鑒相關研究成果的基礎上采納專業(yè)人員意見，結(jié)合生產(chǎn)實踐選取15個評價因子，并運用層次分析法建立研究區(qū)水生植物景觀評價體系[16-17]，如表1所示。

1.3.2 指標權(quán)重確定" 選用“1—9”比例標度法將各層次評價指標進行兩兩相互比較，并構(gòu)建判斷矩陣，將評價指標的重要性程度做量化處理[18]。

1.3.3 權(quán)重計算和一致性檢驗nbsp; 根據(jù)AHP理論，確定權(quán)重計算公式。

[ωi =Rij × ωjRij ] （1）

式（1）中，[ωi]是各層次指標中第i個因子的權(quán)重，Rij是各層次指標判斷矩陣中的因子，ωj是各層次指標中第j個因子的權(quán)重。計算出各層次指標的權(quán)重值，將準則層權(quán)重值與指標層權(quán)重值相乘得出各項評價因子的權(quán)重值[19]。

利用一致性指標（Concordance index，CI）、隨機性指標（Random index，RI）和一致性比率（Consistent ratio，CR）做一致性檢驗。定義一致性指標如下。

[CI=λmax-nn-1] （2）

式（2）中，λmax為判斷矩陣的最大特征根，n為判斷矩陣的階數(shù)。

定義一致性比率計算如下。

[CR=CIRI] （3）

式（3）中，當矩陣階數(shù)分別為3、4、5、6、7、8、9和10時，RI分別為0.514 9、0.893 1、1.118 5、1.249 4、1.345 0、1.420 0、1.461 6、1.490 0和1.510 0。若CI=0，有完全的一致性；若CI接近0，有滿意的一致性；CI越大，不一致越嚴重。當CRlt;0.1，則認為判斷矩陣的一致性可以接受，否則需要重新調(diào)整判斷矩陣或重新評估判斷矩陣中的比較值。

1.3.4 評分標準確定" 在對研究區(qū)水生植物的生物學、生態(tài)學特性進行充分觀察的基礎上，參考已有研究成果和評分標準，對水生植物各項評價因子進行定性評分，評分標準分為很好（10分）、較好（8分）、一般（6分）、較差（4分）和很差（2分）5個等級。邀請園林景觀專業(yè)人士依據(jù)評分標準對37種植物15項評價因子進行打分，再取平均值。

1.3.5 綜合評價" 利用綜合評價指數(shù)公式計算各種水生植物的景觀評價綜合得分。

[Y=Xi×Ki] （4）

式（4）中，Y為某一水生植物的景觀綜合得分，Xi為第i個評價因子的權(quán)重值，Ki為該水生植物在該評價因子下的評分。最終根據(jù)水生植物景觀綜合得分來評定該種水生植物的景觀質(zhì)量等級，得分等級劃定標準見表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 各層級權(quán)重值分析

準則層及指標層各項指標權(quán)重值判斷矩陣與一致性檢驗結(jié)果見表3—7。由表3可知，研究區(qū)水生植物景觀評價準則層的4項指標權(quán)重中，最高為植物適應性B1權(quán)重（0.511 7），表明在水生植物景觀設計和營造過程中，植物適應性是應優(yōu)先考慮的因素，是能否在當?shù)匦纬蓛?yōu)良植物景觀的前提，這與相關研究較為一致[16-17]；其次為觀賞價值B3權(quán)重（0.251 8）和生態(tài)價值B2權(quán)重（0.165 7），觀賞價值略高于生態(tài)價值，體現(xiàn)在追求植物景觀美感的同時，越來越重視景觀的生態(tài)功能和可持續(xù)性；最低為種植養(yǎng)護難度B4權(quán)重（0.070 8）。

由表4可知，在植物適應性準則層下的5項指標層因子權(quán)重中，植物成活情況C13權(quán)重（0.440 0）最高，與準則層中植物適應性權(quán)重較高結(jié)果相匹配，表明水生植物的成活率是景觀規(guī)劃者和建造者的重要參考要素；其次是抗病蟲害能力C11和抗逆能力C12權(quán)重（0.189 1），這兩項抗性能力大小決定水生植物能否安全、健康地定植于種植區(qū)域；較低的為健康狀況C14權(quán)重（0.115 0）和自繁能力C15權(quán)重（0.066 8），該兩項指標大小反映水生植物能否形成良好的景觀效果，并穩(wěn)定、持續(xù)地保持該效果。

由表5可知，在生態(tài)價值準則層下的3項指標層因子權(quán)重中，植物水體凈化能力C22權(quán)重（0.594 4）最高，體現(xiàn)了水生植物的特殊性，其在營造優(yōu)美生態(tài)景觀的同時，承擔著穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化、凈化水質(zhì)等重要作用；其次是生態(tài)安全性C21權(quán)重（0.248 8），目前城市園林景觀的營造常常使用外來物種和非鄉(xiāng)土物種，是否存在入侵可能性是必須關注的重要因素，同時在人員密集地區(qū)，植物的有毒有害性也必須考慮；最低為物種多樣性C23權(quán)重（0.156 7）。

由表6可知，在觀賞價值準則層下的4項指標層因子權(quán)重中，植物觀賞特性多樣性C31權(quán)重（0.521 2）最高，其不僅包括觀形、觀葉、觀花和觀果等靜物效果，也包含芳香氣味、季相變化等動態(tài)或非視覺感官，說明在感知植物景觀時注重觀賞特性的多層次性；其次是植物色彩與季相變化C32權(quán)重和花期長短C33權(quán)重（0.200 7），這兩項指標均為具體的植物觀賞性指標，也是較為關注的植物觀賞特性；最低為景觀意境C34權(quán)重（0.077 3），反映當前部分人群對植物意境美學的重視程度有待進一步提升。

由表7可知，在種植養(yǎng)護難度準則層下的3項指標層因子權(quán)重中，種植難度C41權(quán)重（0.637 8）最高，在單一因子中權(quán)重最高，反映出該指標與植物成活率權(quán)重有一定關聯(lián)性；其次是養(yǎng)護難度C42權(quán)重（0.257 7），反映出植物景觀可持續(xù)性、穩(wěn)定性直接關系到景觀后期管護和運營成本；最低為種植邊界可控性C43權(quán)重（0.104 5），與植物自繁能力權(quán)重有一定關聯(lián)性，反映出需要對部分水生植物生長區(qū)域和長勢進行控制，避免無序生長。

2.2 評價因子權(quán)重值分析

通過將準則層各項指標與其對應指標層各評價因子的權(quán)重值相乘，得出15個評價因子的最終權(quán)重值（表8）。由表8可知，所有評價因子中，權(quán)重值排名前三的是成活情況C13（0.225 1）、植物觀賞特性多樣性C31（0.131 2）和水體凈化能力C22（0.098 5），分別代表植物適應性、觀賞價值和生態(tài)價值3個準則層，說明這3項評價因子是影響水生植物景觀質(zhì)量的主要因素，也說明水生植物景觀不僅需要考慮植物的適應性，還需考慮其生態(tài)價值和觀賞價值，其是多因素評價的結(jié)果。此外，權(quán)重值排名并列第四的評價因子為抗病蟲害能力C11和抗逆能力C12（0.096 8），與準則層評價結(jié)果一致，反映出植物適應性是人們對水生植物景觀關注的重點。

2.3 植物景觀綜合評價得分

邀請園林景觀專業(yè)人士依據(jù)評分標準對37種水生植物的15項評價因子進行綜合評定打分，并利用綜合評價指數(shù)公式，計算出所有水生植物綜合評價得分并進行排序，見表9。

依據(jù)水生植物景觀質(zhì)量評價分等定級標準，37種水生植物共分為3個等級，其中Ⅰ級水生植物6種，Ⅱ級水生植物29種，Ⅲ級水生植物2種，無Ⅳ級水生植物。反映出研究區(qū)常見水生植物景觀質(zhì)量較好。

挺水植物種類多，綜合評價排序前十的有荷花、黃菖蒲、蘆竹、雨久花、梭魚草、再力花、蘆葦、菖蒲、香蒲和水燭，其中荷花、黃菖蒲、蘆竹、雨久花和梭魚草綜合評價得分超過8分，為優(yōu)等級，達到Ⅰ級景觀評價等級，具有較高的開發(fā)利用價值，可為研究區(qū)及其周邊地區(qū)的水生植物景觀營造提供參考。黃菖蒲和荷花的植物景觀觀賞多樣性得分較高，具有較高的景觀觀賞價值，可在多種景觀模式下配合運用。蘆葦、蘆竹的植物適應性準則層項下評價因子得分均較高，反映出其在研究區(qū)水域和濕地環(huán)境下具有極高的適應能力，可重點推廣應用。

浮葉植物綜合評價排序依次為睡蓮、荇菜、萍蓬草和喜旱蓮子草，其中睡蓮綜合得分超過8分，是研究區(qū)挺水植物之外唯一景觀評價等級為Ⅰ級的物種，喜旱蓮子草得分低于6分，為一般等級，是Ⅲ級景觀評價，其余為Ⅱ級。睡蓮在植物適應性、觀賞特性多樣性和景觀意境等方面得分較高，具有較高的開發(fā)利用價值。

沉水植物種類較多，綜合評價排序前三的分別為苦草、金魚藻和黑藻，景觀質(zhì)量等級均為Ⅱ級，即良等級。這些沉水植物在水體凈化能力方面突出，對維持水生植物景觀的穩(wěn)定性、持久性有著重要作用，但植物觀賞價值略顯單一和不足，應搭配其他生活型植物進行優(yōu)化。

漂浮植物綜合評價排序依次為浮萍、歐菱、細果野菱、槐葉蘋、水鱉和鳳眼蓮，景觀評價等級均為Ⅱ級，即良等級。除浮萍外，其余漂浮植物綜合得分和總排序均較低，與漂浮植物較低的植物觀賞特性多樣性、色彩與季相變化，以及種植邊界的不易控制性相關。

3 結(jié)論與討論

基于層次分析法建立了水生植物景觀綜合評價體系，該體系中四大指標的權(quán)重值由大到小依次為植物適應性gt;觀賞價值gt;生態(tài)價值gt;種植養(yǎng)護難度，其中植物成活情況、觀賞特性多樣性和水體凈化能力是較為重要的評價因子。采用該評價體系對研究區(qū)37種常見水生植物進行景觀綜合評價，篩選出優(yōu)等級（Ⅰ級）景觀評價植物6種，分別是荷花、黃菖蒲、睡蓮、蘆竹、雨久花和梭魚草；篩選出良等級（Ⅱ級）景觀評價植物29種；篩選出一般等級（Ⅲ級）景觀評價植物2種，分別是德國鳶尾和喜旱蓮子草。總體來看，綜合評價得分越高，其植物適應性、生態(tài)和觀賞價值越高，種植養(yǎng)護難度越低；綜合評價得分越低，其在某個或多個方面可能存在較大缺陷，限制其在水生植物景觀中的運用。

單憑部分指標很難對植物的景觀綜合效果進行精準評價，水生植物因其固有特性，在不同水體環(huán)境下，植物群落的物種組成、群落結(jié)構(gòu)、配置方式和功能選擇均存在較大差異。如挺水植物因其具有較高的觀賞價值而被廣泛采用，這也是其綜合評價得分較高的重要因素，而沉水植物觀賞價值不夠凸顯，但具有優(yōu)良的水生態(tài)功能，使得在水生植物景觀配置中須對其加以重視和考慮。此外，黃菖蒲、伊樂藻、粉綠狐尾藻、鳳眼蓮和喜旱蓮子草均為外來入侵植物，在實際應用中也須充分考慮其生態(tài)安全性等因素，避免對自然水體和生態(tài)環(huán)境造成影響，尤其是部分物種因其外觀良好而被設計者作為觀賞植物引入。

參考文獻

[1] 劉仕欽. 水生植物在園林景觀中的運用[J]. 福建熱作科技，2021，46（3）：43-45.

[2] 張璇. 水生植物在北方地區(qū)園林植物造景中的應用[J]. 農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2022（7）：90-92.

[3] 宗梅，張曉惠，黃南巡，等. 基于AHP法的安慶市景觀水體水生植物配置評價分析[J]. 井岡山大學學報（自然科學版），2022，43（4）：44-50.

[4] 張亞平，胡普煒. 水生植物在城市人工濕地景觀中的應用[J]. 安徽農(nóng)學通報，2024，30（1）：45-47.

[5] 何耀武，吳慶. 巢湖水生維管束植物現(xiàn)狀調(diào)查[J]. 環(huán)境與發(fā)展，2020，32（6）：133-134.

[6] 牟晉森. 城市河流生態(tài)修復與活力提升的方法探討：以合肥四里河生態(tài)修復與景觀提升工程設計為例[J]. 中國園藝文摘，2017，33（6）：56-64，196.

[7] 王竹青. 合肥環(huán)巢湖方興湖水環(huán)境景觀綜合治理項目分析[J]. 價值工程，2019，38（14）：46-48.

[8] 崔明霞. 基于AHP的滁州市南湖公園植物景觀評價研究[J]. 菏澤學院學報，2023，45（5）：84-88.

[9] 郭麗娟，侯宇新. 基于AHP的城市生態(tài)文化景觀評價體系構(gòu)建[J]. 黑龍江工程學院學報，2023，37（2）：8-13.

[10] 張曉紅，種培芳，安雯錦，等. 基于AHP的校園植物景觀評價研究：以甘肅林業(yè)職業(yè)技術學院為例[J]. 國土與自然資源研究，2023（4）：73-77.

[11] 鄭聞侃，陳佳瀛. 基于SBE和AHP的上海市徐匯區(qū)口袋公園植物景觀評價[J]. 上海師范大學學報（自然科學版），2023，52（4）：507-514.

[12] 馮茂桓，麻書旗，孫向麗，等. 基于SBE和AHP的蘇州屋頂花園植物景觀綜合評價[J]. 建筑與文化，2023（12）：248-251.

[13] 甘建國，王潔，謝鍇，等. 邵懷高速公路邊坡生態(tài)恢復植物種類選擇：護坡植物層次分析法（AHP）優(yōu)選試驗研究[J]. 公路工程，2007，32（5）：177-179，214.

[14] 潘麗娟. 基于Excel的層次分析法模型設計[J]. 中國管理信息化，2014，17（17）：115-117.

[15] 趙楠，梁倩雨，郭麗麗，等. 基于AHP的榆林市木本彩葉植物綜合評價[J]. 陜西農(nóng)業(yè)科學，2023，69（3）：110-116.

[16] 薛小書，楊眉，王輝. 基于AHP的陜北地區(qū)人工濕地水生植物評價體系的建立與應用[J]. 濕地科學與管理，2023，19（3）：38-41.

[17] 李芳. 用AHP法對觀賞水生植物應用的綜合評價：以新疆庫爾勒市為例[J]. 中國園藝文摘，2014，30（4）：84-85，120.

[18] 李偉成，趙安琳，盧毅軍，等. 基于AHP的杭州冬季木本觀花植物資源綜合評價[J]. 中國野生植物資源，2023，42（3）：107-113.

[19] 劉敬坤，王旭，郭昊，等. 基于AHP的海南島濱海沙生植物資源綜合評價[J]. 湖南林業(yè)科技，2023，50（2）：46-57.

（責編：張 蓓）