基于AHP的济南地区城市骨干乔木类树种的选择评价.pdf

山东林业科技2 0 2 3年第5期总2 6 8 期文章编号：10 0 2-2 7 2 4(2 0 2 3)0 5-0 0 6 9-0 6SHANDONG FORESTRY SCIENCEAND TECHNOLOGY2023.No.5基于AHP的济南地区城市骨干乔木类树种的选择评价杨晓军,刘毓*,刘红权,陈庆蕾,李锡宁（济南市园林和林业科学研究院，山东济南2 50 10 2)摘要：骨干树种选择，是我国城市绿化建设过程中，树种规划的一项研究内容。在对北方城市和济南地区城市骨干乔木类树种应用现状进行全面调查基础上，采用层次分析法对济南地区的城市骨干乔木类树种的适宜性进行综合评价，建立了定性与定量相结合的综合评价层次结构模型。评价结果表明：I级（2.5），综合评分很高的种类,共3种；级(2.0 2.2 5),综合评分较高的种类，共10 种；I级（2.2 5）,综合评分一般的种类，共6 种。参考AHP的综合评价及各层次评价结果，推荐了13种适宜济南地区城市骨干乔木类树种。关键词：骨干树种；乔木；层次分析法中图分类号：S688The Selection and Evaluation of Urban Diaphysis Arbor Tree Species Base on AHP in Jinan CityAbstract:The selection of diaphysis tree species is a research content based on the tree species planning in the process ofurban greening construction in our country.On the basis of comprehensive investigation on the application status of diaphysis arbortree species in northern cities and Jinan,the AHP was used to evaluate the landscape value of diaphysis arbor tree species in Jinanarea,and the comprehensive evaluation model of landscape value was built.The evaluation results show that:level I(2.5),speciesscore higher in the comprehensive landscape evaluation,a total of 3;level I(2.02.25),species score highest in the comprehensivelandscape evaluation,about 9;level II(2.25),species that are general in the comprehensive landscape evaluation,about6.Consulting the AHP comprehensive evaluation and results of each level,the authors recommend 12 diaphysis tree species which aresuitable to be used in Jinan area.Key words:diaphysis tree species;arbor;analytic hierarchy process骨干树种选择,是我国城市绿化建设过程中,树种规划的一项研究内容。树种选择本着以乡土植物为主，以引种驯化成功且表现良好的外来树种为辅的原则；乔、灌、草相结合；速生树种与慢生树种相结合；尽快形成城市特有绿化风格和特色。树种规划包括基调树种和骨干树种的选择、配置数量比例的确定、各绿地树种规划等内容。而骨干树种是在城市绿地系统规划中对于树种规划部分提出的概念,这一概念现已在树种规划中广为应用。骨干树种一般是指具有优异特点，在城市各类绿地中（包括公园、学校、企事业单位、居民区、道路绿地等)发挥骨干作用，作为重点繁殖和应用,具有良好观赏特性的树种,并且数量较多，可以形成一定群落景观的植物种类。骨干树种可以影响整个人工群落外貌，通常是在整个人工群落中的重要值相对较高并决定该绿地景观类型的优势种或建群种!。不同的绿地条件其骨干树种往往是不同的，既能满足观赏需求又能满足功能需求。骨干树种具有地带性特征。根据不同绿地类型,城市骨干树种一般以2 0 30 种组成,城市骨干乔木类树种一般以10 15种为宜。2012年济南市城市绿地系统规划2 中明确了柏、白皮松、侧柏、大叶女贞、栾树、五角枫、银杏、毛白杨（雄株）、臭椿、刺槐10 种骨干树种，种类较少，不能完全满足三季有花四季常绿的绿化需求，且部分种类在适应性等方面表现不良。收稿日期：2 0 2 3-0 6-30基金项目：济南市林业和城乡绿化科技推广示范项目作者简介：杨晓军（19 8 8-），女，高级工程师，硕士研究生，从事植物引种选育研究*通信作者：刘毓（19 7 8-），女，正高级工程师，从事植物引种选育研究。E-mail:文献标识码：AYANG Xiaojun,LIU Yu,LIU Hongquan,CHEN Qinglei,LI Xining(Jinan Academy of Landscape Architecture and Forestry,Jinan Shandong 250102).69.山东林业科技2 0 2 3年第5期对济南植物的现有研究多局限于某一类别、某一风景区的植物资源调查、分析。如杨波3等对济南野生木本观赏植物资源进行了研究，房义福等对济南市常绿阔叶树种作了调查，贺燕5等对济南市木本地被植物的种类、观赏特性及应用现状进行了调查与分析，蔡建国等对济南大明湖公园木本植物配置结构进行了分析,刘珊珊7 对济南滨水绿化现状与植物景观进行了调查研究，郑晗8 对济南市木本植物区系分析进行了研究，而全面系统地梳理全市各类城市骨干乔木类树种应用的研究目前还是空白。济南地区城市骨干乔木类树种的选择是绿地系统规划内容的组成部分，确定济南地区的骨干乔木类树种需要综合考虑树种的适宜性，本地资源的应用，引进资源的应用，城市园林树种的实际应用情况，树种的观赏特性以及栽培历史状况等，因此如何依据济南地区的自然环境特征,科学探索济南地区各类绿地骨干乔木类树种的优化选择方法，需要综合兼顾多因子的影响。探讨济南地区骨干乔木类树种选择科学优化的方法，为济南地区骨干乔木类树种选择提供科学依据。1研究区概况济南位于山东省的中部，地理位置介于北纬36 0 2 37 54 东经116 2 1 117 9 3,南依泰山，北跨黄河,地处鲁中南低山丘陵与鲁西北冲积平原的交接带上,地势南高北低。地形可分为3带：北部临黄带,中部山前平原带，南部丘陵山区带。属于暖温带大陆性季风气候区，四季分明，日照充分，2 0 2 1年全市年平均气温14.9。1月最冷，平均气温-0.4；7 月气温最高，平均气温2 7.3。年平均降水量10 39.3mm。2研究方法济南地区城市骨干乔木类的拟推荐树种是借鉴北方城市绿地骨干乔木类树种应用现状的调研成果,结合济南地区城市骨干乔木类树种应用现状，进行初步筛选确定的。用定性与定量相结合的AHP层次分析法，建立评价指标体系，进行综合评价，最终确立济南地区城市骨干乔木类的推荐树种。2.1层次分析模型的构建依据层次分析法的模型构建原理与指标选取原则，广泛征集涵盖城市园林和林业领域的专家意见，综合考虑后，构建济南地区城市骨干乔木类树种评价的层次结构模型，模型包括目标层：筛选适宜济南地区城市骨干乔木类树种；准则层：制约适宜性的观赏性、适应性和生长性3个因素；指标层：综合济南地区城市乔木类树种适宜性的16 项因素见表1。2.2部分指标详解抗旱性：植物对干旱胁迫的反应。根据张德顺9等所著应对气候变化的园林植物选择与方法中，通过广泛调查城市树木对干旱胁迫的反应（reac-tions）、参数（parameters）与特征(characteristics)来揭示树木的耐旱机制。从与树木耐旱性相关联的叶片形态（leaf morphology）、气孔密度（stomatal densi-ties）萎焉症状、木材解剖和生理等42 个指标中,通过详细的反复查对，按照其重要性排序，确定了7 个最具重要性的指标。分布在临时或永久性干旱立地；光滑或厚革质的叶片；叶背蓝灰色、或银白色；羽状叶或裂叶；高抗寒性（低于-30)；小叶子(长度 10 cm);有刺。评分按照植物所占有7个耐旱性指标的数量9。适生区域：山东省绿化委员会办公室2 0 2 0 年8月份，印发山东省国土绿化优良树种推荐名录,70.表1综合评价层次结构模型目标层(A)准则层(B)观赏性B2适应性B2推荐济南适宜的骨干乔木A指标层（C)树形C观赏特异性C2季相变化C3绿叶期C4抗寒性Cs抗倒春寒性C6抗旱性C7抗病虫害性Cs抗涝、碱、风等逆境胁迫能力C。适生区域Cio生长速度Cl繁殖系数Ci2移栽成活难易程度C13生长性B;寿命C4树干空腐程度Ci5根系Cl6山东林业科技确定了乔木、灌木、藤本、竹类等优良树种130 个,并分别标注了适生区域，分为鲁东、鲁中南、鲁北和鲁西四个适生区域，按照植物所占有4个适生区域的数量评分。寿命：根据2 0 19 年济南市开展的古树名木保护项目中古树名木资源普查数据，树木按照存在一二级古树、存在三级古树、不存在古树进行三个等级的划分叫。大树树干空腐程度：选取树种胸径为35cm以上且长势较为一致的树木,利用TRU-树木雷达仪器对树干进行非侵人性检测，采集数据，用TreeWin软件对采集数据进行分析，得出树木树干内部状态图，清晰显示树木内部的腐烂程度,根据树干腐烂面积进行评分。根系：选取树种胸径为35cm以上且长势较为一致的树木,利用TRU-树木雷达仪器对树木地表以下1米内根性进行无损扫描，检测根系不同深度分布密度，用TreeWin软件对采集数据进行分析，获得直径1cm以上根的数量及3D根系图。每个树种进行多株测量，统计平均值。2.3评价标准的制定各指标的评分标准是前人在对拟推荐适宜性树种的观赏性、适应性和生长性观察的基础上，广泛征求专家意见后制定的。根据拟推荐树种的特性及评价方法的适宜性，拟定3分制的评分标准，见表2。2.4判断矩阵构建及其一致性检验在AHP评价体系中，各评价因素的相对重要性由专业人士或在广泛征集大多数人意见的基础上作出判断。本文采用1 9 比率标度使之定量化，并构成两两比较判断矩阵。先计算判断矩阵的最大特征根（入mx）及对应的特征向量（W）,然后分别计算某层各因素相对于上层因素的相对重要性权值。采用算术平均法计算出各矩阵的最大特征根及相应的特征向量，步骤为：aijaik/ajk,k=1,2,3,.n。若判断矩阵具有完全的一致性，即aij=aiklajk，则入mau=n，其余特征根均为零；若判断矩阵一致性较为满意，即aija i k l a j k，则入max稍大于n,其余特征根接近于零。故度量判断矩阵偏离一致性的指标为:CI=(入ma-n)/(n-1)。判断矩阵一致性指标 CR为 CI与判断矩阵的平均随机一致性指标RI的比值,即 CR=CIRI,其中RI具体取值如表3所示。若 CR3个Cs基本无病虫害C强Cio全省适生（鲁东、鲁中南、鲁北和鲁西）Ci快Ci2强C13中等Ci4存在三级古树（树龄10 0 年-30 0 年）Cis中等Ci6中等表3对于1-9 阶的判断矩阵平均随机一致性指标RI取值表230.000.582023年第5期2分1分中等差中等不明显有不明显89个月8个月-20-30-20受害较弱易受害2个1个受害较弱易感染病虫害中等低三个区域适生两个或以下适生区域中等慢中等弱差移栽成活难易程度不存在古树寿命小树干空腐程度少根系450.91.1261.2471.3281.4491.45山东林业科技2 0 2 3年第5期表4判断矩阵及其一致性检验层次模型判断矩阵A-BABIB2B3B;-Ci4BiCiC2C3C4B2-Cs10B2CsC6C7CsCCioB;-Ci16B3ClCi2C13Ci4Ci5Cl62.5层次总排序及其一致性检验由第2 层C和第3层P的排序结果，能确定第3层C中各评价指标相对于A的重要性权值,即层次总排序，对多位专家的评分进行汇总后，计算结果如表5所示。并对整个层次模型的一致性进行检验，由于层次总排序的一致性指标值CR0.10，因此总排序具有满意的一致性。由表5可知3大评价指标中适应性能(0.5931)权重值最高，说明适应性是筛选评价的首要条件，其次是观赏性能（0.2 0 8 6）和生长性能(0.19 8 2)。B层3项指标中适宜性的权重最高，观赏性指标和生长性指标次之。在适应性指标中，考虑到济南市自然气候的特点，适生区域、抗病虫害性和抗涝、碱、风等逆境胁迫能力放在前列；在观赏性能指标中,树形和季相变化最为重要，其次为绿叶期和观赏特异性；在生长性指标中，寿命最为重要，移栽成活难易程度、根系也相对重要。将C层各指标的权重与其相对应的B层指标的权重相乘，得到用于计算适应性评价结果的各评价指标的组合权重。由组合权72.权重BIB211/33121/4CiC141/411/631/55CsCo121/2113131324CiC1211/3311/21/4212121一致性检验B31/241C61/311/5C11/31111C13231322评价因子0.2086Ci0.2851C20.2111C30.2746C40.2292CsC6C7CsCCiloCilCi2Ci13Ci4CisCi60.19240.63270.1749C451/551Cs11/31111C41/231/311/21表5指标层(P相对于目标层A的总排序结果BIB20.59310.16110.06610.1814.0.19820.19220.2010入mx=3.0092CI=0.0046CR=0.00790.55060.07270.22100.1557CC1o11/21/31/411111111CisCi61/21/2111/21/2211111B;0.19820.10120.26520.07280.22020.15560.1851入mx=5.0658CI=0.0219CR=0.02440.16830.06540.108080.10800.10800.22400.09080.30300.06310.22520.15940.1585权重0.05950.04400.05730.04780.09550.03920.1076.0.11760.11400.11920.02010.05260.01440.04370.03080.0367入mm=6.0716CI=0.0143CR=0.0115入mx=6.0252CI=0.0050CR=0.0041排序61079512423115816111413山东林业科技重值看出，处于重要地位的指标是适生区域、抗病虫害能力、抗涝、碱、风等逆境胁迫能力和抗旱性。3结果与分析3.1#拟推荐树种的初步筛选济南市城市绿地系统规划(2 0 10-2 0 2 0 年方案中归纳了“济南市城市主要园林植物一览表”,其中常绿乔木有云杉、青杆、红皮云杉、白皮松、圆柏、侧柏、女贞等2 4种；落叶乔木有毛白杨、垂柳、栾树、榉树、朴树、七叶树、流苏树等12 8 种，合计乔木152 种。济南市行道树结构分析与树种评价项目中，通过对新优引种的欧洲椴、建始械、紫叶稠李、七叶树、光皮树、榉树、美国红栎、杂交马褂木、灯台树、金叶复叶械、北美红枫11个品种连续两年的观察，运用树种适应性评价方法，进行综合评价，结果表明，榉树、七叶树、灯台树、杂交马褂木4种表现良好（2.5 综合指数 3.0 0），可在部分道路推广试用。根据济南市城市绿地系统规划(2 0 10-2 0 2 0 年）方案中归纳的152 种乔木，结合济南市行道树结构分析与树种评价项目中推荐应用的榉树、七叶树、灯台树、杂交马褂木4种树木和济南市城市主要绿地树种应用现状以及近年来引种、应用较多的新优品种，初步筛选出19 种适宜乔木，通过建立评价指标体系，进一步筛选出适宜推荐为济南地区城市骨干乔木类树种。拟推荐树种分别为：垂柳（舌）女贞、马褂木、七叶树、流苏树、棒榉树、乌柏、杜仲、丝棉木、毛、黄连木、楸树、梓树、小叶朴、青桐、巨紫荆、枫杨、碧桃、暴马丁香。3.2#推荐树种的综合评价筛选3.2.1#推荐树种的各指标评分对拟推荐的19 个树种的综合评价分别进行赋值和计算,结果见表6。排名中文名1小叶朴2流苏树3毛梯4丝棉木5垂柳()6杜仲7榉树8黄连木9乌柏10树11女贞12七叶树13暴马丁香Syringa reticulata subsp.amurensis14枫杨15巨紫荆16梓树17碧桃18青桐19马褂木从观赏性指标、适应性指标和生长性指标3个单项指数结果来看，观赏性指数较好的是碧桃、七叶树、小叶朴、毛、榉树、巨紫荆、乌柏、枫杨、流苏树，而杜仲、女贞、丝棉木、梓树和黄连木的观赏性指数较一般。适应性指数较强的是流苏树、毛、小叶朴、丝棉木、杜仲、垂柳（古）、榉树、黄连木、暴马丁香，而梓树、乌柏、碧桃、马褂木、青桐的适应性较一般；生长性指标较好的是小叶朴、青桐、乌柏、梓树、楸树、垂柳(舌）女贞、流苏、杜仲、七叶树，而碧桃、巨紫荆、暴马丁香、马褂木的生长性较一般。73.杨晓军等：基于AHP的济南地区城市骨干乔木类树种的选择评价表6 推荐树种适宜性综合评价学名CICeltis sinensis0.5250Chionanthus retusus0.5011Cornuswalteri0.5242Euonymus maackii0.4590Salixbabylonica0.4890Eucommiaulmoides0.4722Zelkova serrata0.5196Pistaciachinensis0.4506Triadicasebifera0.5146Catalpabungei0.4928Ligustrumlucidum0.4715Aesculus chinensis0.52950.4760Pterocaryastenoptera0.5098Cercis gigantea0.5165Catalpaovata0.4531Amygdalus persicaDuplex)0.5678Firmianasimplex0.4945Liriodendron chinense0.48412023年第5期C2C31.62640.55431.69010.46121.65950.38831.56990.42041.48600.47341.52120.44991.46600.39601.45670.41271.28200.48471.30310.47851.33090.46931.30500.43651.41520.36651.30480.42751.34590.37531.30020.48081.28150.37841.14480.53381.15560.3384分值2.70572.65242.57202.44942.44842.44332.38162.31992.28132.27442.27172.27102.25772.24212.23772.23412.22782.17311.9781山东林业科技2 0 2 3年第5期根据评价结果的分布情况，将19 个树种的综合评价分为4个等级（每级包括上限）。其中I级（2.5)：综合评分很高种类，为小叶朴、流苏树和毛3种；级（2.0 2.2 5)：综合评分较高种类，为丝棉木、垂柳（）杜仲、榉树、黄连木、乌柏、楸树、女贞、七叶树、暴马丁香10 种；IV级（2.2 5：综合评分一般，为枫杨、巨紫荆、梓树、碧桃、青桐、马褂木6 种。参考AHP的综合评价及各层次评价结果，济南地区适宜骨干树种乔木类有小叶朴、流苏树、毛、丝棉木、垂柳（舌）杜仲、榉树、黄连木、乌柏、楸树、女贞、七叶树、暴马丁香。4结论根据推荐树种的综合评价，可为济南市城市绿化系统规划中有关骨干树种乔木类规划部分提供树种选择依据。“骨干树种乔木类”可规划为：常绿针叶树种：桧柏、白皮松、侧柏；常绿阔叶树种：女贞；落叶阔叶树种：栾树、五角枫、银杏、毛白杨、臭椿、刺槐、小叶朴、流苏树、毛、丝棉木、垂柳（舌）、杜仲、榉树、黄连木、乌柏、树、七叶树、暴马丁香。参考文献：1 吴代理.安徽省泾县园林树种资源调查研究D.南京：南京农业大学,2 0 14.2 济南市城市绿地系统规划（2 0 10-2 0 2 0 年），2 0 12.3 杨波，尚红，汪玉静.济南野生木本观赏植物资源研究J.北方园艺,2 0 12(15)：117-118.4 房义福，吴晓星，李长贵，等.济南市常绿阔叶树种的调查与应用J.东北林业大学学报,2 0 0 7,35(11):8 6-8 8.5 贺燕,臧德奎，崔琳，等.济南市木本地被植物的调查J山东农业科学,2 0 0 8,4:7 2-7 5.6蔡建国，赵然，钱黎君,等.济南大明湖公园木本植物配置结构分析J.山东建筑大学学报,2 0 12,2 7(6)：59 7-6 0 2.7刘珊珊.济南滨水绿化现状与植物景观调查研究D.山东：山东农业大学,2 0 10.8 郑晗，张洛艳，徐珍珍，等.济南市木本植物区系分析J.山东林业科技,2 0 0 9(4)：6 1-6 4.9张德顺，刘鸣，李秀芬.应对气候变化的园林植物选择与方法M.中国建筑工业出版社,2 0 19：7 8-8 3.10山东省国土绿化优良树种推荐名录2 0 2 0 年8 月印发.11济南古树名木智慧管理平台http:/119.164.253.207:8183/(上接第9 5页）7】李巧巧，胡传东.国外游客的长江三峡旅游形象感知特征研究.地域研究与开发,2 0 2 2,41(4):10 0-10 6.8中华人民共和国水利部。水利风景区发展纲要EB/OL(2005-04-11)2022-11-10.http:/ 0 18,34(S1):42-45.10单文华，徐春峰，李德昌.长江大保护背景下水利风景区项目综合效益评价以苏州市张家港湾项目为例.人民长江,2 0 2 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