楊曉楠， 顏玉娟， 王鐘曼， 曹崳鑫

(中南林業(yè)科技大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410004)

近年來(lái)，生物入侵已經(jīng)成為全球性的熱門話題，外來(lái)物種入侵中國(guó)的形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻，對(duì)外來(lái)生物進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和建立預(yù)警機(jī)制能夠以最經(jīng)濟(jì)的手段達(dá)到最優(yōu)的效果[1]。目前，我國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)了很多對(duì)已經(jīng)定性的入侵植物的研究，例如紫莖澤蘭Ageratinaadenophora、水葫蘆Eichhorniacrassipes、空心蓮子草Alternantheraphiloxeroides和加拿大一枝黃花Solidagocanadensis等，并且取得了大量的研究成果[2-3]。也有一部分學(xué)者利用澳大利亞雜草評(píng)估系統(tǒng)、外來(lái)物種入侵風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)估體系、層次分析法等對(duì)一些種進(jìn)行入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[4-5]，或者根據(jù)地區(qū)特點(diǎn)建立當(dāng)?shù)厝肭种参镲L(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系[6-7]，但相對(duì)來(lái)說(shuō)數(shù)量不多。

濕地被稱為“地球之腎”，有較高的生物多樣性和生態(tài)凈化能力，但也具有脆弱性，一旦遭受外來(lái)物種的入侵將難以修復(fù)。隨著濕地的開發(fā)以及人們對(duì)新奇植物的喜好，在濕地植物景觀的設(shè)計(jì)上，很多外來(lái)物種被引入種植，不僅帶來(lái)了很大的生態(tài)安全隱患，還有可能適得其反，破壞原本的景觀效果。湖南境內(nèi)水系發(fā)達(dá)，濕地資源依托于豐富水資源廣泛存在，濕地類型齊全，也引入了不少外來(lái)植物。筆者觀察湖南省會(huì)長(zhǎng)沙的濕地后，發(fā)現(xiàn)很多外來(lái)植物存在的地方景觀效果不佳甚至極差，因此有必要從景觀的角度對(duì)其中一些植物進(jìn)行入侵性評(píng)價(jià)，對(duì)景觀設(shè)計(jì)者的植物應(yīng)用提出建議和警示。

1 濕地植物的選取和概述

筆者以長(zhǎng)沙市為例，通過(guò)對(duì)濕地的觀察和調(diào)研，選取景觀效果較差并疑似有入侵現(xiàn)象的濕地植物作為備選對(duì)象，又通過(guò)查閱文獻(xiàn)了解它們的研究現(xiàn)狀，最終確定了對(duì)再力花Thaliadealbata、香菇草Hydrocotylevulgaris、蒲葦Cortaderiaselloana、粉綠狐尾藻Myriophyllumaquaticum和睡蓮Nymphaeatetragona等5種濕地植物進(jìn)行深入調(diào)查和研究，并將其特征進(jìn)行概述整理(表1)。

續(xù)表1 5種濕地植物的概述Tab.1 Summary of 5 wetland plants中文名生活型繁殖特性傳播和擴(kuò)散原產(chǎn)地及傳入方式入侵歷史研究現(xiàn)狀文獻(xiàn)睡蓮多年生浮水草本分株繁殖和種子繁殖,在野外以分株繁殖為主有意傳播,可通過(guò)水流擴(kuò)散原產(chǎn)北半球溫帶地區(qū)、亞洲熱帶地區(qū)和大洋洲,作為觀賞植物引入—《中國(guó)外來(lái)植物》中指出其適應(yīng)性極強(qiáng),占領(lǐng)水域的速度非常快,可以對(duì)水域造成一定的污染,并且可能發(fā)生蟲害,應(yīng)控制其引種于適當(dāng)水域[12]

2 研究方法

層次分析法(AHP法)是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家A. L. Saaty提出的，在系統(tǒng)工程中對(duì)非定量事件作定時(shí)分析的一種簡(jiǎn)便方法，也是對(duì)人們主觀判斷作出客觀描述的一種有效方法。在AHP法中將決策問(wèn)題按總目標(biāo)、各層子目標(biāo)、評(píng)價(jià)準(zhǔn)則直至具體的方案的順序分解為不同的層次結(jié)構(gòu)，再對(duì)具體準(zhǔn)則的重要性程度兩兩相比來(lái)構(gòu)造判斷矩陣和進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，確定指標(biāo)權(quán)重，最后根據(jù)需要得出結(jié)論。

2.1 建立入侵性評(píng)價(jià)體系

本文基于層次分析法(AHP法)建立目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層3個(gè)層次的評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)模型，借助前人關(guān)于入侵植物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究和景觀評(píng)價(jià)研究的研究成果[21-22]，參考澳大利亞雜草評(píng)估系統(tǒng)和外來(lái)物種入侵風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)估體系等評(píng)價(jià)方法，選取適用于本次研究的評(píng)價(jià)因素，確定3個(gè)準(zhǔn)則層(B1-B3)和10個(gè)指標(biāo)層(C1-C10)的評(píng)價(jià)體系(詳見表2)。

表2 入侵性評(píng)價(jià)AHP模型Tab.2 AHP model of intrusion assessment目標(biāo)層A準(zhǔn)則層B指標(biāo)層C指標(biāo)類型植物景觀的層次性C1定性群落景觀B1植物與其生境的和諧性C2定性植物景觀的視覺(jué)舒適度C3定性植物物種多樣性C4定量濕地植物入侵性景觀評(píng)價(jià)群落生態(tài)B2生活型結(jié)構(gòu)多樣性C5定量群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性C6定性繁殖特性C7定量個(gè)體生態(tài)B3傳播和擴(kuò)散C8定量傳入方式C9定量入侵歷史C10定量

2.2 指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

本文對(duì)長(zhǎng)沙市水體進(jìn)行了調(diào)研，每種被研究的植物選取5個(gè)典型的、面積均為100 m2的樣方，記錄樣方的名稱、位置和樣方內(nèi)植物的生活型。對(duì)于水生植物計(jì)算其相對(duì)蓋度，對(duì)于草本計(jì)算其相對(duì)高度、相對(duì)頻度和相對(duì)蓋度，對(duì)于灌木計(jì)算其相對(duì)高度、相對(duì)密度和相對(duì)蓋度，對(duì)于喬木計(jì)算其相對(duì)高度、相對(duì)密度和相對(duì)顯著度，并以此為基礎(chǔ)計(jì)算它們的重要值[23]。同時(shí)由同一個(gè)人在主要觀賞角度拍攝樣方照片，盡量將樣方種群完整取景。

2.2.2 定性指標(biāo) 通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查的方式，將問(wèn)卷發(fā)放給37名園林、風(fēng)景園林等相關(guān)專業(yè)的大三、大四學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，填寫人須均已修過(guò)植物配置相關(guān)課程，對(duì)所調(diào)查的定性指標(biāo)有一定的判斷力。問(wèn)卷中包含野外調(diào)研中拍攝的25個(gè)樣方(每種植物5個(gè))的照片，填寫人分別從C1、C2、C3和C6四個(gè)指標(biāo)的角度，按照表4中的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分。每個(gè)樣方的指標(biāo)得分為所有填寫人評(píng)分的均值，而每種植物的指標(biāo)得分為所測(cè)得的5個(gè)樣方得分的均值。

2.3 確定指標(biāo)權(quán)重和一致性檢驗(yàn)

利用yaahp軟件中的“群決策”功能，邀請(qǐng)專家采用1～9標(biāo)度法[25]構(gòu)建判斷矩陣來(lái)對(duì)評(píng)價(jià)體系中的指標(biāo)兩兩相比，最后對(duì)各專家的判斷矩陣進(jìn)行加權(quán)幾何平均得出權(quán)重。為了檢驗(yàn)各元素重要度之間的協(xié)調(diào)性，對(duì)所得權(quán)重進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，CR(一致性比例)小于0.1則符合要求。

表3 C7-C10指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Index criteria of C7-C10指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)備注繁殖特性C710分:未表現(xiàn)出所述特性或表現(xiàn)不明顯8分:明顯表現(xiàn)出1種繁殖特性6分:明顯表現(xiàn)出2種繁殖特性4分:明顯表現(xiàn)出3種繁殖特性2分:明顯表現(xiàn)出4種繁殖特性1分:明顯表現(xiàn)出4種以上繁殖特性參考表1中“繁殖特性”一欄,繁殖特性具體分為:(1)兼具有性繁殖和無(wú)性繁殖;(2)一年中可多次繁殖;(3)有性繁殖強(qiáng)大,可產(chǎn)生大量種子且種子活力高;(4)無(wú)性繁殖強(qiáng)大,可在枝節(jié)處生長(zhǎng)根莖或匍匐枝,被切割后殘?bào)w容易形成新的植株;(5)生長(zhǎng)速度快,可較快達(dá)到成熟期;(6)種子可以特定方式度過(guò)不利階段;(7)抗逆性強(qiáng),對(duì)環(huán)境要求不嚴(yán)格傳播和擴(kuò)散C810分:不具備明顯擴(kuò)散現(xiàn)象8分:存在1種擴(kuò)散方式6分:存在2種擴(kuò)散方式4分:存在3種擴(kuò)散方式2分:存在4種擴(kuò)散方式參考表1中“傳播和擴(kuò)散”一欄,擴(kuò)散方式具體分為:(1)風(fēng)力傳播;(2)水流傳播;(3)人為無(wú)意傳播或動(dòng)物攜帶傳播;(4)人為有意傳播傳入方式C910分:自然傳入5分:無(wú)意引入2分:有意引入?yún)⒖急?中“原產(chǎn)地及傳入方式”一欄入侵歷史C1010分:無(wú)入侵歷史6分:國(guó)外其他氣候區(qū)有過(guò)入侵3分:國(guó)內(nèi)其他氣候區(qū)有過(guò)入侵2分:國(guó)外相似氣候區(qū)有過(guò)入侵1分:國(guó)內(nèi)相似氣候區(qū)有過(guò)入侵參考表1中“入侵歷史”一欄

表4 定性指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.4 Evaluation standard of qualitative indexes 指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)植物景觀的層次性C110分:植物群落十分錯(cuò)落有致和富有韻律感8分:植物群落有適當(dāng)?shù)膶哟魏土己玫捻嵚筛?分:植物群落層次感一般,整體中規(guī)中矩4分:植物群落比較單調(diào),層次比較雜亂2分:植物群落單調(diào),沒(méi)有層次或?qū)哟坞s亂植物景觀的視覺(jué)舒適度C310分:植物景觀優(yōu)美,讓人心曠神怡,視覺(jué)體驗(yàn)極好8分:植物景觀良好,給人比較適宜的視覺(jué)體驗(yàn)6分:植物景觀一般,沒(méi)有一定的視覺(jué)沖擊4分:植物景觀較差,給人不好的視覺(jué)體驗(yàn)2分:植物景觀極差,視覺(jué)上難以忍受植物與其生境的和諧性C210分:主體植物能很好地與周圍植物共生共存,環(huán)境優(yōu)美8分:主體植物能與周圍植物共生共存,環(huán)境良好6分:主體植物與周圍植物共生共存情況一般,環(huán)境一般4分:主體植物與周圍植物不協(xié)調(diào),環(huán)境較差2分:主體植物與周圍植物非常不協(xié)調(diào),環(huán)境極差群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性C610分:植物長(zhǎng)勢(shì)很好,可以長(zhǎng)期維持群落結(jié)構(gòu)8分:植物長(zhǎng)勢(shì)好,可以維持較長(zhǎng)期的群落結(jié)構(gòu)6分:植物長(zhǎng)勢(shì)一般,可以短期維持群落結(jié)構(gòu)4分:植物長(zhǎng)勢(shì)不好,群落結(jié)構(gòu)有變差的趨勢(shì)2分:植物長(zhǎng)勢(shì)極差,群落結(jié)構(gòu)已經(jīng)破壞

2.4 綜合評(píng)價(jià)

將處理后的指標(biāo)得分與其對(duì)應(yīng)的指標(biāo)權(quán)重相乘，計(jì)算加權(quán)平均數(shù)，將平均數(shù)乘以10換算成百分制，得到各評(píng)價(jià)因素的綜合得分，指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)值越大，表示該植物入侵性越弱[26]。再利用差值百分比分級(jí)法[27]，根據(jù)5種植物的綜合得分從景觀的視角將其入侵性劃分等級(jí)，最后對(duì)各項(xiàng)結(jié)果進(jìn)行分析比較。

3 結(jié)果與分析

3.1 指標(biāo)權(quán)重和一致性檢驗(yàn)結(jié)果

將專家填寫的判斷矩陣輸入yaahp軟件，所得權(quán)重結(jié)果見表5；對(duì)所得權(quán)重進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，結(jié)果見表6～表9。

表5 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重Tab.5 Evaluation index weights指標(biāo)C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10權(quán)重0.050 10.077 20.064 20.174 80.059 60.239 90.126 30.097 80.061 90.048 2

表6 判斷矩陣A-B及一致性檢驗(yàn)Tab.6 Judgment matrix A-B and consistency examinationAB1B2B3WiB11.000 00.394 30.586 30.191 5B22.535 91.000 01.387 00.474 3B31.705 60.721 01.000 00.334 2 注: CR=0.000 5<0.1。

表7 判斷矩陣B1-C及一致性檢驗(yàn)Tab.7 Judgment matrix B1-C and consistency examinationB1C1C2C3WiC11.000 00.684 40.740 70.261 8C21.461 21.000 01.268 20.403 1C31.350 10.788 51.000 00.335 2 注: CR=0.002 7<0.1。

表8 判斷矩陣B2-C及一致性檢驗(yàn)Tab.8 Judgment matrix B2-C and consistency examinationB2C4C5C6WiC41.000 03.054 00.700 10.368 6C50.327 41.000 00.258 40.125 6C61.428 43.870 61.000 00.505 8 注: CR=0.010 3<0.1。

3.2 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

為保證量綱一致，故對(duì)C4、C5指標(biāo)的數(shù)值乘以10折算成分。其中粉綠狐尾藻折算后的C4數(shù)值略超過(guò)10，故在不影響最終結(jié)果的前提下，將粉綠狐尾藻的該指標(biāo)數(shù)得分按10計(jì)算，其他植物分別減去同樣的分?jǐn)?shù)。

將5種植物的綜合得分劃分為四個(gè)等級(jí)：Ⅰ級(jí)(0～25分)為不可引入和利用類、Ⅱ級(jí)(26～50分)為少量利用且嚴(yán)格控制類、Ⅲ級(jí)(51～75分)為可以利用但須加防范類、Ⅳ級(jí)(76～100分)為無(wú)入侵性可大量利用類。所研究的5種植物分級(jí)詳見表10。

表10 評(píng)價(jià)結(jié)果表Tab.10 Evaluation results植物名稱綜合得分等級(jí)再力花43.4Ⅱ級(jí)香菇草44.8Ⅱ級(jí)蒲葦53.5Ⅲ級(jí)粉綠狐尾藻51.0Ⅲ級(jí)睡蓮52.4Ⅲ級(jí)

3.3 各層次綜合評(píng)價(jià)結(jié)果分析

(1)從目標(biāo)層(A1)的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看：在景觀視角下，本次研究的5種植物或多或少都有一定的入侵性。其中再力花和香菇草的入侵性相對(duì)較大，在長(zhǎng)沙洋湖濕地公園中，這兩種植物的入侵性在景觀上都體現(xiàn)得相當(dāng)明顯。再力花的根莖在缺少限制措施的情況下，以其強(qiáng)大的生長(zhǎng)力和繁殖力，已經(jīng)對(duì)部分濕地土壤造成“封鎖”，嚴(yán)重抑制了其他濕地植物的生存，因此造成了駁岸景觀中地表裸露和植物景觀不連續(xù)的情況，使景觀效果大打折扣；香菇草已經(jīng)成片地占領(lǐng)了水域，密集的香菇草不僅給人視覺(jué)上帶來(lái)不愉快的體驗(yàn)，還因其對(duì)水體生態(tài)的破壞而產(chǎn)生的刺激性氣味讓游客對(duì)其種植區(qū)域避而遠(yuǎn)之，而嗅覺(jué)體驗(yàn)也正是景觀營(yíng)造的重要部分。因此可以看出兩者的實(shí)際表現(xiàn)與本次研究評(píng)價(jià)結(jié)果比較一致。相比而言，蒲葦和睡蓮入侵性一般，兩者在中國(guó)引入的時(shí)間較長(zhǎng)，生態(tài)效益和觀賞效益很大，睡蓮更是栽培品種繁多，兩者在全國(guó)范圍內(nèi)濕地景觀的營(yíng)造上都受到追捧，并且已趨于歸化。但從實(shí)際表現(xiàn)來(lái)看，在沒(méi)有控制種植區(qū)域的地塊，兩者仍然出現(xiàn)生長(zhǎng)雜亂、觀賞效果差以及群落生態(tài)和群落內(nèi)其他植物受到抑制的現(xiàn)象，因此也與本次研究的評(píng)價(jià)結(jié)果相符。粉綠狐尾藻在此次評(píng)價(jià)中得分較高，原因在于其在少量應(yīng)用且控制強(qiáng)度大的水體中入侵性不是很明顯，說(shuō)明在植物配置中控制其用量并且實(shí)現(xiàn)各種生活型的濕地植物合理搭配，就能很好地發(fā)揮其生態(tài)作用和觀賞特性，形成層次豐富的植物景觀。

(2)從準(zhǔn)則層和指標(biāo)層的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看：在群落景觀(B1)方面，所研究的5個(gè)種的得分相差不大，且植物景觀的層次性(C1)、植物與其生境的和諧性(C2)和植物景觀的視覺(jué)舒適度(C3)3個(gè)指標(biāo)都處于“一般”的評(píng)分等級(jí)上，說(shuō)明選取的樣方比較典型，也從側(cè)面反映出5種植物的入侵性確實(shí)對(duì)景觀造成了一定的影響，證明了本次實(shí)驗(yàn)的可行性。群落景觀指標(biāo)在綜合評(píng)價(jià)中的權(quán)重雖不高，但也有相當(dāng)一部分比例，而在前人對(duì)植物入侵性評(píng)價(jià)中極少考慮到景觀因素。在群落生態(tài)(B2)方面，2個(gè)多樣性指標(biāo)權(quán)重較大，也是5種植物之間得分差距較大的指標(biāo)，其中睡蓮得分較低，其部分原因在于植物配置過(guò)于追求規(guī)模上的視覺(jué)效果，忽視了生態(tài)上的“平衡”而造成了群落不穩(wěn)定，若想長(zhǎng)期維持景觀效果，只能從配置下手或投入大量資金進(jìn)行后期管理。因此景觀設(shè)計(jì)者在植物配置時(shí)，除了追求自然美、意蘊(yùn)美和異域風(fēng)情，更應(yīng)注重景觀效果的維持，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性景觀的營(yíng)造。在個(gè)體生態(tài)(B3)方面，僅睡蓮因歸化程度高而得分較高，其他種均得分很低，加上個(gè)體生態(tài)方面的權(quán)重占比很高，說(shuō)明在營(yíng)造植物景觀時(shí)應(yīng)著重考慮植物的個(gè)體生態(tài)指標(biāo)。

4 結(jié)論與討論

在本次評(píng)價(jià)中，香菇草和再力花被判斷為少量利用且嚴(yán)格控制類(Ⅱ級(jí))，與前人的判斷和實(shí)驗(yàn)分析較為一致，強(qiáng)調(diào)了對(duì)兩種植物的引入應(yīng)保持警惕；睡蓮和蒲葦被判斷為可以利用但須加防范類(Ⅲ級(jí))，為前人對(duì)其入侵性的判斷提供了具體數(shù)據(jù)支持[12,19]，彌補(bǔ)了空缺；粉綠狐尾藻被判斷為可以利用但須加防范類(Ⅲ級(jí))，與前人的判斷結(jié)果有偏差[11-13,20]，從查閱的文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)看，粉綠狐尾藻在完全野生的狀態(tài)下入侵性非常大，因此仍需綜合其在各種條件下的生長(zhǎng)生存情況進(jìn)行深入評(píng)價(jià)。

權(quán)重上群落生態(tài)>個(gè)體生態(tài)>群落景觀，群落景觀上5種植物得分相差不大且處于及格線上下，群落生態(tài)中的2個(gè)多樣性指標(biāo)權(quán)重較大也是得分差距較大的指標(biāo)，個(gè)體生態(tài)除睡蓮?fù)馄渌N得分非常低，此現(xiàn)象不容忽視。

該研究以景觀視角為主，綜合考慮了外來(lái)種在景觀和生態(tài)兩個(gè)方面入侵性的表現(xiàn)，建立了具有系統(tǒng)性、實(shí)用性和靈活性的綜合評(píng)價(jià)體系，無(wú)論是景觀指標(biāo)還是生態(tài)指標(biāo)，其評(píng)價(jià)結(jié)果都能在景觀視角下得到合理的分析和解釋，但是在樣方的選取以及照片的拍攝和評(píng)價(jià)上仍具有一定的主觀性。此次評(píng)價(jià)僅是在景觀視角下對(duì)所調(diào)查的濕地植物入侵性進(jìn)行初步了解，今后還需進(jìn)一步深入研究。