城市绿地植物景观密度的测量因子及评价指标

李承玺; 赵亚琳; 尹豪

【期刊名称】《《华中建筑》》

【年(卷),期】2019(037)011

【总页数】5页(P26-30)

【关键词】城市绿地; 绿地植物景观密度; 植物群落

【作 者】李承玺; 赵亚琳; 尹豪

【作者单位】北京林业大学园林学院; 浙江农林大学风景园林与建筑学院

【正文语种】中 文

【中图分类】TU985.1

植物物种多样性、植物组团搭配形式、植物密度等多方面因素影响着城市绿地植物景观的多样性、景观效果以及生态效益。然而，由于植物材料是具有生命力的，其所形成的植物景观同样也会随着时间的推移产生形态、季相、体量等多方面的变化，单纯地把平面的种植密度作为植物密度进而衡量城市植物景观是不够的。因此，在种植密度的基础上，

我们提出了绿地植物景观密度的概念，用以衡量植物景观在水平层面、垂直层面以及在所占空间中的疏密程度变化。

1 什么是城市绿地植物景观的密度

物理学上，对于密度的定义是：单位体积某种物质的质量叫密度。一般来说，单位土地面积内植物的株数，称作该场地的植物密度。但是植物是三维立体的物体，其生存的空间不仅仅是单位面积的土地，还有位于土地上方的立体空间。植物的密度会因为很多因素的影响而改变，简单的计算方法并不能完全说明植物群落的密度情况。

图1 植物生长过程中的偏枝现象

图2 城市绿地常见的25种不同树形

2 影响城市绿地植物景观密度的因素

不同于其他城市绿地的组成要素，园林植物是具有生命力的，其生长会受到多种外界环境因素的影响。同一植物个体在不同的时间和不同的外界环境因素影响下会呈现出不同的形态和样貌，因此，植物群落给人的密度感受也会随着群落内植物个体的变化而产生变化。因此，如果按照通常人们认为的植物种植密度的定义去测量单位面积内的植物密度，很难描述该场地内部植物景观的密度大小。想要合理界定某个植物群落的密度情况，应当将植物密度分别从平面植物密度、垂直密度以及三维空间密度三个方面综合评定。

2.1 速生树种与慢生树种

由于植物的生长速度各有不同，按照生长速度能够分为速生树种、中生树种和慢生树种。假设有一个初始状态较为稳定的植物群落，其中速生乔木占群落内植物数量的比例较大，短期内慢生树种几乎不会出现较大的形态改变，而速生树种则会表现出较大的形态和体量的变化，占据其他慢生树种的生长空间，进而阻碍其他植物的生长，甚至于影响此地块内植物群落的结构平衡和稳定。如若不加以人工干预，长期以往，生存空间有限，植物个体之间竞争激烈，不仅慢生树的个体生长会受到影响，速生树的个体形态也会发生相应的变形，出现偏枝现象（图1）。因此，在一个植物群落内，速生树种的快速生长，能够影响植物群落整体在不同时间节点给人的绿量感受和密度感受。

2.2 常绿树种与落叶树种

在城市绿体系统规划中，通常会规定常绿植物与落叶植物的种类和比例。常绿树是指一年四季都具有绿叶的乔木和灌木。常绿树的树叶寿命是2～3年或更长，每年都有部分新生树叶和部分脱落树叶，由于叶片的陆续更新，故终年保持常绿。落叶树是指树木春季生长的叶片，秋季逐步完全脱落，无过冬叶片，叶片寿命只有5～10个月[1]。当一个植物组团内的落叶植物占70%时，由于冬季气温下降，落叶树会只剩下枝干。在碧树浓荫的夏季，该植物群落传达出的密度感受一定是强于冬季的。因此植物群落传达出的密度感受也会因季节变化和落叶树的凋零而发生相应的变化。

2.3 园林植物的不同形态

在城市绿地中，园林植物的种类非常繁多，呈现的植物树形也是变化万千。不同树形植物的相互搭配，对形成植物群落的韵律感和层次感起到至关重要的作用。常见的城市绿地植物的树形大致可以分为伞形、尖塔型、笔形、圆柱形、馒头形、卵形以及垂枝形等25种不同的树形（图2）。不同树形的植物在生长过程中所需要的生长空间也有所不同，例如：圆柱形植株相较于水平方向的生长空间更需要垂直方向上的生长空间；而伞形植株则更需要距离地面有一定高度的空中能够伸展枝条的横向空间。此外，同一植株在不同树龄阶段，也会有不同的树形表现，雪松在幼龄时呈现出锦簇的球状，成年后树形呈塔状舒展开来，老年时的枝干盘虬迂回富有动态感[2]。不同株形植物相互搭配形成的植物群落，随着植物的自由生长，植物群落的空间密度也会发生相应的改变。

2.4 植物景观的配置方式

不同植物具有不同的生态习性，按照植物配置的相关原则，选择合理的植物相互搭配，才能形成具有良好景观效果的植物组合。高大乔木与草坪的搭配能够形成疏林草地式的林下空间，人们置身其中能够有较为疏朗的视线感受；小乔木与灌木的组合搭配，能够在分割空间的同时不阻隔视线，视觉上给人的感受是密度适中的；而乔灌草的复层植物组合在立面上会一定程度地阻碍人们的观景视线，传达植物绿量较大、密度较大的感受。不同的植物材料按照不同的植物配置方式组合在一起，会呈现出不同的植物群落密度感受。

3 城市绿地植物景观密度的衡量指标

城市绿地的植物景观密度，不应仅仅指单位面积内的植物株数，应当综合考虑植物的形态体量、生长习性、搭配方式、常绿与落叶树种比例等因素。为更加准确地界定和评价

某一植物群落景观的密度情况，针对不同的植物种植形式，应当采取相对应的测量与评定方式。

3.1 植物的株距

同一高度层次，成行成列种植的乔木群落，测量相邻两植株之间的株距，并将所有株距的总和除以总株数，作为此类型植物群落的密度指标D=∑（d1，dn）/n，d=L+1/2（Ф1+Ф2），D指乔木平均株距，d代表相邻两株植物之间的株距，Ф1和Ф2分别代指距离地面1.3m高度的植株1和植株2的胸径，L代指植株1和植物2距离地面1.3m处的枝干间的最近距离。

此种测量方式仅仅适用于单一乔木层次的群落密度测量与界定，无法确定复层植物群落的密度。

3.2 郁闭度和盖度

在对森林进行资源调查和结构研究时，郁闭度通常作为界定林分结构和林分密度的重要指标[3-4]。林分郁闭度指森林中乔木树冠在阳光直射下（90°）在地面的总投影面积（冠幅）与此林地（林分）总面积的比。郁闭度的测量方法有样点法、样线法、计算法、目测法、树冠投影和遥感图像法等多种方式。在城市绿地中，通常采用简单易行的样点测定法，即在城市林分中，机械设置100个以上的样点，在各样点位置上抬头垂直昂视的方法，判断该样点是否被树冠覆盖，统计被覆盖的样点数。郁闭度的计算方法则为：郁闭度=被树冠覆盖的样点数╱样点总数（总冠幅╱样方总面积）[5]。根据联合国粮农组织规

定，以十分制计算，郁闭度指数≥0.7的为密林，0.20≤郁闭度指数≤0.69为中度郁闭，郁闭度指数＜0.20为疏林[8]。

林分郁闭度的检测方法通常要求被测定的对象有明确的林冠，即为乔木。生态学上与林分郁闭度概念定义相似的还有“盖度”[6-7]。盖度，是指植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比，即投影盖度。在测量郁闭度和盖度时，通常不考虑枝叶之间形成的缝隙，仅考虑植株的形态特性，投影盖度通常不扣除枝叶间的太阳斑点或空隙。盖度的大小，取决于植株自身的生物特性，如植株形态、体量以及植株叶面积的大小等。

3.3 冠幅指数与重叠率

冠幅指数是指植物群落的冠幅面积总和与单位土地面积的比例，按照植物群落的层次不同，分为乔木的冠幅指数和灌木的冠幅指数。测量植物的冠幅应当针对不同冠幅方向，多次测量求平均值，并记录保留最大值和最小值。冠幅指数在一定程度上，能够表明植物群落不同层次的植物密度[9]。

冠幅重叠率指植物群落的冠幅重叠面积的总和与冠幅面积的总和之比，由于冠幅重叠部分的面积会因为观察方向的改变而出现偏差，因此按照冠幅的垂直投影的重叠面积来计算。计算公式为：冠幅重叠率=（植物的冠幅面积总和-群落树冠垂直投影面积的总和）╱植物的冠幅面积总和。冠幅重叠率越大说明植物冠幅的重叠程度越高，植物群落的种植密度就越高。

表1 单一树种测量因子树种 胸径/cm 平均冠幅/cm 平均株高/cm 平均株距/cm 冠幅

年平均增长量/cm X Ф W H D W+

表2 植物层次划分序号 植物株高 植物层次1 H≤3m 上层2 3＜H＜6m 中层3 H≥6m 下层

表3 复层植物测量因子序号 植物类型 测量因子数量 胸径 株高 冠幅 冠幅指数 三维绿量1 乔木 种类NФHWQITCTGB丛数丛高 丛幅 丛幅指数2 灌木 种类 —N H W SITC —病虫害、偏枝、发黄等长势较差的植物种类及数量3 地被、藤本 种类丛数高度盖度 — — —N H C

表4 乔木三维绿量的计算公式（注：其中w为植物的冠幅，h为植物的冠高）序号 1 2 3 4 5 6 7树冠形状 卵形 圆锥形 球形 半球形 球扇 球缺形 圆柱形计算公式images/BZ_32_1045_1713_2450_1847.png

表5 评价指标层次表目标评价层 项目评价层 因子评价层绿地植物景观密度A植物个体B1 植物个体活力C1植物组团内竞争性C2植物树形的完整性C3植物季相、色彩的丰富性C4景观美学B2 植物种植形式多样性C5植物组团尺度宜人性C6植物组团外形优美性C7植物组团色彩协调性C8生态价值B3 植物种类多样性C9植物配置合理性C10绿地地被覆盖率C11植物与生境和谐性C12环境舒适性C13

3.4 叶面积指数（LAI）

叶面积指数（LAI）指一片林分或一株植物叶的表面积与土地表面积的比率, 来定量描述群体水平上叶子的生长和叶子密度的变化，是植被结构的核心参数之一[10-11]，用以

衡量植被叶片的疏密程度。利用相关仪器测量植物群落的叶面积指数数值较为准确，这种直接测量的方法针对样本范围较小、结构较简单的植物群落较为实用，但耗时耗力，且对植物具有破坏性。光学测量法是最具代表的间接测量法，即利用光学仪器获取的冠层间隙率和透过率来反演叶面积指数，快速高效，目前被广泛应用于叶面积指数地面测量和遥感验证中[12]。但落叶植物在寒冷的冬季，植物叶片脱落，只留下枝干，叶面积指数显然不适宜用于枝叶凋零的冬季。

3.5 三维绿量

以上所有的测量方法和指标均基于二维空间，但植物是三维立体的，植物群落景观也有着复杂的结构层次，应当从三维空间上进行测量和评价。三维绿量通常用以衡量绿地的生态效益，其定义为：植物群落中，所有生长中植物茎叶所占据的空间体积[13-14]，单位为m3。植被三维绿量的模拟估算有遥感技术测算法、高光谱测算法、模拟方程测算法以及航片计算机模拟测量法。植物的三维绿量打破了二维指标的局限性，能够更好地界定植物群落的层次和密度情况。

4 城市绿地植物景观密度的测量因子

4.1 单一树种的列植或片植

列植的植物景观通常会以行道树的形式出现在城市绿地中。

行道树的树种选择通常采用冠幅较大、遮荫效果较好的高大乔木，按照线性种植，且

每两株乔木间隔距离相等。在测量城市道路行道树的种植密度时，运用平均株距作为衡量行道树种植密度的指标。除此之外应当掌握行道树的生长速率，及平均每年冠幅增加的宽度等数据，用以计算当乔木成年时，植物的枝干是否有足够的伸展空间。如果能够确保乔木在多年后依然能保持良好的生长状态，那么这种种植形式的乔木密度是合理的。反之，为避免植株之间竞争导致的苗木损耗，应当适时对行道树进行疏理或更换。因此，确定行道树的种植密度情况，需要测量的因子如表1所示。

由于不同植物有不同的生活习性，有些植物耐阴，有些植物喜阳，因此判断植物枝干在未来是否有足够生长空间，具有一定难度。在判断行道树种植间距是否合理时，可参照树龄较大的同种植物形成的稳定环境下，相邻同种植物之间的株距，按照表中因子测量出相对应的数据，进行两条道路的对比，如果一年内，行道树冠幅的年增长量超越了该树种能够正常生存的最大冠幅重叠面积，则说明一年内该行道树的种植间距需要进行调整。

4.2 乔灌草多种植物搭配种植

在城市绿地中，植物景观通常是以不同品种植物组合配置的形式出现的，结构层次较为复杂，无法根据单位面积的植物株树界定植物密度，也无法凭借简单的植物株距来评定群落中植物的种植密度情况。

为更准确地测量植物景观的密度情况，根据植株实测高度，将植物群落层次划分如表格所示：上层—高度≥6m的植株；中层—高度3～6m的植株，包括小型乔木及幼树；下层—高度≤3m的植株，如表2所示。对同一群落中不同层次的植物进行分类，按照相应的评价指标测量相应的因子。

植物群落按照此种方法分为三个层次，植物测量因子依植物类型不同而异，具体如表3所示[15]。

除常规的记录植物群落中植物种类和数量之外，乔木胸径、折冠高、冠幅、三维绿量都是乔木重要的测量因子；灌木的测量还有丛高、丛幅等；地被与藤本植物还有盖度这一测量因子。群落内出现偏枝现象、发黄、病虫害等长势较差的植株种类和数量，也是衡量种植密度合理与否的重要指标之一。将所测得的数据整理归纳成表格，为下一步的对比评价做准备。由于植物景观具有生命力，植物群落每年的形态都会伴随植株个体的生长量增加而发生改变。即便是竣工五年之后依然长势较好的植物群落，十年百年之后是否能保持结构稳定也存在一定疑问。因此，想要判定植物密度是否合理，应当以时间刻度作为衡量植物群落种植密度的基本前提，并按照植物种类确定该植物能够在该时间段内保持良好生长状态的最佳指标区间[16]。乔木的三维绿量测量可以已有的数据进行计算，具体的计算公式可以参照表4。

5 城市绿地植物景观密度的评价指标与体系

虽然植物组团的种植密度、郁闭度、盖度、冠幅指数等衡量指标在一定程度上能够衡量植物景观密度的大小，但为了能够衡量城市绿地植物景观密度是否适宜，需要选择相应的评价指标构建绿地植物景观密度评价体系。通过对国内景观评价理论[17-18]以及《中国森林公园风景资源质量等级评定》、《国家湿地公园评估标准》等相关国家规范标准的研究，选择从植物个体、景观美学、生态价值三个方面进行评价（表5）。

评价体系中的一些指标只能定性，并不能进行量化，且评价体系中的一些评价指标是

相互影响的，无法单独进行研究评价，所以可以采用层次分析法进行分析。

通过建立城市绿地植物景观密度评价体系，利用评价结果对客观数据进行验证，并于经典案例相对比，可以得出植物景观密度在一定年限内是否合理，进而指导对植物群落的调节。

结语

城市绿地植物景观的密度，不应只是二维空间上的植株所占面积的比例，也应包含三维空间的立体密度；不应只是单位面积的植物株数，也应包含单位空间体积内植物的三维体积所占比例。因此，在对城市绿地植物景观密度进行调查研究时，要综合植物种类、植物自身生长习性、植物之间相互竞争产生的影响以及植物对生长环境的需求等众多因素综合考虑，经验性的评价模式是建立理论评价体系的基础。对已有城市绿地植物密度的评价，可以及时移植影响其他植物生长的植株个体，去除长势较差的植物个体，调整群落结构，使得城市绿地达到可持续的平衡稳定状态。通过调查研究现状城市绿地植物景观的密度情况，评价植物种植密度的合理与否，能够为今后城市绿地空间营造以及城市植物景观的打造提供更加合理的参照及标准。

资料来源：

文中所有图片均由作者绘制。

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