哈爾濱市中小河流河岸緩沖帶挺水植物篩選研究

宋思銘

(哈爾濱市水務科學研究院，哈爾濱 150001)

1 概 述

挺水植物的莖葉挺出水面，根系扎入泥土，花開時花朵離開水面，多數花色艷麗，植株形態直立挺拔。大部分挺水植物都有改善水環境質量、增強河岸帶觀賞價值的作用，如今挺水植物己被廣泛應用于人工河岸帶構建、水景園、野趣園的營造中，但并非所有的挺水都具有實際推廣價值[1]。哈爾濱市有著豐富的挺水植物資源，其中相當一部分的挺水植物具有較強的生態價值，適合用于哈爾濱市河岸緩沖帶的構建。

2 研究方法

2.1 評價指標選取與等級結構

2.1.1 評價指標的層次結構

本文借鑒水生植物群落評價方法及生態學相關理論，采納相關專家的意見和建議[2]，結合已有研究成果，選取7項指標進行挺水植物篩選。具體指標見表1。

表1 挺水植物篩選指標

耐寒性(C1)：以挺水植物在哈爾濱市中小河流河岸帶能夠正常越冬的最低溫度表示。

耐澇性(C2)：以挺水植物全部被水淹沒的生存天數表示。

耐旱性(C3)：以挺水植物在完全干旱的環境中生存的天數表示。

TN去除率(C5)：以挺水植物在哈爾濱市中小河流水質條件下的TN去除率表示。

花期長短(C6)：以挺水植物在哈爾濱中小河流河岸帶正常生長的開花時間表示。

植株高度(C7)：以挺水植物在哈爾濱中小河流河岸帶正常生長的地上部分長度表示。

2.1.2 評語等級結構

模糊評價的工作基礎是評價等級的劃分，評價等級確定后，利用評語將評價目標劃分成易于接受的等級，才能進行進一步的評價[2]。哈爾濱市中小河流河岸帶挺水植物篩選的總目標分為高度適宜、適宜、勉強適宜和不適宜4個等級，總目標評價等級及具體含義見表2。

表2 總目標評價等級及其含義

2.2 權重確定

在對所選7項評價指標模糊判斷的基礎上，運用層次分析法確定挺水植物的權重，將各因素進行兩兩比較判斷，構造出判斷矩陣。通過判斷矩陣的計算，進行層次排序和一致性檢驗，得到各因素的組合權重。

2.3 適宜性標準

在哈爾濱市中小河流河岸帶挺水植物篩選過程中，參照相關規范和研究成果[3]，并咨詢相關專家，形成河岸帶挺水植物指標標準，各標準的選取見表3。

EBV是CCB-Ⅱ制動機重要的人機操縱平臺，EBV主要由手柄桿，轉軸，摩擦盤，彈簧開關，撥桿，大、小齒輪，機械排氣閥，電位器，微動開關，面板，控制板卡、信號采集模塊、LON通信模塊組成，其中共有7個微動開關，2個電位器（大小閘各用1個）。EBV是整個制動系統Lon網絡中的一個節點，通過采集手柄所處的位置信息，這個位置信息包括電位器讀數與微動開關狀態，經過控制板卡分析計算后由Lon網傳輸至IPM，IPM下發指令至EPCU實施相應制動操作。

表3 挺水植物篩選指標等級標準值

2.4 隸屬度模型

對于評價指標值越大且所選植物越不適宜哈爾濱市中小河流河岸帶栽種的，采用降半提醒分布函數來描述它們的隸屬度，則每個指標對適宜性4個等級的隸屬度函數分別為：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：UⅠ、UⅡ、UⅢ、UⅣ分別為各評價指標對4個評價等級的指標隸屬度函數；x為各評價指標的實際值；A1、A2、A3、A4分別為各評價等級的分級標準值。

對于評價指標值越大且所選植物越適宜哈爾濱市中小河流河岸帶栽種的，采用升半提醒分布函數來描述它們的隸屬度，則每個指標對適宜性4個等級的隸屬度函數分別為：

(5)

(6)

(7)

(8)

式中：UⅠ、UⅡ、UⅢ、UⅣ分別為各評價指標對4個評價等級的指標隸屬度函數；x為各評價指標的實際值；A1、A2、A3、A4分別為各評價等級的分級標準值。

3 結果與分析

3.1 確定權重系數

各指標的判斷矩陣如下：

C1C2C3C4C5C6C7C111/283399C22192288C31/81/911/61/622C41/31/261199C51/31/261199C61/91/81/21/91/915C71/91/81/21/91/91/51

經計算，該判斷矩陣的最大特征根λmax=7.621 7，特征向量為(0.285 6，0.296 9，0.034 6，0.165 0，0.165 0，0.033 3，0.019 6)T，CI=0.103 6。

相應的RI=1.32，由此可計算出CR，即

CR=CI/RI=0.078 5<0.1

因為CR<0.1，所以該判斷矩陣是一致的。因此，哈爾濱市中小河流緩沖帶挺水植物篩選中各指標的權重系數為(0.285 6，0.296 9，0.034 6，0.165 0，0.165 0，0.033 3，0.019 6)T。

3.2 確定隸屬度值

通過查閱大量文獻，同時咨詢有關專家學者，確定了哈爾濱市中小河流河岸帶挺水植物篩選各指標的實際值[4-5]，以各指標平均值計，詳見表4。

根據表3中的指標標準值和表4中的指標實際值，利用式(1)-式(8)可以計算出各指標隸屬于不同等級的隸屬度值，建立不同植物各指標隸屬度值所組成的7×4階矩陣。

哈爾濱市中小河流河岸帶挺水植物篩選指標隸屬度值計算結果見表5。

表4 不同挺水植物各指標實際值

表5 各篩選指標隸屬度值

續表5

續表5

隸屬度矩陣建立后，利用所求得的特征向量即權重系數(0.285 6，0.296 9，0.034 6，0.165 0，0.165 0，0.033 3，0.019 6)T與隸屬度矩陣相乘，分別建立不同植物的模糊關系矩陣，見表6。

表6 不同植物模糊關系矩陣

從表6中可以看出，花葉蘆竹、美人蕉、千屈菜、德國鳶尾、再力花等5種植物隸屬于高度適宜的隸屬度值最大，分別為0.48、0.50、0.49、0.55、0.58，根據模糊數學的最大隸屬度原則，最終評定為這5種植物高度適宜哈爾濱市中小河流河岸緩沖帶栽種；蘆葦、水蔥、菖蒲、黃花鳶尾等4種植物隸屬于適宜的隸屬度值最大，分別為0.76、0.46、0.50、0.48，根據模糊數學的最大隸屬度原則，最終評定為這4種植物適宜哈爾濱市中小河流河岸緩沖帶栽種；水芹、香蒲等2種植物隸屬于勉強適宜的隸屬度值最大，分別為0.48、0.51，根據模糊數學的最大隸屬度原則，最終評定為這兩種植物勉強適宜哈爾濱市中小河流河岸緩沖帶栽種；雨久花、澤瀉等兩種植物隸屬于不適宜的隸屬度值最大，分別為0.53、0.52，根據模糊數學的最大隸屬度原則，最終評定為這兩種植物不適宜哈爾濱市中小河流河岸緩沖帶栽種。

4 結 論

對初步篩選出的13種植物進行了進一步篩選。其中，花葉蘆竹、美人蕉、千屈菜、德國鳶尾、再力花等5種植物高度適宜哈爾濱市中小河流河岸緩沖帶栽種，蘆葦、水蔥、菖蒲、黃花鳶尾等4種植物適宜哈爾濱市中小河流河岸緩沖帶栽種，水芹、香蒲等2種植物勉強適宜哈爾濱市中小河流河岸緩沖帶栽種，雨久花、澤瀉等2種植物不適宜哈爾濱市中小河流河岸緩沖帶栽種。

5 討 論

1) 哈爾濱市河岸緩沖帶植物資源豐富，在未來的研究中，可調查哈爾濱市河岸緩沖帶瀕危物種，建立本地區相應的物種資源庫，對其種群的數量和分布情況定期進行詳細記錄。

2) 河岸緩沖帶植被是由陸生植物和水生植物共同組成的，其中包括若干個完整的植物群落。而本文僅針對其中的一類水生植物——挺水植物進行研究，對于河岸緩沖帶來說僅有挺水植物是遠遠不夠的。所以在未來的研究中，應補充河岸緩沖帶其他組成部分的研究，使河岸緩沖帶的研究更為科學化、系統化。