層次分析法在三色堇觀賞性評價中的應用

杜曉華，劉會超，張風娟

（河南科技學院園藝園林學院，河南 新鄉(xiāng) 453003）

三色堇（Viola tricolor）為堇菜科堇菜屬多年生草本，常做一、二年生栽培。其原產歐洲，色彩鮮艷，花色豐富、開花早、花期長，是知名的早春花卉[1]。我國20世紀20年代開始引種三色堇，近年來應用日益廣泛[2]。隨著引種三色堇品種資源的不斷增加，科學評價是合理利用的基礎[3]，而三色堇的觀賞性評價涉及多個目標性狀，這些指標性狀有主觀成分和客觀成分，要求決策過程把定性分析與定量分析結合。層次分析法（Analytic hierarchy process，AHP）是一種定性、定量結合、系統(tǒng)化、層次化的分析方法，具有簡便、靈活、實用特點[4]。在景觀評價[5]、園林樹種選擇[6]、牧草品種篩選[7]、園藝植物品質鑒定[8]等多個領域被廣泛使用，但目前在三色堇觀賞性評價中還未見報道。

本文以33份三色堇種質材料為試材，在觀賞性狀調查基礎上，建立三色堇觀賞性層次分析結構模型，通過對其綜合評價，探討層次分析法在三色堇觀賞性評價上的適用性，為材料的合理利用提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗地自然概況

試驗在河南省新鄉(xiāng)市河南科技學院校內試驗地進行。試驗點地處北緯35°18′，東經113°54′，海拔70 m。氣候屬暖溫帶大陸性季風型氣候，年均氣溫14.4℃；7月最熱，平均27.3℃；1月最冷，平均0.2℃；極端最高氣溫42.7℃，極端最低氣溫-21.3℃。年均降雨量656.3 mm，最大降雨量1 168.4 mm，最小降雨量241.8 mm，年蒸發(fā)量1 748.4 mm。6～9月份降雨量最多，為409.7 mm，占全年降水72%。

1.2 材料

供試材料為33份三色堇種質資源，包括引自美國、荷蘭、上海、甘肅酒泉等地的品種材料及近年選育的種質材料。試驗材料于2009年10月5日播種營養(yǎng)缽，塑料大棚內育苗，2010年3月27日定植于大田，株行距0.5 m×0.2 m。隨機區(qū)組設計，3次重復，每小區(qū)20株，常規(guī)栽培管理。

1.3 方法

1.3.1 AHP模型構建

參照觀賞植物資源評價指標，指標間相互關聯影響以及AHP層次隸屬關系，建立三色堇觀賞性綜合評價結構圖（AHP模型）。

1.3.2 判斷矩陣建立與一致性檢驗

根據層次分析法理論[9]及園林專家對三色堇各觀賞性狀之間重要性的定性評價，運用1～9比例標度法（見表1）建立判斷矩陣，計算矩陣最大特征根λmax，按公式CI=（λmax-N）/（N-1）求一致性指標CI，其中，N為矩陣內因子總數；按公式：CR=[（λmax-N）/（N-1）]/RI計算CR，RI查隨機一致性表獲得。采用方根法[10]求出各指標性狀的權重系數（Wi）。

1.3.3 測定項目

在盛花期，每小區(qū)選10株生長健壯、具有典型性狀的單株，調查統(tǒng)計株高、株幅、分枝數、花期、花斑、花色、花數、花徑、葉長、葉寬，并計算葉面積，葉面積=（1/4）π/（葉長×葉寬）[11]。

1.3.4 數據處理

依據相關文獻[6,12-13]和園藝專家意見，建立花色、花斑和花期的評分標準（見表2），對三色堇各材料進行評分。按照公式：Xij（標準）=100Xij原/∑Xij原，對各性狀指標進行標準化處理，式中，Xij原為評分分值；對定量指標而言，Xij原為實測數據均值。將標準化處理后的指標值代入公式：yi=∑wjdij，計算各指標的綜合得分。式中，yi為第i個系統(tǒng)的綜合得分；wj是與評價指標dij相應的權重系數[8]。

表1 1～9級標度的標準含義Table1 Standard significance of 1-9 scales

表2 定性因子各項指標評分標準Table2 Evaluation standard of different quanlity factors

2 結果與分析

2.1 綜合評價體系AHP模型

對主要應用于花壇、花鏡或制作盆花的草本花卉而言，其觀賞性要求一是花（包括花色、彩斑、花大小、花數、花期），二是株形（與株高、株幅、分枝數相關），三是對地面的遮蓋效果（與葉片大小相關）。建立三色堇觀賞性綜合評價體系層次結構（AHP模型）。由圖1可知，該模型分為三層：第一層目標層（A）：對三色堇觀賞性進行綜合評價；第二層準則層（B），為影響三色堇觀賞性的三個方面，記為B=（B1，B2，B3）=（株形、花，葉）；第3層方案層（C），記為 C=（C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7，C8，C9，C10，C11）=（分枝數，株幅，株高，花期，花斑，花色，花數，花徑，葉面積，葉長，葉寬）。模型滿足三色堇觀賞性綜合評價的基本要求。

2.2 判斷矩陣及權重系數

表3為三色堇觀賞性目標層下各準則層的判斷矩陣；表4～6為各準則層下各性狀指標的判斷矩陣。由表3～6可知，各判斷矩陣的CR均小于0.1，通過一致性檢驗，說明建立的判斷矩陣合理。

圖1 三色堇觀賞性評價體系層次結構（AHP模型）Fig.1 AHP model of pansy ornamental assessment system

表3 三色堇觀賞性支配下各因素的判斷矩陣Table3 Matrix based on pansy ornament

從權重系數（Wi）來看，在株形、花和葉三個因子中，花（B2）的W2最大，其次為株形（B1）的W1，表明花是資源評價最重要指標，而株形則是影響三色堇整體觀賞性重要指標之一。在株形中，分枝數（C1）的權重系數較大（0.6491），在花因子中，花徑（C8）的權重系數最大（0.4679），在葉因子中，葉面積（C9）的權重系數達到0.5954。從各指標性狀綜合評價中的權重來看（見表7），花徑最大，其次為分枝數、再次為花數。

表4 三色堇株形支配下各指標的判斷矩陣Table4 Matrix based on plant shape B1

表5 三色堇花支配下各指標的判斷矩陣Table5 Matrix based on flower character B2

表6 三色堇葉支配下各指標的判斷矩陣Table6 Matrix based on leaf character B3

2.3 三色堇各品種觀賞性的綜合評價

供試三色堇各品種的觀賞性狀觀測數據見表8。依據各品種的觀測數據與評分，結合AHP分析中各指標的權重，得出三色堇各材料觀賞性綜合評分（見表9）。得分越高，材料的觀賞性越好。

表7 三色堇觀賞性評價中各指標權重Table7 Index weight coefficient of pansy ornamental assessment

表8 三色堇33份材料的觀賞性狀數據Table8 Ornamental characters of 33 pansy cultivars

續(xù)表

表9 三色堇各材料觀賞性的綜合評價Table9 Comprehensive scores of each pansy

由表9可知，參試三色堇材料的綜合得分為23.78～47.81。根據得分情況，可將33份三色堇材料劃分為3個等級，第一等級總分＞40分，包括CYS-H3、229.11、229.19、EWO、HSY4-1，觀賞價值高；第二等級總分30～40分，包括HWP51，229.03、229.07、229.18、229.08、229.04、08-C22-Ys1、 08-C22-Ys3、 10PW-1、 ERX、 08-C22-Ys2、229.01、229.10、XSYO-2、229.09、229.02、10PW-3、229.14、ZMY2-1、10PW-2、EYO、10WP-1、10PD、EXX、EP1，觀賞價值中等；第三等級總分＜30分，包括PY-1、PY-2、10YP-1，觀賞價值較低。

3 討論與結論

本文建立的三色堇觀賞性綜合評價AHP模型，分為目標層、準則層和方案層，方案層包含了與三色堇觀賞性緊密相關的11個指標性狀，較全面、系統(tǒng)。本文建立的三色堇4個判斷矩陣得到一致性檢驗結果。各因子權重系數的合理性表明，準則層的3個因子中花占據的分量最大，其次為株形、再次為葉，這與三色堇主要為觀花植物且多用于地被或盆花的實際需要相符，既要求在視覺效果上花多、花大、花期長等，又要求株形緊湊整齊，對地面的覆蓋效果好[12]；在方案層各性狀的權重系數中，花徑最大，這與習慣上依據花大小將三色堇品種首先分為大花、中花、小花類型相一致[1]。因此，本文建立的三色堇觀賞性綜合評價AHP模型及判斷矩陣較完整、合理、實用，可用于三色堇品種資源評價和育種材料的選擇。

對供試的三色堇的觀賞性綜合評價結果表明，33份三色堇材料中CYS-H3、229.11、229.19、EWO、HSY4-1觀賞價值高，應優(yōu)先選擇利用；而PY-1、PY-2、10YP-1觀賞價值較低，可予淘汰；其他材料觀賞性介于中間，可根據育種目標，結合材料本身特點予以選擇利用。

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