文冠果類型綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

敖　妍

(北京林業(yè)大學(xué) 省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/國(guó)家能源非糧生物質(zhì)原料研發(fā)中心，北京 100083)

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文冠果類型綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

敖妍

(北京林業(yè)大學(xué) 省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/國(guó)家能源非糧生物質(zhì)原料研發(fā)中心，北京 100083)

摘要：【目的】構(gòu)建文冠果Xanthoceras sorbifolia不同類型的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為類型評(píng)價(jià)、實(shí)現(xiàn)分類經(jīng)營(yíng)提供依據(jù)?！痉椒ā吭谡莆瘴墓诠飳W(xué)特性及類型劃分的基礎(chǔ)上，應(yīng)用層次分析法構(gòu)建優(yōu)良類型綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。【結(jié)果】綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系由目標(biāo)層、控制層和指標(biāo)層組成。目標(biāo)層由生長(zhǎng)性狀、種子及果實(shí)性狀、產(chǎn)量性狀、產(chǎn)油性狀、物候期性狀組成。指標(biāo)層由19個(gè)具體指標(biāo)組成。應(yīng)用層次分析法、特爾斐法、指數(shù)綜合評(píng)價(jià)法確定了各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重和評(píng)價(jià)方法。利用該指標(biāo)體系對(duì)內(nèi)蒙古赤峰地區(qū)文冠果各類型進(jìn)行評(píng)價(jià)的結(jié)果顯示：花朵類型中，單瓣白花型和單瓣紅花型的得分較高，分別為3.96和2.75；果實(shí)類型中，大球果型得分最高(3.98)，其次是圓柱果型(3.67)、三棱果型(3.50)，這3類為入選的豐產(chǎn)高油優(yōu)良類型?！窘Y(jié)論】所建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系能滿足以油用為目的的文冠果優(yōu)良類型選擇要求。

關(guān)鍵詞：文冠果； 優(yōu)良類型； 評(píng)價(jià)體系； 層次分析法; 生物柴油

文冠果 Xanthoceras sorbifolia 為無(wú)患子科文冠果屬植物，其適應(yīng)性強(qiáng)，種子含油率30%～40%，是生產(chǎn)生物柴油的優(yōu)質(zhì)原料。文冠果已被列入《全國(guó)林業(yè)生物質(zhì)能源發(fā)展規(guī)劃(2011—2020年)》，成為我國(guó)最具開(kāi)發(fā)前景的生物質(zhì)液體燃料樹(shù)種之一[1- 4]。目前，文冠果生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展急需選育豐產(chǎn)、高油的優(yōu)良類型，以提高文冠果種子產(chǎn)量和質(zhì)量。

文冠果分布區(qū)廣，各地生態(tài)、氣候條件差異明顯，在長(zhǎng)期自然選擇中形成形態(tài)特征、經(jīng)濟(jì)性狀差異顯著的類型,例如花朵顏色、育性、果實(shí)形狀、產(chǎn)量特性等都存在明顯差異。由于研究目標(biāo)不同，目前的類型劃分方法以及優(yōu)良類型的評(píng)選方法各不相同，有些根據(jù)數(shù)量性狀進(jìn)行聚類分析[5]，有些僅根據(jù)花朵性狀特征進(jìn)行分類[6]。本研究從生物柴油樹(shù)種開(kāi)發(fā)利用的角度出發(fā)，明確優(yōu)良類型的評(píng)價(jià)指標(biāo)，統(tǒng)一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而構(gòu)建文冠果優(yōu)良類型綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，該體系是在對(duì)文冠果種質(zhì)資源情況進(jìn)行調(diào)查、收集，以及類型劃分的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，提出的簡(jiǎn)便、易行的優(yōu)良類型評(píng)價(jià)方法，有利于類型劃分與評(píng)選，實(shí)現(xiàn)分類經(jīng)營(yíng)與高效管理。

1材料與方法

1.1材料

以集中分布區(qū)的內(nèi)蒙古赤峰市40年生文冠果林分為對(duì)象進(jìn)行評(píng)價(jià)[7]，林分包括文冠果主要類型：?jiǎn)伟臧谆ㄐ?、單瓣紅花型、重瓣紫紅型、重瓣黃花型；小球果、大球果、扁球果、倒卵果、桃形果、三棱果、圓柱果[8]。共設(shè)置14塊標(biāo)準(zhǔn)地，調(diào)查單株630株。

1.2方法

1.2.1評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建通過(guò)層次分析方法，先把樹(shù)形樹(shù)勢(shì)、葉片、果實(shí)、種子等方面的性狀分類，然后根據(jù)層次包含關(guān)系構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體，構(gòu)建指標(biāo)評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各類型進(jìn)行分級(jí)，按層次分析法確定權(quán)重。具體評(píng)價(jià)方法：為消除指標(biāo)之間的差異，采用極差歸一化公式(1) 對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

(1)

標(biāo)準(zhǔn)化處理后, 性狀評(píng)價(jià)按綜合指數(shù)公式(2)進(jìn)行計(jì)算[9]。

(2)

式中: H為文冠果性狀優(yōu)良指數(shù)；m為指標(biāo)組指標(biāo)數(shù)；n為每指標(biāo)組下總指標(biāo)數(shù)；Wij為指標(biāo)權(quán)重。根據(jù)公式(2)計(jì)算出文冠果各性狀的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)H，據(jù)此評(píng)價(jià)性狀優(yōu)良度[10]。

1.2.2指標(biāo)測(cè)定及評(píng)價(jià)2009—2012年，在文冠果優(yōu)良林分內(nèi)選擇有代表性群體進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查。標(biāo)準(zhǔn)地面積為30 m × 30 m。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)林木進(jìn)行每木檢尺。主要觀測(cè)：樹(shù)高、冠幅、地徑、一級(jí)側(cè)枝粗、分枝角度、葉長(zhǎng)、葉寬、種子縱徑、種子橫徑、果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑、每果種子數(shù)、單株種子產(chǎn)量、出種率、單位投影面積產(chǎn)量、種子含油率、種仁含油率、始果年齡、果實(shí)成熟期。其中，樹(shù)高用勃魯萊氏測(cè)高儀(上海耶茂儀表有限公司)測(cè)定。地徑、一級(jí)側(cè)枝粗用圍尺測(cè)定。分枝角度是一級(jí)側(cè)枝與樹(shù)干的夾角。葉長(zhǎng)、葉寬：樹(shù)冠不同方向分別隨機(jī)采摘正常發(fā)育的小枝，每個(gè)小枝上取3片成熟葉片，測(cè)量葉片長(zhǎng)和寬。種子縱徑、橫徑：每株樹(shù)按四分法取15粒種子，用游標(biāo)卡尺測(cè)定，取平均數(shù)。果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑取樣和測(cè)量方法同種子。出種率=(種子質(zhì)量/果實(shí)質(zhì)量)×100%。單位投影面積產(chǎn)量=每株樹(shù)總產(chǎn)量/樹(shù)冠投影面積。含油率測(cè)定采用武漢航空儀表有限公司生產(chǎn)的HCY-10核磁共振(NMR)含油量測(cè)量?jī)x測(cè)定。根據(jù)所構(gòu)建指標(biāo)體系的評(píng)價(jià)結(jié)果，結(jié)合優(yōu)良類型選擇原則，選出優(yōu)良類型。

利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析。

2結(jié)果與分析

2.1指標(biāo)體系的結(jié)構(gòu)

建立文冠果優(yōu)良林分綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系實(shí)際上就是把優(yōu)良性狀綜合起來(lái)，用具體的指標(biāo)集合加以描述。在文冠果種質(zhì)資源調(diào)查、收集、保存、分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合近年來(lái)的一些樹(shù)種品種選育實(shí)踐，提出優(yōu)良性狀評(píng)價(jià)方法，初步構(gòu)建文冠果優(yōu)良性狀綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。以生物柴油樹(shù)種為文冠果開(kāi)發(fā)利用目的，其綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括生長(zhǎng)性狀、種子及果實(shí)性狀、產(chǎn)量性狀、產(chǎn)油性狀、物候期性狀。指標(biāo)體系分層構(gòu)架如表1所示，共有19個(gè)具體指標(biāo)。目標(biāo)層：最終目標(biāo)，即構(gòu)建文冠果優(yōu)良類型綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系?？刂茖樱褐С帜繕?biāo)層的5大主要因子，即生長(zhǎng)性狀、種子及果實(shí)性狀、產(chǎn)量性狀、產(chǎn)油性狀、物候期性狀。指標(biāo)層：組成控制層的具體因子。指標(biāo)層有19個(gè)具體指標(biāo)，反映了生物柴油樹(shù)種文冠果的主要形態(tài)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)特征。

根據(jù)文冠果不同類型的生長(zhǎng)狀況、生物學(xué)特性以及經(jīng)濟(jì)性狀特征，建立文冠果類型評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。將指標(biāo)層的各指標(biāo)分成5級(jí)，具體見(jiàn)表2。

表1文冠果類型綜合評(píng)價(jià)體系指標(biāo)框架

Tab.1Index system for comprehensive evaluation ofXanthoceras sorbifolia types

目標(biāo)層(A)控制層(B)指標(biāo)層(C)編號(hào)指標(biāo)編號(hào)指標(biāo)權(quán)重優(yōu)良類型綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系B1生長(zhǎng)性狀C1樹(shù)高0.006C2冠幅0.012C3地徑0.008C4一級(jí)側(cè)枝粗0.009C5分枝角度0.012C6葉長(zhǎng)0.002C7葉寬0.002B2種子、果實(shí)性狀C8種子縱徑0.004C9種子橫徑0.004C10果實(shí)縱徑0.015C11果實(shí)橫徑0.015C12每果種子數(shù)0.039B3產(chǎn)量性狀C13種子產(chǎn)量0.105C14出種率0.045C15單位投影面積產(chǎn)量0.408B4產(chǎn)油性狀C16種子含油率0.220C17種仁含油率0.037B5物候期C18始果年齡0.048C19果實(shí)成熟期0.010

表2文冠果類型評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

Tab.2Grading standard of evaluation indices of Xanthoceras sorbifolia types

編號(hào)指標(biāo) 各級(jí)別指標(biāo)值54321C1樹(shù)高/mC1>4 312 920 1512 935 304.54.01.61.41.41.21.41.24.64.44.64.416 14400 30035 3085 7033 3260 556C19果實(shí)成熟期極早熟早熟中熟晚熟極晚熟

2.2指標(biāo)權(quán)重的確定

根據(jù)層次分析法[11-14]得出權(quán)重，采用l～9標(biāo)度方法建立判別矩陣[15-16]，計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)權(quán)重(Wi)，層次單排序及一致性檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。總體一致性(CI)為0.030，平均隨機(jī)一致性(RI)為0.476，一致性比率(CR)為0.063<0.1，一致性滿足要求，說(shuō)明結(jié)果可靠。對(duì)各層次排序結(jié)果加權(quán)組合，得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)總目標(biāo)的權(quán)重值(表1)。

表3文冠果類型評(píng)價(jià)層次單排序及一致性檢驗(yàn)

Tab.3Single-level sequencing and consistency test result of type evaluation

權(quán)重A-BB1-CB2-CB3-CB4-CB5-CW10.0500.1110.0530.1880.8570.833W20.0770.2440.0530.0810.1430.167W30.5590.1520.1930.731W40.2570.1780.193W50.0580.2440.507W60.036W70.036最大特征根(λmax)5.4017.4305.4273.0652.0002.000總體一致性(CI)0.1000.0720.1070.0320.0000.000平均隨機(jī)一致性(RI)1.1201.3201.1200.5800.0000.000一致性比率(CR)0.0890.0550.0960.0550.0000.000

2.3類型評(píng)價(jià)結(jié)果

以集中分布區(qū)的內(nèi)蒙古赤峰市40年生文冠果林分為對(duì)象進(jìn)行調(diào)查和綜合評(píng)分。以指標(biāo)體系的權(quán)重為基礎(chǔ)，按照1.2的評(píng)價(jià)方法，結(jié)合不同類型分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查的各類型進(jìn)行綜合打分，評(píng)價(jià)得分見(jiàn)表4。從表4可以看出，不同花朵類型中，單瓣白花型文冠果得分(3.96)明顯高于其他花朵類型，單瓣紅花型得分也較高(2.75)。不同果實(shí)類型文冠果得分高低順序也有所差別，大球果型得分最高(3.98)，其次是圓柱果型(3.67)、三棱果型(3.50)。

表4文冠果各花朵、果實(shí)類型評(píng)價(jià)得分

Tab.4Scores of different flower and fruit types of Xanthoceras sorbifolia

花朵類型得分果實(shí)類型得分單瓣白花3.96小球果型2.68單瓣紅花2.75大球果型3.98重瓣紫紅花0.26扁球果型2.31重瓣黃花0.23倒卵果型2.26桃形果型2.98三棱果型3.50圓柱果型3.67

本研究從生物柴油原料樹(shù)種的角度出發(fā)，對(duì)文冠果進(jìn)行類型劃分和優(yōu)良類型選擇，因此種子產(chǎn)量、含油率等商品性狀是主要的選優(yōu)指標(biāo)[17]。在以上打分評(píng)定的基礎(chǔ)上，優(yōu)良類型選擇還結(jié)合以下原則：1)類型評(píng)價(jià)得分高于3.5分；2)林齡在10年以上；3)被選類型2～3年的平均單位面積產(chǎn)油量比當(dāng)?shù)叵嗤蛳嗨屏址謱?duì)照類型的平均單位面積產(chǎn)油量高30%；4)生長(zhǎng)快，進(jìn)入盛果期早；5)抗逆性強(qiáng)，適應(yīng)性廣。

根據(jù)各類型得分，結(jié)合以上優(yōu)良類型選擇原則，優(yōu)良類型選擇結(jié)果如下：調(diào)查地區(qū)平均單位投影面積產(chǎn)油量為17.39 g·m-2，各果實(shí)類型中，大球果型、三棱果型、圓柱果型這3類的單位投影面積產(chǎn)油量分別為23.85、 22.80、 22.55 g·m-2，分別是平均單位投影面積產(chǎn)油量的1.37、 1.31、 1.30倍，3種類型的種子產(chǎn)量、含油率、出籽率也都較高，因此，大球果型、三棱果型、圓柱果型3類為該地區(qū)的豐產(chǎn)高油優(yōu)良類型。

3討論與結(jié)論

受外界環(huán)境條件以及內(nèi)部基因突變的影響，文冠果產(chǎn)生了大量變異，表現(xiàn)為形態(tài)特征差異明顯的各類型，這些變異是進(jìn)行遺傳改良的主要資源。發(fā)展文冠果生態(tài)能源林既要具有維持生態(tài)平衡的作用，還要具有提供穩(wěn)定高產(chǎn)生物質(zhì)液體燃料原料的功能。因此，文冠果優(yōu)良類型評(píng)價(jià)指標(biāo)體系不僅考慮到種子產(chǎn)量、種子含油率等性狀，同時(shí)考慮到樹(shù)形樹(shù)勢(shì)、葉片、果實(shí)、種子等方面的綜合性狀。本研究在目標(biāo)層下提出3個(gè)準(zhǔn)則層，共19個(gè)指標(biāo)的文冠果類型的綜合評(píng)價(jià)體系。研究結(jié)果表明，單位投影面積產(chǎn)量、種子含油率、種子產(chǎn)量3項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值最高，其評(píng)價(jià)結(jié)果與文冠果選優(yōu)的基本原則一致，說(shuō)明層次分析法適合于綜合評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建。

根據(jù)以上指標(biāo)體系對(duì)內(nèi)蒙古赤峰地區(qū)文冠果各類型進(jìn)行了評(píng)價(jià)，花朵類型中單瓣白花型和單瓣紅花型的得分較高。果實(shí)類型中,大球果型得分最高，其次是圓柱果型、三棱果型，這3類為入選的豐產(chǎn)高油優(yōu)良類型。評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)、選擇目的相符，說(shuō)明所建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系能滿足以油用為目的的文冠果優(yōu)良類型選擇要求。

目前，有關(guān)能源樹(shù)種類型評(píng)價(jià)的研究不多，吳志莊等[9]同樣采用層次分析法建立了黃連木Pistaciachinensis優(yōu)良類型綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，評(píng)價(jià)結(jié)果與黃連木優(yōu)樹(shù)選擇的基本原則高度一致。范繁榮等[18]利用含油率、結(jié)實(shí)指標(biāo)結(jié)合生物量建立無(wú)患子Sapindusmukorossi單株選優(yōu)的綜合評(píng)價(jià)體系，并利用投影尋蹤技術(shù)對(duì)各量化性狀的權(quán)重進(jìn)行科學(xué)確定。本研究所建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系基本能滿足以油用為目的的文冠果優(yōu)良類型選擇的要求。本體系指標(biāo)選擇易于操作和推廣，適合文冠果主要分布區(qū)資源的評(píng)價(jià)。選出的優(yōu)良類型，生長(zhǎng)性狀和經(jīng)濟(jì)性狀均較優(yōu)秀，可作為文冠果無(wú)性繁殖的材料來(lái)源。

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【責(zé)任編輯李曉卉，莊延】

Establishment of comprehensive evaluation index system of Xanthoceras sorbifolia types

AO Yan

(Key Laboratory for Silviculture and Conservation of Ministry of Education/National Energy R&D Center for Non-food Biomass, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)

Abstract：【Objective】 To construct a comprehensive evaluation index system of Xanthoceras sorbifolia germplasm, and provide the basis for type evaluation and classified management. 【Method】Based on biological characteristics and type classification of X. sorbifolia, a comprehensive evaluation index system was established by analytic hierarchy process. 【Result】 The comprehensive evaluation index system was composed of three layers including a target layer, a control layer and an index layer. The target layer included growth, seed and fruit, seed production, oil production and phenophase characteristics. The index layer was composed of 19 indices. The weighted values of each index and evaluation method were determined by analytic hierarchy process, Delphi and index comprehensive evaluation methods. X. sorbifolia types in Chifeng, Nei monggol were evaluated using the comprehensive evaluation index system. Among different flower types, the scores of simple white flower (3.96) and simple red flower (2.75) were the highest. Among different fruit types, the score of big spherical fruit was the highest (3.98), followed with cylindrical fruit (3.67), and triquetrous fruit (3.50), and these three fruit types were considered as superior types with high production and high oil contents. 【Conclusion】The established evaluation index system can enable the selection of X. sorbifolia types for the purpose of oil production.

Key words：Xanthoceras sorbifolia; superior type; evaluation system; analytic hierarchy process; biodiesel

收稿日期：2015- 11- 19優(yōu)先出版時(shí)間：2016- 06- 01

作者簡(jiǎn)介：敖妍(1981—)，女，副教授，博士，E-mail: aoyan316@163.com

基金項(xiàng)目：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(2015ZCQ-LX- 02);國(guó)家國(guó)際科技合作專項(xiàng)(2014DFA31140)

中圖分類號(hào)：S718.553

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001- 411X(2016)04- 0046- 05

優(yōu)先出版網(wǎng)址：http://www.cnki.net/kcms/detail/44.1110.s.20160601.1352.014.html

敖妍.文冠果類型綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016,37(4):46- 50.