20個觀賞竹品種引種價值綜合評價研究

冷寒冰

(上海植物園，上海城市植物資源開發(fā)應(yīng)用工程技術(shù)研究中心,上海 200231)

20個觀賞竹品種引種價值綜合評價研究

冷寒冰

(上海植物園，上海城市植物資源開發(fā)應(yīng)用工程技術(shù)研究中心,上海 200231)

以20個觀賞竹品種為試驗材料，選取9個性狀作為評價因子，采用灰色關(guān)聯(lián)法和層次分析法相結(jié)合的方法建立評價系統(tǒng)。結(jié)果表明：通過層次分析法分析各權(quán)重值，觀賞價值、抗病蟲害能力和抗寒性為決定觀賞竹品種引種價值的主要性狀，所占比重分別為0.557 2、0.202 8和0.083 4，并在此基礎(chǔ)上，依據(jù)加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度值，判斷20個觀賞竹品種引種價值的排序，大黃苦竹、花稈早竹、刺黑竹、銀絲竹和金條竹排名前5位，引種價值最高，值得大力推廣應(yīng)用。

觀賞竹；引種；灰色關(guān)聯(lián)法；層次分析法；綜合評價

全世界分布有120屬1 400余種竹子，我國就有37屬500余種(含種下等級)，是世界上竹類植物分布最多的國家，其中有10屬48種為中國特有竹種[1-2]。觀賞竹作為具有觀賞開發(fā)價值的竹種、變種和變型，枝葉茂盛，形態(tài)各異，色彩多變，按觀賞部位可以劃分為觀稈色、觀稈形、觀葉色、觀葉形、觀筍等5種觀賞類型。在城市，主要用于盆栽盆養(yǎng)、庭院和公園美化、街道和綠地美化[3]。隨著城市綠化的發(fā)展，不少專類園引進(jìn)大量觀賞竹品種進(jìn)行展示和造林造景，大大豐富了竹資源的應(yīng)用，因此建立一套行之有效的綜合評價體系可以快速而有效地篩選出優(yōu)良的竹品種。

近年來，對于觀賞竹品種的引種篩選，有定性的單一指標(biāo)評價[4]，也有定量的多指標(biāo)綜合評價[1,2]，方法有等級評定法[5]、百分制評分法[6]、層次分析法[7]等，但就如何建立一個定性和定量相結(jié)合的綜合評價體系卻鮮見報道。為此，本研究從觀賞特性、生物學(xué)特性和生態(tài)適應(yīng)性等3個方面選擇9個性狀，運(yùn)用層次分析法和灰色關(guān)聯(lián)法相結(jié)合的方法，建立觀賞竹品種引種價值綜合評價體系，以期為日后竹種選擇和應(yīng)用提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地自然概況

引種試驗地設(shè)在上海植物園苗木基地，地標(biāo)位置為31°10’N和121°26’E，占地81.86 hm2。該地區(qū)氣候?qū)儆诒眮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨熱同期，日照充分，春季較短，冬季較長，平均氣溫為17.6℃，年降水量1 173.4 mm。

1.2 試驗材料

2014年自江蘇常州引進(jìn)分別隸屬6屬的20種觀賞竹品種(含變種、變型)作為試驗材料，合計823株，于2014-2016年進(jìn)行觀測、試驗。母竹掘苗規(guī)格如表1所示。

表1 母株引種規(guī)格

1.3 研究方法

1.3.1 生物學(xué)特性試驗 觀賞竹品種于2014年2月底作為母竹引進(jìn)上海植物園苗圃地，并立即種植。定植6個月后，調(diào)查其成活率；并在3年內(nèi)于每年的發(fā)筍期調(diào)查和統(tǒng)計竹種的植穴出筍率、單穴成竹量，同時對新竹的胸徑進(jìn)行測定，對比引種母竹的胸徑，研究引種地新竹胸徑生長的變化。管理上按常規(guī)方法進(jìn)行土、肥、水管理，注意病蟲害防治。

成活率=成活株數(shù)/栽植株數(shù)。

植穴發(fā)筍率=當(dāng)年出筍穴數(shù)/總植穴數(shù)。

單穴成竹量=總成竹量/總植穴數(shù)。

新竹母竹胸徑比=新竹母竹胸徑比。

2016年夏季7-8月，選擇晴朗無風(fēng)的天氣，用Li-6400光合測定儀，對20種植物的光合特性進(jìn)行測定。選取竹稈冠層中部東南方向的一級枝頂端充分伸展，且生長狀況較為一致的當(dāng)年生葉作為測試樣本，每株測定3-5片。測定時間段為7:00，9:00，11:00，13:00，15:00，17:00。

由實測的光合速率，求得竹種單位葉面積日固碳量，植物日同化量計算如下[8]：

(1)

式(1)中：WCO2——單位葉面積日固碳量(g·m-2·d-1)；

Pi——實測的瞬時光合速率(μmol·m-2·s-1)；

n——實測光合速率的時段數(shù)，為6；

δ——取0.8，植物晚上的暗呼吸消耗量按白天同化量的20%計算；

44/1 000 和32/1 000——二氧化碳和氧氣的摩爾質(zhì)量；

12——白晝光合時間按12 h計。

1.3.2 生態(tài)適應(yīng)性評價和觀賞性評價 調(diào)查2014-2016年危害不同竹種的病蟲害種類和危害程度，觀察這幾年的變化，并進(jìn)行適應(yīng)性評價[7]。

2016年1月出現(xiàn)-8 ℃的極端低溫，根據(jù)各竹種在最低溫度時期的抗寒性表現(xiàn)，以竹子植株的受害情況及恢復(fù)能力對其耐寒適應(yīng)性進(jìn)行評價[4]。

2015年7-8月出現(xiàn)38 ℃高溫達(dá)半月之久，根據(jù)各竹種在高溫時期的抗旱和抗熱性表現(xiàn)，以竹種受害情況對其耐高溫干旱性進(jìn)行評價[9]。

按觀賞竹的觀賞特點(diǎn)可分為觀稈、觀葉、觀筍、觀姿竹種。在新竹生長發(fā)育充分時，觀察記錄各竹種新竹的葉色及葉形、稈色及稈形，與母竹對照，判斷新竹能否保持母竹原有的觀賞性狀特征。

表2 觀賞竹品種生態(tài)適應(yīng)性因子和觀賞價值的評分標(biāo)準(zhǔn)

1.4 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

由于描述觀賞竹品種生物學(xué)特性、生態(tài)適應(yīng)性和觀賞性等功能指標(biāo)的量綱不同，不同指標(biāo)間不具有直接可比性，為此，應(yīng)通過隸屬函數(shù)對所選取的指標(biāo)進(jìn)行量化[10]。

隸屬函數(shù)采用極大型線性函數(shù)表示：

(2)

式(2)中：Xj表示第j個因子的得分值，Xmax為第j個因子得分最大值，Xmin為第j個因子得分最小值。

1.5 層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重

1.5.1 建立分層結(jié)構(gòu)模型 根據(jù)觀賞竹各性狀指標(biāo)間的相互關(guān)系和隸屬關(guān)系，建立3個層次的綜合評價模型，第一層是目標(biāo)層(A)，為引進(jìn)觀賞竹品種的綜合評價，第二層是約束層(B)，包括生物學(xué)特性(B1)、生態(tài)適應(yīng)性(B2)和觀賞性(B3)，第三層是指標(biāo)層(C)，包括選取的9個性狀指標(biāo)(表3)。

表3 觀賞竹品種評價因子的分層結(jié)構(gòu)模型

1.5.2 構(gòu)建判斷矩陣及一致性檢驗 在認(rèn)真研究文獻(xiàn)、征求專家意見的基礎(chǔ)上判斷各評價因素的相對重要性，根據(jù)T.L.Saaty 1-9比率標(biāo)度法[11]，對兩指標(biāo)相對重要性進(jìn)行比較，再依據(jù)重要性程度賦值構(gòu)建判斷矩陣，標(biāo)度1、3、5、7、9分別代表2個指標(biāo)相比同等重要、前者比后者稍微重要、明顯重要、強(qiáng)烈重要和極端重要的意義；標(biāo)度2、4、6、8則表明處于相鄰兩項標(biāo)度之間，倒數(shù)表示2個指標(biāo)的反比較。通過計算判斷矩陣的最大特征根(λmax)及對應(yīng)的特征向量(Wi)，計算出某一層各因素相對于上一層某因素的相對重要性權(quán)重值。

如表4所示，對構(gòu)造的3個判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗。判斷矩陣偏離一致性指標(biāo)為CI=(λmax-n)/(n-1)，CI與判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI之比值CR，即為判斷矩陣一致性指標(biāo)[12]，CR=CI/RI(RI見表5)。若CR<0.10，則認(rèn)為該矩陣具有滿意的、可接受的一致性，否則應(yīng)對判斷矩陣進(jìn)行調(diào)整。結(jié)果顯示，3個判斷矩陣CR<0.10，均具有滿意的一致性。

表4 判斷矩陣及其一致性檢驗

B2-CiB2C6C7C8權(quán)重WiC61350．6334C71/3130．2605C81/51/310．1061λmax=3．0330 CI=0．0165 CR=0．0284<0．1

表5 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)

1.6 灰色關(guān)聯(lián)度分析

按灰色系統(tǒng)理論把參加試驗的20個竹種數(shù)視為一個灰色系統(tǒng)，每個竹種即為該系統(tǒng)中的一個因素。

1.6.1 灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)求算 依據(jù)公式求取各竹種9個性狀的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)。

(3)

式(3)中：Δij為第i個竹品種第j個性狀的無量綱化處理的測度值與最優(yōu)性狀值的絕對差值，ρ為分辨系數(shù)，取值范圍為0-1，本次評價取0.5。

1.6.2 計算加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度 將AHP法確定的各性狀的權(quán)重值帶入以下公式，求出各株系的加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度。

(4)

式(4)中：ri為第i個竹品種的灰色關(guān)聯(lián)度，Wj為第j個性狀的權(quán)重值，n=9(性狀數(shù))。

2 分析與結(jié)果

2.1 各評價因子權(quán)重的總排序

依據(jù)A-Bi 和Bi-Ci 所得到的權(quán)重值，計算出指標(biāo)層(C)各因子對于目標(biāo)層(A)的權(quán)重值。結(jié)果如表6 所示。

表6 約束層和指標(biāo)層各指標(biāo)的權(quán)重

由表6可以看出，觀賞竹引種篩選過程中，其觀賞價值是其首要考慮因素，所占權(quán)重也最大，為0.557 2，其次是抗病蟲害能力和抗寒性2個生態(tài)適應(yīng)性指標(biāo)，它們是竹種是否能夠在引種地存活的重要影響因素，權(quán)重分別占0.202 8和0.083 4。在生物學(xué)特性中，移栽成活率和新竹生長量對觀賞竹品種的引種適應(yīng)性影響最大，其權(quán)重值均為0.042 0，其次是植穴發(fā)筍率和單穴成竹量，權(quán)重值為0.015 9。因此在滿足高觀賞性的基礎(chǔ)上，竹種自身的抗病蟲害能力和抗寒性成為影響綜合評價效果最為重要的2個因素。

2.2 觀賞竹品種引種價值評價

各性狀因數(shù)量化單位不一致，按式(2)將原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，將表7數(shù)據(jù)壓縮在[0，1]區(qū)間內(nèi)，詳見表8，并構(gòu)造出“理想品種”。由于9個指標(biāo)均為越大越好的指標(biāo)，故采取上線測度的方法，取所有品種中的最大值。

表7 觀賞竹引種價值評分結(jié)果

表8 標(biāo)準(zhǔn)化處理后的評價結(jié)果

2.3 加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度的計算和觀賞竹品種的評價

依據(jù)公式求出各品種的加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度。按照關(guān)聯(lián)分析的原則，關(guān)聯(lián)系數(shù)越大，與“理想品種”越接近。由表9可知，20個觀賞竹品種與“理想品種”的關(guān)聯(lián)度為0.459 2～0.934 0，其中大黃苦竹與“理想品種”的關(guān)聯(lián)度最大，為0.934 0，引種價值最高，其次是花稈早竹和刺黑竹，分別為0.860 0和0.845 1，麻衣竹和木竹關(guān)聯(lián)度最小，分別為0.484 7和0.459 2。各觀賞竹綜合評價結(jié)果為：大黃苦竹>花稈早竹>刺黑竹>銀絲竹>金條竹>黃槽斑竹>對花竹>綠紋竹>金明竹>金桂竹>龜甲竹>長葉苦竹>橄欖竹>斑苦竹>紅殼雷竹>云和哺雞竹>黃槽桂竹>美竹>麻衣竹>木竹。

3 討論

3.1 層次分析法適用性

層次分析法是將定性分析與定量分析有機(jī)結(jié)合的科學(xué)決策方法，既有專家對各性狀指標(biāo)賦值打分的主觀邏輯判斷和分析，又可通過構(gòu)造兩兩比較的判斷矩陣確定各指標(biāo)對綜合性狀的影響權(quán)重， 濾出偶然因素，客觀、可行[13-14]。本研究中，在認(rèn)真研究文獻(xiàn)、征求專家意見的基礎(chǔ)上，觀賞價值所占比例最重，為0.557 2，其次是抗病蟲害能力和耐寒性，權(quán)重分別為0.202 8和0.083 4，這與李文揚(yáng)等[7]的研究結(jié)果基本一致。這既符合了城市園林用竹對自身竹種觀賞性的要求，也符合觀賞竹生態(tài)適應(yīng)性的要求，體現(xiàn)了本次品種選擇的主要目的。

表9 觀賞竹品種與理想品種加權(quán)關(guān)聯(lián)度

3.2 灰色關(guān)聯(lián)法的適用性

灰色關(guān)聯(lián)法是根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度的分析原則，關(guān)聯(lián)度越大則與理想品種越接近，引種價值也越大。通過構(gòu)造“理想品種”，體現(xiàn)了引種目標(biāo)的要求，又從現(xiàn)有觀賞竹品種的實際情況出發(fā)，更客觀、合理。范士杰認(rèn)為“理想品種”各性狀值應(yīng)稍高于所有參試品種相應(yīng)的性狀值，王青等[14]則從實際出發(fā)，株高、花徑和花梗長3個性狀選取了適中值，節(jié)間長選取了最小值。本研究的9個指標(biāo)中，生物學(xué)特性為定量測試指標(biāo)，生態(tài)適應(yīng)性和觀賞價值為評價打分，均是取最大值為“理想品種”。

3.3 層次分析法與灰色關(guān)聯(lián)法相結(jié)合

目前觀賞竹品種引種價值的篩選體系和標(biāo)準(zhǔn)尚未完善，往往依靠個人的經(jīng)驗與喜好僅選取個別指標(biāo)來進(jìn)行評價。本研究從觀賞竹品種生物學(xué)特性、生態(tài)適應(yīng)性和觀賞價值3個方面出發(fā)，盡可能多地選取評價指標(biāo)，并將指標(biāo)量化處理。采用層次分析法，通過人為賦值確定權(quán)重，利用灰色關(guān)聯(lián)法構(gòu)建“理想品種”，充分獲取各性狀的全部信息，將2種方法相結(jié)合優(yōu)勢互補(bǔ)，使評價體系更加嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)。

4 結(jié)論

綜合分析觀賞竹品種的觀賞特性和生長特性，本文選取了9個與其觀賞、生長及抗性密切相關(guān)的評價指標(biāo)，采用灰色關(guān)聯(lián)法和層次分析法建立的觀賞竹品種綜合評價體系，在確定了各指標(biāo)權(quán)重值的基礎(chǔ)上，依據(jù)加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度的值對20個觀賞竹品種進(jìn)行評價，最終確定20個品種引種價值的排序，為日后有效篩選出符合上海地區(qū)園林栽培與應(yīng)用的竹種提供了科學(xué)依據(jù)。

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The Comprehensive Evaluation of Introduction Value of 20 Ornamental Bamboo Species

LENG Han-bing

(Shanghai Botanical Garden, Shanghai Engineering Research Center of Sustainable Plant Innovation, Shanghai 200231, China)

Based on the experimental materials of 20 ornamental bamboo species, 9 characters were selected as evaluation factors to establish evaluation system with both grey correlation analysis and AHP methods. The results showed that the ornamental value, pest and disease resistance and cold resistance were the significant factors that determined the introduction value of ornamental bamboo species, their weight values were 0.557 2,0.202 8 and 0.083 4, respectively, in terms of the AHP method. According to the weighed grey correlation degree, the introduction value for 20 ornamental bamboo species was sorted, in whichOligostachyumsulcatum,Phyllostachyspraecoxf.viridisulcata,Chimonobambusaneopurpurea,Bambusamultiplexf.silverstripeandPhyllostachysaureosulcataf.flavostriataranked the top 5 and were suitable for promotion and application.

Ornamental bamboo species; Introduction; Grey correlation analysis; AHP method; Comprehensive evaluation

2017-02-26

上海市綠化和市容管理局攻關(guān)項目(G160312)；上海市科技興農(nóng)重點(diǎn)攻關(guān)項目(滬農(nóng)科攻字〔2013〕第1-5號)

冷寒冰，碩士研究生，工程師，從事城市生態(tài)等研究。E-mail：008slhb@163.com