基于AHP的甘肅省14種野生季節(jié)變色植物觀賞價(jià)值評(píng)價(jià)

張繼強(qiáng), 仇貴芳, 劉冬皓, 馬 超, 柴春山, 朱 麗, 薛 睿

(1.甘肅省林業(yè)科學(xué)研究院, 甘肅 蘭州730020; 2.舟曲縣林業(yè)局, 甘肅 舟曲746300)

甘肅省地形地貌復(fù)雜多樣、氣候類型差異顯著，孕育了境內(nèi)豐富的野生植物資源。據(jù)調(diào)查，甘肅省野生植物約4 000種，分屬113科378屬。其中在風(fēng)景園林中可以利用的野生觀賞植物約1 000余種[1-3]，野生季節(jié)變色觀賞植物種類也比較多。目前，周滿宏[4-5]對(duì)甘肅省小檗科、忍冬屬和杜鵑花屬的野生觀賞植物種類進(jìn)行了調(diào)查，分析了其觀賞特性及園林用途；馬世榮[6]對(duì)子午嶺甘肅段野生觀賞植物資源進(jìn)行了調(diào)查及統(tǒng)計(jì)分析；王梅等[7]在蘭州市園林科學(xué)研究所對(duì)10種野生觀賞草本植物遮陰處理，探討不同野生觀賞植物的耐陰能力及耐陰機(jī)制差異，尋求能適應(yīng)蘭州省氣候和園林生長(zhǎng)條件的觀賞植物品種。甘肅省內(nèi)關(guān)于野生觀賞植物資源的研究?jī)H局限于觀賞價(jià)值的定性描述和評(píng)價(jià)，尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)其觀賞價(jià)值定性定量化，基于AHP評(píng)價(jià)的報(bào)道。

城市綠化是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分[8]，城市綠化水平是城市的核心競(jìng)爭(zhēng)力，也是衡量一個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化、科技水平的重要標(biāo)志[9]。甘肅省地處西北內(nèi)陸，受自然條件等原因的限制，適宜運(yùn)用于園林綠化的季節(jié)變色植物相對(duì)很少，極大的限制了城市園林“彩化”的進(jìn)程。本文擬對(duì)蘭州市周邊野生季節(jié)變色植物資源調(diào)查整理的基礎(chǔ)上，應(yīng)用次分析法對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)與分級(jí)，旨在篩選出適宜蘭州市、以及甘肅半干旱區(qū)園林綠化應(yīng)用的野生季節(jié)變色植物。

1 試驗(yàn)地概況

甘肅省蘭州市位于中國(guó)陸域版圖的幾何中心，是西北地區(qū)重要的工業(yè)基地和綜合交通樞紐，是新亞歐大陸橋中國(guó)段五大中心城市之一，是國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略上重要的節(jié)點(diǎn)城市[10]。蘭州市區(qū)南北群山環(huán)抱，黃河自西向東穿城而過(guò)，具有帶狀盆地城市的特征。野生季節(jié)變色植物綜合評(píng)價(jià)試驗(yàn)地設(shè)在甘肅省林業(yè)科學(xué)研究院五星坪基地，位于蘭州市七里河區(qū)五星坪后街，地理坐標(biāo)：103°47′19″N，北緯36°02′50″E。海拔1 500 m，氣候類型屬于中溫帶半干旱區(qū)[11]，特點(diǎn)是冬季寒冷漫長(zhǎng)，春夏界線不分明，夏季短促，氣溫高，秋季降溫快。年均氣溫9.8 ℃，極端最高溫度39.1 ℃，極端最低溫-23.1 ℃，年降水量為318.3 mm[12]，主要集中在6—9月，年蒸發(fā)量1 437.7 mm，年平均日照時(shí)數(shù)為2 446 h，全年無(wú)霜期154 d。土壤為黑壚土，pH值7.8～8.3。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

在查閱相關(guān)資料[1,13-16]的基礎(chǔ)上，于2014—2015年在蘭州市周邊的南北兩山、甘肅興隆山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、石佛溝國(guó)家級(jí)森林公園等林區(qū)，多次開(kāi)展了野生季節(jié)變色園林觀賞植物資源調(diào)查整理工作，根據(jù)生長(zhǎng)環(huán)境、觀賞價(jià)值及生長(zhǎng)表現(xiàn)等指標(biāo)，初步篩選出具有較高觀賞價(jià)值，適宜在當(dāng)?shù)爻鞘芯G化中應(yīng)用的野生季節(jié)變色園林觀賞植物14種，隸屬于9科9屬。

2.2 植物觀賞特性測(cè)定

在野生季節(jié)變色園林觀賞植物資源調(diào)查整理的基礎(chǔ)上，于2015—2017年，參照《中國(guó)物候觀測(cè)方法》，在野外對(duì)14種野生觀賞植物進(jìn)行主要物候特征觀測(cè)，觀測(cè)項(xiàng)目包括：展葉期、花期、觀果期、葉變色期、落葉期等內(nèi)容。在物候特征觀察的基礎(chǔ)上，對(duì)14種野生植物的觀賞性狀做了詳細(xì)的分析，總結(jié)出各植物觀賞期的觀賞特性。同時(shí)將篩選出的14種野生季節(jié)變色植物移栽到五星坪基地，每個(gè)品種引進(jìn)20株，按照1 m×1 m的株行距定植，建立種質(zhì)資源圃，進(jìn)一步開(kāi)展栽培繁殖、生態(tài)習(xí)性、抗逆性等各項(xiàng)因子的野生馴化試驗(yàn)。

2.3 植物觀賞價(jià)值綜合評(píng)價(jià)

在廣泛征求各文化層次人士和研究團(tuán)隊(duì)成員意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，建立野生季節(jié)變色園林觀賞植物綜合評(píng)價(jià)體系，運(yùn)用次分析法，采用定量和定性相結(jié)合的方式，對(duì)14種野生季節(jié)變色園林觀賞植物進(jìn)行觀賞價(jià)值綜合評(píng)價(jià)，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)其進(jìn)行觀賞等級(jí)劃分。

2.3.1 綜合評(píng)價(jià)體系建立 借鑒前人[17-21]觀賞植物資源評(píng)價(jià)的研究成果，根據(jù)14種野生季節(jié)變色植物觀賞性狀特點(diǎn)，構(gòu)建AHP綜合評(píng)價(jià)模型(表1)。

表1 野生季節(jié)變色植物觀賞價(jià)值綜合評(píng)價(jià)模型

2.3.2 權(quán)重確定 運(yùn)用1—9比率標(biāo)度法，對(duì)綜合評(píng)價(jià)模型構(gòu)建各層次的判斷矩陣，用yaahp層次分析法軟件Version 7.5進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。再采用群決策的方法[22]，將通過(guò)一致性檢驗(yàn)的判斷矩陣分別應(yīng)用yaahp層次分析法軟件，計(jì)算出各層因素相對(duì)所屬上一層任務(wù)的相對(duì)重要性，通過(guò)層層加權(quán)計(jì)算，最終得出因素層各因素相對(duì)總目標(biāo)層的權(quán)重。

2.3.3 綜合評(píng)價(jià)指數(shù)與分級(jí) 野生彩葉觀賞植物綜合評(píng)價(jià)指數(shù)[23-24]：

(1)

式中：Y——野生彩葉觀賞植物綜合評(píng)價(jià)指數(shù)；Wi——第i項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重；Fi——因素層下第i項(xiàng)指標(biāo)的分值。

觀賞價(jià)值質(zhì)量分?jǐn)?shù)[25]：

M=(Y′/Y)×100%

(2)

式中：M——觀賞價(jià)值質(zhì)量分?jǐn)?shù)；Y′——理想的彩葉植物綜合評(píng)價(jià)指數(shù)；Y——彩葉樹(shù)種觀賞價(jià)值綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。M≥80%為Ⅰ級(jí)，觀賞價(jià)值高；79%≥M≥60%為Ⅱ級(jí)，觀賞價(jià)值較高；M≤59%為Ⅲ級(jí)，觀賞價(jià)值一般。

3 結(jié)果與分析

3.1 綜合評(píng)價(jià)模型和各評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的確定

建立綜合評(píng)價(jià)模型和確定各指標(biāo)權(quán)重時(shí)，采用問(wèn)卷調(diào)查的方式征求各方的意見(jiàn)，考慮到客觀事物的復(fù)雜性以及人們認(rèn)識(shí)的多樣性、主觀性，所設(shè)計(jì)的問(wèn)卷調(diào)查包含了不同層次、不同年齡和不同性別的人群。調(diào)查咨詢的人群包括資深的園林園藝專家和有經(jīng)驗(yàn)的園林工作者，其中專家7位(男性4名，女性3名)、園林工作者20位(包含園林管理人員、園林設(shè)計(jì)人員和高校相關(guān)專業(yè)的研究生)。

綜合評(píng)價(jià)模型分目標(biāo)層(A)、約束層(C)、因素層(P)和最底層(D)4個(gè)層次(表1)。選擇整體特征(C1)、觀葉價(jià)值(C2)、觀花價(jià)值(C3)、觀果價(jià)值(C4)和適應(yīng)性(C5)5個(gè)因素作為制約和限制野生季節(jié)變色植物觀賞價(jià)值的因素，選取冠形美觀度(P1)、綠期(P2)和抗病蟲害(P17)等17個(gè)具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用定性和定量評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法進(jìn)行具體評(píng)價(jià)。在項(xiàng)目組內(nèi)部共同商議，針對(duì)待評(píng)價(jià)的植物觀賞物候期及其觀賞特性表現(xiàn)等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，參照李淑娟[26]在西安進(jìn)行園林觀賞植物綜合評(píng)價(jià)時(shí)制定各指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，為待評(píng)價(jià)的14種植物的各項(xiàng)指標(biāo)逐一打分，統(tǒng)計(jì)分值并分別計(jì)算出各指標(biāo)的均值作為該因子的最終評(píng)分，評(píng)分結(jié)果詳見(jiàn)表2。

表2 14種野生季節(jié)變色植物觀賞價(jià)值各評(píng)價(jià)指標(biāo)得分

3.2 層次總排序權(quán)值計(jì)算結(jié)果

根據(jù)7位園林園藝專家和20位園林工作者問(wèn)卷調(diào)查構(gòu)建的判斷矩陣，進(jìn)行群決策處理。因?yàn)楦鱾€(gè)專家的意見(jiàn)同等重要，因此采用Microsoft Excel 2007軟件對(duì)計(jì)算所得的各位專家的權(quán)重向量進(jìn)行算術(shù)平均，獲得17個(gè)評(píng)價(jià)因子各自最終權(quán)重。結(jié)果顯示(表3)：評(píng)價(jià)體系中約束層(C)對(duì)目標(biāo)層(A)的總排序權(quán)值大小排序依次為：適應(yīng)性(C5)>觀葉價(jià)值(C2)>整體特征(C1)>觀花價(jià)值(C3)>觀果價(jià)值(C4)，其權(quán)值分別為：0.309 2，0.290 3，0.262 4，0.087 1，0.048 4。說(shuō)明制約和限制野生季節(jié)變色植物觀賞價(jià)值的5因素中，適應(yīng)性對(duì)目標(biāo)層的約束力最大，是野生季節(jié)變色植物資源開(kāi)發(fā)利用考慮的首要因素。其次是觀葉價(jià)值和整體特征，觀果價(jià)值影響力最小。

從因素層(P)對(duì)目標(biāo)層(A)的總排序權(quán)值來(lái)看，在因素層的17個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中，總排序權(quán)值>0.1的有4項(xiàng)，總排序權(quán)值>0.05的有4項(xiàng)，總排序權(quán)值<0.05的有9項(xiàng)。權(quán)值最高的為P1，P15，P5和P16。說(shuō)明在開(kāi)發(fā)利用野生彩葉觀賞植物資源時(shí)，首要考慮冠形美觀度、葉色、耐寒性及耐熱性能力。

表3 因素層(P)對(duì)于目標(biāo)層(A)的總排序權(quán)值

3.3 野生季節(jié)變色植物觀賞價(jià)值綜合評(píng)價(jià)

通過(guò)野生彩葉觀賞植物綜合評(píng)價(jià)指數(shù)和觀賞價(jià)值質(zhì)量分?jǐn)?shù)運(yùn)算,結(jié)果顯示(表4)，樺葉四蕊槭、遼東櫟和血滿草3種植物的觀賞價(jià)值質(zhì)量分?jǐn)?shù)M≥80%，觀賞等級(jí)排序?yàn)棰?；甘肅小檗、短柄小檗、鮮黃小檗、多花栒子和灰栒子5種，觀賞價(jià)值質(zhì)量分?jǐn)?shù)M介于68～73，觀賞等級(jí)排序?yàn)棰蚣?jí)；少齒小檗、美麗胡枝子、槲櫟、沙梾、黃瑞香和馬桑6種，觀賞價(jià)值質(zhì)量分?jǐn)?shù)M介于27～57，觀賞等級(jí)排序?yàn)棰蟆?/p>

表4 野生季節(jié)變色植物觀賞價(jià)值綜合指數(shù)及觀賞等級(jí)

4 結(jié)論與討論

在約束層(C)對(duì)目標(biāo)層(A)的總排序權(quán)值中，適應(yīng)性(C5)和觀葉價(jià)值(C2)對(duì)目標(biāo)層的約束力最大，二者基本同等重要，僅相差0.016 2。這是因?yàn)槌鞘芯G地的立地條件相對(duì)比較惡劣，開(kāi)發(fā)利用的野生植物資源，只有能夠適應(yīng)相對(duì)惡劣的環(huán)境，其他的觀賞價(jià)值才能更好的體現(xiàn)。同時(shí)蘭州市位于西北內(nèi)陸，可用于城市園林綠化的植物種類相對(duì)較少，而季節(jié)變色植物種類少之又少，人們渴望看到豐富多彩的植物景觀。丁彥芬等[17]采用層次分析法，在浙江云臺(tái)山對(duì)野生喬灌木資源園林開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，認(rèn)為適應(yīng)能力比觀賞價(jià)值絕對(duì)重要，二者相差0.242 6。從問(wèn)卷調(diào)查的結(jié)果來(lái)看，本研究中部分專家認(rèn)為適應(yīng)性重要，部分專家認(rèn)為觀賞價(jià)值重要，篩選的野生觀賞植物可以通過(guò)人工馴化以及改善立地條件增加其適應(yīng)性。

從因素層(P)對(duì)目標(biāo)層(A)的總排序權(quán)值來(lái)看，17個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中，冠形美觀度(P1)和葉色(P5)的權(quán)值最高，對(duì)觀賞價(jià)值的貢獻(xiàn)率最大。杜廣明等[19]認(rèn)為資源豐富度(C15)和花果顯示程度(C5)對(duì)觀賞價(jià)值的貢獻(xiàn)率最大；牛淑華等[24]認(rèn)為最佳觀賞期(P4)和抗旱性(P8)對(duì)觀賞價(jià)值的貢獻(xiàn)率最大。這是由于野生觀賞植物具有多樣性和地域性，不同的植物觀賞特性也多種多樣。因此，建立綜合評(píng)價(jià)模型不僅要考慮評(píng)價(jià)植物的具體觀賞特性，還要考慮地域性。

通過(guò)建立綜合評(píng)價(jià)模型，采用層次分析法對(duì)野生季節(jié)變色植物觀賞價(jià)值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，是將思維過(guò)程層次化、數(shù)量化，將人的主觀判斷定量化，用數(shù)量形式進(jìn)行表達(dá)和處理，在客觀是將定量與定性結(jié)合，是目前評(píng)價(jià)野生觀賞植物使用最多的方法[27]。但由于野生植物的觀賞評(píng)價(jià)大多是從美學(xué)角度著手，影響觀賞價(jià)值的評(píng)價(jià)因子很多，有的因子目前還很難量化，至今仍未形成公認(rèn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。另外，由于植物的觀賞特性多種多樣，參與評(píng)價(jià)的決策者認(rèn)識(shí)的多樣性，評(píng)價(jià)結(jié)果受主觀因素影響較大。因而，這個(gè)問(wèn)題需要今后繼續(xù)加以關(guān)注和研究。