基于層次分析法評(píng)價(jià)12種蝦脊蘭屬植物的觀賞性和生長(zhǎng)適應(yīng)性

黃元貞, 劉海平, 馬 良, 吳沙沙, 張一鳴, 翟俊文

(1.福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院；2.福建農(nóng)林大學(xué)蘭科植物保護(hù)與利用國(guó)家林業(yè)與草原局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350002)

蘭科蝦脊蘭屬(Calanthe)植物全屬約150種，中國(guó)約有49種5變種，主要分布在西南和長(zhǎng)江以南地區(qū)[1-2].蝦脊蘭屬植株葉大，花色鮮艷，且整個(gè)花序疊加有序，具有較高的觀賞價(jià)值，可做盆栽或地被應(yīng)用于庭院和公共園林中[3-4].早在15世紀(jì)，日本就掀起了“賞蝦脊蘭”風(fēng)潮，20世紀(jì)50年代日本園藝學(xué)家不斷嘗試雜交新品種并致力于蝦脊蘭屬植物的觀賞性培植[5].國(guó)內(nèi)對(duì)蝦脊蘭屬植物的應(yīng)用評(píng)價(jià)報(bào)道較少.黃寶華等[6]在引種的15種蝦脊蘭屬植物中篩選出10種適合在福建漳州地區(qū)栽培應(yīng)用，并提出適合其生長(zhǎng)的環(huán)境因子；林兵等[7]對(duì)蝦脊蘭屬植物的引種栽培進(jìn)行了深入研究，闡述國(guó)內(nèi)蝦脊蘭屬植物引種后適宜的栽培條件.以上研究對(duì)蝦脊蘭屬植物的引種栽培和繁殖技術(shù)做出了論述，但未有對(duì)其觀賞價(jià)值的研究報(bào)道.層次分析法是運(yùn)用多因素分級(jí)處理來(lái)確定權(quán)重的方法，是一種定性定量結(jié)合、系統(tǒng)化、層次化的分析方法，可將人的主觀判斷和定性分析量化表述、轉(zhuǎn)換和處理[8].目前在蠟梅Chimonanthuspraecox、桂花Osmanthusfragrans、鳶尾Iristectorum、地被菊Chrysanthemummorifolium、花葉蘆竹Arundodonax‘Versicolor’、風(fēng)車草Cyperusinvolucratus、大花萱草Hemeroallishybridu等觀賞植物的資源、品種性狀、品種抗逆性等方面已廣泛運(yùn)用層次分析法并建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)體系[9-14].本試驗(yàn)在對(duì)蝦脊蘭屬植物調(diào)查、引種收集和栽培應(yīng)用的基礎(chǔ)上，運(yùn)用層次分析法構(gòu)建其觀賞特性、生長(zhǎng)適應(yīng)性和潛在價(jià)值的評(píng)價(jià)指標(biāo)，旨在為福州地區(qū)及亞熱帶氣候區(qū)蝦脊蘭屬植物資源的合理利用、評(píng)價(jià)、引種提供參考.

1 材料

試驗(yàn)地點(diǎn)位于福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑(北緯26°05′20″，東經(jīng)119°13′45″，于2011年建成，共引種蝦脊蘭屬植物36種)，冬短夏長(zhǎng)，年平均氣溫16～20 ℃，極端氣溫最高42.3 ℃，最低零下6 ℃，年相對(duì)濕度約77%.選取12種生長(zhǎng)狀況良好的蝦脊蘭屬植物(表1)進(jìn)行試驗(yàn)，每種15株作為重復(fù)，種植模式及水肥管理一致.

表1 測(cè)試的12種蝦脊蘭屬植物Table 1 12 Calanthe plants tested

2 方法

2016年3月至2017年8月采用問(wèn)卷調(diào)查法和層次分析法來(lái)確定蝦脊蘭屬植物的綜合性評(píng)價(jià)指標(biāo)因子、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)重.

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1.1 問(wèn)卷設(shè)計(jì) 本試驗(yàn)問(wèn)卷分為問(wèn)卷一和問(wèn)卷二.問(wèn)卷一是針對(duì)專家進(jìn)行的指標(biāo)兩兩重要性比較，重要性量化依據(jù)1～9標(biāo)度法[12].問(wèn)卷二根據(jù)被調(diào)查者(森林蘭苑游客)的主觀感受對(duì)19項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)打分，指標(biāo)采用李克特(Likert)量表法測(cè)量，采用語(yǔ)義學(xué)標(biāo)度分成5個(gè)測(cè)量等級(jí)，分別為很好、較好、一般、較差、很差(依次賦予5、4、3、2、1分)，并以層次分析法得到的權(quán)重計(jì)算植株的最終得分[15].

2.1.2 問(wèn)卷發(fā)放 問(wèn)卷一從2016年5月至2016年7月共發(fā)放25份，回收25份且均為有效問(wèn)卷.

問(wèn)卷二從2016年8月至2017年8月隨機(jī)對(duì)福建農(nóng)林大學(xué)森林蘭苑的游客進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，共發(fā)放問(wèn)卷200份，回收188份，有效問(wèn)卷175份.被調(diào)查者中，20歲以下占18.7%，20～35歲占22.5%，36～45歲占19.1%，46～55歲占18.8%，56歲以上占20.9%.

2.2 數(shù)據(jù)計(jì)算

2.2.1 層次結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建 由問(wèn)卷一的數(shù)據(jù)整理構(gòu)建出蝦脊蘭屬植物價(jià)值評(píng)價(jià)體系的層次結(jié)構(gòu)，由目標(biāo)層(A)、準(zhǔn)則層(C)、方案層(P)構(gòu)成.準(zhǔn)則層包括觀賞性、生長(zhǎng)適應(yīng)性、潛在價(jià)值.觀賞性的方案層包括花、葉、根；生長(zhǎng)適應(yīng)性的方案層包括光照、濕度、溫度、抗性；潛在價(jià)值的方案層包括藥用價(jià)值、保育價(jià)值(圖1).

2.2.2 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的制定 由問(wèn)卷二的數(shù)據(jù)整理制定5分制評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)成了由總目標(biāo)、主要性狀、評(píng)價(jià)指標(biāo)、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等組成的多層次評(píng)價(jià)系統(tǒng).

(1)觀賞性評(píng)價(jià):觀賞性評(píng)價(jià)從植株的花、葉、根3個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)的觀賞特性，參考各專家意見(jiàn)和游客觀賞喜好，擬定各因子(花色、花香、花莖、唇瓣顏色等因子)5分制評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，總分45分(表2).

圖1 12種蝦脊蘭屬植物綜合性評(píng)價(jià)模型Fig.1 Comprehensive evaluation model for 12 species of Calanthe

得分花花色花香花徑cm唇瓣顏色花朵數(shù)量花朵觀賞期d根假鱗莖最大處直徑/cm葉綠期長(zhǎng)短葉片觀賞性5紅、黃濃香≥5.0有4種及以上顏色異于花瓣≥15≥50>5.0全年常綠有5種顏色4粉、橙、橘清香4.1～5.0有3種顏色異于花瓣11～1541～504.0～5.010～11個(gè)月有4種顏色3淡粉、淡橙、淡粉淡香3.1～4.0有2種顏色異于花瓣7～1031～403.1～4.07～9個(gè)月有3種顏色2淡紫、淡藍(lán)、淡綠微香2.1～3.0有1種顏色異于花瓣3～621～302.1～3.04～6個(gè)月有2種顏色1紫、藍(lán)、綠不香1.0～2.0與花瓣同色≤2≤20≤2.0≤3個(gè)月無(wú)葉藝,正常葉

(2)生長(zhǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià):參考測(cè)量數(shù)據(jù)和園內(nèi)管理人員的意見(jiàn)，從濕度、溫度、光照、抗性4個(gè)方面進(jìn)行生長(zhǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)，擬定各因子5分制評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，總分40分(表3)，其中除了對(duì)耐蔭評(píng)級(jí)給予70%的遮陰環(huán)境處理外，其余均在大棚內(nèi)的生長(zhǎng)環(huán)境下調(diào)查.福州地區(qū)夏季高溫高濕且光線較強(qiáng)，在2017年7—8月進(jìn)行耐澇、耐旱、耐熱、耐強(qiáng)光調(diào)查.冬季最低氣溫達(dá)到-6 ℃，在2017年1—2月觀察植株葉片的凍傷情況，并進(jìn)行抗寒性評(píng)價(jià).在試驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)植物生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)弱、根系分布、根系發(fā)達(dá)程度進(jìn)行土壤要求的評(píng)價(jià)，生長(zhǎng)勢(shì)越好根系分布越均勻，對(duì)土壤的要求越粗放.在整個(gè)試驗(yàn)期間觀察植株的病蟲(chóng)害情況.

表3 生長(zhǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Evaluation indexes of adaptability

(3)潛在價(jià)值評(píng)價(jià):除觀賞價(jià)值，蝦脊蘭屬植物的根、莖、葉還具有藥用功效[2].近年來(lái)由于過(guò)度采挖、生境破碎化等因素造成大量蝦脊蘭屬植物的生存面臨各種威脅，參考文獻(xiàn)[16]擬定各因子5分制評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(總分10分)對(duì)蝦脊蘭屬植物的潛在價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià).因蝦脊蘭屬植物的藥用價(jià)值挖掘較少，故采用兩個(gè)等級(jí)(5分為存在藥用價(jià)值記錄，1分為未見(jiàn)藥用價(jià)值記錄)對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià).保育價(jià)值則通過(guò)對(duì)蝦脊蘭屬植物的瀕危狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，若該種植物已處于野外滅絕狀態(tài)，說(shuō)明其保育工作刻不容緩，保育價(jià)值極高，則記錄5分，處于極度瀕危、瀕危、易危、無(wú)危的蝦脊蘭屬植物則分別記錄4、3、2、1分.

表4 A-C、C-P判斷矩陣及其一致性檢驗(yàn)1)Table 4 A-C， C-P matrix and consistency test

1)A為目標(biāo)層，C為準(zhǔn)則層(C1、C2、C3分別為觀賞性、生長(zhǎng)適應(yīng)性、潛在價(jià)值)，P為方案層(P1～P7分別為花、葉、根、光照、濕度、溫度、抗性、藥用價(jià)值、保育價(jià)值)；當(dāng)CR<0.10，說(shuō)明具有滿意的一致性.

n為層數(shù)量，AW為矩陣A的特征向量，AWi為AW的第i個(gè)分量，Wi為所求特征向量，并計(jì)算出某一層次各因素相對(duì)上一層次某因素的相對(duì)重要性權(quán)值[10].為保證數(shù)據(jù)的可靠性和合理性,還需對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，CI=(λmax-1)/(n-1)，且CR=CI/RI[12](CI為一致性指標(biāo)，CR為一致性比率 ，RI為隨機(jī)一致性指標(biāo))，當(dāng)CR<0.10時(shí)，判斷矩陣具有滿意的一致性[12]，否則需對(duì)判斷矩陣進(jìn)行調(diào)整.RI對(duì)應(yīng)矩陣各階數(shù)值(n=1，RI=0.00；n=2，RI=0.00；n=3，RI=0.58；n=4，RI=0.90；n=5，RI=1.12；n=6，RI=1.24)[17].

測(cè)量蝦脊蘭屬植物的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后，結(jié)合問(wèn)卷調(diào)查和專家意見(jiàn)，構(gòu)建出A-C、C-P的判斷矩陣(表4)，由矩陣計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的權(quán)重并檢驗(yàn)其一致性.

3 結(jié)果與分析

通過(guò)一致性檢驗(yàn)后得到合理的判斷矩陣，將各個(gè)具體評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重逐層加權(quán)，最終得出層次總排序.總排序結(jié)果(表5)顯示：在觀賞性(C1)的方案中，花(P1)所占權(quán)重最大，葉(P2)次之，由此可見(jiàn)，花和葉是蝦脊蘭屬植物的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)；在生長(zhǎng)適應(yīng)性(C2)的方案中，光照(P4)所占權(quán)重最大，濕度(P6)和溫度(P7)次之；在潛在價(jià)值(C3)的方案中，藥用價(jià)值(P8)所占的權(quán)重大于保育價(jià)值(P9).

表5 層次權(quán)重計(jì)算結(jié)果Table 5 Calculation of hierarchical weight

按照觀賞性、生長(zhǎng)適應(yīng)性、潛在價(jià)值分別進(jìn)行評(píng)分，再根據(jù)各因素的權(quán)重按層次順序計(jì)算出該種的綜合評(píng)價(jià)值.結(jié)果(表6)表明：12種蝦脊蘭屬植物在福州地區(qū)的綜合性評(píng)價(jià)得分高低為：大黃花蝦脊蘭>三褶蝦脊蘭>銀帶蝦脊蘭>長(zhǎng)距蝦脊蘭>腎唇蝦脊蘭>樂(lè)昌蝦脊蘭>翹距蝦脊蘭>中華蝦脊蘭>澤瀉蝦脊蘭>流蘇蝦脊蘭>劍葉蝦脊蘭>鐮萼蝦脊蘭.

3.1 觀賞性

12種蝦脊蘭屬植物整體姿態(tài)差異不大，觀賞期較為集中，且都為常綠植物.將觀賞價(jià)值分為3個(gè)等級(jí).Ⅰ級(jí)(>21.70分)植物中的大黃花蝦脊蘭、三褶蝦脊蘭、銀帶蝦脊蘭、長(zhǎng)距蝦脊蘭的觀賞價(jià)值最高，開(kāi)花天數(shù)達(dá)30～37 d；大黃花蝦脊蘭的花朵顏色為黃色，花徑4～7 cm，花序上具花9～15朵；三褶蝦脊蘭存在葉藝；銀帶蝦脊蘭葉片具有2～3條白色條帶；長(zhǎng)距蝦脊蘭的花朵顏色為純白色而后轉(zhuǎn)為橘黃色，唇瓣上具有3～5列小瘤狀附屬物.Ⅱ級(jí)(20.10～21.20分)植物中的流蘇蝦脊蘭、翹距蝦脊蘭，花朵顏色為粉色、淺紅色，花徑3～5 cm；樂(lè)昌蝦脊蘭、腎唇蝦脊蘭、中華蝦脊蘭的花朵顏色為黃綠色、紫紅色、淡粉色，花朵的觀賞期為22～26 d.Ⅲ級(jí)(<20.00分)植物中的劍葉蝦脊蘭，花朵顏色為黃綠色，花序上具花14～20朵，花徑0.7 cm；鐮萼蝦脊蘭、澤瀉蝦脊的花朵顏色分別為粉紅色、白色，花徑2～3 cm，花序上具花3～5朵.

表6 綜合評(píng)價(jià)值Table 6 Comprehensive evaluation value

3.2 生長(zhǎng)適應(yīng)性

12種蝦脊蘭屬植物在福州地區(qū)的生長(zhǎng)情況差異較大，整體上對(duì)于土壤的要求較為粗放，但在耐旱、耐熱、耐強(qiáng)光方面有較大的差異.將生長(zhǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)結(jié)果分為3個(gè)等級(jí).Ⅰ級(jí)(>11.96分)植物有流蘇蝦脊蘭、三褶蝦脊蘭、銀帶蝦脊蘭，在福州地區(qū)生長(zhǎng)較好，4組試驗(yàn)植株均未出現(xiàn)萎蔫及凍傷現(xiàn)象.Ⅱ級(jí)(11.60～11.90分)植物有樂(lè)昌蝦脊蘭、翹距蝦脊蘭、腎唇蝦脊蘭、澤瀉蝦脊蘭、長(zhǎng)距蝦脊蘭，在福州地區(qū)能夠生長(zhǎng)，長(zhǎng)勢(shì)一般，個(gè)別出現(xiàn)病害.Ⅲ級(jí)(7.40～11.40分)植物中的劍葉蝦脊蘭、中華蝦脊蘭在冬季易受霜害，個(gè)別植株出現(xiàn)死亡現(xiàn)象；鐮萼蝦脊蘭、流蘇蝦脊蘭極易受熱害，出現(xiàn)花苞灼傷、萎蔫等情況，還會(huì)出現(xiàn)葉片枯焦甚至植株死亡的現(xiàn)象.

3.3 潛在價(jià)值

12種蝦脊蘭屬植物在保育價(jià)值方面差異不大，但在藥用價(jià)值方面相差甚遠(yuǎn).在藥用價(jià)值方面，劍葉蝦脊蘭、流蘇蝦脊蘭具有解毒消腫、止痛等作用[18]；其他種類的藥用價(jià)值尚未見(jiàn)報(bào)道.在瀕危狀況方面，樂(lè)昌蝦脊蘭、中華蝦脊蘭處于極度瀕危狀態(tài)，保育價(jià)值較高；大黃花蝦脊蘭、翹距蝦脊蘭處于瀕危狀態(tài)，保育價(jià)值次之；其他種類暫處于無(wú)危狀態(tài).

4 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明：大黃花蝦脊蘭、三褶蝦脊蘭、銀帶蝦脊蘭、長(zhǎng)距蝦脊蘭等4種蝦脊蘭屬植物的觀賞價(jià)值及生長(zhǎng)適應(yīng)性均相對(duì)較高，適合在福州地區(qū)園林景觀中推廣應(yīng)用，建議可作群植為主景的花境.翹距蝦脊蘭、樂(lè)昌蝦脊蘭、腎唇蝦脊蘭、中華蝦脊蘭在福州地區(qū)的生長(zhǎng)適應(yīng)性較好，花的顏色各具特色，可在福州地區(qū)園林景觀中用于點(diǎn)綴花叢.劍葉蝦脊蘭的生長(zhǎng)適應(yīng)性強(qiáng)，花葶較長(zhǎng)，花雖小但花色素雅，適合作為切花材料.鐮萼蝦脊蘭、流蘇蝦脊蘭的花色鮮麗，具有較高的觀賞價(jià)值，但在福州地區(qū)的生長(zhǎng)適應(yīng)性不佳，適合推廣在高濕且沒(méi)有陽(yáng)光直射的林下叢植[12].鐮萼蝦脊蘭、流蘇蝦脊蘭在福州地區(qū)的生長(zhǎng)適應(yīng)性差，易出現(xiàn)爛根、葉腐等癥狀，推測(cè)原因是由于其原產(chǎn)地海拔高，無(wú)法適應(yīng)福州夏季高溫高濕的環(huán)境.

層次分析法是在主觀邏輯判斷的基礎(chǔ)上將定性與定量有機(jī)結(jié)合起來(lái)分析數(shù)據(jù)，本試驗(yàn)采用對(duì)原始數(shù)據(jù)直接加權(quán)計(jì)算評(píng)分指數(shù)，不僅能較客觀地對(duì)多指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并且使評(píng)價(jià)結(jié)果更具真實(shí)性和合理性.與其他評(píng)價(jià)方法相比，層次分析法的評(píng)價(jià)指標(biāo)之間具有更高的區(qū)分度，特別適用于難以用定量指標(biāo)進(jìn)行分析的復(fù)雜問(wèn)題，比用定性評(píng)價(jià)或單一性狀進(jìn)行選擇更加合理有效[16].此外，本試驗(yàn)的準(zhǔn)則層方案不僅具有觀賞性和生長(zhǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)，同時(shí)增加了對(duì)潛在價(jià)值方面的探討，使蝦脊蘭屬植物的評(píng)價(jià)體系更為全面.

本試驗(yàn)采用層次分析法分別從3個(gè)方面對(duì)蝦脊蘭屬植物進(jìn)行評(píng)價(jià)，篩選出適合在福州地區(qū)應(yīng)用的蝦脊蘭屬植物.觀賞性價(jià)值和生長(zhǎng)適應(yīng)性能力是決定蝦脊蘭屬植物推廣應(yīng)用的兩大關(guān)鍵因素[19]，王寶華等[6]、林兵等[7]對(duì)蝦脊蘭屬植物的引種評(píng)價(jià)主要關(guān)注其生長(zhǎng)適應(yīng)性能力，但對(duì)觀賞性價(jià)值、藥用價(jià)值、瀕危狀況的評(píng)估是蝦脊蘭屬植物資源開(kāi)發(fā)與利用方面的重要潛在價(jià)值和限制因素，需要深入了解.本試驗(yàn)從濕度、溫度、光照、抗性4個(gè)方面全面展開(kāi)蝦脊蘭屬植物的生長(zhǎng)適應(yīng)性評(píng)價(jià)，能夠較為全面、準(zhǔn)確和深入地了解該種植物生長(zhǎng)適應(yīng)性的優(yōu)劣；該評(píng)價(jià)體系在藥用價(jià)值方面只設(shè)立2個(gè)等級(jí)，需要根據(jù)蝦脊蘭屬植物藥物化學(xué)成分的深入研究進(jìn)一步完善.