木槿品種在上海園林中的應(yīng)用評(píng)價(jià)

潘 月， 葉 康， 秦 俊

(1.上海辰山植物園， 上海 201602； 2.上海交通大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院， 上海 200240； 3.上海城市樹木生態(tài)應(yīng)用工程技術(shù)研究中心， 上海 200020)

木槿(HibiscussyriacusL.)又名木錦、面花、朱槿及朝開暮落花，為錦葵科(Malvaceae)木槿屬(HibiscusL.)落葉灌木或小喬木，原產(chǎn)于亞洲東部，主要分布于我國(guó)長(zhǎng)江、黃河和珠江流域，以及朝鮮、日本等地。木槿適應(yīng)性極廣，現(xiàn)全球溫帶和亞熱帶地區(qū)均有栽培[1]，具有很高的園林應(yīng)用價(jià)值。全世界木槿屬植物約有200種，而中國(guó)記載分布的木槿屬植物有25種，其中木本植物13種[2]。雖然木槿在我國(guó)分布極廣，但關(guān)于木槿品種的研究并不多。馬靜等[3]對(duì)重慶市夏秋開花的木槿屬現(xiàn)有花卉資源進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，重慶市木槿屬花卉有9種11變種。劉小冬等[4]分析了木槿屬的主要園林應(yīng)用形式，殷麗青等[5]調(diào)查與觀測(cè)木槿開花特性，對(duì)木槿的食用價(jià)值進(jìn)行研究。在木槿的綜合評(píng)價(jià)方面，陳家龍等[6]對(duì)13個(gè)食用木槿資源的農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分及聚類分析，反映食用木槿的花朵形態(tài)特征、生長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量、開花特性等綜合指標(biāo)。唐偉[7]對(duì)15個(gè)未確定品種名稱的木槿品種進(jìn)行觀賞性和適應(yīng)性評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括觀賞性狀、繁殖系數(shù)及抗性3個(gè)方面。

層次分析法是將與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則及方案等層次，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。主成分分析法確定權(quán)重科學(xué)客觀，有效降低主觀賦值的主觀影響。聚類分析法既可將某些未知個(gè)體正確的歸屬到其中的某一類[8]，也可在不知群體具體分類的情況下，通過數(shù)據(jù)分析對(duì)群體進(jìn)行分類，是研究植物資源分類和親緣關(guān)系的主要方法之一。層次分析法、主成分分析法和聚類分析法為研究植物品種選育及對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)提供了科學(xué)的方法，在觀賞樹木[6,9]、花卉[10-12]、果樹[13-14]等綜合評(píng)價(jià)及利用上得到了廣泛應(yīng)用。為木槿在上海地區(qū)的引種篩選與園林應(yīng)用提供理論依據(jù)，利用層次分析法結(jié)合主成分分析和聚類分析，以觀賞性為主，從木槿的整株性狀、花葉性狀及其他性狀的12個(gè)指標(biāo)對(duì)上海引種木槿進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究引種木槿在上海園林中的整體表現(xiàn)及應(yīng)用價(jià)值，旨在對(duì)上海地區(qū)木槿的引種、栽培及推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于上海辰山植物園，地處東經(jīng)121.26°，北緯31.10°。上海屬于北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，四季分明，日照充分，雨熱同季，常在7—8月受副熱帶高壓和西南季風(fēng)控制，致氣溫高，蒸發(fā)量大，形成高溫干燥的天氣(伏旱)，通常7月最熱，平均氣溫約28℃，有時(shí)高溫天氣可延續(xù)至8月上旬，年降雨量1 123 mm。

1.2 材料

供試材料為2007—2008年自荷蘭、法國(guó)等地引種的18個(gè)木槿品種(表1)，均為2年生苗，露地栽培于上海辰山植物園苗圃，常規(guī)管理，試驗(yàn)于2018年6—10月進(jìn)行。

表1 18個(gè)木槿品種的來源

1.3 方法

1.3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇 根據(jù)觀賞植物資源的篩選要素和資源評(píng)價(jià)目的，參考同類評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系[15-17]，選擇生長(zhǎng)勢(shì)、病蟲害程度、株高、冠型、分枝密集度、葉色、花型、花色、花徑、花瓣是否有斑、花朵耐曬能力和花期天數(shù)等12個(gè)性狀作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.3.2 指標(biāo)測(cè)定 株高、花徑、花期測(cè)定時(shí)選擇各品種中生長(zhǎng)健壯、整齊一致、無病蟲害的單株5株，逐一觀察并記錄，最后求平均值；生長(zhǎng)勢(shì)、病蟲害程度、冠型、葉色、分枝密集度、花型、花瓣是否有斑、花朵耐曬能力、花色測(cè)定時(shí)每品種隨機(jī)選擇10株觀察記錄。其中，花朵耐曬能力選擇在盛花期的晴天正午，連續(xù)3天觀察花朵在高溫強(qiáng)光下的萎焉程度，僅花瓣邊緣萎焉，花朵耐曬程度強(qiáng)；萎焉到花瓣中部，花朵耐曬程度中等；花瓣全部萎焉，耐曬程度弱?；ㄉ捎肦HS比色卡測(cè)定。為了減少試驗(yàn)誤差，同一性狀測(cè)量工作由同一人進(jìn)行操作。

1.3.3 主成分分析法法計(jì)算權(quán)重 運(yùn)用SPSS 19.0對(duì)12個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)的公因子方差，將各個(gè)公因子方差進(jìn)行歸一化，即得到各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值[18-19]。

1.3.4 層次分析法計(jì)算得分 以12個(gè)性狀指標(biāo)建立多層次結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)模型(圖1)?；?8個(gè)木槿品種的生長(zhǎng)狀況，對(duì)12個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行5分制評(píng)分，擬定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(表2)。并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建引種木槿的綜合評(píng)價(jià)模型，計(jì)算18個(gè)木槿品種在上海地區(qū)園林應(yīng)用的綜合評(píng)價(jià)分值。

圖1上海地區(qū)引種木槿園林應(yīng)用價(jià)值的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

Fig.1 Indicator system for comprehensive evaluation of application value ofH.syriacusintroduced in Shanghai

表2 18個(gè)木槿品種園林應(yīng)用價(jià)值綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.5 聚類分析法劃分應(yīng)用等級(jí) 以18個(gè)品種的綜合得分值為指標(biāo)，以歐式距離的平方為相似尺度，采用組間連接的方法進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析[20]，對(duì)木槿品種進(jìn)行園林應(yīng)用價(jià)值等級(jí)劃分。

2 結(jié)果與分析

2.1 18個(gè)木槿品種的生長(zhǎng)表現(xiàn)

從表3看出，生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)的品種是哈瑪布、白花單瓣和萊波迪；阿佛洛狄、木橋和布里克等7個(gè)品種生長(zhǎng)勢(shì)較強(qiáng)；生長(zhǎng)勢(shì)一般和較弱的均有4個(gè)品種。除史密斯較嚴(yán)重發(fā)生、哈瑪布輕度發(fā)生外，絕大多數(shù)木槿品種無病蟲害發(fā)生。18個(gè)木槿品種的株高在149.50～288.00 cm，其中，以桑喬約最高，白花單瓣最矮?；ㄐ鸵詥伟昶贩N最多，半重瓣品種最少?；◤皆?.70～12.06 cm，其中以士丹利夫人花徑最小，黛安娜花徑最大。花朵耐曬能力強(qiáng)的品種居多。18個(gè)木槿品種的花期在75～137 d，其中，以阿登花期最短，阿佛洛狄花期最長(zhǎng)。

表3 18個(gè)木槿品種評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)

2.2 應(yīng)用價(jià)值的評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.2.1 主成分分析 從表4看出，第一主成分、第二主成分、第三主成分和第四主成分的方差貢獻(xiàn)率分別為27.60%、22.44%、16.29%和10.10%，前4個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率已達(dá)76.43%。說明用前4個(gè)主成分作為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)來反映和評(píng)價(jià)木槿品種園林應(yīng)用價(jià)值的信息可靠性在76%以上。

表4 方差分解主成分提取分析各成分的方差貢獻(xiàn)率

2.2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重 由表5可知，在12個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中，株高的權(quán)重值最高，其余依次是花型、生長(zhǎng)勢(shì)和葉色；花朵耐曬能力和花色的權(quán)重值最低。因此，在引進(jìn)木槿品種時(shí)，重點(diǎn)考慮植株高大、長(zhǎng)勢(shì)好及花型大的品種。

表5 12個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的公因子方差

2.3 18個(gè)木槿品種的園林應(yīng)用價(jià)值評(píng)價(jià)

2.3.1 應(yīng)用聚類 從圖2看出，18個(gè)木槿品種可分為3類，第I類包含阿佛洛狄、桑喬約、露西、諾伍德二號(hào)、布里克、諾伍德一號(hào)和紅心7個(gè)品種；第II類包含木橋、杜威上將、黛安娜、阿登、士丹利夫人、萊波迪、弗洛魯、海琳、哈瑪布和史密斯10個(gè)品種，第III類僅白花單瓣1個(gè)品種。

圖2 18個(gè)木槿品種綜合評(píng)價(jià)得分的聚類

Fig.2 Cluster analysis of the comprehensive evaluation scores of 18 varieties ofH.syriacusintroduced in Shanghai

2.3.2 應(yīng)用評(píng)價(jià) 從表6看出，18個(gè)木槿品種的應(yīng)用價(jià)值可分為3級(jí)。其中，I類的阿佛洛狄、桑喬約、露西、諾伍德二號(hào)、布里克、諾伍德一號(hào)和紅心木槿被劃分為Ⅰ級(jí)，這7個(gè)品種植株高大、株型緊湊、長(zhǎng)勢(shì)好、花大及無病蟲害發(fā)生，尤其阿佛洛狄花色艷麗，花期長(zhǎng)達(dá)137 d，且花朵耐曬，園林應(yīng)用價(jià)值高。因此，可增加這些品種在上海地區(qū)園林中的應(yīng)用。II類的木橋、杜威上將、黛安娜、阿登、士丹利夫人、萊波迪、弗洛魯、海琳、哈瑪布和史密斯木槿被劃分為Ⅱ級(jí)，其花期不及Ⅰ級(jí)品種長(zhǎng)，一般在100d左右，花朵大小中等，長(zhǎng)勢(shì)一般，葉色偏淺，但其株型緊密，無病蟲害，可有選擇地應(yīng)用，且需適當(dāng)加強(qiáng)水肥管理。白花單瓣木槿被劃分為Ⅲ級(jí)，其長(zhǎng)勢(shì)差，株型低矮，不飽滿，開花晚且花期短，不適合園林中應(yīng)用。

表618個(gè)木槿品種在上海地區(qū)的園林應(yīng)用價(jià)值綜合評(píng)價(jià)得分及等級(jí)

Table 6 Ranking of 18 varieties ofH.syricousin the comprehensive evaluation of garden application value in Shanghai

品種 Varieties綜合得分/分Score排名Ranking等級(jí)Grade史密斯 Smith2.4417Ⅱ哈瑪布 Hamabu2.4916Ⅱ海琳 Hailin2.5615Ⅱ紅心 Hongxin3.447Ⅰ阿佛洛狄 Aphrodite3.831Ⅰ木橋 Muqiao3.278Ⅱ布里克 Brick3.525Ⅰ諾伍德一號(hào) Norwood 13.516Ⅰ諾伍德二號(hào) Norwood 23.614Ⅰ桑喬約 Sanchoyo3.782Ⅰ弗洛魯 Floru2.7614Ⅱ士丹利夫人 Mrs. Stanley2.8812Ⅱ黛安娜 Diana2.9510Ⅱ白花單瓣 Baihuadanban1.9518Ⅲ杜威上將 Admiral Dewey3.199Ⅱ萊波迪 Lebodi2.8713Ⅱ阿登 Arden2.9511Ⅱ露西 Lucy3.763Ⅰ

3 結(jié)論與討論

綜合運(yùn)用層次分析法、主成分分析法和聚類分析法對(duì)木槿品種在上海地區(qū)園林中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，18個(gè)木槿品種的應(yīng)用價(jià)值可分為3個(gè)等級(jí)：Ⅰ級(jí)包含阿佛洛狄、桑喬約、露西、諾伍德二號(hào)、布里克、諾伍德一號(hào)和紅心木槿7個(gè)品種，綜合得分在3.4分以上，園林應(yīng)用價(jià)值高；Ⅱ級(jí)包含木橋、杜威上將、黛安娜、阿登、士丹利夫人、萊波迪、弗洛魯、海琳、哈瑪布和史密斯木槿10個(gè)品種，綜合得分在2.4～3.4分，應(yīng)用價(jià)值一般；Ⅲ級(jí)僅有白花單瓣木槿，綜合得分低，不適合園林應(yīng)用。篩選出的木槿品種可在上海園林中直接應(yīng)用。

評(píng)價(jià)指標(biāo)根據(jù)木槿外部形態(tài)特征及環(huán)境適應(yīng)過程中表現(xiàn)出的表型特征來進(jìn)行篩選，選擇生長(zhǎng)勢(shì)、病蟲害程度、株高、冠型、分枝密集度、葉色、花型、花色、花徑、花瓣是否有斑、花朵耐曬能力、花期天數(shù)12個(gè)性狀作為測(cè)試指標(biāo)，經(jīng)主成分分析法結(jié)果可知，前4個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率高達(dá)76.43%，可概括出生長(zhǎng)勢(shì)、花期天數(shù)、花型、花部是否有斑、花朵耐曬能力和葉色6個(gè)指標(biāo)，包含了品種性狀的絕大多數(shù)信息。研究在指標(biāo)選擇上也存在不足，反映植株抗性方面的指標(biāo)較少，質(zhì)量性狀指標(biāo)較多，易受主觀因素影響。

指標(biāo)權(quán)重的合理性直接影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此在綜合評(píng)價(jià)中，指標(biāo)權(quán)重的確定方法占有重要地位。層次分析法具有系統(tǒng)、靈活、簡(jiǎn)潔的優(yōu)點(diǎn)，但其對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定主要通過大量問卷數(shù)據(jù)的分析，最終結(jié)果與評(píng)價(jià)人員的側(cè)重點(diǎn)和意愿有很大關(guān)系，易受主觀因素影響，導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果主觀性較強(qiáng)[19]。研究依據(jù)客觀數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，用主成分分析法計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，能夠讓多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)中的評(píng)價(jià)結(jié)果達(dá)到科學(xué)、合理和客觀的要求。