基于層次分析法的8種槭屬植物觀賞價值綜合評價

孫 艷, 張 娟, 林 博, 李翰書, 楊志恒

(鄭州植物園， 河南 鄭州 450042)

0 引言

【研究意義】槭屬(Acer)植物屬于槭樹科(Aceraceae)，主要分布在北半球溫帶地區，我國槭樹科植物約151種，其中河南省自然分布有槭屬(Acer)和金錢槭屬(Dipteronia)，共23種，2亞種和9變種，約占全國槭樹科植物種類的15%[1-2]。槭樹因其樹姿優美，葉形奇特，秋季葉和翅果顏色呈紅色或黃色，季相變化明顯，槭樹作為用途廣泛的園林綠化樹種日益受到重視[3]。河南槭屬植物資源豐富，許多鄉土槭樹(鄉土植物為本地區有天然分布，對原產地環境具有天然適應性的植物)具有豐富的種質資源和獨特的適應性，但在城市園林景觀應用的種類較少，樹種選擇比較單一，集中在元寶槭(A.truncatum)、地錦槭(A.mono)、雞爪槭(A.palmatum)等少數樹種，觀賞品種的選育、野生資源引種馴化等問題仍需要進一步加強[4]。【前人研究進展】層次分析法(The analytic hierarchy process, AHP)將定量與定性分析結合，條理化、層次化分析問題，具有極高的科學性和可行性[5]。近年來，層次分析法廣泛應用于種質資源評價和觀賞植物篩選，方曉晨等[5]基于觀賞價值、開發潛力等因素，對浙江木蘭科(Magnoliaceae)野生觀賞植物資源進行綜合評價；王雪梅[6]對福州市引種的13種喬木彩葉樹種進行評價，篩選出5種綜合應用價值優良的彩葉樹種；戴中武等[7]選取19個指標，對16種獨蒜蘭屬(Pleione)植物進行觀賞價值的綜合評價；杜麗敏等[8]綜合評價海南省15種藤本植物，為藤本植物在道路綠化和園林應用提供科學依據；黃彥青等[9]對13個彩葉槭樹品種從觀葉價值、生態適應性、生物學特性等4個方面進行綜合評價，篩選出觀賞價值和生態適應性較好的品種在大連市園林工程中應用推廣；翟桂紅等[10]在鄭州地區槭樹科植物資源引種應用情況調查的基礎上，對其園林景觀應用模式進行評價分析，提出適于推廣應用的槭樹科植物景觀典型配置模式。【研究切入點】目前，槭屬植物在園林應用中存在種類單一、缺乏多樣性等問題，不利于鄉土槭屬植物的開發利用。【擬解決的關鍵問題】通過觀測記錄8種河南鄉土槭屬植物的葉部觀賞價值、其他觀賞價值和生態適應性等3個方面13個指標，建立槭屬植物的綜合評價指標體系，以期為篩選優良槭樹資源和彩葉景觀營造提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

選取種植于鄭州植物園(東經112°42′，北緯34°16′)10年樹齡的飛蛾槭(A.oblongum)、雞爪槭(A.palmatum)、地錦槭(A.mono)、茶條槭(A.ginnala)、血皮槭(A.griseum)、元寶槭(A.truncatum)、三角槭(A.buergerianum)和青楷槭(A.tegmentosum)共8種槭屬植物作為研究對象。

1.2 方法

1.2.1 研究數據獲取 參照《中國物候觀測方法》[11]和木本植物觀測標準[12]，自2018年1月至2019年12月，每種槭屬植物選取長勢一致的樣本量10株，采取定株定枝方法，每隔3～4 d對物候期、觀賞特征、病蟲害和生長狀況進行調查觀測。

1.2.2 層次分析法 通過征求園林專家意見和查閱文獻[13-17]，根據槭屬植物觀賞特點，結合鄭州地區園林用途對槭屬植物的適應性要求，建立層次分析模型，即目標層(A)、約束層(C)和標準層(P)。目標層(A)為8種槭屬植物園林應用價值綜合評價，約束層(C)為葉部觀賞價值(C1)、其他觀賞價值(C2)及生態適應性(C3)，標準層(P)為葉形、葉色、呈彩期等13個影響槭屬植物觀賞價值的指標(表1)。

表1 槭屬植物觀賞價值綜合評價結構模型

1.2.3 評分標準制定 根據槭屬植物的葉部觀賞價值、其他觀賞價值和生態適應性的不同特性，對槭屬植物的不同性狀進行詳細的觀測記錄，在咨詢專家、查閱文獻的基礎上，按1～5分制制定各指標評分標準(表2)。

表2 槭屬植物各評價因子的評分標準

1.2.4 構建判斷矩陣及一致性檢驗 在層次分析法綜合評價體系中，判斷矩陣的構造與層次單排序是根據目標層的要求，各因素的相對重要性參考園林專業人士判斷，采用1～9分值標度使之定量化，構成兩兩比較判斷矩陣，并求得各指標的權重值。一致性檢驗是指對目標層A確定不一致的允許范圍，當一致性比率CR<0.10，判斷矩陣具有滿意的一致性，否則，重新進行兩兩比較判斷。

CR=CI/RI

CI=(λmax-n)/(n-1)

式中，λmax為最大特征根，n為判斷矩陣階數，RI為隨機一致性指標。

2 結果與分析

2.1 判斷矩陣及一致性檢驗

根據8種槭屬植物觀賞價值綜合評價層次分析模型，構建目標層A相對于約束層C1、C2、C3(A-C)以及約束層Ci相對于標準層Pi(C1-P、C2-P、C3-P)的判斷矩陣(表3)。對判斷矩陣進行一致性檢驗，結果(表4)表明，4個判斷矩陣一致性比率(CR)在0.009 4～0.033 2，均小于0.10，表明判斷矩陣具有滿意的一致性，所建模型可靠。

表3 判斷矩陣及各指標權重值

表4 一致性檢驗

2.2 綜合評價指標權重值

從表5看出，在約束層中，權重值最高的是葉部觀賞價值(C1)，為0.633 3；其次是其他觀賞價值(C2)，權重值為0.260 5；生態適應性(C3)權重值為0.106 2。在層次總排序的13個評價因子中，葉色(P2)的總排序權重值最大，為0.401 1；其次是呈彩期(P3)和翅果(P5)，分別為0.165 0和0.120 9；其余評價指標權重值均低于0.10。由于槭屬植物的葉和翅果顏色季相變化豐富多彩，故對其進行觀賞價值評價時，葉色、呈彩期和翅果是影響槭樹觀賞價值最重要的指標。

表5 槭屬植物觀賞價值綜合評價因子權重值

2.3 觀賞價值綜合評價

將每個指標的評分值與權重值加權綜合，得出8種槭屬植物的綜合評價結果(表6)，綜合評價值反映各槭屬植物的實際觀賞價值和生態適應性，根據綜合評價分值，將8種槭屬植物分為3個等級：I級，綜合評價值>4.0；Ⅱ級，綜合評價值在3.0～4.0；Ⅲ級，綜合評價值<3.0。I級有血皮槭(A.griseum)和雞爪槭(A.palmatum)，其中，血皮槭樹皮赭紅色，秋葉色彩鮮艷，呈彩期較長，翅果大而飽滿，長勢良好，具有較好的耐寒性和抗病蟲害能力，觀賞價值最高；雞爪槭春秋季葉色為紅色，呈彩期較長，翅果顏色季相變化明顯，樹姿優美，具有較高的觀賞價值，廣泛應用于園林景觀營造。Ⅱ級槭屬植物有地錦槭(A.mono)、茶條槭(A.ginnala)、元寶槭(A.truncatum)和三角槭(A.buergerianum)，4種槭屬植物的葉色季相變化均較明顯，有一定的觀賞價值，適應性強，樹干直立挺拔，冠幅大，具有茂密的小枝和較高的分支點，可廣泛應用于行道樹，夏季綠葉成蔭，秋季呈現紅黃色，可營造出良好的道路景觀效果。Ⅲ級槭屬植物為青楷槭(A.tegmentosum)和飛蛾槭(A.oblongum)，2種槭屬植物均表現為呈彩期較短，秋葉色黃色或褐色，樹冠整齊，無明顯觀賞性，生態適應性較弱，在園林景觀中可作為輔助樹種，與其他植物結合形成群落景觀。

表6 8種槭屬植物的綜合評價值及等級

3 討論

槭屬植物種類多，分布廣泛，樹形優美、葉形多姿、葉色多彩，具有良好的生態適應性和較高的觀賞價值，廣泛應用于園林綠化實踐領域。1993年血皮械(A.griseum)獲得英國皇家園藝學會園藝獎，在國外成為著名的景觀樹種[18]；雞爪槭(A.palmatum)在世界各地均有栽培，日本擁有雞爪槭(A.palmatum)園藝品種450種以上，歐洲和北美有400余種[19]；茶條槭(A.ginnala)具有較好的抗干旱能力，優于秋子梨(Pyrusussuriensis)和山桃(Prunusdavidiana)[20]；茶條槭(A.ginnala)和地錦槭(A.mono)對鉛、鎘等重金屬具有一定的耐受性，可作為工業區綠化樹種[21]；在干旱脅迫條件下，元寶槭(A.truncatum)、茶條槭(A.ginnala)、地錦槭(A.mono)、三角槭(A.buergerianum)通過調節自身水分運輸和木質部栓塞程度提高耐旱性[22]；飛蛾槭(A.oblongum)在輕度石漠化地區生長較好，可用于石漠化地區的生態恢復[23]。

層次分析法(AHP)在植物引種、種質資源評價方面應用廣泛，許多槭樹科植物利用AHP建立槭樹的綜合評價體系，但在評價因子篩選上有所差異[24-25]。觀賞價值是槭屬植物引種與應用的基礎，其葉色和翅果顏色、季相變化、彩色持續時長等條件均是園林彩葉景觀營造選擇的關鍵。

4 結論

通過8種槭屬植物(飛蛾槭、雞爪槭、地錦槭、茶條槭、血皮槭、元寶槭、三角槭和青楷槭)的觀賞性能調查與分析，建立了包括3個層次(目標層、約束層和標準層)、13個指標(葉形、葉色、呈彩期、花朵、翅果、樹干、小枝、樹姿、耐熱性、耐寒性、抗蟲性、抗病性和生長狀況)的槭屬植物觀賞價值綜合評價AHP模型。在13個評價因子中，葉色的總排序權重值最大，為0.4011；其次是呈彩期和翅果，權重值分別為0.1650和0.1209；其余指標權重值均低于0.10。對8種槭屬植物進行觀賞性綜合評價認為，血皮槭(A.griseum)和雞爪槭(A.palmatum)綜合評價為I級，兩者在觀賞價值和生態適應性方面表現好，具有良好園林應用價值；Ⅱ級為地錦槭(A.mono)、茶條槭(A.ginnala)、元寶槭(A.truncatum)和三角槭(A.buergerianum)，其葉色季相變化均較明顯，有一定的觀賞價值，適應性強，樹干直立挺拔，冠幅大，具有茂密的小枝和較高的分支點，可廣泛應用于行道樹，營造良好的道路景觀效果；Ⅲ級為青楷槭(A.tegmentosum)和飛蛾槭(A.oblongum)，呈彩期較短，無明顯觀賞性，生態適應性弱，園林景觀中建議作為輔助樹種，與其他植物結合形成群落景觀。