層次分析法在宿根花卉篩選中的應用

任朝陽，張燕燕，裴志國，王 健

（泰安市園林綠化管理服務中心，山東 泰安 271000）

0 引言

宿根花卉品種繁多，色彩豐富，花期持續時間長，群體效果突出。由于具有多年存活的地下部分，一次栽植后能夠自行繁衍，加上多數宿根花卉具有抗污染、耐瘠薄等優良特性，所以在城市園林綠化及庭院綠化中有著廣泛的應用，綠化美化效果非常突出。

在引種篩選過程中，一方面由于宿根花卉品種繁多、性狀各異，使得“亂花漸欲迷人眼”，給篩選工作帶來很大困難；另一方面，由于每個人的欣賞角度和欣賞水平不同，有的關注株型是否緊湊豐滿，有的關注高度是否整齊統一，有的關注顏色是否鮮艷明麗，有的關注花型是否新奇別致，所謂“蘿卜白菜各有所愛”，所以篩選結果受評價人的影響很大，往往帶有強烈的主觀色彩。在實際工作中，引種篩選需要結合各類人群的審美差別，綜合考慮觀賞性、環境適應性等多個因素，所有這些因素構成一個相互關聯、相互制約的復雜系統，給篩選帶來不小的困難。

層次分析法（AHP）為研究這類復雜的系統提供了一種簡潔實用的決策方法。該方法是美國運籌學家匹茨堡大學教授薩蒂（T.L.Saaty）于20 世紀70 年代初，應用網絡系統理論和多目標綜合評價方法提出的一種層次權重決策分析方法，是一種解決多目標復雜問題的定性與定量相結合的決策分析方法[1]。它通過對影響決策目標的各種要素歸類并根據要素間的包含關系進行分層，同一層間各要素為平行關系，上下層之間各要素為隸屬關系，構成遞階層次結構模型。在同一層各要素間就其對上一層影響程度的大小兩兩比對，用重要性比率標度構造判斷矩陣，通過計算得出矩陣的最大特征值來確定該層各要素對于上一層來說其重要程度的相對權重值，然后由下而上依次計算出最低層要素相對于目標層的總的相對權重值，從而使定性問題定量化，為多目標、多準則或無結構特性的復雜決策問題提供簡便的決策方法。

1 宿根花卉評價指標的確定

宿根花卉引種篩選的目標是從眾多品種中篩選出既適應本地自然氣候條件又具有較高觀賞價值的新優品種。在實際操作中如何綜合評價A 品種比B 品種觀賞價值更高、環境適應性更強呢？為了減少因評價者個人喜好不同而造成的選擇上的偏差，制定了宿根花卉觀賞價值的評價指標及對環境適應性的評價指標。這些指標主要包括株型、株高、葉型、葉色、花型、花色、花徑、花期、花密度、花顯度、花后觀賞性、抗寒性、抗旱性、耐濕熱程度、繁殖系數等[2]，并根據宿根花卉生物學特性及生態特性不同，擬定了五分制的評分標準[3]（表1）。

表1 宿根花卉具體評價指標評分標準

通過多年的物候觀測和科學實驗，記錄宿根花卉觀賞性和適應性的各項指標，然后對照評分標準對每種宿根花卉的評估指標分別打分，將得分結果作為后續層次分析的根據。

2 層次分析法的應用

影響宿根花卉觀賞特性的主要因素包括整株性狀表現和花部性狀表現。整株性狀包括株型、株高、葉型、綠期等，這些指標影響宿根花卉在應用時的配置效果?；ú啃誀畎笜溯^多，為了便于兩兩比較和計算，把花部性狀歸納為兩類，其中體現單個花（或花序）的指標定為花部性狀①，體現整株花部表現的指標定為花部性狀②。除觀賞性指標外，影響宿根花卉引種篩選的重要因素還有環境適應性指標。由此確定出3 個觀賞性狀評價指標、1 個適應性狀評價指標及18 個詳細指標，建立遞階層次結構評價模型[4]。

2.1 層次結構的分析和建立

A 目標層：篩選出適合當地生長的新優宿根花卉品種。

C 約束層：對A 層起約束作用的C1 花部性狀①、C2花部性狀②、C3 整株性狀、C4 環境適應性4 個因素。

P 標準層：體現約束層的具體評價指標，總計18 項?；ú啃誀睥侔≒1 花色、P2 花姿、P3 花型、P4 花香、P5 花徑；花部性狀②包括P6 花期早晚、P7 花期天數、P8花密度、P9 花顯度、P10 花后觀賞性；整株性狀包括P11綠期、P12 株型、P13 葉色、P14 葉型；環境適應性包括P15 抗寒性、P16 抗旱性、P17 抗濕熱性、P18 繁殖系數。

D 最低層：引種的宿根花卉品種。

2.2 計算方法及過程

2.2.1 判斷矩陣的構造

在AHP 綜合評價體系中，各評價因素的相對重要性是評價的重要基礎和依據。在本項目中，各層指標相對于上一層指標的重要性是由課題組專業人員在參照專家和參與調查問卷的大多數人的意見的基礎上做出的判斷。用1～9 比率標度使之定量化，“1”表示兩個因素相比，具有同等重要性；“3”表示一個因素比另一個因素稍微重要；“5”表示一個因素比另一個因素明顯重要；“7”表示一個因素比另一個因素強烈重要；“9”表示一個因素比另一個因素極端重要；“2，4，6，8”表示上述兩相鄰判斷的中值[5]。同一層中各因素間兩兩比較，構造判斷矩陣，通過計算矩陣的最大特征根（λmax）及對應的特征向量（W），計算出該層各因素相對于上一層某因素的相對重要性權值。

經專業人士評議，約束層的4 個指標兩兩比對，花部性狀②比花部性狀①明顯重要，比率標度取“5”；整株性狀比花部性狀①稍微重要，比率標度取“2”；適應性比花部性狀①稍微重要，比率標度取“3”；花部性狀②比整株性狀明顯重要，比率標度取“5”；花部性狀②比適應性稍微重要，比率標度取“3”；適應性比整株性狀明顯重要，比率標度取“4”；由此構造出A-C 判斷矩陣（第二層因素相對于第一層的比較判斷）。以此類推構造出C-P 判斷矩陣（第三層因素相對于第二層的比較判斷）。

通過計算，約束層四個指標相對于目標層來說，其重要程度的權重分別為花部性狀①占11.27%，花部性狀②占54.91%，整株性狀占7.42%，適應性占26.38%。花部性狀①的5 個約束指標中，花色權重最大占45.94%，花徑為23.76%，花型為17.22%，花姿為8.04%，花香為5.01%。花部性狀②的5 個約束指標中，花期天數權重占43.87%，花密度占29.97%，花顯度占14.51%，花后觀賞性5.90%，花期早晚5.72%。整株性狀的4 個指標中，株型權重為55.62%，綠期24.87%，葉色11.42%，葉型8.07%。適應性的4 個指標中，抗寒性所占權重為51.59%，抗旱性為26.21%，繁殖系數占13.67%，抗濕熱性最小占8.51%。

2.2.2 層次總排序的計算

層次總排序是指標準層所有因素對于目標層的相對重要性的排序數值。層次總排序的計算方法為：標準層各項指標相對于約束層所占的權重乘以約束層相對于目標層的權重，即為標準層各指標相對于目標層的權重。由此得出標準層各指標相對于總目標重要性的量化值。

舉例說明如下：“花色”在花部性狀①的5 個指標中重要性權重值為45.94%，花部性狀①相對于目標層的重要性權重值為11.27%，那么“花色”相對于目標層來說其重要性權重值為11.27%×45.94%=5.18%；以此類推，標準層各項指標的重要性權重值見表2。

表2 篩選宿根花卉綜合評價（節選部分宿根花卉）

2.3 宿根花卉綜合評價值的計算

根據表1 制定的評分標準對每一種宿根花卉的18個評價指標進行5 分制打分，再根據18 個評價指標的相對重要性權值進行加權平均，最終算出每一種宿根花卉的綜合評價值，根據得分多少來確定宿根花卉優劣，從而全面客觀地反應宿根花卉的景觀應用價值。根據得分多少進行分級，4.5 分以上定為Ⅰ級，4.0～4.5 分定為Ⅱ級，3.5～4.0 定為Ⅲ級，3.0～3.5 分定為Ⅳ級（表2）。Ⅰ級Ⅱ級宿根花卉為篩選出的目標品種，也是將來推廣應用的重點對象。

3 結語

在宿根花卉引種篩選的過程中，面對多目標、多準則、無結構特性的一個系統，制定了與篩選息息相關的各項指標的評分標準。通過構建層次分析模型確定了各指標的相對重要性權重。根據多年觀察試驗的結果確定每種宿根花卉各項指標的評分，結合各指標相對重要性權重值，通過加權平均最終得出每種宿根花卉在所有指標影響下的綜合評價值，構成了一個完整的宿根花卉評價體系。通過層次分析法對宿根花卉品種的綜合評價，摒棄了以往以個人主觀感受為基礎，評價標準相對模糊、評價結果受個人主觀因素和偶然因素影響較大、不同評價者得出不同結果的弊端，使篩選更具科學性，結果更符合多數人的評價標準。