黃帝陵古側(cè)柏健康評(píng)價(jià)

楊玲，康永祥，李小軍，王富，王丹陽(yáng)，郭樂(lè)

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西楊凌 712100；2.陜西省黃帝陵管理局，陜西黃陵 727300）

黃帝陵古側(cè)柏健康評(píng)價(jià)

楊玲1，康永祥1，李小軍2，王富1，王丹陽(yáng)1，郭樂(lè)1

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西楊凌 712100；2.陜西省黃帝陵管理局，陜西黃陵 727300）

以黃帝陵軒轅廟內(nèi)19株千年古側(cè)柏Platycladusorientalis為研究對(duì)象，在調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合專家意見(jiàn)，運(yùn)用層次分析法（AHP，analytic hierarchy process）從樹(shù)干、樹(shù)冠及根系等3方面選取樹(shù)干傾斜度、樹(shù)皮完整程度、樹(shù)干損傷程度、樹(shù)干病蟲(chóng)害等13個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并用Delphi-AHP法確定各指標(biāo)相對(duì)權(quán)重，建立古側(cè)柏健康評(píng)價(jià)模型。

黃帝陵；側(cè)柏；古樹(shù)；健康評(píng)價(jià)；層次分析法

側(cè)柏Platycladusorientalis為柏科Cupressaceae側(cè)柏屬Platycladus常綠喬木，陽(yáng)性樹(shù)種，耐寒耐旱耐瘠薄，抗污染，被認(rèn)為是適應(yīng)性強(qiáng)且長(zhǎng)壽的樹(shù)種之一。黃帝陵軒轅廟內(nèi)現(xiàn)存古側(cè)柏19株，樹(shù)齡均在千年以上，以黃帝“手植柏”、漢武“掛甲柏”為代表的古柏不僅是珍貴的自然遺產(chǎn)，也是重要的歷史文化遺產(chǎn)。然而，近年來(lái)，由于古側(cè)柏樹(shù)齡較高而自身生理機(jī)能下降，加上人為破壞、管理不善、環(huán)境污染、土壤板結(jié)和地表裸露、病蟲(chóng)害危害等原因，黃帝陵古柏日趨衰弱甚至死亡［1］。開(kāi)展古側(cè)柏保護(hù)與復(fù)壯工作迫在眉睫，而健康評(píng)價(jià)是及時(shí)實(shí)施保護(hù)與復(fù)壯的基礎(chǔ)與前提。無(wú)損健康診斷技術(shù)是古側(cè)柏健康評(píng)價(jià)的關(guān)鍵，也是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。關(guān)于古樹(shù)健康評(píng)價(jià)主要集中在外部特征觀察和樹(shù)體內(nèi)部檢測(cè)兩方面。外觀特征主要指根據(jù)樹(shù)干、樹(shù)冠等形態(tài)或外貌狀況來(lái)判斷樹(shù)木的生長(zhǎng)勢(shì)［2-4］；內(nèi)部檢測(cè)主要檢測(cè)樹(shù)木心腐程度、根系分布、根系吸收能力以及病蟲(chóng)害情況等［5-6］。兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)，前者直觀便于操作，但健康判斷結(jié)果相對(duì)滯后；而后者判斷結(jié)果準(zhǔn)確且具有預(yù)判功能，如應(yīng)力波斷層成像技術(shù)［7］，但需要昂貴的儀器設(shè)備，且檢測(cè)對(duì)樹(shù)體有一定的損傷。基于外觀特征，謝媛媛等［8］首次運(yùn)用層次分析法對(duì)北京古樹(shù)的健康狀況進(jìn)行了符合實(shí)際的評(píng)價(jià)，取得較為滿意的評(píng)價(jià)結(jié)果。目前，未見(jiàn)有關(guān)黃帝陵古柏健康評(píng)價(jià)的研究報(bào)道。鑒于此，本研究針對(duì)黃帝陵古側(cè)柏的生物學(xué)特性和生長(zhǎng)現(xiàn)狀，建立了較為完整的古樹(shù)外觀評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用層次分析法對(duì)黃帝陵古側(cè)柏的健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，為進(jìn)一步制定古側(cè)柏的保護(hù)、恢復(fù)以及復(fù)壯方案提供參考依據(jù)。

1 評(píng)價(jià)體系的建立

1.1 層次分析結(jié)構(gòu)

樹(shù)木的枝葉、根等生長(zhǎng)狀況可反映樹(shù)木的健康情況［9］。因此，基于前人的研究現(xiàn)狀［10-12］，采用層次分析法（AHP）將古側(cè)柏健康程度作為層次分析的目標(biāo)層（A）；按照樹(shù)木結(jié)構(gòu)和外貌將指標(biāo)分成樹(shù)干、樹(shù)冠、根部等3部分，作為體系的結(jié)構(gòu)層（B）；選擇每個(gè)結(jié)構(gòu)層中能普遍反映古側(cè)柏健康狀況的性狀作為指標(biāo)層（C），構(gòu)成黃帝陵古側(cè)柏健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（表1）。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇與分級(jí)描述

評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇依據(jù)科學(xué)性、全面性、代表性和實(shí)用性等基本原則，在不傷害樹(shù)體的基礎(chǔ)上，所選定的評(píng)價(jià)指標(biāo)盡可能全面、系統(tǒng)地反應(yīng)古側(cè)柏生長(zhǎng)健康狀況。在確定指標(biāo)時(shí)，各指標(biāo)間盡可能相互獨(dú)立，相互補(bǔ)充，并且要求直觀便于測(cè)度。未采用立地條件、生長(zhǎng)空間等導(dǎo)致古側(cè)柏生長(zhǎng)勢(shì)弱原因的因子。具體評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表1。指標(biāo)評(píng)分按照5級(jí)分制，從優(yōu)到差依次賦值5，4，3，2，1，對(duì)每個(gè)分級(jí)說(shuō)明具體的得分標(biāo)準(zhǔn)，最終構(gòu)成古側(cè)柏健康評(píng)價(jià)模型（表2）。

1.3 權(quán)重的確定

采用Delphi-AHP法確定各指標(biāo)權(quán)重［13］。

1.3.1 建立判斷矩陣本研究在前人相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上［9］，結(jié)合黃帝陵古側(cè)柏的特殊性和專家意見(jiàn)，根據(jù)各類指標(biāo)的作用程度以及重要性不同，構(gòu)成B1，B2，B3兩兩比較判斷矩陣AB1-B3=﹛1，1/2，5；2，1，6；1/5，1/6，1﹜；C1，C2，C3，C4，C5兩兩比較判斷矩陣AC1-C5=﹛1，1/6，15，1/4，1/3；6，1，2，2，3；5，1/2，1，2，3；4，1/2，1/2，1，2；3，1/3，1/3，1/2，1﹜，C6，C7，C8，C9，C10，C11，C12兩兩比較判斷矩陣AC6-C12=﹛1，1/6，1/2，1/3，1/5，1/5，1/4；6，1，4，3，2，2，2；2，1/4，1，1/2，1/3，1/3，1/4；3，1/4，2，1，1/2，1/2，1/4；5，1/2，3，2，1，1，1/2；5，1/2，3，2，1，1，1/2；4，1/2，4，4，2，2，1﹜。判斷矩陣的標(biāo)度值及含義參考表3。

1.3.2 計(jì)算各指標(biāo)相對(duì)權(quán)重并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)①矩陣各列歸一化處理：②求判斷矩陣各元素之和：歸一化處理：。④根據(jù)Aw= λmaxw＇，求出最大特征值及其特征向量λ：⑤一致性檢驗(yàn)：隨機(jī)一致性比率RCR=ICR/IRI，其中，ICI=（λmax-n）/（n-1），RRI參見(jiàn)表4。RCR＜0.1，證明判斷矩陣有滿意的一致性。⑥得出綜合權(quán)重：根據(jù)③求得特征向量值，即為權(quán)重值（表2）。

表1 古側(cè)柏健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Table 1 Assessment system ofancient Platycladusorientalis health

表2 古側(cè)柏健康評(píng)價(jià)模型Table 2 Ancient Platycladus orientalis health assessmentmodel

表2 （續(xù)）

2 結(jié)果與分析

2.1 綜合評(píng)價(jià)分值的確定

表3 判斷矩陣標(biāo)度值及其含義Table 3 Valuesof Aijand their implications

2.2 評(píng)價(jià)結(jié)果與健康分級(jí)

嚴(yán)格按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查和專家打分，最終求得加權(quán)平均數(shù)，得到黃帝陵軒轅廟內(nèi)19株古側(cè)柏健康評(píng)價(jià)結(jié)果（表5）。并將評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為Ⅰ（健康）、Ⅱ（亞健康）、Ⅲ（不健康）、Ⅳ（瀕死）等4級(jí)（表6）。

2.3 結(jié)果

根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出：黃帝陵軒轅廟內(nèi)古側(cè)柏大致分為健康、亞健康、不健康等3類，其中以亞健康為主。結(jié)合調(diào)查結(jié)果，健康古柏5號(hào)和11號(hào)生長(zhǎng)勢(shì)良好，樹(shù)干無(wú)明顯損傷；樹(shù)冠飽滿枝繁葉茂，葉色正常；病蟲(chóng)害發(fā)生率小于5%；樹(shù)基周圍草坪面積較大，除苔蘚外無(wú)其他寄生植物，人為干擾相對(duì)較小。而不健康的1號(hào)（手植柏）、7號(hào)、12號(hào)（將軍柏）、13號(hào)等古柏生長(zhǎng)勢(shì)較差，頂梢枯死和葉片失綠嚴(yán)重，病蟲(chóng)害發(fā)生較為嚴(yán)重；其中12號(hào)和13號(hào)，16號(hào)，17號(hào)古柏樹(shù)干脫皮和損傷較嚴(yán)重，枯枝量較大；7號(hào)，12號(hào)，13號(hào)樹(shù)基周圍草坪面積相對(duì)較小，且被踐踏板結(jié)；生長(zhǎng)空間因建筑物部分受阻，葉片煙塵污染嚴(yán)重。

表4 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RRI的值Table 4 Valuesof the average random consistency index R

表5 古側(cè)柏健康評(píng)價(jià)結(jié)果Table 5 Results of ancient Platycladus orientalis health assessment

3 結(jié)論與討論

本研究在調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合專家意見(jiàn)及前人研究現(xiàn)狀選取黃帝陵古側(cè)柏健康評(píng)價(jià)指標(biāo)，并通過(guò)層次分析法確定各指標(biāo)相對(duì)權(quán)重，構(gòu)建完成黃帝陵古柏健康評(píng)價(jià)模型，為今后古柏健康狀況評(píng)價(jià)提供方法借鑒，為進(jìn)一步制定古側(cè)柏保護(hù)與恢復(fù)技術(shù)方案提供基礎(chǔ)資料。

本研究評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇上，摒棄傳統(tǒng)樹(shù)木健康評(píng)價(jià)系統(tǒng)中的立地土壤條件、生長(zhǎng)空間、寄生等間接因素，而將它們作為可能影響古側(cè)柏衰弱死亡原因進(jìn)行分析研究。權(quán)重賦值方面，邀請(qǐng)專家根據(jù)標(biāo)度值對(duì)各指標(biāo)做相對(duì)重要性判斷以建立兩兩矩陣，使各指標(biāo)的重要性排序更合理準(zhǔn)確；結(jié)構(gòu)層因根系部分只選擇了地面可觀察的根部裸露情況，未對(duì)地下根系生長(zhǎng)更新及健康情況進(jìn)行調(diào)查，所以根系指標(biāo)權(quán)重（0.081）相對(duì)樹(shù)干（0.342）、樹(shù)冠（0.577）較低。指標(biāo)層因頂梢枯死是樹(shù)木衰老最明顯最直接的特征之一，頂梢枯死權(quán)重（0.159）相對(duì)較大；而樹(shù)干傾斜（0.016）與古柏健康程度相關(guān)性最小，因此權(quán)重較小。

評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，黃帝陵古側(cè)柏以亞健康狀態(tài)為主。評(píng)價(jià)結(jié)果的分值大小與樹(shù)勢(shì)強(qiáng)弱成正相關(guān)，相同健康等級(jí)的古柏健康程度存在不同。例如，同為亞健康狀態(tài)19號(hào)與15號(hào)古側(cè)柏分值差距較大，說(shuō)明15號(hào)樹(shù)樹(shù)勢(shì)相對(duì)較弱，甚至接近不健康狀態(tài)；而同為不健康的1號(hào)手植柏和12號(hào)將軍柏分值也有差距，證明12號(hào)古側(cè)柏樹(shù)勢(shì)較弱，此評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際調(diào)查結(jié)果一致，表明指標(biāo)體系有較好的適用性。結(jié)合調(diào)查結(jié)果，經(jīng)分析頂梢枯死、病蟲(chóng)害、樹(shù)干損傷、立地條件差和人為干擾等是影響黃帝陵古側(cè)柏健康狀況的主要原因。在保護(hù)過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理和病蟲(chóng)害防治，適度改善立地土壤條件等。

古側(cè)柏的生長(zhǎng)受諸多內(nèi)因和外因影響，作為一個(gè)古側(cè)柏健康初步評(píng)價(jià)體系不可能涉及所有的因素。本研究以不損害古樹(shù)為前提，嘗試從外在易觀測(cè)、綜合的樹(shù)體形態(tài)指標(biāo)來(lái)反映古側(cè)柏的健康狀況，為科學(xué)管理及保護(hù)古側(cè)柏提供新思路。在實(shí)踐工作中，可根據(jù)本評(píng)價(jià)體系得出的評(píng)價(jià)結(jié)果，針對(duì)不健康、瀕危的古側(cè)柏還應(yīng)結(jié)果相關(guān)儀器，測(cè)定能表征古側(cè)柏衰弱程度的生理和分子指標(biāo)，以進(jìn)一步準(zhǔn)確分析影響古側(cè)柏健康的關(guān)鍵因子。同時(shí)，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理，及時(shí)制定和調(diào)整古側(cè)柏的保護(hù)與復(fù)壯技術(shù)方案。

表6 古側(cè)柏健康等級(jí)表Table 6 Grade division of ancient Platycladus orientalis health

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Health of ancient Platycladus orientalis in the Mausoleum of the Yellow Emperor

YANG Ling1，KANG Yongxiang1，LIXiaojun2，WANG Fu1，WANG Danyang1，GUO Le1
（1.College of Forestry，Northwest A&F University，Yangling 712100，Shaanxi，China；2.Huangling Administration，Huangling 727300，Shaanxi，China）

The purpose of this study was to evaluate the health of ancientPlatycladusorientalistreeswith nondestructive methods and to establish and adjust in a timely manner the relative protection and rejuvenation measures.Based on an open space survey and opinions of experts，health of the 19 ancientP.orientalistrees in the mausoleum of the Yellow Emperor was assessed.Thirteen evaluation indicators in terms of trunk，crown，and root，including stem gradient，bark integrity，trunk injury，and trunk pest were chosen using the Delphianalytic hierarchy process（AHP）to determine relative indicator weights.Finally，amodel for assessing ancientP.orientalishealth was established and its health was divided into 4 grades.Results indicated 2 trees being healthy，9 trees being sub-healthy，and 8 trees being unhealthy.The final scores symbolizing the health of the ancient treeswerematched to the results of the open space survey with themain influences on tree health determined as dieback，pests and diseases，trunk injury，poor soil conditions，and interference，which can help to make the protection plan.［Ch，6 tab.13 ref.］

the Mausoleum of the Yellow Emperor；Platycladusorientalis；ancient tree；health evaluation；AHP

S758.8

A

2095-0756（2014）05-0779-06

2013-12-09；

2014-02-24

國(guó)家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201404302）；西北農(nóng)林科技大學(xué)校重點(diǎn)科研專項(xiàng)（Z109021310）

楊玲，從事古樹(shù)名木保護(hù)研究。E-mail：woaisheji2011@126.com。通信作者：康永祥，教授，博士，博士生導(dǎo)師，從事樹(shù)木學(xué)及古樹(shù)名木保護(hù)技術(shù)研究。E-mail：yxkang@nwsuaf.edu.cn

且將黃帝陵古側(cè)柏健康等級(jí)分為4級(jí)，旨在無(wú)損評(píng)估古側(cè)柏健康狀況，及時(shí)制定和調(diào)整保護(hù)與復(fù)壯方案。結(jié)果表明：19株古柏健康狀況可分為健康、亞健康、不健康等3級(jí)，其中以亞健康狀態(tài)為主。評(píng)分結(jié)果表征樹(shù)勢(shì)強(qiáng)弱，

與實(shí)際調(diào)查情況一致；并分析得出頂梢枯死、病蟲(chóng)害、樹(shù)干損傷、立地條件差、人為干擾等是影響古側(cè)柏健康程度的主要原因。表6參13