8種梾木觀賞性及經(jīng)濟(jì)學(xué)性狀的綜合評(píng)價(jià)

李冬林1，梁珍海1，金雅琴，夏重立

（1.江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院，江蘇 南京 211153；2.金陵科技學(xué)院 園藝學(xué)院，江蘇 南京 210038）

梾木屬Cornus植物是世界公認(rèn)的生物能源植物和高檔景觀植物[1-2]。梾木屬多數(shù)種類植物姿態(tài)優(yōu)美，葉色鮮艷，果實(shí)亮麗，很具觀賞性，適合城鄉(xiāng)環(huán)境綠化和植物造景。果實(shí)為核果，種子含油量高，可作工業(yè)用油，具有廣闊的應(yīng)用前景和開(kāi)發(fā)潛力[3]。2011年，江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院自美國(guó)東北部成功引進(jìn)了美洲梾木屬植物品種9種，經(jīng)過(guò)數(shù)年的生產(chǎn)試驗(yàn)與觀察研究，基本摸清了梾木屬植物的基本性狀和主要生物學(xué)特性[4-5]。但是，具體到梾木屬植物在林業(yè)生產(chǎn)上的造林應(yīng)用，要做到適地適樹(shù)和材盡其用仍需要對(duì)其進(jìn)行合理的評(píng)定和選擇。為此，本研究引用世界通用的多因素評(píng)價(jià)方法——層次分析法對(duì)現(xiàn)存8種梾木種質(zhì)資源就其觀賞性及經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，分析其不同品種類型的特點(diǎn)，以期為梾木屬植物的擴(kuò)大栽培與造林應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料包括熊果梾木Cornus amomum、斜葉梾木Cornus obliqua、圓錐梾木Cornus racemosa、粗葉梾木Cornus drumondii、多花梾木Cornus florida、歐洲紅瑞木Cornus sanguinea、偃伏梾木Cornus sericea和毛梾Cornus walteri8種。其中毛梾是地產(chǎn)鄉(xiāng)土樹(shù)種，種子引自南京紫金山森林公園15 a結(jié)果母樹(shù)，通過(guò)播種育苗育成實(shí)生苗作為對(duì)照種源；其余7種為2011年引自美國(guó)哈佛大學(xué)阿諾德樹(shù)木園，也為種子培育的實(shí)生苗，目前材料均保存于江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于江蘇省南京市南郊江蘇省林業(yè)科學(xué)研究院實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)。地理坐標(biāo)為東經(jīng)118°46′00″，北緯31°51′25″。氣候帶為北亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫15.0～15.9 ℃，極端最高氣溫39.0～40.5 ℃，極端最低氣溫-9.5～-13.1 ℃，年相對(duì)濕度78%～80%，年降雨量1 034～1 276 mm，年日照時(shí)數(shù)2 212.8 h，無(wú)霜期220～250 d。試驗(yàn)場(chǎng)圃土壤為山地黃棕壤，土壤質(zhì)地粘，土壤呈微酸性。

1.3 評(píng)價(jià)方法

采用美國(guó)匹茨堡大學(xué)運(yùn)籌學(xué)家T.Saaty于1973年提出的層次分析法（Analytic Hierehy Process，簡(jiǎn)稱AHP）[6]。該法根據(jù)研究目標(biāo)，將評(píng)判的指標(biāo)進(jìn)行分解，構(gòu)建一個(gè)多因素的評(píng)判模型，并通過(guò)構(gòu)造判斷矩陣，估算出不同結(jié)構(gòu)層次所對(duì)應(yīng)要素的權(quán)重值，通過(guò)加權(quán)計(jì)算完成各設(shè)計(jì)方案（品種）的評(píng)價(jià)得分[7-8]。

1.4 分析模型的建立

根據(jù)我們前期試驗(yàn)的觀察結(jié)果，結(jié)合梾木類主要經(jīng)濟(jì)性狀的測(cè)定數(shù)據(jù)，提出13個(gè)評(píng)價(jià)要素，構(gòu)成梾木經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)價(jià)應(yīng)考慮的指標(biāo)層，見(jiàn)圖1。構(gòu)建的分析結(jié)構(gòu)模型如下：梾木經(jīng)濟(jì)性狀綜合評(píng)價(jià)的最終目標(biāo)為A 層，即目標(biāo)層。A層由生長(zhǎng)指標(biāo)（C1）、形態(tài)指標(biāo)（C2）、觀賞性（C3）、種子油（C4）、抗寒性（C5）5項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)成，為準(zhǔn)則層（C）。而準(zhǔn)則層每項(xiàng)指標(biāo)又由不同的考察指標(biāo)構(gòu)成，這些考察指標(biāo)就構(gòu)成指標(biāo)層（P）。

圖1 梾木主要經(jīng)濟(jì)學(xué)性狀評(píng)價(jià)的結(jié)構(gòu)模型Fig.1 Structural model of assessment of main economic characters on eight dogwoods

1.5 構(gòu)造判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)

各評(píng)價(jià)因素的相對(duì)重要性簡(jiǎn)化為一系列成對(duì)因素的判斷比較，并用1、3、5、7、9比率標(biāo)度法使之定量化，構(gòu)成判斷矩陣[6-7]。通過(guò)計(jì)算判斷矩陣的最大特征根λmax及其對(duì)應(yīng)的特征向量W，計(jì)算出某一層次各因素相對(duì)上一層某因素的相對(duì)重要性權(quán)值。各判斷矩陣的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

借助數(shù)學(xué)軟件Mathematica 4.0計(jì)算各判斷矩陣的W、λmax和判斷矩陣一致性指標(biāo)判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)（RI）與判斷矩陣階數(shù)見(jiàn)表2[7]。CI與判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI之比值（CR）即為判斷矩陣一致性指標(biāo)。若CR＜0.10，則認(rèn)為該判斷矩陣具有滿意的一致性，否則需要進(jìn)行調(diào)整。

表1 準(zhǔn)則層各指標(biāo)判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)（A-C）?Table 1 The judgment matrix and consistency test of every index at rule layer(A-C)

表2 判斷矩陣的隨機(jī)一致性指標(biāo)[7]Table 2 The consistency test indexes of judgment matrix[7]

1.6 賦分原則

本評(píng)價(jià)總的賦分原則見(jiàn)表3。在物種賦分時(shí)充分考慮其特異性及經(jīng)濟(jì)用途。對(duì)于具有特異性性狀、觀賞價(jià)值大、經(jīng)濟(jì)用途廣的給予較高的權(quán)重值。所以，我們對(duì)其中幾個(gè)枝條猩紅色的物種，考慮其在國(guó)內(nèi)植物中的表現(xiàn)比較罕見(jiàn)，可用作園林觀賞植物，故給予高分值。果實(shí)顏色與花期長(zhǎng)短主要參考了原產(chǎn)地母樹(shù)果實(shí)的顏色、是否為稀有種，如花期長(zhǎng)、果實(shí)白色的種類給予高分，普通種、花期短的種類給予低分[9]。

表3 8種梾木綜合性狀評(píng)價(jià)的賦分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Quantifying the evaluation indicators of eight dogwoods by scores

既然是引進(jìn)物種且為木本植物就要強(qiáng)調(diào)一定的高度，一般喬木植物生長(zhǎng)快，可利用周期短，其生態(tài)功能也好。所以在株型方面，考慮到林業(yè)生態(tài)工程的實(shí)際需要，我們對(duì)喬木給予高分，灌木相應(yīng)給予低分。高生長(zhǎng)量與徑生長(zhǎng)量，以及年生物量的比對(duì)，主要以苗圃內(nèi)1年生幼苗的生長(zhǎng)量量測(cè)值為基準(zhǔn)，給予相應(yīng)的分值。花型主要考慮花徑大小。花越大，觀賞價(jià)值越大，相應(yīng)給分越高。由于梾木屬多數(shù)種類秋季葉色有變化，因此葉色變化也作為評(píng)價(jià)的依據(jù)之一。葉色紅色給高分，并且考慮葉色的柔和度，若葉色特別艷麗，要適當(dāng)加分。

梾木屬植物種子含油，可以作為油料植物，因此將出油率作為一項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。其評(píng)價(jià)依據(jù)以試驗(yàn)材料種子的檢測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，數(shù)值大的分值高。酸值、皂化值的賦分主要參考了我國(guó)幾種食用油參數(shù)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行賦分[10]。

1.7 評(píng)價(jià)結(jié)果的計(jì)算

綜合評(píng)價(jià)結(jié)果用綜合評(píng)價(jià)指數(shù)表示[11]，其計(jì)算公式為：

式中：Y為綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，Zj為第j項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的得分，Wi為準(zhǔn)則層中第i指標(biāo)的權(quán)重，Wij為準(zhǔn)則層中第i項(xiàng)、第j指標(biāo)的權(quán)重。

2 結(jié)果分析

2.1 各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

以梾木綜合性狀評(píng)價(jià)值作為總目標(biāo)層（A），相對(duì)于總目標(biāo)而言，準(zhǔn)則層由生長(zhǎng)指標(biāo)（C1）、形態(tài)指標(biāo)（C1）、觀賞性（C3）、種子油（C4）、抗寒性（C5）構(gòu)成。5個(gè)準(zhǔn)則指標(biāo)之間的相對(duì)權(quán)重通過(guò)專家打分建立判斷矩陣，見(jiàn)表1。通過(guò)對(duì)判斷矩陣相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算，矩陣特征向量W＝[0.552，0.130，0.146，0.056，0.115]；最大特征值λmax＝ 6.075；CI＝ 0.268；RI＝ 1.12；CR＝ 0.023 9＜0.10，說(shuō)明該判斷矩陣具有滿意的一致性。按同樣的計(jì)算方法，可得到各指標(biāo)層評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，見(jiàn)表4。

表4 各指標(biāo)層各評(píng)判因子判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)?Table 4 The judgment matrix and consistency test of evaluation factor at index layer (P-C)

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的賦值

在試驗(yàn)地相同立地條件下隨機(jī)抽取生長(zhǎng)均勻一致的同齡梾木植株50 株進(jìn)行生長(zhǎng)性狀的測(cè)定評(píng)價(jià)。從生長(zhǎng)指標(biāo)（C1）來(lái)看，不同植物的高生長(zhǎng)量、徑生長(zhǎng)量、年生物量間均呈現(xiàn)顯著差異。粗葉梾木的生長(zhǎng)量指標(biāo)最大，而賦予了最高值（P1、P2、P3分別賦值5、4、5）。而熊果梾木、圓錐梾木生長(zhǎng)量指標(biāo)也較大（P1、P2、P3賦值均為4），偃伏梾木的生長(zhǎng)量指標(biāo)最小（P1、P2、P3分別賦值3、2、3）。從形態(tài)指標(biāo)（C2）來(lái)看，毛梾為唯一的大喬木，P4得分為5，其余均為灌木或小喬木，賦分3～4；枝型主要考慮枝條的顏色，由于熊果梾木、圓錐梾木和粗葉梾木3種植物枝條均有明顯變色，可以作園林觀枝植物，均賦值5；而花型則以多花梾木為最優(yōu)，其花色艷麗，賦值為5，其它植物花型小，相應(yīng)賦值低。就觀賞性（C3）而言，多花梾木花大、花期長(zhǎng)、核果紅色，果實(shí)經(jīng)冬不落，實(shí)為觀賞佳品，P7、P8、P9均賦值5；其余種類中果實(shí)奇特的賦予高值，如圓錐梾木、偃伏梾木果實(shí)白色，賦5分，而果實(shí)為褐色或黑色為常見(jiàn)色，則賦分低（如毛梾果實(shí)黑色，P7賦1分）。粗葉梾木和多花梾木葉色艷麗，紅黃色，適于作秋色葉觀賞植物，P9賦5分，若秋季葉色褐色，暗淡，相應(yīng)賦分較低。就種子油特性（C4）而言，國(guó)產(chǎn)毛梾由于具有含油量高、酸值低、皂化值中等，在所有考察物種中得分最高，表明其最適于營(yíng)造生物能源林。

冬季抗寒性（C5）可判斷物種能否正常越冬，它是決定著物種引種范圍、體現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值的重要指標(biāo)。從考察結(jié)果來(lái)看，多花梾木冬季因?yàn)閲?yán)寒常出現(xiàn)明顯枯梢，偃伏梾木地上1/3常常會(huì)有凍枝，影響了其賦值結(jié)果（賦值4），因此，這2個(gè)物種冬季應(yīng)該采取必要的防寒措施。其余物種的抗寒性均較強(qiáng)，賦值5。

按照以上考察結(jié)果，將各個(gè)種的指標(biāo)賦值與權(quán)重加權(quán)計(jì)算出各指標(biāo)層的最終得分，見(jiàn)表5，再根據(jù)各因素相對(duì)于總評(píng)價(jià)值（A）的權(quán)重值算出準(zhǔn)則層各指標(biāo)的得分，見(jiàn)表6。

2.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

由各性狀相對(duì)于總評(píng)價(jià)值的權(quán)重值按照公式(1)計(jì)算后即可直接算出各植物種的總得分，即綜合評(píng)價(jià)指數(shù)（Y），見(jiàn)表6。從得分情況來(lái)看，粗葉梾木因其快速的生長(zhǎng)量和優(yōu)美的樹(shù)型名列榜首，得分為4.389。從試驗(yàn)情況來(lái)看，此種植物頂端優(yōu)勢(shì)明顯、生長(zhǎng)迅速、枝葉繁茂，其景觀性狀也不差，抗寒性也強(qiáng)，適合我國(guó)南方丘陵崗地或坡耕地造林應(yīng)用推廣。作為灌木的熊果梾木得分也較高，得分為3.973，位居第2名。熊果梾木為生長(zhǎng)極其迅速的落葉灌木，晚秋枝條猩紅色，秋葉紅橙色，果實(shí)為紫色，極為美麗[9]。通過(guò)近5 a的試驗(yàn)和觀察，此種植物適應(yīng)性極強(qiáng)，尤其對(duì)水濕條件具有驚人的抗性，在我國(guó)城鄉(xiāng)水岸、湖濱堤岸、沼澤濕地具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。多花梾木以其婀娜多姿的樹(shù)型、猩紅色的枝條、以及繽紛多彩的花色聞名于世，加上株型為喬木，得分較高，得分為3.843，在所有引進(jìn)植物中具有較好的觀賞性。

表5 8種梾木主要經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)的得分?Table 5 Score of main economic characters of eight dogwoods

表6 8種梾木主要經(jīng)濟(jì)學(xué)性狀評(píng)價(jià)的最終得分?Table 6 Final score of main economic evaluation of eight dogwoods

3 結(jié)論與討論

層次分析法（AHP）不僅能使較為復(fù)雜的問(wèn)題通過(guò)分層簡(jiǎn)單化，而且通過(guò)對(duì)評(píng)價(jià)因素的兩兩比較，較容易得出權(quán)重值并檢驗(yàn)判斷的一致性和可重復(fù)性[6-8]。該方法以其定性分析與定量分析相結(jié)合地處理各種決策因素的特點(diǎn)，以及其系統(tǒng)靈活簡(jiǎn)潔的優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。在園林旅游領(lǐng)域，該法主要應(yīng)用于城市公園、居住區(qū)及道路綠地等園林植物景觀的評(píng)價(jià)[12-13]，以及自然保護(hù)區(qū)、旅游資源的生態(tài)定量評(píng)價(jià)[14]，它能比較客觀地評(píng)價(jià)森林旅游資源的品質(zhì)，對(duì)我國(guó)森林公園的提檔升級(jí)、以及園林景觀的精品打造都具有一定指導(dǎo)意義。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，園林植物遺傳育種事業(yè)得到了飛速發(fā)展，一些觀賞性好、抗逆性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值大的新品種日益涌現(xiàn)。人們對(duì)植物性狀的評(píng)價(jià)和篩選往往帶有一定的片面性，需要尋求一種適用于植物多因子性狀評(píng)判，較為客觀，且又定量化的綜合評(píng)價(jià)方法。而AHP法正是迎合了植物選擇要求，應(yīng)用多因子、構(gòu)建多層次，并借助專家打分的植物評(píng)判方法。因此，該技術(shù)在觀賞園藝植物的品種評(píng)價(jià)方面得到了全面應(yīng)用。如陳道明等[7]對(duì)我國(guó)洛陽(yáng)、菏澤地區(qū)牡丹品種進(jìn)行了觀察研究，對(duì)牡丹品種評(píng)定因素進(jìn)行篩選和組合,首次應(yīng)用AHP法對(duì)牡丹品種進(jìn)行了客觀地評(píng)價(jià)；陳仲芳[15]、伊艷杰等[16]對(duì)我國(guó)十大名花——桂花品種進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，提出了適于不同地方、不同應(yīng)用領(lǐng)域的桂花品種，對(duì)花卉生產(chǎn)實(shí)踐具有一定指導(dǎo)意義；程紅梅等[17]應(yīng)用AHP法建立了臘梅品種園藝學(xué)性狀綜合評(píng)價(jià)模型，通過(guò)指標(biāo)的量化對(duì)臘梅品種的園藝學(xué)性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選出優(yōu)良品種，作為臘梅新品種選育及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的參考依據(jù)。這些研究成果無(wú)疑對(duì)園林觀賞植物的品種選擇具有一定指導(dǎo)意義。但是，對(duì)于大多數(shù)木本植物來(lái)說(shuō)，其應(yīng)用價(jià)值體現(xiàn)是多方面的。林木資源不像園林花卉那么單純，除了觀賞價(jià)值，還具有材用、油料用、水土保持等多種功能，因此，在林業(yè)上評(píng)價(jià)一種木本植物僅憑其觀賞性狀是不夠的，也是不全面的。

本研究吸取了前人在觀賞園藝新品種評(píng)價(jià)方面的成功經(jīng)驗(yàn)，參閱了近年來(lái)層次分析法在植物學(xué)、園藝學(xué)、景觀旅游領(lǐng)域應(yīng)用的具體實(shí)例，并邀請(qǐng)近20名林業(yè)、園林專家參與評(píng)判構(gòu)建判斷矩陣，從生長(zhǎng)量、外觀形態(tài)、觀賞性、種子油、抗寒性5個(gè)方面對(duì)8種梾木植物進(jìn)行了總體性狀評(píng)價(jià)。運(yùn)用AHP技術(shù)將林木資源的觀賞性、經(jīng)濟(jì)性與抗逆性指標(biāo)列入考察要素，將林木資源的株型、花色、枝型等形態(tài)指標(biāo)，果色、花期、葉色等觀賞性指標(biāo)，與植物本身的生長(zhǎng)要素、抗逆性、經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)進(jìn)行平行比較，提出了不同植物品種的得分序列，評(píng)判了不同林木資源的應(yīng)用價(jià)值和開(kāi)發(fā)潛力。本研究也是AHP技術(shù)手段在林業(yè)生產(chǎn)研究領(lǐng)域拓展應(yīng)用的一個(gè)新的嘗試。

本研究通過(guò)評(píng)價(jià)初步篩選出生長(zhǎng)良好、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用前景看好的3種優(yōu)良梾木種質(zhì)資源：粗葉梾木C.drummondii、熊果梾木C.amomum和多花梾木C.florida，建議在生產(chǎn)上擴(kuò)大栽培和推廣應(yīng)用。這一評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)于梾木屬植物在我國(guó)南方地區(qū)開(kāi)展引種造林綠化及深層次的開(kāi)發(fā)利用具有一定指導(dǎo)意義。但是，引種評(píng)價(jià)方法結(jié)果的科學(xué)性是建立在所構(gòu)建分析模型的合理性、以及判斷矩陣準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)之上。評(píng)判分析模型的骨架固然重要，但構(gòu)建判斷矩陣階段專家對(duì)性狀指標(biāo)的理解程度和比較評(píng)判科學(xué)性更為重要，因?yàn)檫@決定了不同要素對(duì)評(píng)判目標(biāo)的貢獻(xiàn)大小，最終影響到評(píng)判結(jié)果的可靠性。這也是本評(píng)判方法的主要局限所在。同時(shí)，本研究所用素材源于近年引進(jìn)的實(shí)生苗，觀測(cè)時(shí)間略顯短暫，試驗(yàn)數(shù)據(jù)僅僅來(lái)源于幼樹(shù)的生長(zhǎng)表現(xiàn)，但隨著年齡的增長(zhǎng)不同樹(shù)木資源的成年性狀會(huì)產(chǎn)生一定變異，并直接影響到后期性狀的評(píng)判結(jié)果。因此，此次評(píng)判結(jié)果僅僅是幾種梾木前期的性狀評(píng)價(jià)，進(jìn)入成年以后的性狀穩(wěn)定性如何，還有待進(jìn)一步的觀察檢驗(yàn)。

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