基于AHP的甘肅省14種野生季節(jié)變色植物觀賞價(jià)值評(píng)價(jià)

張繼強(qiáng), 仇貴芳, 劉冬皓, 馬 超, 柴春山, 朱 麗, 薛 睿

(1.甘肅省林業(yè)科學(xué)研究院, 甘肅 蘭州730020; 2.舟曲縣林業(yè)局, 甘肅 舟曲746300)

甘肅省地形地貌復(fù)雜多樣、氣候類型差異顯著，孕育了境內(nèi)豐富的野生植物資源。據(jù)調(diào)查，甘肅省野生植物約4 000種，分屬113科378屬。其中在風(fēng)景園林中可以利用的野生觀賞植物約1 000余種[1-3]，野生季節(jié)變色觀賞植物種類也比較多。目前，周滿宏[4-5]對(duì)甘肅省小檗科、忍冬屬和杜鵑花屬的野生觀賞植物種類進(jìn)行了調(diào)查，分析了其觀賞特性及園林用途；馬世榮[6]對(duì)子午嶺甘肅段野生觀賞植物資源進(jìn)行了調(diào)查及統(tǒng)計(jì)分析；王梅等[7]在蘭州市園林科學(xué)研究所對(duì)10種野生觀賞草本植物遮陰處理，探討不同野生觀賞植物的耐陰能力及耐陰機(jī)制差異，尋求能適應(yīng)蘭州省氣候和園林生長(zhǎng)條件的觀賞植物品種。甘肅省內(nèi)關(guān)于野生觀賞植物資源的研究?jī)H局限于觀賞價(jià)值的定性描述和評(píng)價(jià)，尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)其觀賞價(jià)值定性定量化，基于AHP評(píng)價(jià)的報(bào)道。

城市綠化是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分[8]，城市綠化水平是城市的核心競(jìng)爭(zhēng)力，也是衡量一個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化、科技水平的重要標(biāo)志[9]。甘肅省地處西北內(nèi)陸，受自然條件等原因的限制，適宜運(yùn)用于園林綠化的季節(jié)變色植物相對(duì)很少，極大的限制了城市園林“彩化”的進(jìn)程。本文擬對(duì)蘭州市周邊野生季節(jié)變色植物資源調(diào)查整理的基礎(chǔ)上，應(yīng)用次分析法對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)與分級(jí)，旨在篩選出適宜蘭州市、以及甘肅半干旱區(qū)園林綠化應(yīng)用的野生季節(jié)變色植物。

1 試驗(yàn)地概況

甘肅省蘭州市位于中國(guó)陸域版圖的幾何中心，是西北地區(qū)重要的工業(yè)基地和綜合交通樞紐，是新亞歐大陸橋中國(guó)段五大中心城市之一，是國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略上重要的節(jié)點(diǎn)城市[10]。蘭州市區(qū)南北群山環(huán)抱，黃河自西向東穿城而過，具有帶狀盆地城市的特征。野生季節(jié)變色植物綜合評(píng)價(jià)試驗(yàn)地設(shè)在甘肅省林業(yè)科學(xué)研究院五星坪基地，位于蘭州市七里河區(qū)五星坪后街，地理坐標(biāo)：103°47′19″N，北緯36°02′50″E。海拔1 500 m，氣候類型屬于中溫帶半干旱區(qū)[11]，特點(diǎn)是冬季寒冷漫長(zhǎng)，春夏界線不分明，夏季短促，氣溫高，秋季降溫快。年均氣溫9.8 ℃，極端最高溫度39.1 ℃，極端最低溫-23.1 ℃，年降水量為318.3 mm[12]，主要集中在6—9月，年蒸發(fā)量1 437.7 mm，年平均日照時(shí)數(shù)為2 446 h，全年無霜期154 d。土壤為黑壚土，pH值7.8～8.3。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

在查閱相關(guān)資料[1,13-16]的基礎(chǔ)上，于2014—2015年在蘭州市周邊的南北兩山、甘肅興隆山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、石佛溝國(guó)家級(jí)森林公園等林區(qū)，多次開展了野生季節(jié)變色園林觀賞植物資源調(diào)查整理工作，根據(jù)生長(zhǎng)環(huán)境、觀賞價(jià)值及生長(zhǎng)表現(xiàn)等指標(biāo)，初步篩選出具有較高觀賞價(jià)值，適宜在當(dāng)?shù)爻鞘芯G化中應(yīng)用的野生季節(jié)變色園林觀賞植物14種，隸屬于9科9屬。

2.2 植物觀賞特性測(cè)定

在野生季節(jié)變色園林觀賞植物資源調(diào)查整理的基礎(chǔ)上，于2015—2017年，參照《中國(guó)物候觀測(cè)方法》，在野外對(duì)14種野生觀賞植物進(jìn)行主要物候特征觀測(cè)，觀測(cè)項(xiàng)目包括：展葉期、花期、觀果期、葉變色期、落葉期等內(nèi)容。在物候特征觀察的基礎(chǔ)上，對(duì)14種野生植物的觀賞性狀做了詳細(xì)的分析，總結(jié)出各植物觀賞期的觀賞特性。同時(shí)將篩選出的14種野生季節(jié)變色植物移栽到五星坪基地，每個(gè)品種引進(jìn)20株，按照1 m×1 m的株行距定植，建立種質(zhì)資源圃，進(jìn)一步開展栽培繁殖、生態(tài)習(xí)性、抗逆性等各項(xiàng)因子的野生馴化試驗(yàn)。

2.3 植物觀賞價(jià)值綜合評(píng)價(jià)

在廣泛征求各文化層次人士和研究團(tuán)隊(duì)成員意見的基礎(chǔ)上，建立野生季節(jié)變色園林觀賞植物綜合評(píng)價(jià)體系，運(yùn)用次分析法，采用定量和定性相結(jié)合的方式，對(duì)14種野生季節(jié)變色園林觀賞植物進(jìn)行觀賞價(jià)值綜合評(píng)價(jià)，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)其進(jìn)行觀賞等級(jí)劃分。

2.3.1 綜合評(píng)價(jià)體系建立 借鑒前人[17-21]觀賞植物資源評(píng)價(jià)的研究成果，根據(jù)14種野生季節(jié)變色植物觀賞性狀特點(diǎn)，構(gòu)建AHP綜合評(píng)價(jià)模型(表1)。

表1 野生季節(jié)變色植物觀賞價(jià)值綜合評(píng)價(jià)模型

2.3.2 權(quán)重確定 運(yùn)用1—9比率標(biāo)度法，對(duì)綜合評(píng)價(jià)模型構(gòu)建各層次的判斷矩陣，用yaahp層次分析法軟件Version 7.5進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。再采用群決策的方法[22]，將通過一致性檢驗(yàn)的判斷矩陣分別應(yīng)用yaahp層次分析法軟件，計(jì)算出各層因素相對(duì)所屬上一層任務(wù)的相對(duì)重要性，通過層層加權(quán)計(jì)算，最終得出因素層各因素相對(duì)總目標(biāo)層的權(quán)重。

2.3.3 綜合評(píng)價(jià)指數(shù)與分級(jí) 野生彩葉觀賞植物綜合評(píng)價(jià)指數(shù)[23-24]：

(1)

式中：Y——野生彩葉觀賞植物綜合評(píng)價(jià)指數(shù)；Wi——第i項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重；Fi——因素層下第i項(xiàng)指標(biāo)的分值。

觀賞價(jià)值質(zhì)量分?jǐn)?shù)[25]：

M=(Y′/Y)×100%

(2)

式中：M——觀賞價(jià)值質(zhì)量分?jǐn)?shù)；Y′——理想的彩葉植物綜合評(píng)價(jià)指數(shù)；Y——彩葉樹種觀賞價(jià)值綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。M≥80%為Ⅰ級(jí)，觀賞價(jià)值高；79%≥M≥60%為Ⅱ級(jí)，觀賞價(jià)值較高；M≤59%為Ⅲ級(jí)，觀賞價(jià)值一般。

3 結(jié)果與分析

3.1 綜合評(píng)價(jià)模型和各評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的確定

建立綜合評(píng)價(jià)模型和確定各指標(biāo)權(quán)重時(shí)，采用問卷調(diào)查的方式征求各方的意見，考慮到客觀事物的復(fù)雜性以及人們認(rèn)識(shí)的多樣性、主觀性，所設(shè)計(jì)的問卷調(diào)查包含了不同層次、不同年齡和不同性別的人群。調(diào)查咨詢的人群包括資深的園林園藝專家和有經(jīng)驗(yàn)的園林工作者，其中專家7位(男性4名，女性3名)、園林工作者20位(包含園林管理人員、園林設(shè)計(jì)人員和高校相關(guān)專業(yè)的研究生)。

綜合評(píng)價(jià)模型分目標(biāo)層(A)、約束層(C)、因素層(P)和最底層(D)4個(gè)層次(表1)。選擇整體特征(C1)、觀葉價(jià)值(C2)、觀花價(jià)值(C3)、觀果價(jià)值(C4)和適應(yīng)性(C5)5個(gè)因素作為制約和限制野生季節(jié)變色植物觀賞價(jià)值的因素，選取冠形美觀度(P1)、綠期(P2)和抗病蟲害(P17)等17個(gè)具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用定性和定量評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法進(jìn)行具體評(píng)價(jià)。在項(xiàng)目組內(nèi)部共同商議，針對(duì)待評(píng)價(jià)的植物觀賞物候期及其觀賞特性表現(xiàn)等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，參照李淑娟[26]在西安進(jìn)行園林觀賞植物綜合評(píng)價(jià)時(shí)制定各指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，為待評(píng)價(jià)的14種植物的各項(xiàng)指標(biāo)逐一打分，統(tǒng)計(jì)分值并分別計(jì)算出各指標(biāo)的均值作為該因子的最終評(píng)分，評(píng)分結(jié)果詳見表2。

表2 14種野生季節(jié)變色植物觀賞價(jià)值各評(píng)價(jià)指標(biāo)得分

3.2 層次總排序權(quán)值計(jì)算結(jié)果

根據(jù)7位園林園藝專家和20位園林工作者問卷調(diào)查構(gòu)建的判斷矩陣，進(jìn)行群決策處理。因?yàn)楦鱾€(gè)專家的意見同等重要，因此采用Microsoft Excel 2007軟件對(duì)計(jì)算所得的各位專家的權(quán)重向量進(jìn)行算術(shù)平均，獲得17個(gè)評(píng)價(jià)因子各自最終權(quán)重。結(jié)果顯示(表3)：評(píng)價(jià)體系中約束層(C)對(duì)目標(biāo)層(A)的總排序權(quán)值大小排序依次為：適應(yīng)性(C5)>觀葉價(jià)值(C2)>整體特征(C1)>觀花價(jià)值(C3)>觀果價(jià)值(C4)，其權(quán)值分別為：0.309 2，0.290 3，0.262 4，0.087 1，0.048 4。說明制約和限制野生季節(jié)變色植物觀賞價(jià)值的5因素中，適應(yīng)性對(duì)目標(biāo)層的約束力最大，是野生季節(jié)變色植物資源開發(fā)利用考慮的首要因素。其次是觀葉價(jià)值和整體特征，觀果價(jià)值影響力最小。

從因素層(P)對(duì)目標(biāo)層(A)的總排序權(quán)值來看，在因素層的17個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中，總排序權(quán)值>0.1的有4項(xiàng)，總排序權(quán)值>0.05的有4項(xiàng)，總排序權(quán)值<0.05的有9項(xiàng)。權(quán)值最高的為P1，P15，P5和P16。說明在開發(fā)利用野生彩葉觀賞植物資源時(shí)，首要考慮冠形美觀度、葉色、耐寒性及耐熱性能力。

表3 因素層(P)對(duì)于目標(biāo)層(A)的總排序權(quán)值

3.3 野生季節(jié)變色植物觀賞價(jià)值綜合評(píng)價(jià)

通過野生彩葉觀賞植物綜合評(píng)價(jià)指數(shù)和觀賞價(jià)值質(zhì)量分?jǐn)?shù)運(yùn)算,結(jié)果顯示(表4)，樺葉四蕊槭、遼東櫟和血滿草3種植物的觀賞價(jià)值質(zhì)量分?jǐn)?shù)M≥80%，觀賞等級(jí)排序?yàn)棰瘢桓拭C小檗、短柄小檗、鮮黃小檗、多花栒子和灰栒子5種，觀賞價(jià)值質(zhì)量分?jǐn)?shù)M介于68～73，觀賞等級(jí)排序?yàn)棰蚣?jí)；少齒小檗、美麗胡枝子、槲櫟、沙梾、黃瑞香和馬桑6種，觀賞價(jià)值質(zhì)量分?jǐn)?shù)M介于27～57，觀賞等級(jí)排序?yàn)棰蟆?/p>

表4 野生季節(jié)變色植物觀賞價(jià)值綜合指數(shù)及觀賞等級(jí)

4 結(jié)論與討論

在約束層(C)對(duì)目標(biāo)層(A)的總排序權(quán)值中，適應(yīng)性(C5)和觀葉價(jià)值(C2)對(duì)目標(biāo)層的約束力最大，二者基本同等重要，僅相差0.016 2。這是因?yàn)槌鞘芯G地的立地條件相對(duì)比較惡劣，開發(fā)利用的野生植物資源，只有能夠適應(yīng)相對(duì)惡劣的環(huán)境，其他的觀賞價(jià)值才能更好的體現(xiàn)。同時(shí)蘭州市位于西北內(nèi)陸，可用于城市園林綠化的植物種類相對(duì)較少，而季節(jié)變色植物種類少之又少，人們渴望看到豐富多彩的植物景觀。丁彥芬等[17]采用層次分析法，在浙江云臺(tái)山對(duì)野生喬灌木資源園林開發(fā)利用進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，認(rèn)為適應(yīng)能力比觀賞價(jià)值絕對(duì)重要，二者相差0.242 6。從問卷調(diào)查的結(jié)果來看，本研究中部分專家認(rèn)為適應(yīng)性重要，部分專家認(rèn)為觀賞價(jià)值重要，篩選的野生觀賞植物可以通過人工馴化以及改善立地條件增加其適應(yīng)性。

從因素層(P)對(duì)目標(biāo)層(A)的總排序權(quán)值來看，17個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中，冠形美觀度(P1)和葉色(P5)的權(quán)值最高，對(duì)觀賞價(jià)值的貢獻(xiàn)率最大。杜廣明等[19]認(rèn)為資源豐富度(C15)和花果顯示程度(C5)對(duì)觀賞價(jià)值的貢獻(xiàn)率最大；牛淑華等[24]認(rèn)為最佳觀賞期(P4)和抗旱性(P8)對(duì)觀賞價(jià)值的貢獻(xiàn)率最大。這是由于野生觀賞植物具有多樣性和地域性，不同的植物觀賞特性也多種多樣。因此，建立綜合評(píng)價(jià)模型不僅要考慮評(píng)價(jià)植物的具體觀賞特性，還要考慮地域性。

通過建立綜合評(píng)價(jià)模型，采用層次分析法對(duì)野生季節(jié)變色植物觀賞價(jià)值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，是將思維過程層次化、數(shù)量化，將人的主觀判斷定量化，用數(shù)量形式進(jìn)行表達(dá)和處理，在客觀是將定量與定性結(jié)合，是目前評(píng)價(jià)野生觀賞植物使用最多的方法[27]。但由于野生植物的觀賞評(píng)價(jià)大多是從美學(xué)角度著手，影響觀賞價(jià)值的評(píng)價(jià)因子很多，有的因子目前還很難量化，至今仍未形成公認(rèn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。另外，由于植物的觀賞特性多種多樣，參與評(píng)價(jià)的決策者認(rèn)識(shí)的多樣性，評(píng)價(jià)結(jié)果受主觀因素影響較大。因而，這個(gè)問題需要今后繼續(xù)加以關(guān)注和研究。