25個錦帶花屬品種園林應(yīng)用價值的綜合評價

陳伯祥，胡永紅，秦 俊，蔡云鵬，孫少舫，楊 君，葉 康

（上海辰山植物園，上海 201602）

錦帶花屬（Weigela Thunb）隸屬于忍冬科（Caprifoliaceae），屬內(nèi)約10個種，主要分布于東亞和美洲東北部地區(qū)，我國有錦帶花［Weigela florida （Bunge）A.DC］和海仙花（Weigela coraeensis Thunb）2個種［1］。錦帶花屬植物是優(yōu)良的園林綠化花灌木，但不同的種及品種有不同的形態(tài)特征、環(huán)境適應(yīng)性和適合應(yīng)用的園林景觀搭配，因此建立一個綜合評價體系對錦帶花屬植物在不同園林環(huán)境中的應(yīng)用具有重要意義。目前，我國錦帶花屬的研究主要集中在藥化［2-6］、抗性研究［7-12］、繁殖技術(shù)及品種選育［13-24］這幾個方面。關(guān)于錦帶花屬綜合評價相關(guān)的研究較少，陳嫣嫣［11］運用模糊數(shù)學隸屬函數(shù)值法對錦帶花和大花六道木這2種植物的抗旱性進行了綜合評價；海小霞［12］運用主成分分析、聚類分析的方法對4種錦帶花品種的抗旱性進行了綜合評價。主成分分析法和聚類分析法為研究植物品種選育及對其進行綜合評價提供了科學方法，陳家龍等［25-30］在園林植物、段卞慧等［31-35］在農(nóng)業(yè)作物等綜合評價及利用上廣泛應(yīng)用該方法。本研究以25個錦帶花屬品種為實驗材料，通過測定葉色、花量、花色、花徑、花冠筒長、單花期、生長勢和適應(yīng)性這8個與園林應(yīng)用價值相關(guān)的指標，采用5分制的評分標準進行打分，使用主成分分析法和聚類分析法對數(shù)據(jù)進行分析，并建立了錦帶花屬的品種園林應(yīng)用價值綜合評價體系和篩選出優(yōu)質(zhì)錦帶花屬品種。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為25個錦帶花屬品種（表1），每個品種3株，均為9年生苗，栽培于上海辰山植物園苗圃，常規(guī)養(yǎng)護。試驗于2021年4～6月進行。

表1 25個錦帶花屬品種及其學名

1.2 研究方法

采用主成分分析法與聚類分析法相結(jié)合的方法進行綜合分析研究。

1.2.1 評價指標的選擇及測定 根據(jù)觀賞植物資源的篩選要素和資源評價目的，參考國內(nèi)外同類評價的指標體系，結(jié)合實驗?zāi)康模詥柧硇问较驁@林從業(yè)人員、園林專業(yè)學生、非園林專業(yè)學生及其他社會人員四大類人群展開調(diào)查，綜合參考他們的意見確定評價指標，共回收有效問卷100份，最終選擇葉色、花量（單個短枝）、花色、花徑、花冠筒長、單花期、生長勢和適應(yīng)性這8個性狀作為具體評價指標。為了減少試驗測試的誤差，測定工作由同一人完成。

1.2.2 主成分分析法計算主成分得分與權(quán)重 使用SPSS 25.0軟件對25個品種的8個指標進行主成分分析，得到主成分提取分析表、旋轉(zhuǎn)成分矩陣、公因子方差；然后使用Excel 2019軟件將主成分分析表和旋轉(zhuǎn)成分矩陣的數(shù)據(jù)進行處理，得到各個指標的權(quán)重。構(gòu)建錦帶花屬的綜合評價模型計算25個品種園林應(yīng)用價值的綜合評價分值，計算公式為：

式（1）中，I表示綜合評價值，Wi表示第i項指標的權(quán)重，Yj表示第j項指標的分值［36］。

1.2.3 聚類分析法劃分等級 以25個品種的綜合得分為指標，以歐式距離的平方為相似尺度和組間連接的方法進行聚類分析，并對25個品種進行園林應(yīng)用價值等級劃分。

1.2.4 評價指標的評分標準與評價指標數(shù)據(jù) 對25個品種的8個評價指標擬定評分標準（表2）；評分標準為5分制，并分別對每個錦帶花屬品種的8個指標進行打分（表3）。

表2 25個錦帶花屬品種園林應(yīng)用價值綜合評價指標的評分標準

表3 25個錦帶花屬品種各項評價指標的得分 分

2 結(jié)果與分析

2.1 25個錦帶花屬的主成分分析結(jié)果

2.1.1 25個錦帶花屬品種的方差分解主成分提取結(jié)果 對選取的葉色、花量和花色等8個評價指標進行主成分分析。通過方差分解，提取出3個主成分：葉色、花量、花色，即m=3。其中，第一主成分葉色的方差貢獻率為35.187%，第二主成分花量的方差貢獻率為21.853%，第三主成分花色的方差貢獻率為15.031%，3個主成分的累計貢獻率達72.071%。說明用這3個主成分作為綜合評價指標來反映和評價錦帶花屬品種園林應(yīng)用價值的信息可靠性在72%以上（表4）。

2.1.2 綜合評價體系 旋轉(zhuǎn)成分矩陣結(jié)果如表5所示。將經(jīng)主成分分析得到解釋的總方差（表4）和旋轉(zhuǎn)成分矩陣數(shù)據(jù)進行歸一化分析，可得到各指標的權(quán)重（表6）。根據(jù)主成分分析得到各指標的權(quán)重；其中生長勢的權(quán)重值最高，其次是花徑、花量和花冠筒長，花色的權(quán)重值在8個指標中最低。主成分綜合得分計算公式為：

表4 方差分解主成分提取分析表

表5 旋轉(zhuǎn)成分矩陣

表6 主成分分析確定的指標權(quán)重

式（2）中：Y為綜合得分結(jié)果，X1～X8分別代表8個指標。

2.2 25個錦帶花屬品種的園林應(yīng)用價值綜合評價

2.2.1 25個錦帶花屬品種綜合評價模型的構(gòu)建與聚類分析 聚類結(jié)果顯示，在平方歐氏距離為9時，25個品種可以分為3類（圖1）。第一類為寶石紅、盧比夫和博斯庫普榮耀等8個品種；第二類為斯泰涅里、粉紅公主和蘇珊等10個品種；第三類為小黑、福利斯紫和探戈等7個品種。

圖1 25個錦帶花屬品種綜合評價得分的聚類分析

2.2.2 錦帶花屬品種的綜合評價 綜合得分顯示，25個錦帶花屬品種的園林應(yīng)用價值可分為3個等級（表7）：第Ⅰ級為得分＞3.5分，第Ⅱ級得分為2.5～3.5分，第Ⅲ級為得分＜2.5分。其中寶石紅、奧運會、布里斯托爾紅寶石、半邊月、盧比夫、博斯庫普榮耀、伊娃·拉什克和斯泰里亞卡被劃分為Ⅰ級，這8個品種不僅花量大、花徑大、花冠筒長、單花期長而且生長勢和適應(yīng)性好，可增加這些品種在園林中的應(yīng)用。粉紅公主、斯泰涅里、蘇珊、黃邊葉、紅磨坊、念球菌、裝飾、羅莎、矮生斑葉和埃維塔這10個品種被劃分為Ⅱ級，這10個品種的花量中等，花徑寬度、花冠筒長度中等，花期一般3～4周，生長勢和適應(yīng)性一般，這些品種可以有選擇地應(yīng)用。探戈、布里斯托爾雪花、酒與玫瑰、維多利亞、小黑Verweig 2、小黑、福利斯紫這7個品種為Ⅲ級，這7個品種葉色顏色單一、花量少、花期短、生長勢和適應(yīng)性比較差，是比較普通的品種，在園林中的應(yīng)用價值比較低。

表7 25個錦帶花屬品種園林應(yīng)用價值綜合評價得分及排名 分

3 討論

主成分分析法確定的權(quán)重科學、客觀，該方法將有聯(lián)系又相對獨立的眾多指標，用少數(shù)綜合的變量進行概括，是一種降維的多元統(tǒng)計方法，既能有效降低主觀賦值帶來的主觀性影響，又能有效地對相對獨立并有一定聯(lián)系的數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀進行綜合分析。本研究采用主成分分析法對葉色等8個指標進行分析，第1～3個主成分方差貢獻率為72.071%；表明這3個主成分作為綜合評價指標來反映和評價錦帶花屬品種園林應(yīng)用價值可靠性比較高。因此根據(jù)主成分分析結(jié)果建立的綜合評價體系有較高的科學性。

聚類分析能將大量的資源進行分類和綜合考察，既可以將某些未知個體正確地歸屬到其中的某一類，也可以在未知群體具體分類的情況下，通過數(shù)據(jù)分析對群體進行分類。本研究對得到的25個錦帶花屬品種的綜合得分進行聚類分析，結(jié)果顯示，在平方歐氏距離為9時，25個錦帶花屬品種可分為3類，該分類結(jié)果與綜合得分等級劃分結(jié)果一致，證明了聚類分析在錦帶花屬園林應(yīng)用價值評價方面具有一定的科學性和實用性。

4 結(jié)論

根據(jù)得到的各指標的權(quán)重，在園林中種植錦帶花屬植物時，可優(yōu)先選擇生長勢強、花徑大、花冠筒長和花量大的品種。通過建立的綜合評價體系篩選出寶石紅、奧運會、布里斯托爾紅寶石、半邊月、盧比夫、博斯庫普榮耀、伊娃·拉什克和斯泰里亞卡這8個花量大、花徑大、花冠筒長、單花期長、生長勢和適應(yīng)性好的優(yōu)質(zhì)品種，可以在園林中推廣應(yīng)用。