基于層次分析法的刺槐品種觀賞用材價值綜合評價

馬安寶，仲偉國，董元夫，毛秀紅，張元帥，王因花，梁 燕，喬艷輝，荀守華*

（1.山東省林業科學研究院，山東 濟南 250014；2.費縣國有大青山林場，山東 費縣 273402）

刺槐屬（Robinia L.）植物具有很高的觀賞、用材等價值，耐干旱瘠薄，耐鹽堿，適宜多種土壤和氣候條件。近百年來，國內外林木育種學者對刺槐(Robinia pseudoacacia L.)開展了廣泛的遺傳改良[1]，極大豐富了種質資源，提升了刺槐品種的應用價值。為擴充國家重點林木良種基地刺槐種質資源，促進其合理開發利用，本項目先后引進收集和選育刺槐屬種、變種、變型、種源、家系、無性系、良種、新品種等370 余份，采用遷地保存方式，在山東省費縣國有大青山林場建立刺槐屬種質資源庫，面積16 hm2。由于刺槐屬不同種質的形態特征和生物學特性差異較大，在品種資源的利用上缺乏一套完整、科學的評價體系對其觀賞價值和用材價值進行綜合評價。近年來，層次分析法（AHP）在觀賞園藝植物評價與選育方面得到廣泛應用[2-6]。為此，本研究從收集保存的種質資源中選擇觀賞類刺槐13 種、用材類刺槐147 種，采用層次分析法分別建立觀賞刺槐和用材刺槐評價體系，對160 種刺槐進行表型綜合評價，為刺槐屬種質資源的合理開發利用提供科學依據。

1 刺槐種質資源引進收集和選育

1.1 刺槐屬5 種喬灌木引進

由于刺槐屬植物是我國非原產樹種，其自然原種變種需要從國外引進收集。根據地理緯度相同、氣候相似原則，把原產美國的刺槐種類遷移我國，豐富我國的刺槐種質資源，擴大育種資源群體，具有重要意義。在國家林業公益性行業科研專項和山東省農業良種工程項目資助下，自2013年以來從美國引進4 種刺槐，分別是粘枝刺槐（Robinia viscosa）、新墨西哥刺槐（Robinia neo-mexicana）、費沃刺槐（Robinia fertilis）和斯拉維刺槐（Robinia×salvinii），從荷蘭間接引進1 個刺槐變種，即傘形刺槐（Robinia pseudoacacia var.umbraculifera），開展繁殖和引種栽培試驗。經過多年多點引種試驗證明，粘枝刺槐、新墨西哥刺槐和傘形刺槐在魯南、魯中、魯東和魯西北地區能正常生長。其中，粘枝刺槐為灌木至小喬木，開花量大，花冠粉紅色，觀賞價值較高；傘形刺槐為灌木，枝葉密集，自然形成半圓形樹冠；費沃刺槐能開花結實，但抗寒性較差；斯拉維刺槐生長較弱。費沃刺槐和斯拉維刺槐需進一步栽培馴化以提高適應性。

1.2 國內刺槐種質資源收集保存

從山東、河南、河北、安徽、江蘇等地引進收集毛刺槐、多花刺槐、安北刺槐、金葉刺槐、扭枝刺槐、紅花刺槐、桅桿刺槐、單葉刺槐、長葉刺槐和無刺刺槐等12 個刺槐變種變型，引進美國刺槐種源、匈牙利刺槐品種和韓國四倍體刺槐品種17 份栽培保存。收集保存魯刺1 等系列優良無性系40 份，來源于山東各地，為山東省選刺槐優樹或優良品種；收集豫刺8001 等系列優良無性系31 份，來源于河南各地，為河南省選刺槐優樹或優良品種；收集遼刺興1 等系列優良無性系10 份，來源于遼寧各地，為遼寧省選刺槐優良無性系；收集晉刺1 等系列無性系6 份，來源于山西各地，為山西省選刺槐優樹或優良品種；收集保存北京林業大學選育的‘北林槐1 號’等新品種4 個。

1.3 自主選育刺槐新品種和無性系

本項目組自2013年以來系統開展了刺槐選擇育種和雜交育種，選育出‘多彩青山’‘紫艷青山’‘壯美青山’‘綠滿青山’‘蜜源1 號’和‘青山紐姿’6 個新品種，初選雜刺910 等雜交無性系9 個、LC2 等優樹無性系25 個。

2 綜合評價體系的建立

對引進收集和選育的160 份刺槐品種資源，其中，觀賞類刺槐13 種，速生用材類刺槐147 種，運用層次分析法（AHP）分別建立綜合評價體系[7，8]，按照科學性、實用性、系統性的原則，選擇設計評價指標、評價因子和評分標準。

2.1 觀賞刺槐評價體系的構建

觀賞類刺槐包括粘枝刺槐等4 個種和傘形刺槐等7 個變種變型，人工選育的觀賞刺槐新品種‘紫艷青山’和‘青山紐姿’也屬于此類，共計13 種。選擇花B1、葉B2、植株B3、枝條B4、莢果B5 等營養器官和生殖器官形態特征作為評價指標，并根據其重要性設計得分權重；對每個指標設計2～4 個評價因子，每個因子設計3～4 個評分標準，建立觀賞刺槐綜合評價體系，見表1。

表1 觀賞刺槐綜合評價指標、因子和評分標準

2.2 用材刺槐評價體系的構建

人工選育的刺槐優良品種和無性系主要以速生用材為育種目標，魯刺系列優良無性系、豫刺系列優良無性系、遼刺系列優良無性系等都屬于用材類刺槐。評價指標選擇生長量B1、干形B2 和抗逆性狀B3，并根據其重要性設計得分權重；對每個指標設計2～4 個評價因子，每個因子設計3 個評分標準，建立用材刺槐綜合評價體系，見表2。

表2 用材刺槐綜合評價指標、因子和評分標準

3 結果與分析

3.1 觀賞刺槐綜合評價

根據對觀賞刺槐品種資源多年栽培和觀察[9]，按照綜合評價體系和各評價因子的評分標準，對13 種觀賞刺槐進行綜合評價。13 種觀賞刺槐來源是，‘紫艷青山’和‘青山紐姿’來自山東，其他種類均來源于美國，即原產美國后擴散到世界各地。各評價因子（C1 至C13）得分總計為綜合值，按照5<綜合值≤7 為Ⅰ級，3<綜合值≤5 為Ⅱ級，1<綜合值≤3 為Ⅲ級的標準，將13 種觀賞刺槐分為3 個等級，見表3。

表3 觀賞刺槐綜合評價表

從表3看出，綜合評價為Ⅰ等的觀賞刺槐有多花刺槐、毛刺槐、安北刺槐、金葉刺槐、紅花刺槐、‘紫艷青山’和‘青山紐姿’，共計7 種，占比54%，其觀賞價值最高；綜合評價為Ⅱ等的觀賞刺槐有粘枝刺槐、扭枝刺槐、無刺刺槐、單葉刺槐和長葉刺槐，共計5 種，占比38%，其觀賞價值較高；綜合評價為Ⅲ等者只有傘形刺槐，占比8%，觀賞價值較低。由于傘形刺槐無花無果，所以其綜合值低；但是由于該種刺槐分枝密集，自然形成半圓形樹冠，作為園林景觀植物或行道樹栽植，具有特殊觀賞價值。見圖1。

圖1 觀賞刺槐Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級分類比列

3.2 用材刺槐綜合評價

根據對用材類刺槐生長量、干形和抗逆性多年觀測調查結果[10]，按照綜合評價體系和各評價因子的評分標準，對147 種用材刺槐進行綜合評價。各評價因子（C1 至C8）得分總計為綜合值，按照5<綜合值≤7 為Ⅰ級，3<綜合值≤5 為Ⅱ級，1<綜合值≤3 為Ⅲ級的標準，將147 種用材刺槐分為3 個等級。

綜合評價為Ⅰ等的用材刺槐共計76 種，分別是‘多彩青山’‘壯美青山’‘綠滿青山’新品種，雜刺10210、雜刺42102、LC16 等優樹無性系，魯刺系列、豫刺系列、遼刺系列等少數優良無性系、匈牙利刺槐品種、美國刺槐無性系等，其速生性好，高生長和胸徑生長量大，主干通直，抗逆性較強，適宜培育刺槐用材林。綜合評價為Ⅱ等的用材刺槐共計71 種，分別是‘大青山1 號’‘大青山2 號’、雜刺914、LC2、LC4 等，部分魯刺系列無性系、豫刺系列無性系、遼刺系列無性系等，其速生性較好，高生長和胸徑生長量較大，主干直，抗逆性也較強，適宜培育刺槐用材林。綜合評價Ⅲ等的用材刺槐為零，說明人工選育的刺槐良種或無性系均為優良等級。見圖2和表4。

圖2 用材刺槐Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級分類比例

表4 用材刺槐綜合評價

序號 品種名稱 學名 來源評 分B1 B2 B3 等級綜合值C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 LC18 LC19 LC20 LC21 LC22北林槐1 號北林槐2 號北林槐3 號航刺4 號魯刺1魯刺2魯刺7魯刺8魯刺9魯刺10魯刺11魯刺13魯刺14魯刺28魯刺32魯刺37魯刺38魯刺40魯刺42魯刺46魯刺47魯刺50魯刺57魯刺59魯刺61魯刺62魯刺63魯刺68魯刺78魯刺80魯刺84魯刺86魯刺87魯刺89魯刺90魯刺97魯刺102魯刺103魯刺152菏刺2 號魯膠29魯膠41箭桿1 R.p.'LC18'R.p.'LC19'R.p.'LC20'R.p.'LC21'R.p.'LC22'R.p.'Beilin Huai 1'R.p.'Beilin Huai 2'R.p.'Beilin Huai 3'R.p.'Hangci 4'R.p.'Luci 1'R.p.'Luci 2'R.p.'Luci 7'R.p.'Luci 8'R.p.'Luci 9'R.p.'Luci 10'R.p.'Luci 11'R.p.'Luci 13'R.p.'Luci 14'R.p.'Luci 28'R.p.'Luci 32'R.p.'Luci 37'R.p.'Luci 38'R.p.'Luci 40'R.p.'Luci 42'R.p.'Luci 46'R.p.'Luci 47'R.p.'Luci 50'R.p.'Luci 57'R.p.'Luci 59'R.p.'Luci 61'R.p.'Luci 62'R.p.'Luci 63'R.p.'Luci 68'R.p.'Luci 78'R.p.'Luci 80'R.p.'Luci 84'R.p.'Luci 86'R.p.'Luci 87'R.p.'Luci 89'R.p.'Luci 90'R.p.'Luci 97'R.p.'LC102'R.p.'LC103'R.p.'LC152'R.p.'He Ci 2'R.p.'Luci J29'R.p.'Luci J41'R.p.'Jiangan 1'山東山東山東山東山東北京北京北京北京山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東山東11111111111111 1.5 1 1.5 111111 1.5 111 1.5 1.5 111 1.5 1.5 1.5 1 1.5 1.5 111111 1.5 1.5 11 11111111111111 1.5 1 1.5 111111 1.5 111 1.5 1.5 111 1.5 1.5 1.5 1 1.5 1.5 111111 1.5 1.5 11 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.9 0.9 0.9 0.6 0.6 0.9 0.6 0.9 0.6 0.6 0.9 0.6 0.9 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.9 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6 0.6 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6 0.6 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6 0.6 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6 0.6 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.6 0.4 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 5.6 5.6 5.6 5.6 5.1 5.1 5.1 4.8 4.8 6.1 4.8 6.1 5.2 4.8 5.1 4.8 5.1 4.8 5.8 4.8 5.2 4.8 5.8 5.8 4.8 4.8 4.8 5.8 5.8 5.8 4.8 5.8 5.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 5.8 6.2 5.2 5.1ⅡⅡⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅠⅡⅠⅠⅡⅠⅡⅠⅡⅠⅡⅠⅡⅠⅠⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅡⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅠⅠⅠⅠ

序號 品種名稱 學名 來源評 分B1 B2 B3 等級綜合值C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128箭桿2豫刺8001豫刺8004豫刺8005豫刺8006豫刺8007豫刺8008豫刺8009豫刺8014豫刺8023豫刺8027豫刺8031豫刺8033豫刺8034豫刺8039豫刺8042豫刺8044豫刺8048豫刺8057豫刺83002豫刺84023豫刺3-I豫刺類03豫刺類04豫刺類06豫刺類07豫刺類08豫刺類09豫刺新1豫刺新3民權1民權2遼刺興1遼刺興4遼刺興04遼刺興6遼刺興08遼刺興10遼刺興11遼刺興13遼刺興14遼刺興15晉刺14晉刺15晉刺19晉刺25晉刺36晉刺86 R.p.'Jiangan 2'R.p.'Yuci 8001'R.p.'Yuci 8004'R.p.'Yuci 8005'R.p.'Yuci 8006'R.p.'Yuci 8007'R.p.'Yuci 8008'R.p.'Yuci 8009'R.p.'Yuci 8014'R.p.'Yuci 8023'R.p.'Yuci 8027'R.p.'Yuci 8031'R.p.'Yuci 8033'R.p.'Yuci 8034'R.p.'Yuci 8039'R.p.'Yuci 8042'R.p.'Yuci 8044'R.p.'Yuci 8048'R.p.'Yuci 8057'R.p.'Yuci 83002'R.p.'Yuci 84023'R.p.'Yuci 3-I'R.p.'Yuci Lei 03'R.p.'Yuci Lei 04'R.p.'Yuci Lei 06'R.p.'Yuci Lei 07'R.p.'Yuci Lei 08'R.p.'Yuci Lei 09'R.p.'Yuci Xin 1'R.p.'Yuci Xin 3'R.p.'Minquan 1'R.p.'Minquan 2'R.p.'Liaoci Xing 1'R.p.'Liaoci Xing 4'R.p.'Liaoci Xing 04'R.p.'Liaoci Xing 6'R.p.'Liaoci Xing 08'R.p.'Liaoci Xing 10'R.p.'Liaoci Xing 11'R.p.'Liaoci Xing 13'R.p.'Liaoci Xing 14'R.p.'Liaoci Xing 15'R.p.'Jinci 14'R.p.'Jinci 15'R.p.'Jinci 19'R.p.'Jinci 25'R.p.'Jinci 36'R.p.'Jinci 86'山東河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南河南遼寧遼寧遼寧遼寧遼寧遼寧遼寧遼寧遼寧遼寧山西山西山西山西山西山西111 1.5 11111111 1.5 111 1.5 1.5 1 1.5 1.5 1.5 1111111 1.5 111 1.5 1 1.5 1 1.5 111 1.5 11 1.5 111 111 1.5 11111111 1.5 111 1.5 1.5 1 1.5 1.5 1.5 1111111 1.5 111 1.5 1 1.5 1 1.5 111 1.5 11 1.5 111 0.9 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.9 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 5.1 4.8 4.8 5.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 5.8 4.8 4.8 4.8 5.8 5.8 4.8 5.8 5.8 6.1 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 5.8 4.8 4.8 4.8 5.8 4.8 5.8 4.8 5.8 4.8 4.8 4.8 5.8 5.2 4.8 5.8 4.8 4.8 4.8ⅠⅡⅡⅠⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅠⅡⅡⅡⅠⅠⅡⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅠⅡⅡⅡⅠⅡⅠⅡⅠⅡⅡⅡⅠⅠⅡⅠⅡⅡⅡ

備注：表中學名欄R.p.為Robinia pseudoacacia 的縮寫。

4 討論與結論

在長期的自然選擇和人工遺傳改良過程中，刺槐屬植物產生了廣泛的遺傳變異，豐富了該屬植物遺傳資源。刺槐屬植物具有多種優良生物學特性和利用價值，對干旱瘠薄的立地環境有較強的抗性，同時存在遇颶風枝干易折斷的弱性，在生產中需要有一套全面、系統、科學的評價標準和方法，對其種質資源的價值用途做準確的評價。本研究在借鑒觀賞海棠、杜鵑、桂花等評價體系構建方法的基礎上，根據刺槐屬植物的生物學特性、生長量和抗逆性，運用層次分析法（AHP）建立了觀賞刺槐和用材刺槐綜合評價體系。觀賞刺槐綜合評價體系設計了5 個評價指標，13 個評價因子。其中花B1 占權重最大為0.4，對其設計了3 個評價因子，分別是花色C1、花量C2、花朵大小C3；葉B2 權重為0.2，設計了2 個評價因子,分別是葉色C4、葉片大小C5；植株B3 權重為0.2，設計了3 個評價因子，分別是生長習性C6、干形C7 和冠形C8；枝條B4 權重為0.1，有2 個評價因子，分別是類型C9、毛被C10；莢果B5 權重為0.1，有3 個評價因子，分別是顏色C11、數量C12 和大小C13。用材刺槐評價體系設計了3 個評價指標，8 個評價因子。其中生長量B1 占權重最大為0.5，對其設計了2 個評價因子，分別是樹高生長量C1、胸徑生長量C2；主干B2 占權重0.3，對其設計了2 個評價因子，分別是干形C3、尖削度C4；抗逆性B3 權重0.2，設計了4 個評價因子，分別是抗干旱C5、耐瘠薄C6、耐鹽堿C7 和抗風折C8。這2 類綜合評價體系在刺槐品種資源評價中尚屬首次應用。

馮屹東對河南省林科院收集保存的刺槐家系和無性系資源進行了評價[11]，主要針對抗旱性、耐澇性、光合特性等進行研究，與本研究比較，沒有設計評價指標和評價因子，且試驗材料很少，只有4～8 個家系和無性系。本研究對13 種觀賞刺槐和147 種用材刺槐進行了表型綜合評價，觀賞價值為Ⅰ等的刺槐有7 種，觀賞價值為Ⅱ等的刺槐有5 種，用材價值為Ⅰ等的刺槐有76 種，用材價值為Ⅱ等的刺槐有71 種。本研究結果為刺槐品種資源合理開發利用提供了重要依據，為育種材料的選擇提供了科學參考。