基于層次分析法的常州道路適生月季品種篩選

趙衛華，姜馬蘭，商 陽，李 卉，陳向前，韓 禧

（常州市園藝發展服務中心，江蘇常州 213023）

月季（Rosa chinensis）為薔薇科半常綠小灌木，是中國祖先從薔薇屬植物中馴化培育所得能多季開花的變異類型，我國早在宋朝就有了關于月季的記載[1]。現代月季（Rosa hybrida）是中國古老月季與突厥薔薇（Rosa damascene）、百葉薔薇（Rosa centifolia）、法國薔薇（Rosa gallica）等歐洲野薔薇反復雜交和長期選擇而育成的雜交品種群[2]。1867 年，雜交茶香月季法蘭西（La France）成為現代月季和古老月季的分水嶺[3]。月季既是中國傳統名花，也是世界主要花卉，深受人們的喜愛，我國88個城市將月季作為市花，成為提升城市景觀，提升休閑觀光，造福子孫后代不可多得的花木[4]。城市道路綠地是月季栽植應用的主要場所，通常采取四類種植形式：1）群植類型，即壯花型（大花型）或聚花型（豐花型）或地被型月季規則式大量種植在一集中區域；2）網片類型，即利用藤本型月季的蔓性種植在網片的一側；3）花境類型，即在以花境為表現形式的花壇中點綴各式品種月季或樹狀月季；4）樹陣類型，即在道路兩側或中央隔離帶內規則式種植樹狀月季。

道路綠地立地條件普遍較差，土壤瘠薄，養護管理粗放。受全球溫室效應、城市熱島效應、太陽活動以及地形和生態環境的惡化等因素影響下城市高溫天氣頻現[5]，道路月季品種需經受住高溫、干旱、潮濕、低溫及病蟲害等因素的考驗。在高溫環境下，月季品種葉片中葉綠素含量均有所下降，不同品種的耐熱性差異明顯[6]。在逆境條件下，月季病蟲害的發生明顯，目前有26種病蟲害危害月季的生長，其中以月季黑斑病（Marssonina rosaeSutton）最為嚴重，影響月季的觀賞效果。月季黑斑病病原菌為薔薇放線孢菌，有性態為薔薇屬雙殼菌，葉片是其為害的主要部位，其次還有葉柄、新梢和花梗等部位[7]。

月季育種已超過1 000 年歷史，現代月季基因高度雜合，品種在生長類型、生長習性、生長勢、花型、香味、開花習性、始花期、抗病性、耐熱性等DUS 性狀指標有較大差異。現代月季雖然育成品種約44 000 種（https://www.helpmefind.com/rose/index.php），但適應道路立地條件種植的月季品種應用不多。市場上道路月季品種主要有粉扇、緋扇、金鳳凰、梅朗口紅、薩曼薩、黃和平、紅蓯蓉等。隨著時代發展，道路月季品種更加關注月季品種內在抗性，如生長勢、抗病性、耐熱性等性狀指標。付存念等利用層次分析法構建溫州地區豐花月季和微型月季品種的綜合評價體系，篩選適合溫州的豐花和微型月季品種[8]。李立文等運用層次分析法，選擇生長勢、觀賞特性和抗性等16個性狀因素作為評價指標，構建湘中地區露地栽培月季的綜合評價體系，篩選適合湘中地區露地栽種的月季品種[9]。

常州市地處東經119°08'～120°12'、北緯31°09'～32°04'，位于江蘇省南部，屬亞熱帶濕潤性季風性氣候，四季分明，氣候溫和，光照充足，雨量充沛。年均溫14.8～15.5 ℃，極端低溫為-8.1～-9.7 ℃；年均降水量991～1 070 mm。地帶性土壤是黃棕壤[10]。月季是常州市花，廣泛用于園林綠化。2006 年常州開始全面推廣月季在園林綠化中的應用，結合舉辦中國月季花展、中國花卉博覽會的契機，大量種植月季；2009 年開展月季小游園、月季景觀路工程和“花都花城”等一系列工程建設，在市屬公園、綠地內廣泛種植品種月季，取得了較好的社會效果；近年來，市城管園林部門將對先期實施的月季復壯技術進行歸納、總結，以標準化的技術方案，在全市推行月季復壯示范區建設。為此，本研究應用《基于薔薇屬DUS 測試指南的月季品種數據庫管理系統研發》成果，采用層次分析法構建常州地區道路月季品種的綜合評價體系，以期篩選出適合常州地區的道路月季品種，為常州地區月季引種、園林綠化應用和育種提供可參考的理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗材料選取武進區禮嘉月季母本保護基地上32個月季品種，每個品種選取45 株，供試材料均為1 加侖盆栽月季苗，長勢良好，其高度、冠幅基本一致。其中豐花月季品種16 種：“冬梅”（Dong Mei）、“粉斯科特”（Pink Koster）、“紅斯科特”（Red Koster）、“白斯科特”（White Koster）、“ 橙斯科特”（Margo Koster）、“北京紅”（Dong Fang Hong）、“吉普賽”（Gypsy）、“國際先驅論壇報”（International Herald Tribune）、“櫻桃奶油”（Cherry Cream）、“冰山”（Iceberg）、“你和我”（You and me）、“馬提亞·梅朗”（Matthias Meilland）、“神奇”（Charisma）、“粉梅朗”（Pink Meylan）、“寶相”（Bao Xiang）、“安尼克城堡”（Alnwick Castle）；藤本月季品種12 種：“精靈女王”（The queen of the elves）、“安吉拉”（Angela）、“伯德家的苔絲”（Tess of the D’Urbervilles）、“瑪格麗特王妃”（Crown Princess Margareta）、“黃金慶典”（Golden Celebration）、“藤彩虹”（Rainbow’s End）、“粉色達芬奇”（Leonardo Da Vinci）、“莎莉·福爾摩斯”（Sally Holmes）、“御用馬車”（Parkdirektor Riggers）、“雞尾酒”（Cocktail）、“玉玲瓏”（Poetry Kordana）、“修姆主教”（Cardinal Hume）。

1.2 試驗方法

從每個月季品種中選取10株標準株，定期調查月季品種觀賞性狀、生長性狀及抗逆性狀指標。觀賞性狀指標包括：花型、花色、花徑、花期、殘花、結實性；生長性狀指標包括：生長勢、分枝數、葉片顏色、葉片光澤度；抗逆性狀指標包括：耐熱性、抗旱性、抗病性。

1.2.1 觀賞性狀和生長性狀的測定

花期觀測在2020年4月15日至6月20日進行，果期觀測在2020 年6 月中旬至8 月中旬進行，生長性狀和抗逆性狀觀測在2020年4月至12月進行。具體測定參考國際植物新品種保護聯盟（UPOV）2010-03-24發布的薔薇屬DUS測試指南和孫霞楓[11]方法。

1.2.2 抗逆性狀的測定

1.2.2.1 耐熱性

葉綠素合成時受到溫度影響，葉綠素含量變化可作為評判植物高溫耐性的重要指標[6]。耐熱性測定采用林立等[12]葉綠素含量測定方法。每個月季品種中選取10 株，將不同品種月季放入光照強度4 500 lx，溫度45 ℃，相對濕度50%的人工氣候培養箱內，分別于0 h和24 h測定理化指標。利用葉綠素測定儀（SPAD-502PLUS）測定2 個時間段月季品種的葉綠素含量，每個品種測定5片葉子，取平均值。

1.2.2.2 耐旱性

每個月季品種選取45 株，在干旱脅迫下條件下，測定月季品種致死中時間。2020 年8—9 月將32 個品種月季移入溫室大棚，8 月20 日對所有品種進行澆足水分后開始干旱脅迫處理，記錄測試時間段的日平均氣溫和相對濕度情況。從測試品種第一株表現受旱癥狀時記錄受旱株數并將其從樣本區內移除，之后每隔3 天記錄樣本區內受旱株數并移除，直至全部移除。受旱癥狀為全株葉片發生干枯卷曲或全株葉片發黃掉落。根據以下公式得出該月季品種的致死中時間。

（1）式中，tM為致死中時間，單位d；ML為中位數所在組的低限；n為樣本容量，本文取值45；nMa為中位數所在組上方的累計次數；nMd為中位數所在組的次數；i為組距，本文取值3。

1.2.2.3 抗病性

月季黑斑病是月季發生最為普遍的病害，危害最大，以月季品種對黑斑病的抗性指標作為抗病性代表。2020 年6—8 月，將32 個品種放在同一塊試驗田內，每個月季品種選取45 株，試驗期間不施用任何農藥，記錄品種月季自然感病情況。每周調查植株葉片發病情況，根據發病程度進行病情分級，根據公式（2）計算月季品種病情指數。月季黑斑病病情分級標準：0 級，整株葉片無黑斑；1 級，整株葉片5%有黑斑；2 級，整株葉片5%～25%有黑斑；3 級，整株葉片25%～50%有黑斑；4 級，整株葉片50%以上有黑斑。

（2）式中，IDZ為病情指數，n0～n4依次為0～4 級發病株數，n為調查總株數。

1.3 評價方法

層次分析法（analytic hierarchy process,AHP）是一種對非定量事件作定量分析的簡便方法[12]，在品種綜合評價方面應用廣泛，孫霞楓[11]、付存念[11]等先后運用層次分析法對各類型月季進行綜合評價。根據道路月季在常州市園林中應用所對應的要求，參考以上文獻資料，聽取專家意見并經集體討論，在常州市月季種質資源品種DUS 測試指標數據庫中篩選出與常州市道路月季綜合評價有較密切關系的3 個類別13 個因素作為評價指標（詳見表1），并依照其相互關系建立遞階層次結構評價模型和10 分制評價模型的評分標準。數據處理采用SPSSAU（AHP 層次分析模塊）與WPS office（表格模塊）輔助運算。

表1 道路月季綜合評價模型

2 結果與分析

2.1 指標權重分析

依據專家評分對月季綜合評價指標重要性程度進行分級。采用比率標度法構造成對判斷矩陣（詳見表2），包括A-Ci和Ci-Pi，共4 個矩陣。利用SPSSAU（AHP層次分析模塊）對指標所占權重進行計算，校驗一致性，確定各指標權重。結果顯示，模型一致性校驗通過（CR＜0.1）。在約束層C1、C2和C3比較中，權重值分別為0.200、0.200、0.600，因此在道路月季品種選擇時，首先考慮抗逆能力，其次考慮品種觀賞性狀和生長指標。在觀賞性狀中，花期權重值最高（0.400），說明花期因素是衡量道路月季的重要指標，花徑、殘花自凈率、結實率權重值均為0.164 9，重要性稍次于花期因素。在生長性狀中，分枝數權重值最高（0.574 9），生長勢次之，說明分枝數是月季生長特性的主要指標。在抗逆性狀中，耐熱性、抗旱性、抗病性權重指標分別為0.106 2、0.260 5、0.633 4，說明抗病能力最為重要。

表2 道路月季綜合評價判斷矩陣、權重值及一致性檢驗

2.2 抗性指標分析

2.2.1 耐熱性

高溫條件下，所有測試月季品種中的葉綠素含量呈現下降趨勢，不同品種葉綠素含量降幅不同（詳見表3）。豐花品種中，“冬梅”“安尼克城堡”“紅斯科特”葉綠素含量降幅較小，說明受高溫影響相對較小；“櫻桃奶油”“吉普賽”“國際先驅論壇報”葉綠素含量降幅度較大，說明受高溫影響相對較大。藤本品種中，“修姆主教”“御用馬車”“安吉拉”葉綠素含量降幅較小，而“伯德家的苔絲”“雞尾酒”“玉玲瓏”葉綠素含量降幅較大。根據計算得出的葉綠素含量降幅數值將月季品種耐熱指標劃分三種類型：1）葉綠素含量降幅＞30，定義為不耐熱品種；2）20＜葉綠素含量降幅≤30，定義為較耐熱品種；3）葉綠素含量降幅≤20，定義為耐熱品種。

表3 高溫脅迫下道路月季葉綠素含量變化

因此，豐花月季耐熱品種為（按耐熱性排序）“冬梅”“安尼克城堡”“紅斯科特”“你和我”，較耐熱品種為“粉梅朗”“橙斯科特”“寶相”“馬提亞·梅朗”“粉斯科特”，不耐熱品種為“白斯科特”“北京紅”“神奇”“冰山”“櫻桃奶油”“吉普賽”“國際先驅論壇報”。藤本月季耐熱品種為“粉色達芬奇”，藤本月季較耐熱品種為（按耐熱性排序）“修姆主教”“御用馬車”“安吉拉”“瑪格麗特王妃”“莎莉·福爾摩斯”“精靈女王”，不耐熱品種為“黃金慶典”“藤彩虹”“伯德家的苔絲”“雞尾酒”“玉玲瓏”。

2.2.2 耐旱性

2020 年8—9 月溫室大棚內平均氣溫約為34～39 ℃，棚內空氣相對濕度約為40%。觀察發現不同品種月季的致死中時間存在較大差異，根據計算得出tM數值將月季品種耐旱指標劃分三種類型：1）tM＜7，定義為不耐旱品種；2）7≤tM＜14，定義為較耐旱品種；3）tM≥14，定義為耐旱品種。

由此可以得出，豐花耐旱品種為“國際先驅論壇報”“橙斯科特”“吉普賽”“安尼克城堡”“粉梅朗”，豐花較耐旱品種為“紅斯科特”“冬梅”“北京紅”“粉斯科特”“白斯科特”“櫻桃奶油”，豐花不耐旱品種為“冰山”“馬提亞·梅朗”“神奇”“寶相”“你和我”（見圖1）；藤本耐旱品種為“黃金慶典”“雞尾酒”，藤本較耐旱品種為“藤彩虹”“瑪格麗特王妃”“伯德家的苔絲”“修姆主教”“粉色達芬奇”“御用馬車”“莎莉·福爾摩斯”“安吉拉”，藤本不耐旱品種為“玉玲瓏”“精靈女王”（見圖2）。

圖1 豐花月季品種干旱脅迫致死中時間

圖2 藤本月季品種干旱脅迫致死中時間

2.2.3 抗病性

供試月季品種均受不同程度的月季黑斑病菌侵染，根據計算得出病情指數將月季品種抗病指標劃分三種類型：1）病情指數＜20%，定義為高抗品種；2）20%≤病情指數＜50%，定義為中抗品種；3）病情指數≥50%，定義為感病品種。

由此可以得出，豐花月季高抗品種為“吉普賽”“安尼克城堡”“粉梅朗”，豐花月季中抗品種為“櫻桃奶油”“寶相”“冰山”，豐花月季感病品種為“你和我”“白斯科特”“冬梅”“國際先驅論壇報”“馬提亞·梅朗”“神奇”“橙斯科特”“紅斯科特”“北京紅”（見圖3）；藤本月季高抗品種為“黃金慶典”“安吉拉”“莎莉·福爾摩斯”“御用馬車”，藤本月季中抗品種為“藤彩虹”“粉色達芬奇”“瑪格麗特王妃”“玉玲瓏”“修姆主教”“雞尾酒”“伯德家的苔絲”，藤本月季感病品種為“精靈女王”（見圖4）。相比而言，藤本月季品種較豐花月季品種抗病。例如月季品種“黃金慶典”，黑斑病的發生基本不影響其植株整體景觀效果；試驗中近一半的豐花月季品種黑斑病發生較重，病菌蔓延導致嚴重落葉。

圖3 豐花月季品種黑斑病病情指數

圖4 藤本月季品種黑斑病病情指數

對月季品種的病情指數跟蹤調查分析發現：大部分月季品種的病情指數隨觀測時間的延長而上升，后持續在穩定水平。例如“神奇”“粉斯科特”“紅斯科特”“玉玲瓏”等（其代表品種見圖5）；少數月季品種的病情指數在前期隨觀測時間的延長而上升，后期感病程度有下降趨勢，此類月季品種有“冬梅”“粉梅朗”等（其代表品種見圖6）。

圖5 月季品種“神奇”病情指數動態

圖6 月季品種“冬梅”病情指數動態

2.3 評價指標標準

道路月季采用5 分制評分標準，各指標的綜合評價按照1～5 分進行賦值，數值5為相應指標的最優值。

指標的評分標準是基于“常州市月季種質資源品種DUS 測試指標數據庫”的觀察測量的基礎上，參閱國際植物新品種保護聯盟（UPOV）2010-03-24 發布的薔薇屬DUS 測試指南、付存念[8]、孫霞楓[11]的研究賦值，廣泛聽取專家意見后制定（詳見表4）。按照表2 道路月季綜合評價判斷矩陣、權重值及一致性檢驗中約束層（C）和標準層（P）的相互關系，計算出道路月季各因素權重系數，結果表明：抗病性（P13）總排序權重值最高，為0.380 0；花型（P1）總排序權重最低，為0.007 1。評價指標各因素總排序結果為抗病性（P13）＞抗旱性（P12）＞分枝數（P8）＞花期（P4）＞耐熱性（P11）＞生長勢（P7）＞殘花（P5）、結實率（P6）、花徑（P3）＞花色（P2）＞葉片顏色（P9）、葉片光澤度（P10）＞花型（P1）。

表4 道路月季評價指標評分標準

2.4 綜合評價

按照道路月季評價指標評分標準對月季品種進行打分，乘以各因素權重系數后的各項得分之和即為該月季品種的綜合評價指標。按照以下的分級方法對月季品種的綜合評價得分進行分級：一級（綜合評價分值≥4.00），整體性狀表現優秀，觀賞性狀佳，生長性狀好，抗逆性狀強，為道路月季推薦品種；二級（3.00≤綜合評價分值＜4.00），整體性狀表現良好，可作為育種用的引種材料；三級（綜合評價分值＜3.00），表現較差，建議淘汰。從表5 可以看出：豐花月季一級品種為“安尼克城堡”“粉梅朗”“吉普賽”，藤本月季一級品種為“黃金慶典”“安吉拉”“莎莉·福爾摩斯”；豐花月季三級品種為“寶相”“粉斯科特”“北京紅”“國際先驅論壇報”“白斯科特”“你和我”“神奇”“馬提亞·梅朗”，藤本月季三級品種為“玉玲瓏”“精靈女王”。其余品種均為二級。

表5 道路月季品種綜合評價指標和分級

3 討論與結論

3.1 評價指標的選擇

城市道路綠地是月季栽植應用的主要場所之一。篩選適合道路綠地種植的月季品種已經成為當前建設城市精品景觀街道的重大課題。付存念等[8]和甘甜[13]為篩選適合本地區栽培的月季品種，利用層次分析方法建立了不同類型的月季綜合評價模型，用于指導月季引種和推廣應用。本文在前人研究的基礎上，針對道路綠地的特定應用場景，對月季品種的評價指標進行了因地制宜篩選。在觀賞性狀，考慮城市道路快速通行的特點，弱化月季品種花型（P1）和花色（P2）評價指標，強化對花徑（P3）和花期（P4）的評價指標需求；為了適應道路綠化低頻的養護需求，增設了殘花（P5）自凈率和結實性（P6）性狀指標評價。在生長性狀，篩選了月季品種的生長勢（P7）、分枝數（P8）、葉片顏色（P9）、葉片光澤度（P10）4個表型評價指標，能較好體現月季生長特性。在抗逆性狀，針對常州地區亞熱帶濕潤性季風性氣候特點，以及當前頻現的高溫、干旱極端天氣，重點對耐熱性（P11）、抗旱性（P12）、抗病性（P13）進行了測定與評價。

3.2 抗逆指標的測定

在道路月季綜合評價模型中，觀賞性狀（C1）、生長性狀（C2）和抗逆性狀（C3）的比較中，權重值分別為0.200、0.200、0.600，因此抗逆指標的測定是至關重要的。采用定量測定的方法有助于更加客觀地評價月季品種的抗逆指標。

1）耐熱性指標。月季的生長適溫為15～26 ℃，夏季溫度持續在30 ℃以上時進入半休眠狀態[14]。在高溫脅迫下，而葉綠素合成受阻或發生氧化降解，根據葉綠素含量的變化判斷月季品種的耐熱性。篩選結果表明，豐花月季耐熱品種為“冬梅”“安尼克城堡”“紅斯科特”“你和我”，藤本月季耐熱品種為“粉色達芬奇”。從葉綠素含量降幅上來看，豐花月季品種普遍比藤本月季品種耐熱性要好。

2）抗旱性指標。采用干旱脅迫下測定月季品種致死中時間（tM）能較好地模擬道路月季受旱的情況。篩選結果表明，豐花耐旱品種為“國際先驅論壇報”“橙斯科特”“吉普賽”“安尼克城堡”“粉梅朗”，藤本耐旱品種為“黃金慶典”“雞尾酒”。

3）抗病性指標。月季黑斑病是月季發生最為普遍的病害，幾乎沒有免疫品種。從分子角度研究其原因，主要是現代月季的重要親本異味薔薇(Rosa foetida)對月季黑斑病非常敏感，它的引入給現代月季遺傳基因庫留下了感病基因[15]。所以，對月季黑斑病的抗性最能反映月季品種的抗病指標。豐花月季高抗品種為“吉普賽”“安尼克城堡”“粉梅朗”，藤本月季高抗品種為“黃金慶典”“安吉拉”“莎莉·福爾摩斯”“御用馬車”。從病情指數來看，藤本月季的抗病性普遍要比豐花月季的抗病性好。另外，我們也觀察到，部分月季品種對月季黑斑病的侵染能誘導產生抗性，例如“冬梅”“大花粉團”“粉梅朗”，發病后期的感病程度均有下降趨勢，其誘導抗病性機制有待進一步探究。目前對月季黑斑病的研究認為，不存在完全抗黑斑病的月季品種[16]，受地域環境影響和栽植年份的延長，品種對黑斑病的抗性也會發生變化[17]，因此，明確月季品種的抗病性狀、抗逆性狀，有助于完善月季品種生物特性信息，為月季抗病育種、抗性育種提供翔實的文獻資料[18]。

實踐中也發現，月季品種對黑斑病的抗性也不是絕對不變化的，隨著種植年限的延長，月季品種的病情指數也會隨之波動。

3.3 評價標準與結論

評價指標的評分標準是基于“常州市月季種質資源品種DUS測試指標數據庫”的觀察測量的基礎上，參閱國際植物新品種保護聯盟（UPOV）2010-03-24發布的薔薇屬DUS測試指南、付存念[8]、孫霞楓[11]的研究賦值，廣泛聽取專家意見后制定的。從模型篩選結論來看，豐花月季一級品種為“安尼克城堡”“粉梅朗”“吉普賽”。藤本月季一級品種為“黃金慶典”“安吉拉”“莎莉·福爾摩斯”。一級品種的觀賞性狀（C1）、生長性狀（C2）和抗逆性狀（C3）表現均十分優秀，建議常州本地區道路綠化推薦應用。豐花月季三級品種為“寶相”“粉斯科特”“北京紅”“國際先驅論壇報”“白斯科特”“你和我”“神奇”“馬提亞·梅朗”，藤本月季三級品種為“玉玲瓏”“精靈女王”。三級品種的觀賞性狀（C1）、生長性狀（C2）和抗逆性狀（C3）表現不太理想，不建議在常州本地道路綠化上應用。從實際狀況來看，以上品種在道路綠化中的表現與模型的判斷較為一致，因此認為本文構建的道路月季綜合評價模型可行。除豐花和藤本月季品種之外的其他類型將在后期加以完善。