基于层次分析法的彩叶树种综合评价

王雪梅

(福州植物园，福建 福州 350012)

随着我国社会的进步和经济的发展，人们对美好生态的需求也不断提高，林业作为“建设美丽中国”的主体，有着更高的使命和要求，彩化山林、美化环境、保护生物多样性成为绿化造林的新理念。而彩叶树种是在整个生长季节或生长季节的某一阶段其叶片(苞片)能较稳定地呈现非常见绿色的树种[1]，其丰富多彩的叶色像盛开的花朵一样，容易形成片、面的效果，有效地满足现代造林绿化主题，体现出多元化、人性化、立体化、色彩化的特色。目前，彩叶树种的应用的论述多见于园林建设和园林造景方面[2-3]，在造林、美化环境、野外景观林营建方面则相对较少，实际的应用就更少，国内苗木市场上，乔木类的彩叶树种品种较少，色彩也相对单调[4]，导致绿色有余，色彩不足。因此，大力发展乡土树种或者引进彩色树种是当前急需解决的问题。本文对福州市引种栽培的乔木彩叶树种开展物候观测、生长量测定等，并运用层次分析法(analytic hierarchy process，AHP)进行综合评测，为优良彩叶树种在本地区品种选择、良种选育、园林绿化及推广造林应用等提供参考，同时对提升福建省山体彩化造林、城市园林建设、提高生态环境结构的多样性和稳定性具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验地基本情况

试验地处于福州植物园宦溪林场苗圃，地理位置为东经25°57′—26°24′、北纬119°17′—119°41′，属沿海低山丘陵地带，海拔408 m。中亚热带季风气候，年均气温15.5 ℃，最高气温36 ℃，最低气温-2 ℃，霜期在12月—翌年2月，年均降水量1425 mm，气候温和，雨水充沛，适合多种林木生长。

1.2 试验材料

从省内、国内收集保存的彩叶树种种质资源13个(表1)作为研究对象，其中福建本土彩叶树种5个、省外彩叶树种5个、台湾特有彩叶树种1个、国外彩叶树种2个。以选择福建地区适生的乔木类彩叶树为目标，结合植树造林、园林景观营造需求，以及福建省气候条件，经文献查阅和专家咨询，从观赏价值、生长发育、生态习性3个维度进行研究。以呈彩期、叶色、叶形、冠形、树高生长量、地径生长量、冠幅生长量、耐寒性、耐热性、抗病虫害等作为评价指标，进行每月(物候节点每3～5 d)详实观测记录。各树种的树高生长量、地径生长量、冠幅生长量以年平均生长量为基础数据。

表1 引种彩叶树种名录

1.3 研究方法

1.3.1 构建层次结构模型 根据各树种观测结果，采用层次分析法原理构建福建地区适生彩叶树种(乔木类)递阶层次结构综合评价模型[5-6]，自上而下，分为目标层A，即选择最优彩叶树种，根据审美价值、树木的生物学和生态学特性确定在植树造林、园林景观营造时引种植物所达到的要求；准则层B，围绕研究的目标层，要求既要突出观赏价值高，也要注重生长发育规律及对环境的适应性，建立观赏价值B1、生长量B2、生态适应性B3三项作为准则层；评价层C是准则层的具体评价指标，本研究借鉴国内外有关树木综合评价研究成果，选用10种指标作为评价指标，构建4个层次的综合评价结构模型(图1)。

1.3.2 判断矩阵的构建及权重的确定 根据总目标的要求参考有经验的专业人士意见的基础上做出判断。同一层次中的各个因素，与相关上一层次中某一因素的重要性进行两两比较，建立判断矩阵[7]，采用层次分析软件(MATLAB R2012a)对所构建的矩阵进行一致性检验，并计算权重值Wi。

查表确定不同矩阵阶数相应的平均随机一致性指标RI(random index，RI)，对于3阶和4阶的判断矩阵，查表得到3阶的RI=0.52，4阶的RI=0.89。计算一致性比例CR(consistency ratio，CR)并进行判断，CR=CI/RI。

1.3.3 制定评价标准 在对引种的彩叶树种的观赏价值、生长特性及生态适应性充分观察的基础上，借鉴前人[8-9]的评价指标资料，结合福州市的自然条件，经征求5位园林和造林专家意见后制定评分标准，对各个单因子拟订了5分制的评分标准(表2)[6]。

表2 乔木彩叶树种评价指标和评分标准

2 结果与分析

2.1 准则层判断矩阵、权重值及其一致性检验

征求5位专家意见，综合后的准则层B专家判断矩阵见表3。由表3可知，准则层B的平均权重分别为WB1=0.4934，WB2=0.3108，WB3=0.1958，即在综合评价彩叶树种时，彩叶的观赏价值是最重要指标；其次是生长量指标；本试验引种的13种彩叶树种基本上都能适应当地生态环境，因此生态适应性指标重要性较小。而且，准则层A-B的判断矩阵的一致性比率CR<0.1，因此通过一致性检验。

表3 准则层A-B判断矩阵、权重及一致性检验

*：CI为一致性指标；CR为一致性比率。下同。

2.2 评价层判断矩阵、权重及其一致性检验

采用上述相同方法，经5位专家对评价指标C的相对重要性给出判断，并用数值写出判断矩阵，彩叶观赏价值、生长量、生态适应性的各因素指标权重及判断矩阵检验结果见表4。研究结果表明，各评价层中，乔木彩叶树种的呈彩期和叶色的总排序权重值最大，分别约占总评价指标18%和16%，因此这2个指标是乔木彩叶树种在福州地区引种和应用最为重要的评价指标。

表4 彩叶树种综合评价因子权重

2.3 彩叶树种综合评价

在各项评分的基础上，按各项得分与其权重值进行计算，求得各自的综合得分(表5)，并将13种引种的彩叶树种的综合得分值分为3个等级。结果表明：应用价值高的I 级(>4.0)优良树种共有5种，如娜塔栎、四照花、山乌桕、北美枫香、无患子；应用价值一般的II级(3.0～4.0)树种共有5种，分别是彩岑槭、枫香、檫树、光叶槭和野鸦椿；应用价值较差的Ⅲ级(<3)树种共有3种，分别为槭树科的中华槭、罗浮槭、岭南槭。

表5 引种的乔木彩叶树种综合得分及分级

3 讨论

引种的树种在引种地的综合表现在一定程度上说明该树种对环境的适应性，是经历不断驯化和对环境条件的适应过程[10-11]，能够为引种的树种选择提供重要依据。国内对彩叶树种的研究多应用于园林植物引进、景观价值评价等方面[4，9-13]，而对乔木彩叶树种应用于山上造林绿化综合评价方面的研究鲜见报道。潘辉等[14]研究认为福州等地区彩叶植物分布较少，昼夜温差可能是制约福建彩叶植物呈色主要因素，因此要进一步增加福州地区彩叶树种，就要采用遗传、驯化、基因等技术进行品种改良。

本研究中，福州地区乔木彩叶树种综合应用评价指标中，呈彩期C1权重值最大，为0.1792；其次是叶色C2，为0.1578；再次是冠生长C4，为0.1241；以及地径生长C6，为0.1003，其余因素的权重值则相对较小。该研究结果与张晓玮等[6]、朱倩玉等[12]研究结果大致相同。张晓玮等[6]、黄彦青等[15]、严慧玲等[16]研究认为耐寒性在生态适应性评价因子中占有最大权重，而本研究表明引种的乔木彩叶树种耐热性C9权重值比耐寒性C8大，该结果与上述学者研究结论不同，这可能是福州地区极端低温比上述研究地区气温高的缘故。

4 结论

1)在本次综合评价中，准则层的权重值大小顺序为：观赏价值>生长量>生态适应性。在评价层(标准层)各因子中，呈彩期权重值最大，其次是叶色，再次是冠生长和地径生长，其余因素的权重值则较小。

2)根据综合得分值的分布情况，将引种彩叶树种的应用价值分为3个等级。Ⅰ级(>4.0)：综合得分高的优良树种有娜塔栎、四照花、山乌桕、北美枫香、无患子等5种，具有生长力高、呈彩期长、叶色鲜艳、冠形优美、抗逆强等特点，是作为造林树种彩化山体、园林景观营造的首选树种。Ⅱ级(3.0～4.0)：综合得分一般的树种有彩岑槭、枫香、檫树、光叶槭、野鸦椿等5种，总体表现较好，有的观赏价值高，有的生长力高或抗逆性强，在造林应用上尽可能选用，增加人工植物群落的物种多样性；Ⅲ级(<3)：应用价值较差的树种有中华槭、罗浮槭、岭南槭等3种，综合观赏价值一般，建议根据实际情况选用。

3)评价结果表明，从国外引进的2个品种(娜塔栎、北美枫香)得分高、表现优，从台湾引进的1个品种(彩岑槭)表现较好，丰富了福建省乔木彩叶树品种，同时为彩叶树种的推广应用提供了基础数据。

4)由于有些树种适应性栽培试验时间较短，采用的试验及分析方法还存在一些不足[15]。今后，需继续对引种的彩叶树进行长期观测，开展生理生化研究，进一步确定引进的彩叶树种的适应性和推广价值。