基于层次分析法的野生藤本垂直应用筛选研究

付艳茹，张 婷，莫健彬，奉树成*

(1.上海植物园科研中心，上海 200231； 2.上海城市植物资源开发应用工程技术研究中心，上海 200231)

在当今城市人口膨胀，城市建筑密度日益增加，城市用地竞争激烈，城市热岛效应加剧的局面下，垂直绿化占地面积小、绿化面积大、见效速度快、生态效益高的优势逐渐凸显[1-2]。传统的垂直绿化指利用攀援植物进行建筑物或构筑物的立面或顶面绿化和美化。随着科技的发展，垂直绿化已不仅限于攀援植物，红花檵木、毛鹃、鹅掌藤、栀子等也出现在了高高的墙壁上[3-4]。但这种绿化模式技术难度大，造价成本高，不利于广泛推广[5]。藤本植物是垂直绿化的重要材料，生长迅速、攀缘能力强、可塑性高，有着其他植物不可替代的优势和作用[6]。目前城市中垂直绿化仅集中于几个常用种，如凌霄、紫藤、藤本月季、爬山虎等，多为落叶植物，冬季景观效果差，无法满足“三季有花，四季常绿”的景观要求。中国野生藤本植物资源丰富，且有很多观赏价值很高的常绿植物资源，亟待开发利用[7-8]。

垂直绿化应遵循植物生物学特性，尽可能选择观赏价值高、适应性强，攀援力强的藤本资源，可大大降低养护成本和栽培技术难度。目前针对垂直牵引应用的藤本植物引种与选育，研究较少。为丰富垂直应用藤本资源，对33种野生藤本植物开展野外调研、引种驯化和物候观测，并用层次分析法对其进行综合评价，以期为筛选出更多适于上海地区露地生长的优良垂直应用藤本种质提供参考。

1 试验材料

2017年从与上海维度相近的湖北、浙江、四川、湖南引种33种野生藤本植物(表1)，种植于上海植物园科研中心基地中，采用竹竿或绳索进行垂直牵引。基地气候四季分明，7月最热，1月最冷。2015～2019年最高气温为41.7℃，最低气温为-6.9℃。年平均降雨量1490.57 mm，土壤pH为7.3～7.7。

表1 引种的野生藤本植物资源Table 1 Introduced resources of wild lianas

续表1 引种的野生藤本植物资源Table 1 Introduced resources of wild lianas

2 研究方法

依据相关研究，对所引种野生藤本植物进行成活率统计，并对引种成活的植物进行物候观测、生物学特性观察、适应性观测、繁殖及栽培情况记录[6,10-16]。

2.1 物候观测和生物学特性观察

自2018年1月至2020年4月对引种成活的33种藤本植物进行连续物候观测及生物学特性观察。指标包括：萌芽期、展叶期、叶形、叶色、叶片大小、叶片质地、现蕾期、初花期、盛花期、末花期、花型、花色、花朵大小、花序长短、果形、果色、果期、攀援方式等。

2.2 适应性观测

耐热性观测：2018年7～8月间，出现2次连续6 d最高温度达37℃及以上，观测记录高温前后每种植物的生长状况。

耐旱性观测：每种植物选5株长势均匀、状态健康的植株作为处理对象，连续10 d不给水分，分别观测和记录处理前后土壤含水量变化及每种植物断水前后的生长状况。

耐光和耐荫性观测：每种植物选10株，分为2组，1组用黑色遮阴网进行遮阴，遮阴率为50%，1组不遮阴。处理时间为1年，分别记录每种植物在遮阴50%和全光照环境下的生长状况。

耐寒性观测：2018年12月，出现连续10 d最低气温5℃以下，极端低温0℃以下，观测并记录每种植物的生长状况。

2.3 繁殖和栽培情况记录

分别对所引藤本种质材料进行播种、扦插、压条繁殖试验，统计其发芽率、生根率和成活率，并对生长过程的栽培养护和植株病虫害情况进行记录。

2.4 基于层次分析法构建评价模型

2.4.1 评价体系的构建

依据相关研究及藤本植物的生物学特性和垂直应用需求，确定藤本植物垂直应用价值(A)评价指标，主要包括：观赏价值(B1)、适应能力(B2)和垂直牵引应用潜力(B3)3个方面[6,17]。观赏价值指标包括花朵观赏性(C1)、观花期(C2)、叶片观赏性(C3)、观叶期(C4)、果实观赏性(C5)、观果期(C6)和植株形态特性(C7)；适应能力指标包括耐热性(C8)、耐寒性(C9)、耐旱性(C10)、耐光性(C11)、耐荫性(C12)；垂直牵引应用潜力指标包括抗病性(C13)、抗虫性(C14)、繁殖能力(C15)、生长速度(C16)、攀援能力(C17)、养护易度(C18)。构建针对垂直牵引应用的藤本植物引种筛选评价体系(图1)。

图1 藤本植物垂直绿化应用筛选综合评价体系Fig.1 Comprehensive evalution system of wild liana for vertical greening

2.4.2 判断矩阵的构造和各指标权重计算

依据以上评价体系，(1)构造判断矩阵。以A表示目标，构建权重判断矩阵I、II、III、IV(表2)。(2)计算重要性排序。根据判断矩阵，参考园林专家的意见，用1/9-9比率标度对两两因子之间进行比较，求出其最大特征根λmax所对应的特征向量wi。所求特征向量wi经归一化，即为各评价因素的权重分配。(3)一致性检验。检验公式：CR=CI/RI。其中CR为判断矩阵的随机一致性比率；CI为判断矩阵的一致性指标，CI=(λmax-n)/(n-1)。当判断矩阵的CR<0.1时或λmax=n，CI=0时，认为矩阵具有满意的一致性，否则需调整矩阵中的元素以使其具有满意的一致性(表2中各矩阵判断都通过了一致性检验)。

表2 权重矩阵及一致性检验结果Table 2 Weight matrix and consistency test results

续表2 权重矩阵及一致性检验结果Table 2 Weight matrix and consistency test results

基于以上判断矩阵，计算B层对于A层的权重(表3中W1列)，以及C层对于B层的权重(W2列)，将两个层次的权重相乘计算C层所有因素对于总目标相对重要性的排序权重(W列)，即层次总排序(表3)。

表3 层次总排序Table 3 Index weight

2.4.3 综合评价

依据野外调查、引种驯化的田间观测、繁殖试验和养护工作记录，参考园林专家意见和相关文献，制定5分制评分标准(表4)。依据评分标准对所引种的藤本植物进行打分，计算各指标的平均分，再与各指标权重加权综合，得出各植物的综合评分。

表4 各评价指标的评分标准Table 4 Scoring criteria for each evaluation index

续表4 各评价指标的评分标准Table 4 Scoring criteria for each evaluation index

续表4 各评价指标的评分标准Table 4 Scoring criteria for each evaluation index

续表4 各评价指标的评分标准Table 4 Scoring criteria for each evaluation index

3 结果与分析

3.1 综合评价结果

本次评价的引种藤本植物共计12科21属33种，除崖爬藤和三叶崖爬藤外均为木质藤本。以3分为合格线，4分为优秀线分级，即综合评价总分大于3分，小于4分为合格，大于4分即为优秀。达到合格线的藤本植物，虽基本能够适应上海地区天气，但垂直牵引效果不佳。未达到合格线的藤本植物，均为落叶藤本植物，观赏期短，适应性较差，生长速度慢。香花鸡血藤、常春油麻藤、钝药野木瓜、鹰爪枫、黑龙骨、尾叶那藤、五月瓜藤、长花忍冬、淡红忍冬、三叶木通、木通、清香藤、鄂羊蹄甲、多叶勾儿茶、风龙综合评分均在4分以上，为垂直牵引的优秀种质资源(图2)。这些植物的特点主要包括：(1)攀附能力强，尤其是主茎缠绕性强，可省去人工绑扎工作，养护管理技术难度低，工作量小；(2)在上海地区适应性强，可露地栽培；(3)均为常绿木质藤本，观叶期较长，且兼具观花观叶观果价值。

3.2 适宜垂直应用推广的野生藤本植物

依据综合评价结果(图2)，香花鸡血藤、常春油麻藤、钝药野木瓜、鹰爪枫、黑龙骨、尾叶那藤、五月瓜藤、长花忍冬、淡红忍冬、三叶木通、木通、清香藤、鄂羊蹄甲、多叶勾儿茶、风龙在上海综合表现性状良好，适应性强。目前除常春油麻藤外，均未在园林中广泛应用，仅香花鸡血藤、钝药野木瓜、三叶木通、木通在个别专类园中有少量应用，但种苗资源匮乏，其他藤本均未在上海园林中应用。因此，应进一步深入藤本种质资源繁育研究，解决繁殖技术难题，扩繁种苗，并推广应用。

图2 引种野生藤本植物资源综合评分Fig.2 Comprehensive evaluation of wild vine resources introduced

4 结论与讨论

4.1 结论

本研究针对垂直应用特点，立足于藤本植物的生物学特性，构建包括观赏价值、适应能力和垂直应用潜力3个方面共计18个指标的综合评价体系，将定量计算与定性评价相结合，评价结果具有一定的科学性和有效性。所筛选出的具有良好垂直应用前景的野生藤本植物共计15种，其中豆科3种，木通科6种，夹竹桃科1种，忍冬科2种，木犀科1种，鼠李科1种，防己科1种，以木通科为最多。综合排名依次为香花鸡血藤>常春油麻藤>钝药野木瓜>鹰爪枫>黑龙骨>尾叶那藤>五月瓜藤>长花忍冬>淡红忍冬>三叶木通>木通>清香藤>鄂羊蹄甲>多叶勾儿茶>风龙。这些种质资源能够较好地适应上海露地环境气候，且均为常绿木质藤本，观赏价值和生态价值高，垂直应用潜力大，并可粗放性养护管理，适合在长三角地区推广应用。

4.2 讨论

4.2.1 评价模型存在问题及优化

本评价体系所包括的评价指标主要考虑垂直应用需求和藤本植物自身特点而选择，对于植物的耐盐碱性、抗涝性、周期性修剪难度，尚未列入其中。藤本植物蔓性强，生长速度快，引种存在对其他植物群落造成一定的入侵性。因此在藤本植物的引种选育中，应适时的对其进行牵引或修剪，充分发挥其应用价值。

4.2.2 上海地区垂直应用藤本植物应用建议

目前上海垂直绿化应用的形式主要为附壁式、篱垣式、棚架式、立柱式、悬蔓式，其中附壁式绿化主要包括6种类型，分别为模块式、铺贴式、攀爬或垂吊式、摆花式、布袋式、板槽式，其中以攀爬或垂吊式简便易行和造价较低应用较广[18]。所用藤本植物资源较少，常绿藤本主要仍以爬山虎、络石、常春藤、扶芳藤为主，此类植物均靠气生根攀附在建筑物上，成景时间长，一旦成景，植物不易移除，一旦移除，植物和景观即被破坏。落叶观花植物主要以藤本月季、凌霄、紫藤和木香花为主，花期过后，冬季景观效果萧条。此外，藤本植物生产圃地少，生产水平参差不齐，且多为垂吊式植物盆栽生产和攀援性植物竹竿式绑扎盆栽生产。

藤本植物是立体绿化重要的植物材料，应充分利用其生物学特性，发挥其攀援特性，对开展垂直绿化，降低绿化养护成本，增加城市绿量，改善城市环境质量有重要的经济价值和生态价值。为进一步优化垂直绿化应用类型，降低资源配置造价，丰富藤本植物种类，提升垂直绿化及其他立体绿化景观品质，建议：

(1)引种和选育更多适应性广、缠绕性强的常绿观花观果木质藤本植物。缠绕性强的藤本植物是垂直牵引应用的理想材料，可充分发挥其缠绕性，展现其植株自然形态，且垂直牵引造价成本低，养护管理粗放，易于推广。

(2)开展藤本植物垂直牵引标准化成产。可用绳索进行牵引，从幼苗开始盆栽种植，一苗一绳，根据垂直应用目的，用绳子的长度控制苗的高度，统一规格，一旦成型，可随时移动进行成品出售或直接应用。