基于层次分析法的8种槭属植物观赏价值综合评价

孙 艳, 张 娟, 林 博, 李翰书, 杨志恒

(郑州植物园， 河南 郑州 450042)

0 引言

【研究意义】槭属(Acer)植物属于槭树科(Aceraceae)，主要分布在北半球温带地区，我国槭树科植物约151种，其中河南省自然分布有槭属(Acer)和金钱槭属(Dipteronia)，共23种，2亚种和9变种，约占全国槭树科植物种类的15%[1-2]。槭树因其树姿优美，叶形奇特，秋季叶和翅果颜色呈红色或黄色，季相变化明显，槭树作为用途广泛的园林绿化树种日益受到重视[3]。河南槭属植物资源丰富，许多乡土槭树(乡土植物为本地区有天然分布，对原产地环境具有天然适应性的植物)具有丰富的种质资源和独特的适应性，但在城市园林景观应用的种类较少，树种选择比较单一，集中在元宝槭(A.truncatum)、地锦槭(A.mono)、鸡爪槭(A.palmatum)等少数树种，观赏品种的选育、野生资源引种驯化等问题仍需要进一步加强[4]。【前人研究进展】层次分析法(The analytic hierarchy process, AHP)将定量与定性分析结合，条理化、层次化分析问题，具有极高的科学性和可行性[5]。近年来，层次分析法广泛应用于种质资源评价和观赏植物筛选，方晓晨等[5]基于观赏价值、开发潜力等因素，对浙江木兰科(Magnoliaceae)野生观赏植物资源进行综合评价；王雪梅[6]对福州市引种的13种乔木彩叶树种进行评价，筛选出5种综合应用价值优良的彩叶树种；戴中武等[7]选取19个指标，对16种独蒜兰属(Pleione)植物进行观赏价值的综合评价；杜丽敏等[8]综合评价海南省15种藤本植物，为藤本植物在道路绿化和园林应用提供科学依据；黄彦青等[9]对13个彩叶槭树品种从观叶价值、生态适应性、生物学特性等4个方面进行综合评价，筛选出观赏价值和生态适应性较好的品种在大连市园林工程中应用推广；翟桂红等[10]在郑州地区槭树科植物资源引种应用情况调查的基础上，对其园林景观应用模式进行评价分析，提出适于推广应用的槭树科植物景观典型配置模式。【研究切入点】目前，槭属植物在园林应用中存在种类单一、缺乏多样性等问题，不利于乡土槭属植物的开发利用。【拟解决的关键问题】通过观测记录8种河南乡土槭属植物的叶部观赏价值、其他观赏价值和生态适应性等3个方面13个指标，建立槭属植物的综合评价指标体系，以期为筛选优良槭树资源和彩叶景观营造提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

选取种植于郑州植物园(东经112°42′，北纬34°16′)10年树龄的飞蛾槭(A.oblongum)、鸡爪槭(A.palmatum)、地锦槭(A.mono)、茶条槭(A.ginnala)、血皮槭(A.griseum)、元宝槭(A.truncatum)、三角槭(A.buergerianum)和青楷槭(A.tegmentosum)共8种槭属植物作为研究对象。

1.2 方法

1.2.1 研究数据获取 参照《中国物候观测方法》[11]和木本植物观测标准[12]，自2018年1月至2019年12月，每种槭属植物选取长势一致的样本量10株，采取定株定枝方法，每隔3～4 d对物候期、观赏特征、病虫害和生长状况进行调查观测。

1.2.2 层次分析法 通过征求园林专家意见和查阅文献[13-17]，根据槭属植物观赏特点，结合郑州地区园林用途对槭属植物的适应性要求，建立层次分析模型，即目标层(A)、约束层(C)和标准层(P)。目标层(A)为8种槭属植物园林应用价值综合评价，约束层(C)为叶部观赏价值(C1)、其他观赏价值(C2)及生态适应性(C3)，标准层(P)为叶形、叶色、呈彩期等13个影响槭属植物观赏价值的指标(表1)。

表1 槭属植物观赏价值综合评价结构模型

1.2.3 评分标准制定 根据槭属植物的叶部观赏价值、其他观赏价值和生态适应性的不同特性，对槭属植物的不同性状进行详细的观测记录，在咨询专家、查阅文献的基础上，按1～5分制制定各指标评分标准(表2)。

表2 槭属植物各评价因子的评分标准

1.2.4 构建判断矩阵及一致性检验 在层次分析法综合评价体系中，判断矩阵的构造与层次单排序是根据目标层的要求，各因素的相对重要性参考园林专业人士判断，采用1～9分值标度使之定量化，构成两两比较判断矩阵，并求得各指标的权重值。一致性检验是指对目标层A确定不一致的允许范围，当一致性比率CR<0.10，判断矩阵具有满意的一致性，否则，重新进行两两比较判断。

CR=CI/RI

CI=(λmax-n)/(n-1)

式中，λmax为最大特征根，n为判断矩阵阶数，RI为随机一致性指标。

2 结果与分析

2.1 判断矩阵及一致性检验

根据8种槭属植物观赏价值综合评价层次分析模型，构建目标层A相对于约束层C1、C2、C3(A-C)以及约束层Ci相对于标准层Pi(C1-P、C2-P、C3-P)的判断矩阵(表3)。对判断矩阵进行一致性检验，结果(表4)表明，4个判断矩阵一致性比率(CR)在0.009 4～0.033 2，均小于0.10，表明判断矩阵具有满意的一致性，所建模型可靠。

表3 判断矩阵及各指标权重值

表4 一致性检验

2.2 综合评价指标权重值

从表5看出，在约束层中，权重值最高的是叶部观赏价值(C1)，为0.633 3；其次是其他观赏价值(C2)，权重值为0.260 5；生态适应性(C3)权重值为0.106 2。在层次总排序的13个评价因子中，叶色(P2)的总排序权重值最大，为0.401 1；其次是呈彩期(P3)和翅果(P5)，分别为0.165 0和0.120 9；其余评价指标权重值均低于0.10。由于槭属植物的叶和翅果颜色季相变化丰富多彩，故对其进行观赏价值评价时，叶色、呈彩期和翅果是影响槭树观赏价值最重要的指标。

表5 槭属植物观赏价值综合评价因子权重值

2.3 观赏价值综合评价

将每个指标的评分值与权重值加权综合，得出8种槭属植物的综合评价结果(表6)，综合评价值反映各槭属植物的实际观赏价值和生态适应性，根据综合评价分值，将8种槭属植物分为3个等级：I级，综合评价值>4.0；Ⅱ级，综合评价值在3.0～4.0；Ⅲ级，综合评价值<3.0。I级有血皮槭(A.griseum)和鸡爪槭(A.palmatum)，其中，血皮槭树皮赭红色，秋叶色彩鲜艳，呈彩期较长，翅果大而饱满，长势良好，具有较好的耐寒性和抗病虫害能力，观赏价值最高；鸡爪槭春秋季叶色为红色，呈彩期较长，翅果颜色季相变化明显，树姿优美，具有较高的观赏价值，广泛应用于园林景观营造。Ⅱ级槭属植物有地锦槭(A.mono)、茶条槭(A.ginnala)、元宝槭(A.truncatum)和三角槭(A.buergerianum)，4种槭属植物的叶色季相变化均较明显，有一定的观赏价值，适应性强，树干直立挺拔，冠幅大，具有茂密的小枝和较高的分支点，可广泛应用于行道树，夏季绿叶成荫，秋季呈现红黄色，可营造出良好的道路景观效果。Ⅲ级槭属植物为青楷槭(A.tegmentosum)和飞蛾槭(A.oblongum)，2种槭属植物均表现为呈彩期较短，秋叶色黄色或褐色，树冠整齐，无明显观赏性，生态适应性较弱，在园林景观中可作为辅助树种，与其他植物结合形成群落景观。

表6 8种槭属植物的综合评价值及等级

3 讨论

槭属植物种类多，分布广泛，树形优美、叶形多姿、叶色多彩，具有良好的生态适应性和较高的观赏价值，广泛应用于园林绿化实践领域。1993年血皮械(A.griseum)获得英国皇家园艺学会园艺奖，在国外成为著名的景观树种[18]；鸡爪槭(A.palmatum)在世界各地均有栽培，日本拥有鸡爪槭(A.palmatum)园艺品种450种以上，欧洲和北美有400余种[19]；茶条槭(A.ginnala)具有较好的抗干旱能力，优于秋子梨(Pyrusussuriensis)和山桃(Prunusdavidiana)[20]；茶条槭(A.ginnala)和地锦槭(A.mono)对铅、镉等重金属具有一定的耐受性，可作为工业区绿化树种[21]；在干旱胁迫条件下，元宝槭(A.truncatum)、茶条槭(A.ginnala)、地锦槭(A.mono)、三角槭(A.buergerianum)通过调节自身水分运输和木质部栓塞程度提高耐旱性[22]；飞蛾槭(A.oblongum)在轻度石漠化地区生长较好，可用于石漠化地区的生态恢复[23]。

层次分析法(AHP)在植物引种、种质资源评价方面应用广泛，许多槭树科植物利用AHP建立槭树的综合评价体系，但在评价因子筛选上有所差异[24-25]。观赏价值是槭属植物引种与应用的基础，其叶色和翅果颜色、季相变化、彩色持续时长等条件均是园林彩叶景观营造选择的关键。

4 结论

通过8种槭属植物(飞蛾槭、鸡爪槭、地锦槭、茶条槭、血皮槭、元宝槭、三角槭和青楷槭)的观赏性能调查与分析，建立了包括3个层次(目标层、约束层和标准层)、13个指标(叶形、叶色、呈彩期、花朵、翅果、树干、小枝、树姿、耐热性、耐寒性、抗虫性、抗病性和生长状况)的槭属植物观赏价值综合评价AHP模型。在13个评价因子中，叶色的总排序权重值最大，为0.4011；其次是呈彩期和翅果，权重值分别为0.1650和0.1209；其余指标权重值均低于0.10。对8种槭属植物进行观赏性综合评价认为，血皮槭(A.griseum)和鸡爪槭(A.palmatum)综合评价为I级，两者在观赏价值和生态适应性方面表现好，具有良好园林应用价值；Ⅱ级为地锦槭(A.mono)、茶条槭(A.ginnala)、元宝槭(A.truncatum)和三角槭(A.buergerianum)，其叶色季相变化均较明显，有一定的观赏价值，适应性强，树干直立挺拔，冠幅大，具有茂密的小枝和较高的分支点，可广泛应用于行道树，营造良好的道路景观效果；Ⅲ级为青楷槭(A.tegmentosum)和飞蛾槭(A.oblongum)，呈彩期较短，无明显观赏性，生态适应性弱，园林景观中建议作为辅助树种，与其他植物结合形成群落景观。