基于层次分析法评价12种虾脊兰属植物的观赏性和生长适应性

黄元贞, 刘海平, 马 良, 吴沙沙, 张一鸣, 翟俊文

(1.福建农林大学园林学院；2.福建农林大学兰科植物保护与利用国家林业与草原局重点实验室，福建 福州 350002)

兰科虾脊兰属(Calanthe)植物全属约150种，中国约有49种5变种，主要分布在西南和长江以南地区[1-2].虾脊兰属植株叶大，花色鲜艳，且整个花序叠加有序，具有较高的观赏价值，可做盆栽或地被应用于庭院和公共园林中[3-4].早在15世纪，日本就掀起了“赏虾脊兰”风潮，20世纪50年代日本园艺学家不断尝试杂交新品种并致力于虾脊兰属植物的观赏性培植[5].国内对虾脊兰属植物的应用评价报道较少.黄宝华等[6]在引种的15种虾脊兰属植物中筛选出10种适合在福建漳州地区栽培应用，并提出适合其生长的环境因子；林兵等[7]对虾脊兰属植物的引种栽培进行了深入研究，阐述国内虾脊兰属植物引种后适宜的栽培条件.以上研究对虾脊兰属植物的引种栽培和繁殖技术做出了论述，但未有对其观赏价值的研究报道.层次分析法是运用多因素分级处理来确定权重的方法，是一种定性定量结合、系统化、层次化的分析方法，可将人的主观判断和定性分析量化表述、转换和处理[8].目前在蜡梅Chimonanthuspraecox、桂花Osmanthusfragrans、鸢尾Iristectorum、地被菊Chrysanthemummorifolium、花叶芦竹Arundodonax‘Versicolor’、风车草Cyperusinvolucratus、大花萱草Hemeroallishybridu等观赏植物的资源、品种性状、品种抗逆性等方面已广泛运用层次分析法并建立相应的评价体系[9-14].本试验在对虾脊兰属植物调查、引种收集和栽培应用的基础上，运用层次分析法构建其观赏特性、生长适应性和潜在价值的评价指标，旨在为福州地区及亚热带气候区虾脊兰属植物资源的合理利用、评价、引种提供参考.

1 材料

试验地点位于福建农林大学森林兰苑(北纬26°05′20″，东经119°13′45″，于2011年建成，共引种虾脊兰属植物36种)，冬短夏长，年平均气温16～20 ℃，极端气温最高42.3 ℃，最低零下6 ℃，年相对湿度约77%.选取12种生长状况良好的虾脊兰属植物(表1)进行试验，每种15株作为重复，种植模式及水肥管理一致.

表1 测试的12种虾脊兰属植物Table 1 12 Calanthe plants tested

2 方法

2016年3月至2017年8月采用问卷调查法和层次分析法来确定虾脊兰属植物的综合性评价指标因子、评价标准和权重.

2.1 数据来源

2.1.1 问卷设计 本试验问卷分为问卷一和问卷二.问卷一是针对专家进行的指标两两重要性比较，重要性量化依据1～9标度法[12].问卷二根据被调查者(森林兰苑游客)的主观感受对19项评价指标打分，指标采用李克特(Likert)量表法测量，采用语义学标度分成5个测量等级，分别为很好、较好、一般、较差、很差(依次赋予5、4、3、2、1分)，并以层次分析法得到的权重计算植株的最终得分[15].

2.1.2 问卷发放 问卷一从2016年5月至2016年7月共发放25份，回收25份且均为有效问卷.

问卷二从2016年8月至2017年8月随机对福建农林大学森林兰苑的游客进行问卷调查，共发放问卷200份，回收188份，有效问卷175份.被调查者中，20岁以下占18.7%，20～35岁占22.5%，36～45岁占19.1%，46～55岁占18.8%，56岁以上占20.9%.

2.2 数据计算

2.2.1 层次结构模型的构建 由问卷一的数据整理构建出虾脊兰属植物价值评价体系的层次结构，由目标层(A)、准则层(C)、方案层(P)构成.准则层包括观赏性、生长适应性、潜在价值.观赏性的方案层包括花、叶、根；生长适应性的方案层包括光照、湿度、温度、抗性；潜在价值的方案层包括药用价值、保育价值(图1).

2.2.2 评分标准的制定 由问卷二的数据整理制定5分制评分标准，构成了由总目标、主要性状、评价指标、评分标准等组成的多层次评价系统.

(1)观赏性评价:观赏性评价从植株的花、叶、根3个方面进行评价，根据评价的观赏特性，参考各专家意见和游客观赏喜好，拟定各因子(花色、花香、花茎、唇瓣颜色等因子)5分制评价标准，总分45分(表2).

图1 12种虾脊兰属植物综合性评价模型Fig.1 Comprehensive evaluation model for 12 species of Calanthe

得分花花色花香花径cm唇瓣颜色花朵数量花朵观赏期d根假鳞茎最大处直径/cm叶绿期长短叶片观赏性5红、黄浓香≥5.0有4种及以上颜色异于花瓣≥15≥50>5.0全年常绿有5种颜色4粉、橙、橘清香4.1～5.0有3种颜色异于花瓣11～1541～504.0～5.010～11个月有4种颜色3淡粉、淡橙、淡粉淡香3.1～4.0有2种颜色异于花瓣7～1031～403.1～4.07～9个月有3种颜色2淡紫、淡蓝、淡绿微香2.1～3.0有1种颜色异于花瓣3～621～302.1～3.04～6个月有2种颜色1紫、蓝、绿不香1.0～2.0与花瓣同色≤2≤20≤2.0≤3个月无叶艺,正常叶

(2)生长适应性评价:参考测量数据和园内管理人员的意见，从湿度、温度、光照、抗性4个方面进行生长适应性评价，拟定各因子5分制评价标准，总分40分(表3)，其中除了对耐荫评级给予70%的遮阴环境处理外，其余均在大棚内的生长环境下调查.福州地区夏季高温高湿且光线较强，在2017年7—8月进行耐涝、耐旱、耐热、耐强光调查.冬季最低气温达到-6 ℃，在2017年1—2月观察植株叶片的冻伤情况，并进行抗寒性评价.在试验过程中根据植物生长势强弱、根系分布、根系发达程度进行土壤要求的评价，生长势越好根系分布越均匀，对土壤的要求越粗放.在整个试验期间观察植株的病虫害情况.

表3 生长适应性评价标准Table 3 Evaluation indexes of adaptability

(3)潜在价值评价:除观赏价值，虾脊兰属植物的根、茎、叶还具有药用功效[2].近年来由于过度采挖、生境破碎化等因素造成大量虾脊兰属植物的生存面临各种威胁，参考文献[16]拟定各因子5分制评价标准(总分10分)对虾脊兰属植物的潜在价值进行评价.因虾脊兰属植物的药用价值挖掘较少，故采用两个等级(5分为存在药用价值记录，1分为未见药用价值记录)对其进行评价.保育价值则通过对虾脊兰属植物的濒危状况进行评价，若该种植物已处于野外灭绝状态，说明其保育工作刻不容缓，保育价值极高，则记录5分，处于极度濒危、濒危、易危、无危的虾脊兰属植物则分别记录4、3、2、1分.

表4 A-C、C-P判断矩阵及其一致性检验1)Table 4 A-C， C-P matrix and consistency test

1)A为目标层，C为准则层(C1、C2、C3分别为观赏性、生长适应性、潜在价值)，P为方案层(P1～P7分别为花、叶、根、光照、湿度、温度、抗性、药用价值、保育价值)；当CR<0.10，说明具有满意的一致性.

n为层数量，AW为矩阵A的特征向量，AWi为AW的第i个分量，Wi为所求特征向量，并计算出某一层次各因素相对上一层次某因素的相对重要性权值[10].为保证数据的可靠性和合理性,还需对判断矩阵进行一致性检验，CI=(λmax-1)/(n-1)，且CR=CI/RI[12](CI为一致性指标，CR为一致性比率 ，RI为随机一致性指标)，当CR<0.10时，判断矩阵具有满意的一致性[12]，否则需对判断矩阵进行调整.RI对应矩阵各阶数值(n=1，RI=0.00；n=2，RI=0.00；n=3，RI=0.58；n=4，RI=0.90；n=5，RI=1.12；n=6，RI=1.24)[17].

测量虾脊兰属植物的基础数据后，结合问卷调查和专家意见，构建出A-C、C-P的判断矩阵(表4)，由矩阵计算出相对应的权重并检验其一致性.

3 结果与分析

通过一致性检验后得到合理的判断矩阵，将各个具体评价指标的权重逐层加权，最终得出层次总排序.总排序结果(表5)显示：在观赏性(C1)的方案中，花(P1)所占权重最大，叶(P2)次之，由此可见，花和叶是虾脊兰属植物的重要评价指标；在生长适应性(C2)的方案中，光照(P4)所占权重最大，湿度(P6)和温度(P7)次之；在潜在价值(C3)的方案中，药用价值(P8)所占的权重大于保育价值(P9).

表5 层次权重计算结果Table 5 Calculation of hierarchical weight

按照观赏性、生长适应性、潜在价值分别进行评分，再根据各因素的权重按层次顺序计算出该种的综合评价值.结果(表6)表明：12种虾脊兰属植物在福州地区的综合性评价得分高低为：大黄花虾脊兰>三褶虾脊兰>银带虾脊兰>长距虾脊兰>肾唇虾脊兰>乐昌虾脊兰>翘距虾脊兰>中华虾脊兰>泽泻虾脊兰>流苏虾脊兰>剑叶虾脊兰>镰萼虾脊兰.

3.1 观赏性

12种虾脊兰属植物整体姿态差异不大，观赏期较为集中，且都为常绿植物.将观赏价值分为3个等级.Ⅰ级(>21.70分)植物中的大黄花虾脊兰、三褶虾脊兰、银带虾脊兰、长距虾脊兰的观赏价值最高，开花天数达30～37 d；大黄花虾脊兰的花朵颜色为黄色，花径4～7 cm，花序上具花9～15朵；三褶虾脊兰存在叶艺；银带虾脊兰叶片具有2～3条白色条带；长距虾脊兰的花朵颜色为纯白色而后转为橘黄色，唇瓣上具有3～5列小瘤状附属物.Ⅱ级(20.10～21.20分)植物中的流苏虾脊兰、翘距虾脊兰，花朵颜色为粉色、浅红色，花径3～5 cm；乐昌虾脊兰、肾唇虾脊兰、中华虾脊兰的花朵颜色为黄绿色、紫红色、淡粉色，花朵的观赏期为22～26 d.Ⅲ级(<20.00分)植物中的剑叶虾脊兰，花朵颜色为黄绿色，花序上具花14～20朵，花径0.7 cm；镰萼虾脊兰、泽泻虾脊的花朵颜色分别为粉红色、白色，花径2～3 cm，花序上具花3～5朵.

表6 综合评价值Table 6 Comprehensive evaluation value

3.2 生长适应性

12种虾脊兰属植物在福州地区的生长情况差异较大，整体上对于土壤的要求较为粗放，但在耐旱、耐热、耐强光方面有较大的差异.将生长适应性评价结果分为3个等级.Ⅰ级(>11.96分)植物有流苏虾脊兰、三褶虾脊兰、银带虾脊兰，在福州地区生长较好，4组试验植株均未出现萎蔫及冻伤现象.Ⅱ级(11.60～11.90分)植物有乐昌虾脊兰、翘距虾脊兰、肾唇虾脊兰、泽泻虾脊兰、长距虾脊兰，在福州地区能够生长，长势一般，个别出现病害.Ⅲ级(7.40～11.40分)植物中的剑叶虾脊兰、中华虾脊兰在冬季易受霜害，个别植株出现死亡现象；镰萼虾脊兰、流苏虾脊兰极易受热害，出现花苞灼伤、萎蔫等情况，还会出现叶片枯焦甚至植株死亡的现象.

3.3 潜在价值

12种虾脊兰属植物在保育价值方面差异不大，但在药用价值方面相差甚远.在药用价值方面，剑叶虾脊兰、流苏虾脊兰具有解毒消肿、止痛等作用[18]；其他种类的药用价值尚未见报道.在濒危状况方面，乐昌虾脊兰、中华虾脊兰处于极度濒危状态，保育价值较高；大黄花虾脊兰、翘距虾脊兰处于濒危状态，保育价值次之；其他种类暂处于无危状态.

4 结论与讨论

本试验结果表明：大黄花虾脊兰、三褶虾脊兰、银带虾脊兰、长距虾脊兰等4种虾脊兰属植物的观赏价值及生长适应性均相对较高，适合在福州地区园林景观中推广应用，建议可作群植为主景的花境.翘距虾脊兰、乐昌虾脊兰、肾唇虾脊兰、中华虾脊兰在福州地区的生长适应性较好，花的颜色各具特色，可在福州地区园林景观中用于点缀花丛.剑叶虾脊兰的生长适应性强，花葶较长，花虽小但花色素雅，适合作为切花材料.镰萼虾脊兰、流苏虾脊兰的花色鲜丽，具有较高的观赏价值，但在福州地区的生长适应性不佳，适合推广在高湿且没有阳光直射的林下丛植[12].镰萼虾脊兰、流苏虾脊兰在福州地区的生长适应性差，易出现烂根、叶腐等症状，推测原因是由于其原产地海拔高，无法适应福州夏季高温高湿的环境.

层次分析法是在主观逻辑判断的基础上将定性与定量有机结合起来分析数据，本试验采用对原始数据直接加权计算评分指数，不仅能较客观地对多指标进行综合评价，并且使评价结果更具真实性和合理性.与其他评价方法相比，层次分析法的评价指标之间具有更高的区分度，特别适用于难以用定量指标进行分析的复杂问题，比用定性评价或单一性状进行选择更加合理有效[16].此外，本试验的准则层方案不仅具有观赏性和生长适应性评价，同时增加了对潜在价值方面的探讨，使虾脊兰属植物的评价体系更为全面.

本试验采用层次分析法分别从3个方面对虾脊兰属植物进行评价，筛选出适合在福州地区应用的虾脊兰属植物.观赏性价值和生长适应性能力是决定虾脊兰属植物推广应用的两大关键因素[19]，王宝华等[6]、林兵等[7]对虾脊兰属植物的引种评价主要关注其生长适应性能力，但对观赏性价值、药用价值、濒危状况的评估是虾脊兰属植物资源开发与利用方面的重要潜在价值和限制因素，需要深入了解.本试验从湿度、温度、光照、抗性4个方面全面展开虾脊兰属植物的生长适应性评价，能够较为全面、准确和深入地了解该种植物生长适应性的优劣；该评价体系在药用价值方面只设立2个等级，需要根据虾脊兰属植物药物化学成分的深入研究进一步完善.