基于灰色关联法的野生钟花樱观赏性综合评价

谢金兰，邓春亮，张冬生，黄锦荣，叶雪兰，陈新强，陈桂琼

(1.梅州市林业科学研究所，广东 梅州 514011； 2.嘉应学院，广东 梅州 514015)

钟花樱(Cerasuscampanulata(Maxim.))又名钟花樱桃、福建山樱花、台湾樱桃、山桃等，属蔷薇科樱属，广泛分布于江西省山地、丘陵，粤、闽、桂、台也有分布[1]。其花朵较大，花朵红色，伞形花序，花先叶开放，花期2—3月。美如桃花般绚烂，富丽堂皇，是园林绿化、美化的极佳树种，具有很高观赏应用开发价值[2]。钟花樱和其他种杂交出多个价值极高的品种，如花期最早的寒樱、椿寒樱、阳光樱等，但由于应用开发较晚，人工培植难于满足当前园林需求[3]。近年来，随着国内乡土植物资源开发利用的兴起，野生钟花樱的研究逐渐引起关注。目前国内对野生钟花樱的研究主要集中在对钟花樱的资源和群落结构的调查、繁殖、引种、栽培等方面[4-8]。因此，研究梅州地区野生钟花樱的观赏价值，以挖掘地方旅游资源，发展地方特色景点，促进地方经济发展以及对梅州生态建设推广绿化观赏树种具有重要意义。

目前，国内文献关于植物观赏性评价多使用层次分析法，或在层次分析法基础上运用熵技术修正权重来进行综合评价[9-16]。然而，层次分析法作为一种主观赋权法，虽然有分析思路清晰，使用数据较少的优点。但该法判断矩阵的构造，当矩阵维数n较大时，构建判断矩阵需要进行n(n-1)/2次的两两比较判断，计算量大，且当需两两比较的元素过多时，心理学实验表明判断容易混乱，容易造成较大失误。熵技术赋权法是一种客观赋权法，其原始数据来源于评价矩阵的实际数据，其用评价指标对所有评价方案的差异大小来决定其权系数的大小，因此权系数具有绝对的客观性，但该法没有考虑到决策者的主观意愿，实际中，往往出现权重结果与各属性的实际重要程度相悖的情况，难以给出明确的解释。近年来关于植物观赏性综合评价权重的确定方法，多数是层次分析法与熵技术结合使用，以达到较理想的效果，而这又加大了权重计算的复杂度。因此，如何从多指标综合评价问题中形成一套简便客观、适用的综合评价方法仍然是一个急待解决的课题。本文正是基于多指标综合评价方法，以野生钟花樱的观赏性评价为例，运用简便而实用的Delphi法[17]确定钟花樱评价指标的权重，大大降低了计算的复杂度。并在Delphi法确定的权重基础上，运用计算量较小的灰色关联分析法[18]对钟花樱的观赏性进行综合评价。

1 材料与方法

1.1 梅州地区自然资源概况及调查范围

梅州地处粤东，与福建交界，为典型的亚热带季风气候，年均气温19.5～21.8 ℃，年均降水量1637～1693 mm，年均日照时间1865～1893 h。土壤以棕壤和褐土为主。钟花樱具有突出的抗逆性，耐高温和阴凉，适宜我国南方温热气候[19]。

2013年3月—2016年6月间，梅州市林业科学研究所组织专家对梅州地区各市县的野生樱花资源进行全面调查，从8个野生钟花樱群落中筛选出花量大、树形优美的成年野生钟花樱植株共55株，分别为梅县区石坑镇(24°22′N、115°50′E)、梅县区梅南镇(24°5′N、116°9′E)、梅江区清凉山自然保护区(24°14′N、116°17′E)、梅江区西阳镇(24°15′N、116°18′E)、蕉岭县皇佑笔自然保护区(24°44′N、116°15′E)、平远县长田镇(24°15′N、116°18′E)、大埔县银江镇(24°15′N、116°20′E)及丰顺县八乡山镇(24°13′N、116°19′E)等8个地区，其中梅江区西阳镇最多，有31株，占总数的一半以上。所调查的钟花樱分布在各市县区的丘陵、山谷中。编号挂牌，进行3 a连续观察。

1.2 方法

1.2.1 指标体系的建立 根据梅州市林业科学研究所专家组的长期调查观测及研究得出，影响野生钟花樱观赏效果的主要因子为株型、花量、花色、花瓣大小、花朵大小，花期等。因此专家组以此6项特征，建立野生钟花樱观赏性综合评价指标体系，指标体系及测量方法见表1。并在樱花盛开时节(2018年1月5日—2月26日)对梅州市境内长期调查所标识的55株野生钟花樱植株进行外业调查，测量各项指标值。

表1 钟花樱评价指标体系及指标测量方法

1.2.2 Delphi法确定指标权重 由于各指标在综合评价中所起的作用不尽相同，因此综合评价中的关键问题是指标的权重问题。权重的客观与否，决定着评价的好坏。而实际操作中，我们总希望能够用较简单的方法获得较客观的权重。因此本文使用Delphi专家评议法[17]求解各评价指标的权重。

首先由梅州市林业科学研究所专家组(共13位，其中正高1人，副高7人，中级职称5人)，各自评选出钟花樱6项指标的重要性序列值ei(表2)，然后对每位专家给出的重要性序列值ei进行两两对比设计：

(1)

式中：ei(k)为第k位专家给出的第i项指标的重要性序数；ej(k)为第k位专家给出的第j项指标的重要性序数。于是得到13个元素只有0和1的设计矩阵Aij(k)。

表2 13位专家给出的6项指标的重要性序列值ei

1.2.3 灰色关联野生钟花樱综合评价 自我国学者邓聚龙1982年首次提出灰色系统理论后，灰色关联分析已被用于社会、科技、经济、管理等多个领域。灰色关联度分析(GRA)是一种多因素统计分析方法。其根据因素间发展态势的相近程度，即序列曲线几何形状的相似程度来衡量因素之间相关关系是否紧密，揭示事物动态关联的特征和程度。曲线越接近，相应序列之间的关联度就越大，反之就越小[18]。

表3 指标权重排序

野生钟花樱观赏性评价对象55株，评价指标6项(均为高优指标)。根据梅州市林业科学研究所专家组测量的55株野生钟花樱6项指标的数值，进行灰色关联计算。

1)指标值标准化处理：

(2)

标准化处理后，即得比较数列xi={xi(k)|k=1，2，…，6}，i=1，2，…，55。取各指标的最大值，得到虚拟最优单株，即参考数列x0={x0(k)|k=1，2，…，6}。

2)计算比较数列xi对参考数列x0在第k个指标上的关联系数：

(3)

2 结果与分析

2.1 灰色关联评价结果的排序与分级

将计算的加权关联度ri，按大小次序排序，然后用有序样品聚类法[18]对ri进行分级，得到分级结果见表4。根据表4的分级结果，对55株野生钟花樱的关联度差异性进行方差分析，检验结果见表5。由表5可知，检验统计量F=241.989，显著性概率P值为P=0.000<0.05，检验结果显著，说明关于关联度的有序样品聚类分级结果合理。

表4 55株野生钟花樱关联度分级结果

2.2 分级结果检验

被评为一、二等级的野生钟花樱见图1～图12。受野生钟花樱生长的地理位置及地形的影响，使得图片拍摄效果与实际存在一定差异。从图片上看，一级单株，树形优美，花量大，颜色鲜艳，观赏效果好；二级单株树形较好，花量较大，颜色鲜艳，观赏效果较好；三级单株观赏效果次之，四级观赏效果最差，从整体上看，各级单株观赏效果过渡明显，实际观赏效果与以上分级结果基本一致。说明在Delphi法权重基础上采用灰色关联分析法得出的野生钟花樱观赏性评价结果准确客观。

图1 一级单株(西阳17号)图2 一级单株(西阳23号)图3 一级单株(西阳5号)图4 一级单株(西阳2号)图5 二级单株(西阳15号)图6 二级单株(西阳31号)图7 二级单株(西阳7号)图8 二级单株(西阳24号)图9 二级单株(西阳6号)图10 二级单株(西阳12号)图11 二级单株(平远1号)图12 二级单株(西阳13号)

3 结论与讨论

Delphi专家评议赋权法是一种主观赋权法，是基于专家组给出的评价指标的重要性序列值，构造两两比较设计矩阵，这种根据序列值的两两比较相对于层次分析法的比较矩阵的构造要简单，且比较矩阵也非常简洁，元素只有0和1，从而大大减少了计算上的复杂性，且其结果建立在多位专家的两两比较设计矩阵基础上，从而使获得的权重具有可靠性。但使用该法时要注意专家必须是相关领域具有丰富的专业经验和知识。专家在植物观赏性综合评价上，不管是指标体系的建立，还是指标重要性序列的给定都必须是专业的，既要避免遗漏重要指标带来评价上的偏差，又要避免纳入过多无用指标带来判断的失误和不合理的评价。

另外，本研究在评价方法上选取灰色关联分析。此法不管对样本量的多少还是对数据的分布类型都没有要求，可以处理定性与定量相结合的数据，其核心是计算关联度系数且计算量小。本文研究野生钟花樱的观赏性综合评价，指标数据既有定性又有定量，因此选择灰色关联分析法是合适的，而且所得最终评价结果与实际观赏效果基本一致。最后在灰色关联度结果上，运用有序样品聚类法对55株野生钟花樱植株进行分级，并对分级结果进行差异性显著性检验，进一步说明所分等级的合理性。因此，本文使用Delphi法确定的权重值与灰色关联分析相结合的综合评价法具有科学性、可行性及推广性。

最后，本研究评选出的一级、二级单株，将有利于专家进一步研究优质野生钟花樱的生长特性，繁育、推广观赏性强的单株樱花，开发地方特色旅游资源，并有利于梅州生态建设因地制宜推广园林绿化树种。