基于层次分析(AHP)-灰色关联分析的盆栽荷花早花品种的综合评价与筛选

常宝亮， 陈俊杰， 钱 萍， 沈志国， 王永江， 金奇江， 王彦杰， 徐迎春，①

(1. 南京农业大学园艺学院 农业农村部景观农业重点实验室， 江苏 南京 210095；2. 杭州西湖风景名胜区灵隐管理处， 浙江 杭州 310007； 3. 浙江伟达园林工程有限公司， 浙江 杭州 311201)

荷花(NelumbonuciferaGaertn.)为中国十大传统名花中惟一的水生花卉，其文化底蕴深厚，香气浓郁，姿态优雅，观赏价值高[1]，是夏季开花的代表花卉。近年来，随着中国生态文明建设的快速推进，荷花在湿地公园建设以及湖塘河道等水体的生态治理中发挥越来越重要的作用，产业发展前景良好[2]。然而，大部分荷花品种在6月下旬进入初花期，7月初进入盛花期，此时天气炎热，不利于人们赏花和荷花观光旅游业发展。如能选育出5月下旬至6月上旬开花的早花品种应用于荷花旅游景区，则能提早荷花观赏期，满足人们在怡人的温度下观赏荷花的需求。目前，采用人工调控花期的方法可使荷花提早开花[3]，但需要加温和补光等处理，能耗较大，生产成本高[4]，无法满足大量展示的需要。解决这一问题的根本途径是选育荷花早花品种，建立荷花早花品种评价体系。

数学评价方法在园艺领域已广泛应用[5-7]，其中，层次分析(AHP)法是一种具有定性和定量相结合优势的决策方法[8]，灰色关联分析法是一种分析供试选项与理想选项的相近或相异程度作为衡量因子间关联程度的方法[9]。层次分析法和灰色关联分析法相结合，既可以避开层次分析法不能充分利用各性状全部信息的局限性，又能避开灰色关联分析法中性状指标权重由人为赋值、较为主观的缺点，从而使分析结果更具科学性和合理性。该方法已在盆栽多头小菊(Chrysanthemum×morifoliumRamat.)株系选择[10]、多头切花菊立面装饰适宜品种筛选[11]以及郁金香(TulipagesnerianaLinn.)品种评价和筛选[12]中科学运用并取得了良好结果。

近2年，作者所在研究团队对248个盆栽荷花品种的开花时间观测时发现一批初花期较早的荷花品种，可在5月下旬至6月初进入初花期，但关于其花期、观赏性状及生长性状等特征尚不清楚。为此，本研究以荷花早花品种为评价目标，运用层次分析法和灰色关联分析法相结合的方法，对初选的30个荷花早花品种进行系统观测，并在初花时间早这一主要性状之外，兼顾其他11个观赏性相关性状，以筛选出自然花期早、观赏性优良的荷花品种并建立评价体系，为荷花早花品种的开发应用提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 材料

在浙江省风景园林学会水生植物伟达研究所(浙江伟达园林工程有限公司)荷花基地内初选出30个盆栽荷花早花品种，包括‘星月点翠’(‘Xingyuediancui’)、‘钱塘春潮’(‘Qiantangchunchao’)、‘城山秋月’(‘Chengshanqiuyue’)、‘湘湖明月’(‘Xianghumingyue’)、‘湘湖鸣翠’(‘Xianghumingcui’)、‘越城芙蕖’(‘Yuechengfuqu’)、‘跨湖桥’(‘Kuahuqiao’)、‘钱塘骄阳’(‘Qiantangjiaoyang’)、‘荷塘晓月’(‘Hetangxiaoyue’)、‘丹阳点绛’(‘Danyangdianjiang’)、‘湘湖涟漪’(‘Xianghulianyi’)、‘湘湖烟雨’(‘Xianghuyanyu’)、‘白菊花’(‘Baijuhua’)、‘光辉’(‘Guanghui’)、‘钱塘奇观’(‘Qiantangqiguan’)、‘舒云’(‘Shuyun’)、‘锦绣江南’(‘Jinxiujiangnan’)、‘湘湖映红’(‘Xianghuyinghong’)、‘湘湖玉露’(‘Xianghuyulu’)、‘钱塘潮涌’(‘Qiantangchaoyong’)、‘俊愉莲’(‘Junyulian’)、‘湘湖流霞’(‘Xianghuliuxia’)、‘披针粉’(‘Pizhenfen’)、‘城山粉黛’(‘Chengshanfendai’)、‘舞之恋’(‘Wuzhilian’)、‘湘湖仙子’(‘Xianghuxianzi’)、‘钱塘春晓’(‘Qiantangchunxiao’)、‘湘湖凤蝶’(‘Xianghufengdie’)、‘湘湖秀’(‘Xianghuxiu’)和‘粉燕子’(‘Fenyanzi’)。

于2020年4月5日上盆(口径53.5 cm、高36.0 cm)种植，基质为该基地内园土。每个品种选择相对一致的种藕，每盆种植1支，每个品种5盆。采取常规栽培管理措施。

1.2 方法

1.2.1 各性状的观测方法 采用NY/T 2756—2015[13]中的方法对供试荷花早花品种的花色、花叶协调性、花态、瓣型、着花数量、株高和抗病虫害能力7个指标进行记录。其他性状中，初花时间为植株第1朵花完全开放的时间；群体花期为单盆荷花的开花持续时间；于盛花期使用直尺(精度0.1 cm)测量花的最大直径，每盆测量3朵，计算平均值，记为花径；使用直尺(精度0.1 cm)测量植株顶平面最长距离与最短距离，计算平均值，记为冠幅；各品种的成活率为成活盆数所占比例。

于2020年5月15日至2020年9月15日每天拍照及测量，获取各品种的生长开花数据。系统记录30个荷花早花品种的初花时间、花色、花径、花叶协调性、花态、瓣型、着花数量和群体花期8个花部性状指标，以及株高、冠幅、抗病虫害能力和成活率4个生长性状指标。

1.2.2 层次分析 将评价荷花的层次结构模型分为3层。第1层为目标层(A)：观赏性优良的荷花早花品种；第2层为中间层(C)：包括花部性状(C1)和生长性状(C2)2个方面；第3层为指标层(P)：包括初花时间(P1)、花色(P2)、花径(P3)、花叶协调性(P4)、花态(P5)、瓣型(P6)、着花数量(P7)、群体花期(P8)、株高(P9)、冠幅(P10)、抗病虫害能力(P11)和成活率(P12)12个荷花观赏性相关性状。

为构建判断矩阵，根据1～9比率标度法[14]，利用1～9数值及倒数表示同一层次中某一指标相对于另一指标的重要程度。结合筛选目的及专家意见，各评价因子对荷花观赏性的重要程度进行两两比较，构建各层判断矩阵共3个，并进行一致性检验(表1)。其中，λmax为判断矩阵的最大特征根，CR为随机一致性比率，当CR小于0.1时，认为各指标权重合理，判断矩阵满足一致性检验。

表1 判断矩阵及一致性检验1)

1.2.3 理想品种的确定 根据本研究目的，以供试30个荷花早花品种12个性状的实际测度值为基础，以各品种各性状的最优值构建理想品种。对于数值越大品种越优良的指标采取上限测度的方法，如着花数量、冠幅、群体花期和成活率等，取所有品种中该指标的最大值；对于数值需要在合理范围内的指标采用适中测度的方法，如株高，以适宜人们正常观赏为最优值；对于数值越小(早)品种越优良的指标采用下限测度的方法，如初花时间，取所有品种中该指标的最小(早)值。

1.2.4 灰色关联分析 根据观察和测量结果对部分指标赋值：1)初花时间(6月2日及以前赋值5，6月3日至6月8日赋值4，6月9日至6月14日赋值3，6月15日至6月20日赋值2，6月21日及以后赋值1)；2)花色(红色、粉色、黄色和白色赋值1，淡紫堇色和复色赋值3，洒锦色赋值5)；3)花叶协调性(花低于叶、花叶等高和花高于叶分别赋值1、3和5)；4)花态(碟状、碗状和杯状赋值1，叠球状赋值3，飞舞状赋值5)；5)瓣型(单瓣、半重瓣、重瓣、重台和千瓣分别赋值1、2、3、4和5)；6)株高(100 cm180 cm赋值1)；7)抗病虫害能力(弱、较弱、一般、较强和强分别赋值1、2、3、4和5)；8)成活率(0%

采用EXCEL 2019软件进行数据统计，采用SPSS 26.0统计分析软件进行K-means聚类分析，对供试30个荷花早花品种进行等级划分。

2 结果和分析

2.1 各性状权重的排序

在层次分析法确定的荷花早花品种生长性状和花部性状的权重分别为0.25和0.75，说明花部性状为主要评价因子，同时兼顾生长性状。再基于C-P层次各指标的权重，计算指标层相对于目标层的权重，排序结果见表2。由表2可见：相对于目标层，初花时间(P1)所占权重最大，为0.264 6，符合早花筛选这一主要目标；着花数量(P7)、花叶协调性(P4)和株高(P9)所占权重也较大，分别为0.135 5、0.121 0和0.114 7，表明除满足初花时间外，还需有较多的着花数量、良好的花叶协调性和合适的株高，其中，花叶协调性为本研究新采用的指标；剩余指标所占权重较低，瓣型(P6)、花径(P3)、冠幅(P10)、群体花期(P8)、成活率(P12)、抗病虫害能力(P11)、花色(P2)和花态(P5)所占权重依次为0.066 0、0.065 0、0.056 6、0.043 6、0.042 8、0.035 9、0.027 5和0.026 8。上述结果符合本次评价目标。

表2 指标层相对于目标层的权重1)

2.2 加权灰色关联度计算结果及荷花早花品种评价

供试30个荷花早花品种和理想品种(X0，母序列)12个观赏性相关性状的测度值见表3。对数据进行无量纲化处理，结合灰色关联系数进行加权处理，得出加权灰色关联度(ri)，使用ri值对各荷花早花品种进行评价(表4)。

表3 供试30个荷花早花品种和理想品种12个观赏性相关性状的测度值1)

表4 供试荷花早花品种的加权灰色关联度(ri)

加权灰色关联度值介于0～1之间，该值越大，表示其与理想品种间的相关性越强，也表明其评价越高。采用K-means聚类分析将30个荷花早花品种分为优秀、良好和一般3个等级，分别有6、16和8个品种。排名第1的‘钱塘骄阳’(X8)的ri值为0.962，其初花时间、花径、花叶协调性、花态、株高和成活率6个性状与理想品种一致，与理想品种最为接近。优秀级的品种还有‘湘湖映红’(X18)、‘湘湖凤蝶’(X28)、‘越城芙蕖’(X6)、‘俊愉莲’(X21)和‘湘湖烟雨’(X12)，各项性状表现也处于较高水平，可根据实际生产和应用选择合适的品种。6个优秀级荷花早花品种花部观赏性优良(图1)，且与常规品种相比，这6个品种的初花时间整体提前1周左右。

A： ‘钱塘骄阳’‘Qiantangjiaoyang’； B： ‘湘湖映红’‘Xianghuyinghong’； C： ‘湘湖凤蝶’‘Xianghufengdie’； D： ‘越城芙蕖’‘Yuechengfuqu’； E： ‘俊愉莲’‘Junyulian’； F： ‘湘湖烟雨’‘Xianghuyanyu’.

3 讨论和结论

观赏荷花主要应用于夏季观赏，但目前，国内对荷花早花品种的筛选还没有完整的评价体系和标准，且在实际生产中，由于调查人员的个人经验、喜好以及审美标准的不同，对荷花品种性状的评价不够全面和客观。因此，建立荷花评价体系十分必要。形成统一的综合评价标准，不仅能为建立荷花品种体系提供理论基础，还能促进荷花的深入研究。目前，已有多种方法应用于荷花评价体系中[15-17]，其中，层次分析法在荷花观赏性评价[18]、引种筛选[19]以及切花品种综合评价和良种筛选[20]中已取得科学的结果，但层次分析法通常采用人工赋值，不能够完全利用品种信息，将其与灰色关联分析法相结合能够优势互补，构建出更为科学的评价体系。

本研究结合层次分析法和灰色关联分析法建立荷花早花品种的综合评价体系。由于荷花早花品种评价以初花时间和观赏性为主，荷花早花品种应具有以下特点：初花时间明显早于一般品种、花朵颜色视觉吸引力强、花形姿态优美、整盆荷花长势良好及整体观赏性高等。综合研究目的及专家意见后，初花时间、着花数量、花叶协调性和株高4个指标符合荷花早花品种的筛选标准。供试30个荷花品种中，‘钱塘骄阳’、‘湘湖映红’、‘湘湖凤蝶’、‘越城芙蕖’、‘俊愉莲’和‘湘湖烟雨’为优秀级的荷花早花品种，这6个荷花品种的花色涵盖了红色、粉色和白色3种色系，半重瓣、重瓣或重台品种多，其中，‘钱塘骄阳’的初花时间最早至当年5月24日，远远满足筛选需求。以上6个荷花品种整体上花叶协调性高、着花数量多、株高适宜，综合性状优良，为观赏性高、整体效果好的荷花早花品种，普遍符合研究目的，其中排名第1的‘钱塘骄阳’为2019年培育出的荷花新品种[21]，观赏性相关性状总体表现优异，说明最初的人工筛选取得了较好的效果。

在前期的生产实践中发现，除荷花不同品种间的开花期具有较大差异外，荷花花期还受天气等环境因子影响。因此，在科学的评价体系筛选荷花早花品种的基础上，结合环境和栽培管理措施，可获得优秀的荷花早花品种。荷花品种的持续优化一直是研究重点，应结合荷花花期调控分子机制的研究，为进一步培育早花新品种提供参考。