基于层次分析法的上海地区矾根品种应用性评价

杨 贞， 孙 翊， 杨柳燕， 李 心， 王 桢， 张永春

(上海市农业科学院林木果树研究所/上海市设施园艺技术重点实验室，上海 201403)

矾根(Heucheraspp.)是虎耳草科矾根属(Heuchera)观赏植物的统称，为多年生彩叶草本花卉[1]。矾根耐阴、耐寒，喜冷凉通风的环境，可耐 -34 ℃ 低温[2-3]，但越夏相对困难。矾根作为彩叶植物，叶色丰富，被誉为“花园的调色板”，具有重要的观赏应用价值，多用于绿地、林下花境、花带、花坛、地被、庭院绿化、组合盆栽等[4-6]。现矾根已在我国北京、山东、辽宁、河北等地区得到推广应用，但在南方地区的江苏省南京市、浙江省杭州市等地应用相对较少[7]。层次分析法(AHP)是一种用于研究多因素问题的系统化、层次化的科学分析方法，可将定量因素与定性因素相结合，客观、有效地反映各因素的影响效果。近年来，AHP法已逐渐应用于观赏植物的品质资源评价，其中在夏娟[8]、石蒜[9]、荷花[10]、蝴蝶兰[11]、百合[12]、苦苣苔科[13]、景天属[14]、玉簪[15]、樱花[16]、月季[17]等花卉上都已有相关研究报道。AHP法也广泛应用于某一地区观赏性植物的适应性评价，对该地区观赏性植物的引进和应用具有指导意义[18-21]。王巧良等以AHP法筛选出了在杭州地区冬季绿墙应用表现较好的矾根品种[22]。然而许多矾根品种在上海地区露地越夏后，并不能表现其最佳观赏性，甚至发生植株死亡，严重制约了其推广应用范围，而关于这方面的研究目前未见报道。本研究对20个矾根品种进行物候期观测，并利用层次分析法对其叶部观赏性状、花部观赏性状和生长性状进行综合分析与评价，以期筛选出适合上海地区气候条件且观赏性状优良的矾根品种，为其在上海地区的应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

上海市地处中国东部(30°40′～31°53′N，120°52′～122°12′E)，长江入海口，东临东海，北、西与江苏、浙江两省相接。属亚热带季风气候，四季分明，日照充分，雨量充沛。上海气候温和湿润，春秋较短，冬夏较长。2013年，全市平均气温 17.6 ℃，日照1 885.9 h，降水量1 173.4 mm。全年60%以上的雨量集中在5—9月的汛期。

1.2 试验材料

试验材料为种植于上海市农业科学院青浦种质资源圃的20个矾根品种(表1)。

1.3 评价方法

试验地点为上海市农业科学院青浦基地(胜利路886号)，每个矾根品种种植不少于30个单株。栽培条件：株行距为35 cm×35 cm，基质为珍珠岩 ∶草炭=1 ∶4，遮阴度为60%(5月1日至9月30日进行遮阴)。在生长季观察其生长情况、病虫害和抗逆性情况。

表1 供试材料

对与应用性相关的指标进行测定。以国际植物新品种保护联盟(International Union for The Protection of New Varieties of Plants，UPOV)编制的矾根属植物新品种DUS(特异性、一致性和稳定性)测试指南(TG/280/1)为参考，对不同品种的叶色、叶片密度、花色进行观测和记录，其中颜色测定使用RHS比色卡。花期观测采用每7 d左右观察记录1次各个品种的开花状况，始花期是指一般10%～20%花朵开放的情况，盛花期是指一般30%花朵开放至70%花朵凋谢的情况，末花期是指一般80%～90%花朵凋谢的情况。于5月上旬进行叶部观赏性状以及株高、冠幅的测量。于盛花期进行花部观赏性状的测定。对不同品种的越夏情况进行观察，并于9月底统计其越夏成活率。株高、冠幅、叶长、叶宽、花序数量、花序长、花序宽、总花长、小花直径，采用直尺、卷尺和游标卡尺进行测量，每个品种测定30个单株，用Excel软件进行数据输入和分析。

1.3.1 综合评价层次模型的构建 收集和整理大量相关资料，并以此作为参考和依据，在广泛征求同行专家意见的基础上，依据矾根本身的特点，选取影响矾根品种在上海地区园林应用价值的15项具体指标，建立层次评价模型。模型共包括3层：目标层A(上海地区矾根品种应用性综合评价)、约束层B(叶部观赏性状、花部观赏性状、生长性状)、标准层C(叶色、叶长、叶宽等15个综合评价矾根应用价值的评价指标)(表2)。

1.3.2 评分标准的建立 在参考观赏植物应用综合评价相关文献和广泛征求同行专家意见的基础上，依据矾根本身的特点，对每个评价指标制定5分制评价标准(表2)。

1.3.3 判断矩阵的构造及一致性检验 根据上述建立的层次模型，通过征求专家意见和集体讨论，充分考虑矾根种质资源的特性， 采用1～9比率标度法构建判断矩阵(表3)。通过对各项指标两两比较，构造出A-B、B-C共4个矩阵(表4)。计算判断矩阵的一致性比率(CR)小于0.1，否则应进一步调整，使得整个模型层次满足一致性，保证评价结果的合理性和有效性，最终得出各因素的相对权重(表4)。

表2 矾根品种应用性综合评价模型及评分标准

2 结果与分析

2.1 矾根应用性相关重要指标的测定和分析

对20个矾根品种应用性相关重要指标进行测定和测量， 结果见表4、 表5。矾根叶色观察和测定结果表明，矾根品种的叶色具有较强的多样性，其中紫红色品种数量最多。大部分品种的叶片色彩亮丽，但也有灰色、棕色等偏暗叶色的品种。叶纹较清晰的品种数量超过一半。灰皮诺和地球天使是叶片密度最大的2个品种，其叶片空间分布最紧凑，磨砂紫罗兰和樱桃可乐的叶片密度最小，它们的叶片空间分布最稀疏。不同品种间的花色差异也较明显，白色、红色和紫红色是较常见的花色类型。其中，花毯、疯狂和地球天使的花色最鲜艳，观赏价值较高。大部分矾根品种的初花期集中在4月上旬，闪秋的初花期最晚，为4月底至5月初。盛花期集中在4月中旬至5月底，疯狂的盛花期最长，可持续约3个半月，最短的是日出，仅20 d左右。它们分别是总花期最长和最短的品种，分别长达4个月和不足1个月。有6个品种的最高越夏成活率可达100%，分别是里奥、花毯、灰皮诺、上海、西瓜、磨砂紫罗兰，而桃色火焰的适生性最差，越夏成活率为0%。根据测量结果可知，矾根品种的株型呈丘形为主，绝大部分品种的冠幅大于株高，株高范围是7.01～23.01 cm，冠幅范围是19.55～43.18 cm。综合而言，西瓜的株型最大，日出的株型最小。矾根品种的叶长与叶宽相近，叶长范围是2.34～9.02 cm，叶宽范围是2.03～10.66 cm。其中，西瓜的叶片最大，樱桃可乐的最小。矾根的花序数量在品种间差异较大，最少的是金发女郎，仅2.77个，最多的是西瓜，为17.03个。矾根具有较长的花序轴，其花序总长度为24.97～75.57 cm。开花部分呈棒状或圆锥形，花序长度范围是5.92～35.37 cm，宽度范围是1.84～15.10 cm。矾根花朵小巧，直径在0.31～0.89 cm。依据20个矾根品种应用性相关重要指标的测定和测量值，以均衡分布和便于操作为原则，制定矾根品种应用性综合评价模型标准层中各评价指标的5分制评价标准(表2)。在15个评价指标中，除叶色、花色和叶片密度外，均给出相应的数值范围，可以最大限度地增加利用该方法进行矾根品种应用性评价的客观性。

表3 评价的标度

表4 20个矾根品种应用性相关重要指标测定

表5 20个矾根品种应用性相关重要指标测量

2.2 权重分析及一次性检验

由表6可知，4个判断矩阵的一致性检验结果均为一致(CR<0.1)。在层次分析标准层各评价指标中，权重排名前5的为越夏成活率(0.439 6)、叶色(0.210 1)、冠幅(0.114 7)、叶片密度(0.079 4)、株高(0.037 4)。由于许多矾根品种在上海地区越夏困难，因此越夏成活率是上海地区矾根应用价值评价最重要的指标。叶色的权重排名第二，矾根为赏叶类植物，叶色是其重要的评价指标。矾根的花朵相对较小，在矾根品种综合评价体系中花观赏性状所占权重较小。

2.3 矾根品种综合评价体系赋分总排序

根据制定的矾根品种应用性综合评价模型标准层中各评价指标的5分制评价标准(表2)，对20个矾根品种的15个评价指标分别进行分值评定(表7)。并根据权重(表6)计算出20个矾根品种的综合评价分值。以综合评价分值为唯一指标，对供测的20个矾根种质资源进行从高到低的排序，并将20个矾根品种分为5个等级(表8)。其中Ⅰ级(分值≥4.50)有西瓜、灰皮诺2个品种，叶色鲜艳，观赏性状优秀且越夏成活率高，十分适合在上海地区进行栽培和应用； Ⅱ级(4.00≤分值<4.50)共计4种，分别是花毯、磨砂紫罗兰、里奥和上海，越夏成活率高，观赏性状优良，有较高的应用推广价值；Ⅲ级(3.50≤分值<4.00)共计6种，分别是甜茶、日出、地球天使、好莱坞、午夜玫瑰和力量之源，具有一定的推广应用价值；Ⅳ级(3.00≤分值<3.50)共计4种， 分别是樱桃可乐、疯狂、金发女郎和布朗李皇家，观赏价值和在上海地区适应性一般，须考虑在特定季节或特殊立地条件下进行应用；Ⅴ级(分值<3.00)共计4种，分别是皇家梅子、闪秋、桃色火焰和蜜桃芭菲，越夏成活率低，在上海地区综合应用价值最低，不适合在上海地区进行露地推广应用。

3 讨论与结论

3.1 讨论

矾根属种质资源性耐寒、耐旱、喜阴，绝大部分品种易于在上海地区露地越冬，能够在冬季为园林景观增添亮丽色彩[22]。但在夏季，矾根的叶片会出现明显的斑点甚至枯死，这在叶片为黄绿色系的品种中较严重，5月份左右就会出现叶片受到灼伤的现象，所以在夏天遮阴必不可少。而尽管有遮阴措施保护，部分深色叶品种在夏季也会出现叶片枯萎的现象，且老叶和成熟叶先于幼叶发生，严重影响其观赏效果。露地越夏困难的问题导致园林绿化中常将矾根作为一二年生花卉使用，大大制约了其应用范围。本研究结果表明，在遮阴条件下，许多矾根品种在上海地区均能够顺利露地越夏。因此，在适宜的品种选择及小环境保护条件下，矾根在上海地区园林应用中可作为多年生花卉使用，可以进一步拓宽其推广和应用潜力。

表6 矾根应用性综合评价的判断矩阵、评价指标权重及一致性检验

表7 矾根品种综合评价值

表8 矾根品种综合评价及其等级划分

综合前人研究成果和本试验观察到的现象[2，5，23]，发现光照强度、温度和土壤湿度都可能是矾根在上海地区越夏困难的主要限制因素。遮阴环境可能会使得金叶连翘、花叶锦带、金焰绣线菊等彩叶植物丧失观赏特性[24]，而许多矾根品种的叶色也具有一定的季相变化[25]。今后在这些方面应开展更加深入的研究，进一步细化不同矾根品种的最适光照、温度和湿度条件，筛选、培育出较耐高光强、耐湿热的品种，以期为矾根的栽培管理以及园林推广和应用奠定良好的基础。

3.2 结论

本研究采用层次分析法建立综合评价模型对矾根在上海地区的应用性进行评价。通过综合评价模型的建立，进行定量与定性分析，得到其综合应用价值排序，将20个矾根品种分为5个等级，科学系统地评价并筛选出矾根种质资源，弥补了人们以非定量因素主观评价矾根的不足，可以保证较全面、较客观地反映矾根种质资源在上海地区的应用价值。筛选出较适合上海地区推广应用的矾根品种共6个，分别是西瓜、灰皮诺、花毯、磨砂紫罗兰、里奥和上海。本研究能够为矾根品种特性的深入分析、新品种选育时亲本的选择及其在上海及周边地区的园林应用提供参考依据。