基于层次分析法的常州道路适生月季品种筛选

赵卫华，姜马兰，商 阳，李 卉，陈向前，韩 禧

（常州市园艺发展服务中心，江苏常州 213023）

月季（Rosa chinensis）为蔷薇科半常绿小灌木，是中国祖先从蔷薇属植物中驯化培育所得能多季开花的变异类型，我国早在宋朝就有了关于月季的记载[1]。现代月季（Rosa hybrida）是中国古老月季与突厥蔷薇（Rosa damascene）、百叶蔷薇（Rosa centifolia）、法国蔷薇（Rosa gallica）等欧洲野蔷薇反复杂交和长期选择而育成的杂交品种群[2]。1867 年，杂交茶香月季法兰西（La France）成为现代月季和古老月季的分水岭[3]。月季既是中国传统名花，也是世界主要花卉，深受人们的喜爱，我国88个城市将月季作为市花，成为提升城市景观，提升休闲观光，造福子孙后代不可多得的花木[4]。城市道路绿地是月季栽植应用的主要场所，通常采取四类种植形式：1）群植类型，即壮花型（大花型）或聚花型（丰花型）或地被型月季规则式大量种植在一集中区域；2）网片类型，即利用藤本型月季的蔓性种植在网片的一侧；3）花境类型，即在以花境为表现形式的花坛中点缀各式品种月季或树状月季；4）树阵类型，即在道路两侧或中央隔离带内规则式种植树状月季。

道路绿地立地条件普遍较差，土壤瘠薄，养护管理粗放。受全球温室效应、城市热岛效应、太阳活动以及地形和生态环境的恶化等因素影响下城市高温天气频现[5]，道路月季品种需经受住高温、干旱、潮湿、低温及病虫害等因素的考验。在高温环境下，月季品种叶片中叶绿素含量均有所下降，不同品种的耐热性差异明显[6]。在逆境条件下，月季病虫害的发生明显，目前有26种病虫害危害月季的生长，其中以月季黑斑病（Marssonina rosaeSutton）最为严重，影响月季的观赏效果。月季黑斑病病原菌为蔷薇放线孢菌，有性态为蔷薇属双壳菌，叶片是其为害的主要部位，其次还有叶柄、新梢和花梗等部位[7]。

月季育种已超过1 000 年历史，现代月季基因高度杂合，品种在生长类型、生长习性、生长势、花型、香味、开花习性、始花期、抗病性、耐热性等DUS 性状指标有较大差异。现代月季虽然育成品种约44 000 种（https://www.helpmefind.com/rose/index.php），但适应道路立地条件种植的月季品种应用不多。市场上道路月季品种主要有粉扇、绯扇、金凤凰、梅朗口红、萨曼萨、黄和平、红苁蓉等。随着时代发展，道路月季品种更加关注月季品种内在抗性，如生长势、抗病性、耐热性等性状指标。付存念等利用层次分析法构建温州地区丰花月季和微型月季品种的综合评价体系，筛选适合温州的丰花和微型月季品种[8]。李立文等运用层次分析法，选择生长势、观赏特性和抗性等16个性状因素作为评价指标，构建湘中地区露地栽培月季的综合评价体系，筛选适合湘中地区露地栽种的月季品种[9]。

常州市地处东经119°08'～120°12'、北纬31°09'～32°04'，位于江苏省南部，属亚热带湿润性季风性气候，四季分明，气候温和，光照充足，雨量充沛。年均温14.8～15.5 ℃，极端低温为-8.1～-9.7 ℃；年均降水量991～1 070 mm。地带性土壤是黄棕壤[10]。月季是常州市花，广泛用于园林绿化。2006 年常州开始全面推广月季在园林绿化中的应用，结合举办中国月季花展、中国花卉博览会的契机，大量种植月季；2009 年开展月季小游园、月季景观路工程和“花都花城”等一系列工程建设，在市属公园、绿地内广泛种植品种月季，取得了较好的社会效果；近年来，市城管园林部门将对先期实施的月季复壮技术进行归纳、总结，以标准化的技术方案，在全市推行月季复壮示范区建设。为此，本研究应用《基于蔷薇属DUS 测试指南的月季品种数据库管理系统研发》成果，采用层次分析法构建常州地区道路月季品种的综合评价体系，以期筛选出适合常州地区的道路月季品种，为常州地区月季引种、园林绿化应用和育种提供可参考的理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验材料选取武进区礼嘉月季母本保护基地上32个月季品种，每个品种选取45 株，供试材料均为1 加仑盆栽月季苗，长势良好，其高度、冠幅基本一致。其中丰花月季品种16 种：“冬梅”（Dong Mei）、“粉斯科特”（Pink Koster）、“红斯科特”（Red Koster）、“白斯科特”（White Koster）、“ 橙斯科特”（Margo Koster）、“北京红”（Dong Fang Hong）、“吉普赛”（Gypsy）、“国际先驱论坛报”（International Herald Tribune）、“樱桃奶油”（Cherry Cream）、“冰山”（Iceberg）、“你和我”（You and me）、“马提亚·梅朗”（Matthias Meilland）、“神奇”（Charisma）、“粉梅朗”（Pink Meylan）、“宝相”（Bao Xiang）、“安尼克城堡”（Alnwick Castle）；藤本月季品种12 种：“精灵女王”（The queen of the elves）、“安吉拉”（Angela）、“伯德家的苔丝”（Tess of the D’Urbervilles）、“玛格丽特王妃”（Crown Princess Margareta）、“黄金庆典”（Golden Celebration）、“藤彩虹”（Rainbow’s End）、“粉色达芬奇”（Leonardo Da Vinci）、“莎莉·福尔摩斯”（Sally Holmes）、“御用马车”（Parkdirektor Riggers）、“鸡尾酒”（Cocktail）、“玉玲珑”（Poetry Kordana）、“修姆主教”（Cardinal Hume）。

1.2 试验方法

从每个月季品种中选取10株标准株，定期调查月季品种观赏性状、生长性状及抗逆性状指标。观赏性状指标包括：花型、花色、花径、花期、残花、结实性；生长性状指标包括：生长势、分枝数、叶片颜色、叶片光泽度；抗逆性状指标包括：耐热性、抗旱性、抗病性。

1.2.1 观赏性状和生长性状的测定

花期观测在2020年4月15日至6月20日进行，果期观测在2020 年6 月中旬至8 月中旬进行，生长性状和抗逆性状观测在2020年4月至12月进行。具体测定参考国际植物新品种保护联盟（UPOV）2010-03-24发布的蔷薇属DUS测试指南和孙霞枫[11]方法。

1.2.2 抗逆性状的测定

1.2.2.1 耐热性

叶绿素合成时受到温度影响，叶绿素含量变化可作为评判植物高温耐性的重要指标[6]。耐热性测定采用林立等[12]叶绿素含量测定方法。每个月季品种中选取10 株，将不同品种月季放入光照强度4 500 lx，温度45 ℃，相对湿度50%的人工气候培养箱内，分别于0 h和24 h测定理化指标。利用叶绿素测定仪（SPAD-502PLUS）测定2 个时间段月季品种的叶绿素含量，每个品种测定5片叶子，取平均值。

1.2.2.2 耐旱性

每个月季品种选取45 株，在干旱胁迫下条件下，测定月季品种致死中时间。2020 年8—9 月将32 个品种月季移入温室大棚，8 月20 日对所有品种进行浇足水分后开始干旱胁迫处理，记录测试时间段的日平均气温和相对湿度情况。从测试品种第一株表现受旱症状时记录受旱株数并将其从样本区内移除，之后每隔3 天记录样本区内受旱株数并移除，直至全部移除。受旱症状为全株叶片发生干枯卷曲或全株叶片发黄掉落。根据以下公式得出该月季品种的致死中时间。

（1）式中，tM为致死中时间，单位d；ML为中位数所在组的低限；n为样本容量，本文取值45；nMa为中位数所在组上方的累计次数；nMd为中位数所在组的次数；i为组距，本文取值3。

1.2.2.3 抗病性

月季黑斑病是月季发生最为普遍的病害，危害最大，以月季品种对黑斑病的抗性指标作为抗病性代表。2020 年6—8 月，将32 个品种放在同一块试验田内，每个月季品种选取45 株，试验期间不施用任何农药，记录品种月季自然感病情况。每周调查植株叶片发病情况，根据发病程度进行病情分级，根据公式（2）计算月季品种病情指数。月季黑斑病病情分级标准：0 级，整株叶片无黑斑；1 级，整株叶片5%有黑斑；2 级，整株叶片5%～25%有黑斑；3 级，整株叶片25%～50%有黑斑；4 级，整株叶片50%以上有黑斑。

（2）式中，IDZ为病情指数，n0～n4依次为0～4 级发病株数，n为调查总株数。

1.3 评价方法

层次分析法（analytic hierarchy process,AHP）是一种对非定量事件作定量分析的简便方法[12]，在品种综合评价方面应用广泛，孙霞枫[11]、付存念[11]等先后运用层次分析法对各类型月季进行综合评价。根据道路月季在常州市园林中应用所对应的要求，参考以上文献资料，听取专家意见并经集体讨论，在常州市月季种质资源品种DUS 测试指标数据库中筛选出与常州市道路月季综合评价有较密切关系的3 个类别13 个因素作为评价指标（详见表1），并依照其相互关系建立递阶层次结构评价模型和10 分制评价模型的评分标准。数据处理采用SPSSAU（AHP 层次分析模块）与WPS office（表格模块）辅助运算。

表1 道路月季综合评价模型

2 结果与分析

2.1 指标权重分析

依据专家评分对月季综合评价指标重要性程度进行分级。采用比率标度法构造成对判断矩阵（详见表2），包括A-Ci和Ci-Pi，共4 个矩阵。利用SPSSAU（AHP层次分析模块）对指标所占权重进行计算，校验一致性，确定各指标权重。结果显示，模型一致性校验通过（CR＜0.1）。在约束层C1、C2和C3比较中，权重值分别为0.200、0.200、0.600，因此在道路月季品种选择时，首先考虑抗逆能力，其次考虑品种观赏性状和生长指标。在观赏性状中，花期权重值最高（0.400），说明花期因素是衡量道路月季的重要指标，花径、残花自净率、结实率权重值均为0.164 9，重要性稍次于花期因素。在生长性状中，分枝数权重值最高（0.574 9），生长势次之，说明分枝数是月季生长特性的主要指标。在抗逆性状中，耐热性、抗旱性、抗病性权重指标分别为0.106 2、0.260 5、0.633 4，说明抗病能力最为重要。

表2 道路月季综合评价判断矩阵、权重值及一致性检验

2.2 抗性指标分析

2.2.1 耐热性

高温条件下，所有测试月季品种中的叶绿素含量呈现下降趋势，不同品种叶绿素含量降幅不同（详见表3）。丰花品种中，“冬梅”“安尼克城堡”“红斯科特”叶绿素含量降幅较小，说明受高温影响相对较小；“樱桃奶油”“吉普赛”“国际先驱论坛报”叶绿素含量降幅度较大，说明受高温影响相对较大。藤本品种中，“修姆主教”“御用马车”“安吉拉”叶绿素含量降幅较小，而“伯德家的苔丝”“鸡尾酒”“玉玲珑”叶绿素含量降幅较大。根据计算得出的叶绿素含量降幅数值将月季品种耐热指标划分三种类型：1）叶绿素含量降幅＞30，定义为不耐热品种；2）20＜叶绿素含量降幅≤30，定义为较耐热品种；3）叶绿素含量降幅≤20，定义为耐热品种。

表3 高温胁迫下道路月季叶绿素含量变化

因此，丰花月季耐热品种为（按耐热性排序）“冬梅”“安尼克城堡”“红斯科特”“你和我”，较耐热品种为“粉梅朗”“橙斯科特”“宝相”“马提亚·梅朗”“粉斯科特”，不耐热品种为“白斯科特”“北京红”“神奇”“冰山”“樱桃奶油”“吉普赛”“国际先驱论坛报”。藤本月季耐热品种为“粉色达芬奇”，藤本月季较耐热品种为（按耐热性排序）“修姆主教”“御用马车”“安吉拉”“玛格丽特王妃”“莎莉·福尔摩斯”“精灵女王”，不耐热品种为“黄金庆典”“藤彩虹”“伯德家的苔丝”“鸡尾酒”“玉玲珑”。

2.2.2 耐旱性

2020 年8—9 月温室大棚内平均气温约为34～39 ℃，棚内空气相对湿度约为40%。观察发现不同品种月季的致死中时间存在较大差异，根据计算得出tM数值将月季品种耐旱指标划分三种类型：1）tM＜7，定义为不耐旱品种；2）7≤tM＜14，定义为较耐旱品种；3）tM≥14，定义为耐旱品种。

由此可以得出，丰花耐旱品种为“国际先驱论坛报”“橙斯科特”“吉普赛”“安尼克城堡”“粉梅朗”，丰花较耐旱品种为“红斯科特”“冬梅”“北京红”“粉斯科特”“白斯科特”“樱桃奶油”，丰花不耐旱品种为“冰山”“马提亚·梅朗”“神奇”“宝相”“你和我”（见图1）；藤本耐旱品种为“黄金庆典”“鸡尾酒”，藤本较耐旱品种为“藤彩虹”“玛格丽特王妃”“伯德家的苔丝”“修姆主教”“粉色达芬奇”“御用马车”“莎莉·福尔摩斯”“安吉拉”，藤本不耐旱品种为“玉玲珑”“精灵女王”（见图2）。

图1 丰花月季品种干旱胁迫致死中时间

图2 藤本月季品种干旱胁迫致死中时间

2.2.3 抗病性

供试月季品种均受不同程度的月季黑斑病菌侵染，根据计算得出病情指数将月季品种抗病指标划分三种类型：1）病情指数＜20%，定义为高抗品种；2）20%≤病情指数＜50%，定义为中抗品种；3）病情指数≥50%，定义为感病品种。

由此可以得出，丰花月季高抗品种为“吉普赛”“安尼克城堡”“粉梅朗”，丰花月季中抗品种为“樱桃奶油”“宝相”“冰山”，丰花月季感病品种为“你和我”“白斯科特”“冬梅”“国际先驱论坛报”“马提亚·梅朗”“神奇”“橙斯科特”“红斯科特”“北京红”（见图3）；藤本月季高抗品种为“黄金庆典”“安吉拉”“莎莉·福尔摩斯”“御用马车”，藤本月季中抗品种为“藤彩虹”“粉色达芬奇”“玛格丽特王妃”“玉玲珑”“修姆主教”“鸡尾酒”“伯德家的苔丝”，藤本月季感病品种为“精灵女王”（见图4）。相比而言，藤本月季品种较丰花月季品种抗病。例如月季品种“黄金庆典”，黑斑病的发生基本不影响其植株整体景观效果；试验中近一半的丰花月季品种黑斑病发生较重，病菌蔓延导致严重落叶。

图3 丰花月季品种黑斑病病情指数

图4 藤本月季品种黑斑病病情指数

对月季品种的病情指数跟踪调查分析发现：大部分月季品种的病情指数随观测时间的延长而上升，后持续在稳定水平。例如“神奇”“粉斯科特”“红斯科特”“玉玲珑”等（其代表品种见图5）；少数月季品种的病情指数在前期随观测时间的延长而上升，后期感病程度有下降趋势，此类月季品种有“冬梅”“粉梅朗”等（其代表品种见图6）。

图5 月季品种“神奇”病情指数动态

图6 月季品种“冬梅”病情指数动态

2.3 评价指标标准

道路月季采用5 分制评分标准，各指标的综合评价按照1～5 分进行赋值，数值5为相应指标的最优值。

指标的评分标准是基于“常州市月季种质资源品种DUS 测试指标数据库”的观察测量的基础上，参阅国际植物新品种保护联盟（UPOV）2010-03-24 发布的蔷薇属DUS 测试指南、付存念[8]、孙霞枫[11]的研究赋值，广泛听取专家意见后制定（详见表4）。按照表2 道路月季综合评价判断矩阵、权重值及一致性检验中约束层（C）和标准层（P）的相互关系，计算出道路月季各因素权重系数，结果表明：抗病性（P13）总排序权重值最高，为0.380 0；花型（P1）总排序权重最低，为0.007 1。评价指标各因素总排序结果为抗病性（P13）＞抗旱性（P12）＞分枝数（P8）＞花期（P4）＞耐热性（P11）＞生长势（P7）＞残花（P5）、结实率（P6）、花径（P3）＞花色（P2）＞叶片颜色（P9）、叶片光泽度（P10）＞花型（P1）。

表4 道路月季评价指标评分标准

2.4 综合评价

按照道路月季评价指标评分标准对月季品种进行打分，乘以各因素权重系数后的各项得分之和即为该月季品种的综合评价指标。按照以下的分级方法对月季品种的综合评价得分进行分级：一级（综合评价分值≥4.00），整体性状表现优秀，观赏性状佳，生长性状好，抗逆性状强，为道路月季推荐品种；二级（3.00≤综合评价分值＜4.00），整体性状表现良好，可作为育种用的引种材料；三级（综合评价分值＜3.00），表现较差，建议淘汰。从表5 可以看出：丰花月季一级品种为“安尼克城堡”“粉梅朗”“吉普赛”，藤本月季一级品种为“黄金庆典”“安吉拉”“莎莉·福尔摩斯”；丰花月季三级品种为“宝相”“粉斯科特”“北京红”“国际先驱论坛报”“白斯科特”“你和我”“神奇”“马提亚·梅朗”，藤本月季三级品种为“玉玲珑”“精灵女王”。其余品种均为二级。

表5 道路月季品种综合评价指标和分级

3 讨论与结论

3.1 评价指标的选择

城市道路绿地是月季栽植应用的主要场所之一。筛选适合道路绿地种植的月季品种已经成为当前建设城市精品景观街道的重大课题。付存念等[8]和甘甜[13]为筛选适合本地区栽培的月季品种，利用层次分析方法建立了不同类型的月季综合评价模型，用于指导月季引种和推广应用。本文在前人研究的基础上，针对道路绿地的特定应用场景，对月季品种的评价指标进行了因地制宜筛选。在观赏性状，考虑城市道路快速通行的特点，弱化月季品种花型（P1）和花色（P2）评价指标，强化对花径（P3）和花期（P4）的评价指标需求；为了适应道路绿化低频的养护需求，增设了残花（P5）自净率和结实性（P6）性状指标评价。在生长性状，筛选了月季品种的生长势（P7）、分枝数（P8）、叶片颜色（P9）、叶片光泽度（P10）4个表型评价指标，能较好体现月季生长特性。在抗逆性状，针对常州地区亚热带湿润性季风性气候特点，以及当前频现的高温、干旱极端天气，重点对耐热性（P11）、抗旱性（P12）、抗病性（P13）进行了测定与评价。

3.2 抗逆指标的测定

在道路月季综合评价模型中，观赏性状（C1）、生长性状（C2）和抗逆性状（C3）的比较中，权重值分别为0.200、0.200、0.600，因此抗逆指标的测定是至关重要的。采用定量测定的方法有助于更加客观地评价月季品种的抗逆指标。

1）耐热性指标。月季的生长适温为15～26 ℃，夏季温度持续在30 ℃以上时进入半休眠状态[14]。在高温胁迫下，而叶绿素合成受阻或发生氧化降解，根据叶绿素含量的变化判断月季品种的耐热性。筛选结果表明，丰花月季耐热品种为“冬梅”“安尼克城堡”“红斯科特”“你和我”，藤本月季耐热品种为“粉色达芬奇”。从叶绿素含量降幅上来看，丰花月季品种普遍比藤本月季品种耐热性要好。

2）抗旱性指标。采用干旱胁迫下测定月季品种致死中时间（tM）能较好地模拟道路月季受旱的情况。筛选结果表明，丰花耐旱品种为“国际先驱论坛报”“橙斯科特”“吉普赛”“安尼克城堡”“粉梅朗”，藤本耐旱品种为“黄金庆典”“鸡尾酒”。

3）抗病性指标。月季黑斑病是月季发生最为普遍的病害，几乎没有免疫品种。从分子角度研究其原因，主要是现代月季的重要亲本异味蔷薇(Rosa foetida)对月季黑斑病非常敏感，它的引入给现代月季遗传基因库留下了感病基因[15]。所以，对月季黑斑病的抗性最能反映月季品种的抗病指标。丰花月季高抗品种为“吉普赛”“安尼克城堡”“粉梅朗”，藤本月季高抗品种为“黄金庆典”“安吉拉”“莎莉·福尔摩斯”“御用马车”。从病情指数来看，藤本月季的抗病性普遍要比丰花月季的抗病性好。另外，我们也观察到，部分月季品种对月季黑斑病的侵染能诱导产生抗性，例如“冬梅”“大花粉团”“粉梅朗”，发病后期的感病程度均有下降趋势，其诱导抗病性机制有待进一步探究。目前对月季黑斑病的研究认为，不存在完全抗黑斑病的月季品种[16]，受地域环境影响和栽植年份的延长，品种对黑斑病的抗性也会发生变化[17]，因此，明确月季品种的抗病性状、抗逆性状，有助于完善月季品种生物特性信息，为月季抗病育种、抗性育种提供翔实的文献资料[18]。

实践中也发现，月季品种对黑斑病的抗性也不是绝对不变化的，随着种植年限的延长，月季品种的病情指数也会随之波动。

3.3 评价标准与结论

评价指标的评分标准是基于“常州市月季种质资源品种DUS测试指标数据库”的观察测量的基础上，参阅国际植物新品种保护联盟（UPOV）2010-03-24发布的蔷薇属DUS测试指南、付存念[8]、孙霞枫[11]的研究赋值，广泛听取专家意见后制定的。从模型筛选结论来看，丰花月季一级品种为“安尼克城堡”“粉梅朗”“吉普赛”。藤本月季一级品种为“黄金庆典”“安吉拉”“莎莉·福尔摩斯”。一级品种的观赏性状（C1）、生长性状（C2）和抗逆性状（C3）表现均十分优秀，建议常州本地区道路绿化推荐应用。丰花月季三级品种为“宝相”“粉斯科特”“北京红”“国际先驱论坛报”“白斯科特”“你和我”“神奇”“马提亚·梅朗”，藤本月季三级品种为“玉玲珑”“精灵女王”。三级品种的观赏性状（C1）、生长性状（C2）和抗逆性状（C3）表现不太理想，不建议在常州本地道路绿化上应用。从实际状况来看，以上品种在道路绿化中的表现与模型的判断较为一致，因此认为本文构建的道路月季综合评价模型可行。除丰花和藤本月季品种之外的其他类型将在后期加以完善。