基于層次分析法的67種爵床科植物觀賞價值綜合評價

楊 森，莫海波，施濟普*

(1. 中國科學院西雙版納熱帶植物園，云南 勐臘 666303；2. 中國科學院大學，北京 100049)

目前，因傳統(tǒng)的園林觀賞植物資源種類較為有限，各地植物景觀配置中應用的園林觀賞植物同質(zhì)化現(xiàn)象嚴重，難以滿足大眾對植物美學的需求[1—2]。因此需要對市面上少見的具有園林應用潛力的觀賞植物資源進行開發(fā)挖掘。

爵床科(Acanthaceae)通常為草本、灌木或藤本，全世界約有220屬4000余種[3]。爵床科植物生命力強、適應性廣、株型及花色多種多樣，常具苞片，且苞片有時色彩鮮艷，具有較高的園林觀賞價值。作為以熱帶、亞熱帶分布為主的植物類群，大部分爵床科植物表現(xiàn)出對濕熱性氣候的喜好，具有環(huán)境適應性強、觀賞特性好等優(yōu)點，較適合在我國華南地區(qū)露地栽培。盡管爵床科觀賞植物有較大的園林應用價值，目前只有少數(shù)種類應用于園林綠化，多數(shù)未得到有效推廣[4—5]。前人曾有少量關(guān)于爵床科觀賞植物的研究，但主要集中于資源調(diào)查和列舉[4—6]，未能對爵床科觀賞植物進行系統(tǒng)性的研究，給園林工作者在爵床科觀賞植物的選擇與應用上帶來一定的困擾，不利于爵床科觀賞植物推廣。

植物資源評價是植物資源創(chuàng)新和利用的基礎(chǔ)，通過對現(xiàn)有植物資源進行評價，可以確定植物資源的重點性狀、利用優(yōu)先順序等[7—8]。層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)是目前常用的一種解決無法做完全定量分析問題的方法[9—11]。該方法通過兩兩比較同一層次指標的相對重要性，并對其進行標度，將人的主觀經(jīng)驗判斷定量化，從而使問題得到客觀性的解決。層次分析法應用靈活、簡便，可以有效提高評價結(jié)果的客觀性和可靠性，尤其是在目標結(jié)構(gòu)較為復雜且無法對數(shù)據(jù)進行有效統(tǒng)計的情況下更為實用[12]。近年來，層次分析法被廣泛應用于野生植物資源評價、園林觀賞植物評價等諸多領(lǐng)域[13—16]。

本研究在前人研究的基礎(chǔ)上，依托中國科學院西雙版納熱帶植物園現(xiàn)收集保存的爵床科植物資源，從園林觀賞價值和應用潛力角度出發(fā)，嘗試使用層次分析法建立一套合理有效的爵床科植物觀賞價值綜合評價體系，并對具有園林應用潛力的爵床科植物進行評價及篩選，為爵床科植物的資源開發(fā)利用和品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

中國科學院西雙版納熱帶植物園(以下簡稱“版納植物園”)位于云南西雙版納傣族自治州勐臘縣勐侖鎮(zhèn)，地處熱帶北部邊緣，屬于熱帶季風氣候，夏季高溫多雨，終年氣候溫暖濕潤。版納植物園長期致力于調(diào)查、收集和保育熱帶植物等遷地保護工作，現(xiàn)共收集保存、登記在冊的爵床科植物共125種(含品種)，其中包含大部分國內(nèi)觀賞性爵床科植物資源。

園區(qū)內(nèi)已運用大量爵床科植物進行植物展示和景觀建設(shè)，同時版納植物園園林園藝中心積累多年的物候觀測數(shù)據(jù)，為本研究的順利進行提供了保證。園林園藝中心有一批長期從事植物保育管理、景觀營造等經(jīng)驗豐富的一線工作人員，對所管理的爵床科植物資源有充分的了解，可為本研究提供建議和指導。

1.2 材料

本研究根據(jù)前人調(diào)查[4—6]，以及版納植物園現(xiàn)有爵床科植物資源的實際觀賞效果，初步確定研究對象為具有園林應用潛力的爵床科植物共67種。并通過園區(qū)清查、檔案資料查閱、現(xiàn)場測量等方法，掌握爵床科植物的形態(tài)指標、生長適應狀況、物候特征、栽培管理方法等。

1.3 層次分析法

1.3.1 建立層次結(jié)構(gòu)

基于對觀賞植物資源評價的相關(guān)文獻分析和對爵床科植物的實地調(diào)研，并采用德爾菲法(專家意見征詢法)向版納植物園熟悉爵床科植物的相關(guān)專家和一線工作人員進行兩輪指標確立意見征詢，最終確定爵床科植物觀賞價值綜合評價層次模型評價指標，此評價模型共分為四個層次：目標層 A，一級準則層S，二級準則層T，方案層O，其中包含S1花觀賞性、S2葉觀賞性、S3栽培難易三個方面的12個指標(表1)。

表1 爵床科植物觀賞價值綜合評價的層次結(jié)構(gòu)Table 1 The hierarchy for the comprehensive evaluation of the ornamental value of Acanthaceae

1.3.2 構(gòu)建判斷矩陣及計算指標權(quán)重

通過問卷調(diào)查的形式，邀請版納植物園在植物學、生態(tài)學、植物景觀等領(lǐng)域的專家和園區(qū)一線工作者，依次對準則層指標進行兩兩比較，并采用1～9階重要性標度法對相對重要性程度賦值。共向?qū)＜野l(fā)放問卷26份，回收24份且經(jīng)修正均為有效。

由此構(gòu)建 A-S1～3、S1-T1～6、S2-T7～9、S3-T10～12判斷矩陣，并對矩陣進行一致性檢驗和修正。使用冪法求各矩陣權(quán)重，使用算數(shù)平均法對各專家數(shù)據(jù)進行加權(quán)平均得各指標權(quán)重w，使用層次分析法輔助軟件yaahp12.8進行相關(guān)計算。

1.3.3 綜合評分

目前主流的評分標準為五分制指標評分標準[16—17]，但因本研究的研究對象為爵床科植物，科內(nèi)不同物種的性狀表現(xiàn)差距較大，為保證評分標準的合理性，在查閱相關(guān)文獻以及對爵床科植物特性進行綜合考量后，采用九分制指標評分標準對影響爵床科植物觀賞價值的各個指標進行評分(表2)。根據(jù)每項指標確定出相應的分值，爵床科植物觀賞價值綜合評分即為各指標權(quán)重w與該指標評分乘積的總和[18]。

表2 指標評分標準Table 2 Indicator scoring criteria

2 結(jié)果與分析

2.1 各指標權(quán)重計算結(jié)果及分析

通過對判斷矩陣的一致性檢驗和指標權(quán)重計算，獲得3個一級指標及12個二級指標的權(quán)重值(表3)。在一級指標中，S1花觀賞性所占權(quán)重最大，為52.19%，表示S1花觀賞性在爵床科植物觀賞價值綜合評價中是最重要的方面，其余依次為S3栽培難易27.20%和S2葉觀賞性20.61%。在二級指標中，T3花(序)量、T1花(序)色鮮艷度和 T6盛花期時長對爵床科植物觀賞價值的影響權(quán)重均超過10%，對評價結(jié)果有較大的影響，而T2花(序)大小、T5花后觀賞性和T8葉片蓋度對爵床科植物觀賞價值的影響權(quán)重均低于5%，對評價結(jié)果影響較小。

表3 指標權(quán)重Table 3 The indicator weights

2.2 爵床科觀賞植物綜合評價及分析

2.2.1 綜合評價得分

依據(jù)指標權(quán)重和指標評分標準，對67種爵床科植物的觀賞價值進行綜合評分，分別得出67種爵床科植物S1花觀賞性、S2葉觀賞性、S3栽培難易以及綜合評價的得分(表4)。

表4 爵床科植物觀賞價值評價得分Table 4 Ornamental value evaluation scores for Acanthaceae

(續(xù)表 4)

(續(xù)表 4)

2.2.2 爵床科植物綜合評價等級

采用單樣本K-S非參數(shù)檢驗對四項評分進行正態(tài)性檢驗，可知顯著性P均大于0.05，即可認為四份評分均遵循正態(tài)分布(表 5)。通過、±S將67種爵床科植物的 S1花觀賞性、S2葉觀賞性、S3栽培難易以及綜合評價得分分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級四個等級，其中 I級代表該植物在該項評價中表現(xiàn)較好，得分較高，Ⅱ級、Ⅲ級次之，Ⅳ級代表該植物在該項評價中表現(xiàn)較差，得分較低[19]。

表5 單樣本K-S非參數(shù)檢驗Table 5 One-sample K-S non-parametric tests

考慮到67種爵床科植物株高差異較大，為保證評價的科學性及合理性，將67種爵床科植物按照植株高度H的差異劃分為 ①＜0.3 m、②0.3～0.7 m、③0.8～1.2 m、④1.3～2.0 m、⑤＞2.0 m、⑥藤本植物共6組，各組植物按照綜合評價得分情況排序。

①組共包含5種植物，皆為多年生草本，高度通常小于0.3 m，可用作鋪地植物(表6)。本組植物皆表現(xiàn)出較好的葉觀賞性，其中白脈桂南爵床(Justicia austroguangxiensisf.albinervia)的S2葉觀賞性評價等級為Ⅰ級，具有較好的園林應用潛力，而嫣紅蔓(Hypoestes phyllostachya)和網(wǎng)紋草(Fittonia albivenis)則因為一定的栽培難度而導致綜合評價等級較低。

②組共包含16種植物，多為多年生草本植物，部分植物可長成低矮的亞灌木，高度主要在 0.3～0.7 m之間，可用作片植、叢植和孤植點綴(表6)。本組植物中，寬葉十萬錯(Asystasia gangetica)的綜合評價等級為Ⅰ級，在各方面均具有較好的表現(xiàn)，艷蘆莉(Ruellia elegans)、蝦衣花(Justicia brandegeeana)、華南可愛花(Eranthemum austrosinense)、八角筋(Acanthus montanus)、珊瑚花(Justicia carnea)綜合評價等級為Ⅱ級，也具有較好的園林應用潛力。另外，心葉爵床(Justicia cardiophylla)也因葉形較為美觀，在 S2葉觀賞性上獲得較高的評價，具有較好的觀葉植物應用潛力。

③組共包含17種植物，多為亞灌木，高度通常在0.8～1.2 m之間，適合片植、叢植和花壇布置(表6)。本組植物中，鳥尾花(Crossandra infundibuliformis)、翠蘆莉(Ruellia simplex)、金苞花(Pachystachys lutea)、白金羽花(Schaueria calytricha)在觀花效果上具有出色的表現(xiàn)，S1花觀賞性和綜合評價等級均為I級，喜花草(Eranthemum pulchellum)、板藍(Strobilanthes cusia)的綜合評價等級為Ⅱ級，同樣具有一定的園林應用潛力。盡管紅唇花(Justicia brasiliana)和疏花山殼骨(Pseuderanthemum laxiflorum)在 S1花觀賞性種有較好的表現(xiàn)，但因較雜亂的植株形態(tài)而獲得較低的評價等級。另外，紅背耳葉馬藍(Strobilanthes auriculatavar.dyeriana)因葉色較為獨特，在S2葉觀賞性中獲得較高的評價，具有很好的觀葉植物應用潛力。

④組共包含13種植物，多為亞灌木至灌木，高度通常在1.3～2.0 m之間，適合片植、叢植或與其他花卉配植(表 6)。本組植物中，白苞爵床(Justicia betonica)和叉花草(Strobilanthes hamiltoniana)的綜合評價等級為Ⅰ級，直立山牽牛(Thunbergia erecta)、灌狀山牽牛(Thunbergia affinis)、白燭蘆莉(Whitfieldia elongata)、假杜鵑(Barleria cristata)的綜合評價等級為Ⅱ級，這些植物在園林植物中具有較高的應用潛力。擬美花(Pseuderanthemum carruthersii)和彩葉木(Graptophyllum pictum)葉色多變，具有色葉和彩葉等諸多品種，在S2葉觀賞性中獲得較高的評價，具有很好的觀葉植物應用潛力。

(續(xù)表 6)

⑤組共包含10種植物，多數(shù)為灌木，高度通?？蛇_2 m有余，適合片植、叢植、綠籬或作為背景與其他花卉配植(表 6)。本組植物中，赤苞花(Megaskepasma erythrochlamys)、緋紅珊瑚花(Pachystachys coccinea)的綜合評價等級為Ⅰ級，雞冠爵床(Odontonema tubaeforme)、美序紅樓花(Odontonema callistachyum)、逐馬藍(Brillantaisia owariensis)、火焰花(Phlogacanthus curviflorus)、小苞黃脈爵床(Sanchezia parvibracteata)、鴨嘴花(Justicia adhatoda)、珊瑚塔(Aphelandra sinclairiana)的綜合評價等級為Ⅱ級，本組植物大部分具有較高的園林應用潛力。

⑥組共包含6種植物，均為藤本植物，適合花廊、棚架和蔓籬綠化(表 6)。其中黃花老鴉嘴(Thunbergia mysorensis)、翼葉山牽牛(Thunbergia alata)、山牽牛(Thunbergia grandiflora)的綜合評價等級為I級，紅花山牽牛(Thunbergia coccinea)、桂葉山牽牛(Thunbergia laurifolia)的綜合評價等級為Ⅱ級，這些植物均具有較高的園林開發(fā)應用潛力。

3 結(jié)論

本評價結(jié)果與爵床科植物在版納植物園的表現(xiàn)基本相符，表明研究中所構(gòu)建的爵床科植物觀賞價值綜合評價體系選用的評價指標綜合考慮了爵床科內(nèi)不同種類的觀賞特性，可較好地反應爵床科植物的觀賞價值及園林應用中對此類植物的觀賞需求，評價方法有一定的科學性和合理性，可用于爵床科觀賞植物的評價及篩選。

本研究評分依據(jù)主要基于版納植物園園區(qū)內(nèi)爵床科植物的栽培及生長狀況，其與西雙版納地區(qū)的土壤及氣候條件有密切關(guān)系，部分指標如盛花期時長受氣候條件影響較大。因此在推廣應用至其他地區(qū)時，應進行試種栽培，以確定爵床科植物在當?shù)貧夂驐l件下的具體表現(xiàn)狀況。

在具體園林應用形式上，市政及庭院園林景觀營造中常側(cè)重低成本的露地管養(yǎng)條件，對栽培難易程度有一定的考量。因此，如網(wǎng)紋草、嫣紅蔓等植物的評分及評價等級較低，但該結(jié)果僅表明此類植物不適宜于低成本的園林綠化。實際上，據(jù)作者實地調(diào)查，網(wǎng)紋草、嫣紅蔓、火焰蘆莉等植物在溫室條件下均具有較好的觀賞表現(xiàn)。另外，在綜合考慮爵床科觀賞植物的葉觀賞性、花觀賞性、栽培難易三方面的基礎(chǔ)上，對其進行綜合評價，因而造成部分以觀葉植物為主的爵床科植物，如擬美花、彩葉木等綜合評價等級較低，因此，在觀葉效果上，可以參考本研究對S2葉觀賞性評價等級的劃分。

出于對本土植物資源的保護與應用探索，本研究列舉了所評價植物的原生情況。結(jié)果表明，叉花草、山牽牛、紅花山牽牛、火焰花、白脈桂南爵床、假杜鵑、板藍、華南可愛花等國內(nèi)原生爵床科植物具有較高的園林應用潛力。在以生態(tài)及生物多樣性為重要考慮因素的園林植物景觀營造中，可著重對以上國內(nèi)原生爵床科植物資源進行開發(fā)和利用。