范麗琨 羅振宇

摘要基于對杭州西湖蕨類植物資源的調(diào)查，以觀賞應(yīng)用價值為總目標(biāo)確立18個評價因子，對其進(jìn)行分類組合，用層次分析法（AHP法）建立一套適合蕨類植物的綜合評價模型，并對18個評價因子進(jìn)行計算分析，得出主要的5個評價指標(biāo)，按權(quán)重值大小依次為出現(xiàn)頻率、葉形、葉稀有度、葉質(zhì)、群體枯葉期。按照該綜合評價模型，對杭州西湖64個蕨類種類進(jìn)行綜合評價，得出7種較佳的蕨類植物材料，以為其在園林綠化中的應(yīng)用提供科學(xué)的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞蕨類;觀賞應(yīng)用;層次分析法;綜合評價

中圖分類號S688文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611（2019）03-0005-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.03.002

蕨類植物在西方有著“無花之美”“花園中的羽毛”的美譽(yù)，尤其在日本、歐美，更被視為高貴素雅的象征，它耐陰、耐污染、抗干旱、對重金屬污染也有一定的修復(fù)作用[1]，是近年來園林造景應(yīng)用較多的新優(yōu)植物材料。目前，國內(nèi)對蕨類植物的園林應(yīng)用多集中在設(shè)計要點(diǎn)、美學(xué)特征、應(yīng)用類型等方面上[2]，對不同蕨類植物的景觀價值綜合評價未見報道。該研究運(yùn)用層次分析法對杭州西湖風(fēng)景名勝區(qū)的觀賞蕨類資源進(jìn)行綜合評價，以期篩選出觀賞應(yīng)用價值高的蕨類植物，為其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

層次分析法（analytic hierarchy process，簡稱AHP），是美國匹茨堡大學(xué)運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty于1973年提出的，它是以定性與定量相結(jié)合，系統(tǒng)化、層次化分析問題的一種簡便方法[3]。其基本原理主要是排序的原理，即最終將各方法（或措施）排出優(yōu)劣次序，作為決策的依據(jù)。具體可描述如下：首先，把要解決的問題分層系列化，即根據(jù)問題的性質(zhì)和要達(dá)到的目標(biāo)，將問題分解為不同的組成因素，按照因素之間的相互影響和隸屬關(guān)系將其分層聚類組合，形成一個遞階的、有序的層次結(jié)構(gòu)模型。然后，對模型中每一層次因素兩兩之間的相對重要性，依據(jù)人們對客觀現(xiàn)實(shí)的判斷給予定量表示，再利用數(shù)學(xué)方法確定每一層次全部因素相對重要性次序的權(quán)值。最后，通過綜合計算各層因素相對重要性的權(quán)值，以此作為評價和選擇方案的理論依據(jù)。對于野生蕨類資源觀賞應(yīng)用價值的綜合評價，是一個用主觀判斷難以解決的問題，因此采用層次分析法可以提高評價結(jié)果的科學(xué)性、有效性和可行性。

1蕨類資源調(diào)查

1.1調(diào)查地點(diǎn)

2016年3月至2018年4月在西湖景區(qū)西南山林公共游覽區(qū)域（包括虎跑、六和塔、云棲竹徑、江洋畈、九溪、龍井、滿隴桂雨公園）有蕨類植物分布的道路兩側(cè)、溪邊、駁坎邊設(shè)置不短于50 m的直線，沿直線一側(cè)的2 m范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)查。記錄發(fā)現(xiàn)的蕨類植物種類，以及分布區(qū)域、小生境的溫濕度、土壤pH等相關(guān)指標(biāo)，并拍攝照片建檔。西湖風(fēng)景區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性氣候，四季分明，光照充足，雨量充沛，溫和濕潤。其主體森林植被是地帶性的常綠闊葉與落葉闊葉混交林，還分布有亞熱帶針葉林、針闊葉混交林、竹林及一些栽培植物群，較為陰蔽濕潤的環(huán)境提供給蕨類植物較佳的生存繁育條件。

1.2調(diào)查結(jié)果

通過查閱資料和兩年多的實(shí)地調(diào)查，在不斷補(bǔ)充、鑒定條件[4-5]下，發(fā)現(xiàn)杭州西湖風(fēng)景名勝區(qū)山林景區(qū)現(xiàn)有野生觀賞蕨類植物共18科32屬64種[6-7]，西湖山林的蕨類以真蕨類為主，其中鱗毛蕨科Dryopteridaceae鱗毛蕨屬Dryopteris、鐵角蕨科Aspleniaceae鐵角蕨屬Asplenium、鳳尾蕨科Pteridaceae鳳尾蕨屬Pteris分布集中，個體較大，其中的紅蓋鱗毛蕨Dryopteris erythrosora、邊緣鱗蓋蕨Microlepia marginata、漸尖毛蕨Cyclosorus acuminatus在許多分布區(qū)域都是群落或下層地被中的主要種，大多屬于土生類蕨。小型蕨類主要包括北京鐵角蕨Asplenium peknense、虎尾鐵角蕨Asplenium incisum、瓶蕨Vandenboschia auriculata等，大多屬于石生類蕨。

2評價方法

2.1評價指標(biāo)的確立

目前，國內(nèi)從觀賞園藝的角度對蕨類植物的觀賞性狀研究鮮見報道。根據(jù)觀賞植物的評價特點(diǎn)與規(guī)律，考慮到層次分析法對指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求，參照櫻花Prunus serrulata、蠟梅Chimonanthus praecox[8-9] 等觀賞植物資源評價指標(biāo)，通過征集專家、綠化應(yīng)用人員以及相關(guān)學(xué)者的意見，認(rèn)為蕨類植物的觀賞標(biāo)準(zhǔn)主要從葉、根莖、孢子囊群及生長習(xí)性等方面加以比較鑒定。綜合各方意見，再結(jié)合蕨類的園林應(yīng)用實(shí)際，選出葉形、葉色、幼葉顏色、葉質(zhì)、幼葉形態(tài)、出現(xiàn)頻率、分布密度、根莖走向、孢子形態(tài)等18個有代表性的形態(tài)特征或生長習(xí)性作為觀賞應(yīng)用價值的評價因子。

2.2綜合評價的層次分析模型

該研究考慮到與蕨類觀賞性狀評價密切相關(guān)的4個制約方面，18個制約因素，并依其相互關(guān)系建立起蕨類觀賞性狀A(yù)HP評價結(jié)構(gòu)模型（表1）。模型分三層：①目標(biāo)層（A），即是對蕨類植物資源觀賞應(yīng)用價值的綜合評價;②約束層（C），制約蕨類觀賞價值的各種因素，包括形態(tài)學(xué)和生長特性等方面，該評價體系選擇對蕨類觀賞應(yīng)用價值影響較大的葉（C1）、根莖（C2）、孢子囊群（C3）、生長性（C4）4個性狀作為約束層（C）;③指標(biāo)層（P），隸屬于上一層次，是體現(xiàn)上述約束層對蕨類觀賞性狀評價有代表性的18個具體性狀指標(biāo)。最底層D代表待評價的蕨類種類。

3計算過程

3.1判斷距陣構(gòu)造與權(quán)重計算

在AHP綜合評價體系中，各評價因素的相對重要性是評價的基礎(chǔ)和依據(jù)。在實(shí)際工作中，這些相對重要性的信息基礎(chǔ)，通常是根據(jù)總目標(biāo)的要求由有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人士或者在廣泛征求大多數(shù)人意見的基礎(chǔ)上做出判斷。根據(jù)蕨類觀賞性狀A(yù)HP評價結(jié)構(gòu)模型（表1），充分考慮各因子的美學(xué)特征、視角效果、是否適合推廣應(yīng)用等多方面因素，發(fā)放調(diào)查評分問卷，請相關(guān)專家及專業(yè)技術(shù)人員采用1～9標(biāo)度法對同一層次的不同指標(biāo)進(jìn)行相對重要性兩兩判斷，后用求平均值四舍五入取整法構(gòu)建目標(biāo)層（A）相對于約束層C1、C2、C3 、C4以及約束層Ci相對于指標(biāo)層Pi的判斷距陣，以此計算出判斷矩陣的最大特征根（λmax）和對應(yīng)特征向量（W），形成評價的基礎(chǔ)。

在層次分析時，通過計算各個判斷矩陣（λmax）和對應(yīng)特征向量（W），計算出某一層各因素相對于上一層某因素的相對重要性權(quán)值，該評價構(gòu)造出A-C（第二層因素相對于第一層的比較判斷）、C-P（第三層因素相對于第二層的比較判斷）共5個矩陣（表2～6）。因素間兩兩比較構(gòu)成的判斷矩陣是計算排序權(quán)向量的依據(jù)，大體上應(yīng)具有一致性，即判斷矩陣A滿足aij=ai/akj（i，j，k=l，2，…，n），若完全一致，則稍大于n，其余特征根趨近于零，即可認(rèn)為達(dá)到完全一致，而只要滿足λmax稍大于n，其余的特征根趨近于零，即認(rèn)為達(dá)到滿意的一致性。在AHP法中，以CI作為度量判斷矩陣偏離一致性指標(biāo)：CI=（λmax-n）/（n-1）。以CI與判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI（n為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10時，RI分別為000、0.00、0.58、0.90、1.12、1.24、1.32、1.41、1.45、1.49）的比值CR作為一致性指標(biāo)。CR=CI/RI，對于l，2階判斷矩陣，RI只是形式上的，因?yàn)?，2階判斷矩陣總具有完全一致性，當(dāng)階數(shù)大于2時，若CR<0.1，則認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性，否則需要進(jìn)一步調(diào)整。

4評分標(biāo)準(zhǔn)及種類篩選

對蕨類各指標(biāo)的評分標(biāo)準(zhǔn)主要是基于其觀賞特性[10]、生態(tài)學(xué)及生物學(xué)特征充分觀察的基礎(chǔ)上，廣泛發(fā)放調(diào)查問卷，征求專家及專業(yè)人員的意見后制定的，根據(jù)不同種類共同的觀賞價值及不同特性擬定5分制的評分標(biāo)準(zhǔn)（表8）。

對2016—2018年期間調(diào)查的64種蕨類進(jìn)行周年的觀察與記錄，并根據(jù)表7對每種植物進(jìn)行評分，將各指標(biāo)所得分值與其權(quán)重值相乘，并將所有指標(biāo)所得數(shù)值相加，最終得出每一品種相應(yīng)的綜合評價值，根據(jù)綜合評價值分布情況和經(jīng)驗(yàn)將蕨類的觀賞價值應(yīng)用分為4個等級，Ⅰ級（>3.5）為觀賞應(yīng)用價值最高的種類，共計7種;Ⅱ級（3.0～3.5）觀賞應(yīng)用價值高，共計13種;Ⅲ級（2.5～3.0）觀賞應(yīng)用價值一般，共計31種;Ⅳ級（<2.5）為不太適宜推廣應(yīng)用的種類，共計13種（表9）。

5結(jié)論與討論

從調(diào)查結(jié)果上來看，Ⅰ級中的7個種以直立型、出現(xiàn)頻率高、葉形或葉色有一定特色的為主，排名最高的翠云草Selaginella uncinata呈少見的藍(lán)綠色，目前已得到一定的市場應(yīng)用，直立的紅蓋鱗毛蕨Dryopteris erythrosora孢子囊群呈紅色，鳳丫蕨Coniogramme japonica葉片厚而深綠，貫眾Cyrtomiumfortunei四季常綠，均是良好的可推廣種類。

在一般植物不易生存的陰蔽地或特定的景觀環(huán)境，種類豐富齊全、外型奇特優(yōu)美、易于栽培管理的蕨類植物是最佳選擇，但目前市場上應(yīng)用的蕨類種類甚少，該研究基于層次分析法，對蕨類資源進(jìn)行定量評估，以為其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)。

由于這一評價系統(tǒng)主要是針對其觀賞性狀和推廣應(yīng)用的價值制定評價標(biāo)準(zhǔn)，有一定的局限;同時即使是專家評議，也不能保證判斷的全面性、準(zhǔn)確性和一致性;在為不同種類各個評價因子打分時，人為因素常使評價結(jié)果帶有一定的主觀性，導(dǎo)致評價結(jié)論與種類的實(shí)際效果產(chǎn)生一定的出入。比如日本介蕨葉色為紅中帶綠的復(fù)色，顏色較佳，但由于只調(diào)查到2叢，極為少見，故最后的結(jié)果被歸于Ⅳ類，當(dāng)然這種出入并不會使綜合評價結(jié)果有太大的偏差。研究該評價體系的目的是希望人們在應(yīng)用蕨類植物時能優(yōu)先選擇到一些效果好的材料，該研究結(jié)果應(yīng)當(dāng)在未來生產(chǎn)中不斷完善，以更加符合客觀實(shí)際。

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