Comprehensive evaluation of landscape application of Melastomataceae plants based on AHP

DOU Suozhu

doi:10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.21.009

Anhui Agricultural Science Bulletin >

2024 , Vol. 30 >Issue 21: 44 - 48

DOI: https://doi.org/10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.21.009

Comprehensive evaluation of landscape application of Melastomataceae plants based on AHP

DOU Suozhu

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Shenzhen Guoyi Park Construction Co. , Ltd. , Shenzhen 518040, China

Received date: 2024-06-07

Online published: 2024-11-12

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Abstract

To evaluate the landscaping application ability of Melastomataceae plants in Shenzhen area, the analytic hierarchy process (AHP) was applied, a comprehensive evaluation system was constructed through the observation and statistical analysis to observe and statistics 12 traits including flowering time and flower colour of 10 species of Melastomataceae, including Barthea barthei and Medinilla magnifica, from 3 aspects: ornamental, adaptability, and garden planting performance. The results indicated that the comprehensive evaluation system was relatively complete, and there were differences in the impact of the 3 aspects on the evaluation of the landscaping application ability of wild peony plants in the study area. The impact was ranked from small to large as ornamental, adaptive, and landscaping planting performance. According to the comprehensive score, Melastoma dodecandrum and M. candidum were classified as GradeⅠ Melastomataceae plants, which were recommended for priority use in Shenzhen gardens. There were a total of 5 Grade II plants, including Medinilla magnifica, Melastoma malabathricum ‘Alba’, Pleroma semidecandrum, Pleroma heteromallum, and Sonerila antonensis. They were recommended to promote their application in study area’s gardens. The research results provided references for the application of Melastomataceae plants in the study area’s landscaping.

Key words： Melastomataceae; landscape application; analytic hierarchy process; comprehensive evaluation

Cite this article

DOU Suozhu . Comprehensive evaluation of landscape application of Melastomataceae plants based on AHP[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2024 , 30(21) : 44 -48 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.21.009

层次分析法（Analytic hierarchy process，AHP）是一种定性和定量相结合的决策分析法，其通过构建多层次、多维度的模型决策解决多目标、多准则和内容复杂的问题^[1-2]。该方法常被应用于解决科学研究和实际生产领域中的复杂问题，以及园林和观赏园艺领域种质资源观赏和推广应用价值的评价^[3-4]。

野牡丹科（Melastomataceae）植物资源丰富，约11属114种^[5]。其植物形态多样、花色丰富，部分种类的花期较长，具有长期绿化、美化的效果，观赏价值较高。该科植物适应性强、生长速度快、易成活、耐贫瘠且耐阴和耐踩踏，生产管理较简便，可应用于花坛、花篱、地被和室内展示等场景，表现出较高的园林应用价值^[5-6]。仇硕等^[7]研究指出，需加强特有野牡丹科植物的收集和保护，以及本土野牡丹科植物在城市园林中的应用。谢东升等^[8]对23种野生野牡丹科植物进行综合评价，认为地稔（Melastoma dodecandrum）等11种野牡丹科植物具有较强的观赏和开发价值。苏纯兰等^[5]对16种野牡丹科植物的栽培性状进行综合评价，指出紫毛野牡丹（M. penicillatum）等8种植物易于驯化，生长表现佳、观赏价值高，可大规模开发利用。葛亚英等^[9]对杭州地区引种的6种野牡丹科植物进行观察研究，认为巴西光荣树（Pleroma semidecandrum）、地稔和多花蔓性野牡丹（Heterocentron elegans）适应性相对较强，可作为园林应用和盆栽观赏花卉。高红娟等^[10]对8种园林地被植物耐涝性进行综合评价，认为巴西光荣树的耐涝性较弱。相关研究中，针对野牡丹科植物在深圳地区的适应性、园林种植表现等方面的综合评价有待进一步深入。

为评价野牡丹科植物在深圳地区的园林应用价值，本研究通过对在该地区应用的10种野牡丹科代表种类进行观察记录，从观赏性、适应性和园林种植表现3个方面对该科植物进行综合评价，为野牡丹科植物的园林应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

在深圳市莲花山公园、深圳湾公园、深圳市仙湖植物园、梧桐山风景名胜区、北环大道和龙华大道等地，对露天地栽的10种野牡丹科植物展开调查研究，具体种类及采集地点等信息见表1。

表1 野牡丹科植物种类及采集信息

序号	种类	属	地点	应用形式	生活型
1	棱果花 Barthea barthei	棱果花属 Barthea	梧桐山风景名胜区、深圳市仙湖植物园	林缘	灌木，高0.7～1.5 m
2	粉苞美丁花 Medinilla magnifica	美丁花属 Medinilla	深圳市仙湖植物园	花境、孤植和庭院	直立常绿小灌木，偶为攀爬藤本状
3	地稔 Melastoma dodecandrum	野牡丹属 Melastoma	深圳市莲花山公园、深圳湾公园、深圳市仙湖植物园、梧桐山风景名胜区、龙华大道	绿篱、花境和地被	低矮灌木，有时成匍匐状
4	野牡丹 Melastoma candidum	野牡丹属 Melastoma	深圳市莲花山公园、深圳湾公园、深圳市仙湖植物园、北环大道	绿篱、花境	灌木，高0.5～1.5 m
5	白花野牡丹 Melastoma malabathricum ‘Alba’	野牡丹属 Melastoma	深圳湾公园、深圳市仙湖植物园	绿篱、花境	直立灌木，高0.5～1.5 m
6	蜂斗草 Sonerila antonensis	蜂斗草属 Sonerila	深圳湾公园、深圳市仙湖植物园	庭院	草本或亚灌木，高0.1～0.5 m
7	角茎光荣树 Pleroma granulosum	光荣树属 Pleroma	深圳湾公园、深圳市仙湖植物园	绿篱、花境和林缘	常绿灌木或小乔木
8	银毛野牡丹 Pleroma heteromallum	光荣树属 Pleroma	深圳市莲花山公园、深圳湾公园、深圳市仙湖植物园、龙华大道	绿篱、花境和林缘	直立多分枝灌木
9	巴西光荣树 Pleroma semidecandrum	光荣树属 Pleroma	深圳市莲花山公园、深圳湾公园、深圳市仙湖植物园、梧桐山风景名胜区、北环大道、龙华大道	绿篱、花境和林缘	常绿灌木或小乔木
10	虎颜花 Tigridiopalma magnifica	虎颜花属 Tigridiopalma	深圳市仙湖植物园	庭院	草本

1.2 试验方法

1.2.1 评价层次结构的建立

参考CJ/T 512—2017《园林植物筛选通用技术要求》以及杨林等^[2]、蒙林平等^[3]和徐桂红等^[4]的评价方法，建立4层结构的层次分析模型（表2），对10种野牡丹科植物在研究区园林中的应用能力进行评价。综合评价模型包括A目标层、B约束层、C标准层和D最底层。目标层为野牡丹科植物在研究区的园林应用能力评价；约束层包括B₁观赏性、B₂适应性和B₃园林种植表现。

表2 野牡丹科植物园林应用能力综合评价模型

A目标层	B约束层	C标准层	D最底层
野牡丹科植物在研究区的园林应用能力评价	B₁观赏性	C₁花期	10种野牡丹科植物
		C₂花朵颜色
		C₃叶片特征
		C₄芳香性
		C₅株型

	B₂适应性	C₆抗逆性
		C₇抗病虫性
		C₈扩繁能力

	B₃园林种植表现	C₉成苗率
		C₁₀稀有性
		C₁₁应用类型
		C₁₂管理强度

1.2.2 评分标准及评分方法

通过问卷调查形式，邀请相关园林设计师、施工人员、高校教师和植物爱好者等分别为准则层、指标层因子重要性进行打分，各因子评分量化标准见表3。通过元素两两比对建立各层判断矩阵，各因子权重平均分利用加权平均法计算获得，依次得到准则层权重和指标层权重。将12项因子的初步得分乘以对应权重，所得即为该指标最终得分，每种野牡丹科植物的各层因子最终得分相加所得便是该品种园林应用能力的综合得分。

表3 野牡丹科植物园林应用能力综合评价各因子评分量化标准

评价指标	分值/分
评价指标	（80，100]	（60，80]	（40，60]	（20，40]	≤20
花期/d	值≥100	100>值≥80	80>值≥60	60>值≥40	40>值
花朵颜色	纯正鲜亮有光泽，无杂色，花蕊同色	纯正鲜亮有光泽，无杂色，花蕊相近色	纯正鲜亮有光泽，无杂色，花蕊相近色	比较纯正，稍有杂色	比较暗淡，有明显杂色
叶片特征	叶形奇特，圆形或阔卵形；叶大	圆形或阔卵形；叶大	椭圆、卵形等；叶片大小中规中矩	叶小，披针形	叶片大小不一
芳香性	浓烈香味	清香味	香味	无味	异味
株型	紧凑，优雅	紧凑，挺拔	较紧凑，自然	松散，自然	松散，凌乱
抗逆性	耐寒、耐热、耐旱、耐湿、耐涝、耐阴和耐盐碱等具备6～7项	耐寒、耐热、耐旱、耐湿、耐涝、耐阴和耐盐碱等具备5项	耐寒、耐热、耐旱、耐湿、耐涝、耐阴和耐盐碱等具备4项	耐寒、耐热、耐旱、耐湿、耐涝、耐阴和耐盐碱等具备3项	耐寒、耐热、耐旱、耐湿、耐涝、耐阴和耐盐碱等具备0～2项
抗病虫性	未出现炭疽病、褐斑病和叶甲	炭疽病、褐斑病和叶甲，偶有1项出现	炭疽病、褐斑病和叶甲，有1项出现	炭疽病、褐斑病和叶甲，有2项出现	炭疽病、褐斑病和叶甲，有3项出现
扩繁能力	扦插、播种和组培， 3种方式都容易	扦插、播种和组培，有2种方式容易	扦插、播种和组培，有1种方式容易	扦插、播种和组培，至少1种方式适中	扦插、播种和组培， 3种方式均困难
成苗率/%	值≥90	90>值≥80	80>值≥60	60>值≥40	40>值
稀有性	乡土植物，野生数量少，应用数量少	乡土植物，野生数量一般，应用数量多	乡土植物，野生数量多，应用数量多	外来植物且近气候类，应用数量少	外来植物且非近气候类，应用数量少
应用类型	林缘、公园绿地、庭院和花境和盆栽等，4类均可应用	林缘、公园绿地、庭院、花境和盆栽等，有3类可应用	林缘、公园绿地、庭院、花境和盆栽等，有2类可应用	林缘、公园绿地、庭院、花境和盆栽等，有1类都可应用	林缘、公园绿地、庭院、花境和盆栽等，均不可应用
管理强度	无需管理，几乎无成本	粗放管理，成本低	一般化管理，成本适宜	管理频繁，成本较高	精细管理，成本高

1.2.3 判断矩阵的一致性检验

判断矩阵一致性检验参照孙水玲^[11]、蒙林平等^[3]的研究方法进行，判断矩阵的一致性比率。

计算最大特征根λ _max：

λ _max=

1 n

∑ i = 1 n (A W) i W i

（1）

式（1）中，A为判断矩阵，W为权重向量。

计算一致性指标（Consistency index，CI）：

CI=

λ m a x - n n - 1

（2）

式（2）中，当CI=0，有完全的一致性；CI接近0，有满意的一致性；CI越大，不一致性越严重。

计算随机一致性指标（Random index，RI）：

RI=

C I 1 + C I 2 + . . . + C I n n

（3）

计算一致性比例（Consistency ratio，CR）：

CR=

C I R I

（4）

式（4）中，若CR<0.1，则认为该判断矩阵通过一致性检验，否则就不具有满意一致性。

2 结果与分析

2.1 判断矩阵一致性检验及权重比较

由表4～7可知，4个判断矩阵的一致性比率（CR）均小于0.1，表明构造的判断矩阵接近完全一致性，适用于各指标权重的计算。约束层观赏性、适应性和园林种植表现权重分别为0.262 3、0.354 6和0.383 1（表4）。3个指标对野牡丹科植物在研究区的园林应用能力评价影响存在差异，影响力从小到大依次为观赏性、适应性和园林种植表现。在影响观赏性的5个因子中，C₁～C₅的权重分别为0.203 6、0.220 7、0.187 2、0.187 8和0.200 7。表明C₁花期、C₂花朵颜色和C₅株型对观赏性影响较大，而C₃叶片特征和C₄芳香性对观赏性影响相对较小（表5）。在影响适应性的3个因子中，影响力大小排序为C₆抗逆性>C₇抗病虫性>C₈扩繁能力，权重值分别为0.385 0、0.330 2和0.284 8（表6）。由表7可知，在影响园林种植表现的4个因子中，C₉～C₁₂的影响力大小排序为C₉成苗率>C₁₀稀有性>C₁₁应用类型>C₁₂管理强度，权重值分别为0.308 9、0.291 1、0.200 9和0.199 1。

表4 A-B_i判断矩阵及一致性检验

A	B₁	B₂	B₃	W
B₁	1.000 0	0.745 4	0.688 1	0.262 3
B₂	1.341 5	1.000 0	0.944 6	0.354 6
B₃	1.453 2	1.098 7	1.000 0	0.383 1

注： λ _max=3.012 4，CI=0.006 2，CR=0.012 1<0.1。

表5 B₁-C_i判断矩阵及一致性检验

B₁	C₁	C₂	C₃	C₄	C₅	W
C₁	1.000 0	0.874 4	1.035 4	1.044 4	1.167 3	0.203 6
C₂	1.143 6	1.000 0	1.170 0	1.143 2	1.080 6	0.220 7
C₃	0.965 8	0.854 7	1.000 0	1.010 4	0.866 4	0.187 2
C₄	0.957 4	0.874 7	0.989 7	1.000 0	0.889 9	0.187 8
C₅	0.856 7	0.925 4	1.154 2	1.123 7	1.000 0	0.200 7

注： λ _max=5.007 1，CI=0.0018，CR=0.001 4<0.1。

表6 B₂-C_i判断矩阵及一致性检验

B₂	C₆	C₇	C₈	W
C₆	1.000 0	1.037 9	1.518 1	0.385 0
C₇	0.963 2	1.000 0	1.032 2	0.330 2
C₈	0.658 7	0.968 8	1.000 0	0.284 8

注： λ _max=4.019 5，CI=0.006 5，CR=0.007 3<0.1。

表7 B₃-C_i判断矩阵及一致性检验

B₃	C₉	C₁₀	C₁₁	C₁₂	W
C₉	1.000 0	1.128 9	1.542 0	1.454 5	0.308 9
C₁₀	0.885 8	1.000 0	1.272 4	1.770 9	0.291 1
C₁₁	0.648 5	0.785 9	1.000 0	0.888 3	0.200 9
C₁₂	0.687 5	0.564 7	1.125 8	1.000 0	0.199 1

注： λ _max=3.013 4，CI=0.006 7，CR=0.013 0<0.1。

2.2 野牡丹科植物等级划分及评价结果

2.2.1 等级划分

按照综合评价分值的分布情况，将10种野牡丹科植物分为4个等级：Ⅰ级≥80分，综合价值高，表现优秀，适于在园林中推广应用；80分≥Ⅱ级>70分，综合价值较高，表现优良，可进行园林应用，70分≥Ⅲ级>60分，综合价值一般，表现一般，可做园林应用备用材料；Ⅳ级<60分，综合价值较低，表现较差，不宜在深圳园林中推广应用，可作为种质资源收集进行育种研究。

2.2.2 评价结果

10个野牡丹科植物综合评分见表8，Ⅰ级野牡丹科植物共2个，占20%，分别是地稔、野牡丹。Ⅱ级野牡丹科植物共5个，占50%，分别是粉苞美丁花、白花野牡丹、巴西光荣树、银毛野牡丹和蜂斗草。Ⅲ级野牡丹科植物2个，占20%，为棱果花和虎颜花。Ⅳ级野牡丹科植物1个，为角茎光荣树。

表8 10个野牡丹科植物综合评分

种类	得分	评级	种类	得分	评级
地稔	87.41	Ⅰ	银毛野牡丹	72.89	Ⅱ
野牡丹	81.16	Ⅰ	蜂斗草	72.68	Ⅱ
粉苞美丁花	76.17	Ⅱ	棱果花	68.13	Ⅲ
白花野牡丹	75.27	Ⅱ	虎颜花	65.14	Ⅲ
巴西光荣树	74.86	Ⅱ	角茎光荣树	58.27	Ⅳ

3 结论与讨论

在园林和观赏园艺领域常用层次分析法进行种质资源推广应用的综合评价。吴亚玲等^[12]运用层次分析法从观赏性、新优性、生物学特性、生态性和经济性5个方面，筛选出54种可以作为华东地区水生植物群落营造的推荐树种。朱莹等^[13]从单花观赏特性、整体观赏特性和适应性3个方面，对有髯鸢尾品种进行综合评价，筛选出30个适宜在北京地区大规模推广应用的品种。徐桂红等^[4]对60种秋海棠属植物进行综合评价，筛选出20种适合在深圳园林中推广应用的品种。

本研究以野牡丹科植物在深圳地区的园林应用能力评价为目标层，从欣赏角度，确定5个因子组成观赏性约束层；从适应当地物候的角度，确定3个因子组成适应性约束层；从栽培应用角度，确定4个因子组成园林种植表现约束层，建立了较为完善的综合性评价体系。结果表明，约束层3个指标对野牡丹科植物在深圳地区的园林应用能力评价影响力从小到大为观赏性、适应性和园林种植表现，可能原因是植物在推广应用时，不同种类在不同栽培环境中种植的抗逆性、抗病虫害能力存在差异，部分表现较好的种类有利于景观配置和降低维护成本，这与秋海棠属植物^[4]、野生野牡丹科植物^[8]的综合评价结果一致。C₉成苗率和C₁₀稀有性在园林种植表现中所占权重较大，对园林应用能力影响较大，这与近年来要求的园林配置中更多的使用乡土植物^[14-15]相符合。在引种丰富植物种类的同时，后续仍需对外来植物进行跟踪监测，综合评估，以有效控制外来物种的生存范围，确保其对当地生态系统无不良影响。

根据综合评价结果，Ⅰ级野牡丹科植物有2个，分别是地稔、野牡丹，推荐在研究区园林中优先使用；Ⅱ级野牡丹科植物共5个，分别是粉苞美丁花、白花野牡丹、巴西光荣树、银毛野牡丹和蜂斗草，建议在深圳园林中推广应用；Ⅲ级野牡丹科植物2个，为棱果花和虎颜花，建议在深圳园林中谨慎使用；Ⅳ级野牡丹科植物1个，为角茎光荣树，可作为种质资源收集进行育种研究。

本研究以代表性绿地观测记录较为关键的特征作为评价因子，得到的评价结果基本反映了野牡丹科植物在深圳园林中的露天应用情况，但由于所选绿地环境、栽培条件等存在差异，该综合评价体系结果还需要长期的观测、验证和完善。

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