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摘要基于对杭州西湖蕨类植物资源的调查，以观赏应用价值为总目标确立18个评价因子，对其进行分类组合，用层次分析法（AHP法）建立一套适合蕨类植物的综合评价模型，并对18个评价因子进行计算分析，得出主要的5个评价指标，按权重值大小依次为出现频率、叶形、叶稀有度、叶质、群体枯叶期。按照该综合评价模型，对杭州西湖64个蕨类种类进行综合评价，得出7种较佳的蕨类植物材料，以为其在园林绿化中的应用提供科学的理论依据。
关键词蕨类;观赏应用;层次分析法;综合评价
中图分类号S688文献标识码A
文章编号0517-6611（2019）03-0005-04
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.03.002
蕨类植物在西方有着“无花之美”“花园中的羽毛”的美誉，尤其在日本、欧美，更被视为高贵素雅的象征，它耐阴、耐污染、抗干旱、对重金属污染也有一定的修复作用[1]，是近年来园林造景应用较多的新优植物材料。目前，国内对蕨类植物的园林应用多集中在设计要点、美学特征、应用类型等方面上[2]，对不同蕨类植物的景观价值综合评价未见报道。该研究运用层次分析法对杭州西湖风景名胜区的观赏蕨类资源进行综合评价，以期筛选出观赏应用价值高的蕨类植物，为其产业化应用提供理论基础。
层次分析法（analytic hierarchy process，简称AHP），是美国匹茨堡大学运筹学家T.L.Saaty于1973年提出的，它是以定性与定量相结合，系统化、层次化分析问题的一种简便方法[3]。其基本原理主要是排序的原理，即最终将各方法（或措施）排出优劣次序，作为决策的依据。具体可描述如下：首先，把要解决的问题分层系列化，即根据问题的性质和要达到的目标，将问题分解为不同的组成因素，按照因素之间的相互影响和隶属关系将其分层聚类组合，形成一个递阶的、有序的层次结构模型。然后，对模型中每一层次因素两两之间的相对重要性，依据人们对客观现实的判断给予定量表示，再利用数学方法确定每一层次全部因素相对重要性次序的权值。最后，通过综合计算各层因素相对重要性的权值，以此作为评价和选择方案的理论依据。对于野生蕨类资源观赏应用价值的综合评价，是一个用主观判断难以解决的问题，因此采用层次分析法可以提高评价结果的科学性、有效性和可行性。
1蕨类资源调查
1.1调查地点
2016年3月至2018年4月在西湖景区西南山林公共游览区域（包括虎跑、六和塔、云栖竹径、江洋畈、九溪、龙井、满陇桂雨公园）有蕨类植物分布的道路两侧、溪边、驳坎边设置不短于50 m的直线，沿直线一侧的2 m范围内进行调查。记录发现的蕨类植物种类，以及分布区域、小生境的温湿度、土壤pH等相关指标，并拍摄照片建档。西湖风景区属亚热带季风性气候，四季分明，光照充足，雨量充沛，温和湿润。其主体森林植被是地带性的常绿阔叶与落叶阔叶混交林，还分布有亚热带针叶林、针阔叶混交林、竹林及一些栽培植物群，较为阴蔽湿润的环境提供给蕨类植物较佳的生存繁育条件。
1.2调查结果
通过查阅资料和两年多的实地调查，在不断补充、鉴定条件[4-5]下，发现杭州西湖风景名胜区山林景区现有野生观赏蕨类植物共18科32属64种[6-7]，西湖山林的蕨类以真蕨类为主，其中鳞毛蕨科Dryopteridaceae鳞毛蕨属Dryopteris、铁角蕨科Aspleniaceae铁角蕨属Asplenium、凤尾蕨科Pteridaceae凤尾蕨属Pteris分布集中，个体较大，其中的红盖鳞毛蕨Dryopteris erythrosora、边缘鳞盖蕨Microlepia marginata、渐尖毛蕨Cyclosorus acuminatus在许多分布区域都是群落或下层地被中的主要种，大多属于土生类蕨。小型蕨类主要包括北京铁角蕨Asplenium peknense、虎尾铁角蕨Asplenium incisum、瓶蕨Vandenboschia auriculata等，大多属于石生类蕨。
2评价方法
2.1评价指标的确立
目前，国内从观赏园艺的角度对蕨类植物的观赏性状研究鲜见报道。根据观赏植物的评价特点与规律，考虑到层次分析法对指标层次结构的设计要求，参照樱花Prunus serrulata、蜡梅Chimonanthus praecox[8-9] 等观赏植物资源评价指标，通过征集专家、绿化应用人员以及相关学者的意见，认为蕨类植物的观赏标准主要从叶、根茎、孢子囊群及生长习性等方面加以比较鉴定。综合各方意见，再结合蕨类的园林应用实际，选出叶形、叶色、幼叶颜色、叶质、幼叶形态、出现频率、分布密度、根茎走向、孢子形态等18个有代表性的形态特征或生长习性作为观赏应用价值的评价因子。
2.2综合评价的层次分析模型
该研究考虑到与蕨类观赏性状评价密切相关的4个制约方面，18个制约因素，并依其相互关系建立起蕨类观赏性状AHP评价结构模型（表1）。模型分三层：①目标层（A），即是对蕨类植物资源观赏应用价值的综合评价;②约束层（C），制约蕨类观赏价值的各种因素，包括形态学和生长特性等方面，该评价体系选择对蕨类观赏应用价值影响较大的叶（C1）、根茎（C2）、孢子囊群（C3）、生长性（C4）4个性状作为约束层（C）;③指标层（P），隶属于上一层次，是体现上述约束层对蕨类观赏性状评价有代表性的18个具体性状指标。最底层D代表待评价的蕨类种类。
3计算过程
3.1判断距阵构造与权重计算
在AHP综合评价体系中，各评价因素的相对重要性是评价的基础和依据。在实际工作中，这些相对重要性的信息基础，通常是根据总目标的要求由有经验的专业人士或者在广泛征求大多數人意见的基础上做出判断。根据蕨类观赏性状AHP评价结构模型（表1），充分考虑各因子的美学特征、视角效果、是否适合推广应用等多方面因素，发放调查评分问卷，请相关专家及专业技术人员采用1～9标度法对同一层次的不同指标进行相对重要性两两判断，后用求平均值四舍五入取整法构建目标层（A）相对于约束层C1、C2、C3 、C4以及约束层Ci相对于指标层Pi的判断距阵，以此计算出判断矩阵的最大特征根（λmax）和对应特征向量（W），形成评价的基础。 在层次分析时，通过计算各个判断矩阵（λmax）和对应特征向量（W），计算出某一层各因素相对于上一层某因素的相对重要性权值，该评价构造出A-C（第二层因素相对于第一层的比较判断）、C-P（第三层因素相对于第二层的比较判断）共5个矩阵（表2～6）。因素间两两比较构成的判断矩阵是计算排序权向量的依据，大体上应具有一致性，即判断矩阵A满足aij=ai/akj（i，j，k=l，2，…，n），若完全一致，则稍大于n，其余特征根趋近于零，即可认为达到完全一致，而只要满足λmax稍大于n，其余的特征根趋近于零，即认为达到满意的一致性。在AHP法中，以CI作为度量判断矩阵偏离一致性指标：CI=（λmax-n）/（n-1）。以CI与判断矩阵的平均随机一致性指标RI（n为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10时，RI分别为000、0.00、0.58、0.90、1.12、1.24、1.32、1.41、1.45、1.49）的比值CR作为一致性指标。CR=CI/RI，对于l，2阶判断矩阵，RI只是形式上的，因为1，2阶判断矩阵总具有完全一致性，当阶数大于2时，若CR<0.1，则认为判断矩阵具有满意的一致性，否则需要进一步调整。
4评分标准及种类筛选
对蕨类各指标的评分标准主要是基于其观赏特性[10]、生态学及生物学特征充分观察的基础上，广泛发放调查问卷，征求专家及专业人员的意见后制定的，根据不同种类共同的观赏价值及不同特性拟定5分制的评分标准（表8）。
对2016—2018年期间调查的64种蕨类进行周年的观察与记录，并根据表7对每种植物进行评分，将各指标所得分值与其权重值相乘，并将所有指标所得数值相加，最终得出每一品种相应的综合评价值，根据综合评价值分布情况和经验将蕨类的观赏价值应用分为4个等级，Ⅰ级（>3.5）为观赏应用价值最高的种类，共计7种;Ⅱ级（3.0～3.5）观赏应用价值高，共计13种;Ⅲ级（2.5～3.0）观赏应用价值一般，共计31种;Ⅳ级（<2.5）为不太适宜推广应用的种类，共计13种（表9）。
5结论与讨论
从调查结果上来看，Ⅰ级中的7个种以直立型、出现频率高、叶形或叶色有一定特色的为主，排名最高的翠云草Selaginella uncinata呈少见的蓝绿色，目前已得到一定的市场应用，直立的红盖鳞毛蕨Dryopteris erythrosora孢子囊群呈红色，凤丫蕨Coniogramme japonica叶片厚而深绿，贯众Cyrtomiumfortunei四季常绿，均是良好的可推广种类。
在一般植物不易生存的阴蔽地或特定的景观环境，种类丰富齐全、外型奇特优美、易于栽培管理的蕨类植物是最佳选择，但目前市场上应用的蕨类种类甚少，该研究基于层次分析法，对蕨类资源进行定量评估，以为其产业化应用提供一定的理论基础。
由于这一评价系统主要是针对其观赏性状和推广应用的价值制定评价标准，有一定的局限;同时即使是专家评议，也不能保证判断的全面性、准确性和一致性;在为不同种类各个评价因子打分时，人为因素常使评价结果带有一定的主观性，导致评价结论与种类的实际效果产生一定的出入。比如日本介蕨叶色为红中带绿的复色，颜色较佳，但由于只调查到2丛，极为少见，故最后的结果被归于Ⅳ类，当然这种出入并不会使综合评价结果有太大的偏差。研究该评价体系的目的是希望人们在应用蕨类植物时能优先选择到一些效果好的材料，该研究结果应当在未来生产中不断完善，以更加符合客观实际。
参考文献
[1] 杨桂英.蕨类植物修复重金属污染的应用研究进展[J].江苏农业科学，2016，44（5）：10-14.
[2] 潘仪妹，陈凤杏，彭功勋，等.张家界观赏蕨类植物资源调查与开发利用研究[J].安徽农业科学，2013，41（2）：782-784.
[3] 赵焕臣，许树柏，和金生.层次分析法[M].北京：科学出版社，1986.
[4] 严岳鸿，石雷.蕨类植物迁地保护的方法与实践[M].北京：中国林业出版社，2014.
[5] 卢毅军，应求是，施卫，等.杭州西湖风景区野生观赏蕨类植物资源调查及其开发利用[J].中国野生植物资源，2006，25（3）：19-22.
[6] 《浙江植物志》编辑委员会.浙江植物志：第1卷[M].杭州：浙江科学技术出版社，1985：107-284.
[7] 范丽琨，张红梅，全璨璨.杭州西湖山林野生蕨类资源调查和自然群落景观分析[C]//张启翔.中国观赏园艺研究进展2017.北京：中国林业出版社，2017：13-18.
[8] 劉晓莉.14个樱花品种观赏性状综合评价和樱花园林应用研究[D].杭州：浙江农林大学，2012.
[9] 芦建国，李娜.重庆蜡梅品种资源及综合评价[J].江苏农业科学，2011，39（5）：222-224.
[10] 贺珊，周厚高，王文通，等.观赏蕨类植物的美学特征与评价标准[J].广东园林，2003（3）：34-37.
关键词蕨类;观赏应用;层次分析法;综合评价
中图分类号S688文献标识码A
文章编号0517-6611（2019）03-0005-04
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.03.002
蕨类植物在西方有着“无花之美”“花园中的羽毛”的美誉，尤其在日本、欧美，更被视为高贵素雅的象征，它耐阴、耐污染、抗干旱、对重金属污染也有一定的修复作用[1]，是近年来园林造景应用较多的新优植物材料。目前，国内对蕨类植物的园林应用多集中在设计要点、美学特征、应用类型等方面上[2]，对不同蕨类植物的景观价值综合评价未见报道。该研究运用层次分析法对杭州西湖风景名胜区的观赏蕨类资源进行综合评价，以期筛选出观赏应用价值高的蕨类植物，为其产业化应用提供理论基础。
层次分析法（analytic hierarchy process，简称AHP），是美国匹茨堡大学运筹学家T.L.Saaty于1973年提出的，它是以定性与定量相结合，系统化、层次化分析问题的一种简便方法[3]。其基本原理主要是排序的原理，即最终将各方法（或措施）排出优劣次序，作为决策的依据。具体可描述如下：首先，把要解决的问题分层系列化，即根据问题的性质和要达到的目标，将问题分解为不同的组成因素，按照因素之间的相互影响和隶属关系将其分层聚类组合，形成一个递阶的、有序的层次结构模型。然后，对模型中每一层次因素两两之间的相对重要性，依据人们对客观现实的判断给予定量表示，再利用数学方法确定每一层次全部因素相对重要性次序的权值。最后，通过综合计算各层因素相对重要性的权值，以此作为评价和选择方案的理论依据。对于野生蕨类资源观赏应用价值的综合评价，是一个用主观判断难以解决的问题，因此采用层次分析法可以提高评价结果的科学性、有效性和可行性。
1蕨类资源调查
1.1调查地点
2016年3月至2018年4月在西湖景区西南山林公共游览区域（包括虎跑、六和塔、云栖竹径、江洋畈、九溪、龙井、满陇桂雨公园）有蕨类植物分布的道路两侧、溪边、驳坎边设置不短于50 m的直线，沿直线一侧的2 m范围内进行调查。记录发现的蕨类植物种类，以及分布区域、小生境的温湿度、土壤pH等相关指标，并拍摄照片建档。西湖风景区属亚热带季风性气候，四季分明，光照充足，雨量充沛，温和湿润。其主体森林植被是地带性的常绿阔叶与落叶阔叶混交林，还分布有亚热带针叶林、针阔叶混交林、竹林及一些栽培植物群，较为阴蔽湿润的环境提供给蕨类植物较佳的生存繁育条件。
1.2调查结果
通过查阅资料和两年多的实地调查，在不断补充、鉴定条件[4-5]下，发现杭州西湖风景名胜区山林景区现有野生观赏蕨类植物共18科32属64种[6-7]，西湖山林的蕨类以真蕨类为主，其中鳞毛蕨科Dryopteridaceae鳞毛蕨属Dryopteris、铁角蕨科Aspleniaceae铁角蕨属Asplenium、凤尾蕨科Pteridaceae凤尾蕨属Pteris分布集中，个体较大，其中的红盖鳞毛蕨Dryopteris erythrosora、边缘鳞盖蕨Microlepia marginata、渐尖毛蕨Cyclosorus acuminatus在许多分布区域都是群落或下层地被中的主要种，大多属于土生类蕨。小型蕨类主要包括北京铁角蕨Asplenium peknense、虎尾铁角蕨Asplenium incisum、瓶蕨Vandenboschia auriculata等，大多属于石生类蕨。
2评价方法
2.1评价指标的确立
目前，国内从观赏园艺的角度对蕨类植物的观赏性状研究鲜见报道。根据观赏植物的评价特点与规律，考虑到层次分析法对指标层次结构的设计要求，参照樱花Prunus serrulata、蜡梅Chimonanthus praecox[8-9] 等观赏植物资源评价指标，通过征集专家、绿化应用人员以及相关学者的意见，认为蕨类植物的观赏标准主要从叶、根茎、孢子囊群及生长习性等方面加以比较鉴定。综合各方意见，再结合蕨类的园林应用实际，选出叶形、叶色、幼叶颜色、叶质、幼叶形态、出现频率、分布密度、根茎走向、孢子形态等18个有代表性的形态特征或生长习性作为观赏应用价值的评价因子。
2.2综合评价的层次分析模型
该研究考虑到与蕨类观赏性状评价密切相关的4个制约方面，18个制约因素，并依其相互关系建立起蕨类观赏性状AHP评价结构模型（表1）。模型分三层：①目标层（A），即是对蕨类植物资源观赏应用价值的综合评价;②约束层（C），制约蕨类观赏价值的各种因素，包括形态学和生长特性等方面，该评价体系选择对蕨类观赏应用价值影响较大的叶（C1）、根茎（C2）、孢子囊群（C3）、生长性（C4）4个性状作为约束层（C）;③指标层（P），隶属于上一层次，是体现上述约束层对蕨类观赏性状评价有代表性的18个具体性状指标。最底层D代表待评价的蕨类种类。
3计算过程
3.1判断距阵构造与权重计算
在AHP综合评价体系中，各评价因素的相对重要性是评价的基础和依据。在实际工作中，这些相对重要性的信息基础，通常是根据总目标的要求由有经验的专业人士或者在广泛征求大多數人意见的基础上做出判断。根据蕨类观赏性状AHP评价结构模型（表1），充分考虑各因子的美学特征、视角效果、是否适合推广应用等多方面因素，发放调查评分问卷，请相关专家及专业技术人员采用1～9标度法对同一层次的不同指标进行相对重要性两两判断，后用求平均值四舍五入取整法构建目标层（A）相对于约束层C1、C2、C3 、C4以及约束层Ci相对于指标层Pi的判断距阵，以此计算出判断矩阵的最大特征根（λmax）和对应特征向量（W），形成评价的基础。 在层次分析时，通过计算各个判断矩阵（λmax）和对应特征向量（W），计算出某一层各因素相对于上一层某因素的相对重要性权值，该评价构造出A-C（第二层因素相对于第一层的比较判断）、C-P（第三层因素相对于第二层的比较判断）共5个矩阵（表2～6）。因素间两两比较构成的判断矩阵是计算排序权向量的依据，大体上应具有一致性，即判断矩阵A满足aij=ai/akj（i，j，k=l，2，…，n），若完全一致，则稍大于n，其余特征根趋近于零，即可认为达到完全一致，而只要满足λmax稍大于n，其余的特征根趋近于零，即认为达到满意的一致性。在AHP法中，以CI作为度量判断矩阵偏离一致性指标：CI=（λmax-n）/（n-1）。以CI与判断矩阵的平均随机一致性指标RI（n为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10时，RI分别为000、0.00、0.58、0.90、1.12、1.24、1.32、1.41、1.45、1.49）的比值CR作为一致性指标。CR=CI/RI，对于l，2阶判断矩阵，RI只是形式上的，因为1，2阶判断矩阵总具有完全一致性，当阶数大于2时，若CR<0.1，则认为判断矩阵具有满意的一致性，否则需要进一步调整。
4评分标准及种类筛选
对蕨类各指标的评分标准主要是基于其观赏特性[10]、生态学及生物学特征充分观察的基础上，广泛发放调查问卷，征求专家及专业人员的意见后制定的，根据不同种类共同的观赏价值及不同特性拟定5分制的评分标准（表8）。
对2016—2018年期间调查的64种蕨类进行周年的观察与记录，并根据表7对每种植物进行评分，将各指标所得分值与其权重值相乘，并将所有指标所得数值相加，最终得出每一品种相应的综合评价值，根据综合评价值分布情况和经验将蕨类的观赏价值应用分为4个等级，Ⅰ级（>3.5）为观赏应用价值最高的种类，共计7种;Ⅱ级（3.0～3.5）观赏应用价值高，共计13种;Ⅲ级（2.5～3.0）观赏应用价值一般，共计31种;Ⅳ级（<2.5）为不太适宜推广应用的种类，共计13种（表9）。
5结论与讨论
从调查结果上来看，Ⅰ级中的7个种以直立型、出现频率高、叶形或叶色有一定特色的为主，排名最高的翠云草Selaginella uncinata呈少见的蓝绿色，目前已得到一定的市场应用，直立的红盖鳞毛蕨Dryopteris erythrosora孢子囊群呈红色，凤丫蕨Coniogramme japonica叶片厚而深绿，贯众Cyrtomiumfortunei四季常绿，均是良好的可推广种类。
在一般植物不易生存的阴蔽地或特定的景观环境，种类丰富齐全、外型奇特优美、易于栽培管理的蕨类植物是最佳选择，但目前市场上应用的蕨类种类甚少，该研究基于层次分析法，对蕨类资源进行定量评估，以为其产业化应用提供一定的理论基础。
由于这一评价系统主要是针对其观赏性状和推广应用的价值制定评价标准，有一定的局限;同时即使是专家评议，也不能保证判断的全面性、准确性和一致性;在为不同种类各个评价因子打分时，人为因素常使评价结果带有一定的主观性，导致评价结论与种类的实际效果产生一定的出入。比如日本介蕨叶色为红中带绿的复色，颜色较佳，但由于只调查到2丛，极为少见，故最后的结果被归于Ⅳ类，当然这种出入并不会使综合评价结果有太大的偏差。研究该评价体系的目的是希望人们在应用蕨类植物时能优先选择到一些效果好的材料，该研究结果应当在未来生产中不断完善，以更加符合客观实际。
参考文献
[1] 杨桂英.蕨类植物修复重金属污染的应用研究进展[J].江苏农业科学，2016，44（5）：10-14.
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[6] 《浙江植物志》编辑委员会.浙江植物志：第1卷[M].杭州：浙江科学技术出版社，1985：107-284.
[7] 范丽琨，张红梅，全璨璨.杭州西湖山林野生蕨类资源调查和自然群落景观分析[C]//张启翔.中国观赏园艺研究进展2017.北京：中国林业出版社，2017：13-18.
[8] 劉晓莉.14个樱花品种观赏性状综合评价和樱花园林应用研究[D].杭州：浙江农林大学，2012.
[9] 芦建国，李娜.重庆蜡梅品种资源及综合评价[J].江苏农业科学，2011，39（5）：222-224.
[10] 贺珊，周厚高，王文通，等.观赏蕨类植物的美学特征与评价标准[J].广东园林，2003（3）：34-37.