层次分析法在宿根花卉筛选中的应用

任朝阳，张燕燕，裴志国，王 健

（泰安市园林绿化管理服务中心，山东 泰安 271000）

0 引言

宿根花卉品种繁多，色彩丰富，花期持续时间长，群体效果突出。由于具有多年存活的地下部分，一次栽植后能够自行繁衍，加上多数宿根花卉具有抗污染、耐瘠薄等优良特性，所以在城市园林绿化及庭院绿化中有着广泛的应用，绿化美化效果非常突出。

在引种筛选过程中，一方面由于宿根花卉品种繁多、性状各异，使得“乱花渐欲迷人眼”，给筛选工作带来很大困难；另一方面，由于每个人的欣赏角度和欣赏水平不同，有的关注株型是否紧凑丰满，有的关注高度是否整齐统一，有的关注颜色是否鲜艳明丽，有的关注花型是否新奇别致，所谓“萝卜白菜各有所爱”，所以筛选结果受评价人的影响很大，往往带有强烈的主观色彩。在实际工作中，引种筛选需要结合各类人群的审美差别，综合考虑观赏性、环境适应性等多个因素，所有这些因素构成一个相互关联、相互制约的复杂系统，给筛选带来不小的困难。

层次分析法（AHP）为研究这类复杂的系统提供了一种简洁实用的决策方法。该方法是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂（T.L.Saaty）于20 世纪70 年代初，应用网络系统理论和多目标综合评价方法提出的一种层次权重决策分析方法，是一种解决多目标复杂问题的定性与定量相结合的决策分析方法[1]。它通过对影响决策目标的各种要素归类并根据要素间的包含关系进行分层，同一层间各要素为平行关系，上下层之间各要素为隶属关系，构成递阶层次结构模型。在同一层各要素间就其对上一层影响程度的大小两两比对，用重要性比率标度构造判断矩阵，通过计算得出矩阵的最大特征值来确定该层各要素对于上一层来说其重要程度的相对权重值，然后由下而上依次计算出最低层要素相对于目标层的总的相对权重值，从而使定性问题定量化，为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策方法。

1 宿根花卉评价指标的确定

宿根花卉引种筛选的目标是从众多品种中筛选出既适应本地自然气候条件又具有较高观赏价值的新优品种。在实际操作中如何综合评价A 品种比B 品种观赏价值更高、环境适应性更强呢？为了减少因评价者个人喜好不同而造成的选择上的偏差，制定了宿根花卉观赏价值的评价指标及对环境适应性的评价指标。这些指标主要包括株型、株高、叶型、叶色、花型、花色、花径、花期、花密度、花显度、花后观赏性、抗寒性、抗旱性、耐湿热程度、繁殖系数等[2]，并根据宿根花卉生物学特性及生态特性不同，拟定了五分制的评分标准[3]（表1）。

表1 宿根花卉具体评价指标评分标准

通过多年的物候观测和科学实验，记录宿根花卉观赏性和适应性的各项指标，然后对照评分标准对每种宿根花卉的评估指标分别打分，将得分结果作为后续层次分析的根据。

2 层次分析法的应用

影响宿根花卉观赏特性的主要因素包括整株性状表现和花部性状表现。整株性状包括株型、株高、叶型、绿期等，这些指标影响宿根花卉在应用时的配置效果。花部性状包含指标较多，为了便于两两比较和计算，把花部性状归纳为两类，其中体现单个花（或花序）的指标定为花部性状①，体现整株花部表现的指标定为花部性状②。除观赏性指标外，影响宿根花卉引种筛选的重要因素还有环境适应性指标。由此确定出3 个观赏性状评价指标、1 个适应性状评价指标及18 个详细指标，建立递阶层次结构评价模型[4]。

2.1 层次结构的分析和建立

A 目标层：筛选出适合当地生长的新优宿根花卉品种。

C 约束层：对A 层起约束作用的C1 花部性状①、C2花部性状②、C3 整株性状、C4 环境适应性4 个因素。

P 标准层：体现约束层的具体评价指标，总计18 项。花部性状①包括P1 花色、P2 花姿、P3 花型、P4 花香、P5 花径；花部性状②包括P6 花期早晚、P7 花期天数、P8花密度、P9 花显度、P10 花后观赏性；整株性状包括P11绿期、P12 株型、P13 叶色、P14 叶型；环境适应性包括P15 抗寒性、P16 抗旱性、P17 抗湿热性、P18 繁殖系数。

D 最低层：引种的宿根花卉品种。

2.2 计算方法及过程

2.2.1 判断矩阵的构造

在AHP 综合评价体系中，各评价因素的相对重要性是评价的重要基础和依据。在本项目中，各层指标相对于上一层指标的重要性是由课题组专业人员在参照专家和参与调查问卷的大多数人的意见的基础上做出的判断。用1～9 比率标度使之定量化，“1”表示两个因素相比，具有同等重要性；“3”表示一个因素比另一个因素稍微重要；“5”表示一个因素比另一个因素明显重要；“7”表示一个因素比另一个因素强烈重要；“9”表示一个因素比另一个因素极端重要；“2，4，6，8”表示上述两相邻判断的中值[5]。同一层中各因素间两两比较，构造判断矩阵，通过计算矩阵的最大特征根（λmax）及对应的特征向量（W），计算出该层各因素相对于上一层某因素的相对重要性权值。

经专业人士评议，约束层的4 个指标两两比对，花部性状②比花部性状①明显重要，比率标度取“5”；整株性状比花部性状①稍微重要，比率标度取“2”；适应性比花部性状①稍微重要，比率标度取“3”；花部性状②比整株性状明显重要，比率标度取“5”；花部性状②比适应性稍微重要，比率标度取“3”；适应性比整株性状明显重要，比率标度取“4”；由此构造出A-C 判断矩阵（第二层因素相对于第一层的比较判断）。以此类推构造出C-P 判断矩阵（第三层因素相对于第二层的比较判断）。

通过计算，约束层四个指标相对于目标层来说，其重要程度的权重分别为花部性状①占11.27%，花部性状②占54.91%，整株性状占7.42%，适应性占26.38%。花部性状①的5 个约束指标中，花色权重最大占45.94%，花径为23.76%，花型为17.22%，花姿为8.04%，花香为5.01%。花部性状②的5 个约束指标中，花期天数权重占43.87%，花密度占29.97%，花显度占14.51%，花后观赏性5.90%，花期早晚5.72%。整株性状的4 个指标中，株型权重为55.62%，绿期24.87%，叶色11.42%，叶型8.07%。适应性的4 个指标中，抗寒性所占权重为51.59%，抗旱性为26.21%，繁殖系数占13.67%，抗湿热性最小占8.51%。

2.2.2 层次总排序的计算

层次总排序是指标准层所有因素对于目标层的相对重要性的排序数值。层次总排序的计算方法为：标准层各项指标相对于约束层所占的权重乘以约束层相对于目标层的权重，即为标准层各指标相对于目标层的权重。由此得出标准层各指标相对于总目标重要性的量化值。

举例说明如下：“花色”在花部性状①的5 个指标中重要性权重值为45.94%，花部性状①相对于目标层的重要性权重值为11.27%，那么“花色”相对于目标层来说其重要性权重值为11.27%×45.94%=5.18%；以此类推，标准层各项指标的重要性权重值见表2。

表2 筛选宿根花卉综合评价（节选部分宿根花卉）

2.3 宿根花卉综合评价值的计算

根据表1 制定的评分标准对每一种宿根花卉的18个评价指标进行5 分制打分，再根据18 个评价指标的相对重要性权值进行加权平均，最终算出每一种宿根花卉的综合评价值，根据得分多少来确定宿根花卉优劣，从而全面客观地反应宿根花卉的景观应用价值。根据得分多少进行分级，4.5 分以上定为Ⅰ级，4.0～4.5 分定为Ⅱ级，3.5～4.0 定为Ⅲ级，3.0～3.5 分定为Ⅳ级（表2）。Ⅰ级Ⅱ级宿根花卉为筛选出的目标品种，也是将来推广应用的重点对象。

3 结语

在宿根花卉引种筛选的过程中，面对多目标、多准则、无结构特性的一个系统，制定了与筛选息息相关的各项指标的评分标准。通过构建层次分析模型确定了各指标的相对重要性权重。根据多年观察试验的结果确定每种宿根花卉各项指标的评分，结合各指标相对重要性权重值，通过加权平均最终得出每种宿根花卉在所有指标影响下的综合评价值，构成了一个完整的宿根花卉评价体系。通过层次分析法对宿根花卉品种的综合评价，摒弃了以往以个人主观感受为基础，评价标准相对模糊、评价结果受个人主观因素和偶然因素影响较大、不同评价者得出不同结果的弊端，使筛选更具科学性，结果更符合多数人的评价标准。