全 文 :第41卷 第9期 西 南 师 范 大 学 学 报 (自然科学版) 2016年9月
Vol.41 No.9 Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition) Sep.2016
DOI:10.13718/j.cnki.xsxb.2016.09.004
贵州乡土树种枫香树优树选择研究
①
张光辉, 蒲应春, 官加杰, 任广炼
贵州省林业调查规划院,贵阳550000
摘要:在贵州12个县(市)的优良枫香树天然林分中,初选出枫香树候选优树60株.运用5株优势木对比法,确定
枫香树优树生长指标的入选基线为:胸径、树高和材积分别应超过对比优势木平均值的13%,6%和23%.运用基
于层次分析法的AHP模糊综合评价模型进一步对达标的候选优树进行形质指标评价,共评选出枫香树优树10株,
可作为今后枫香树优良品系选育的母本材料.
关 键 词:枫香树;优树;优势木;层次分析法
中图分类号:S722.5 文献标志码:A 文章编号:1000-5471(2016)09-0017-07
枫香树(Liquidambar formosana)为金缕梅科枫香树属落叶乔木,其生长速度快、性耐火烧、萌生力
强、抗污染能力强、木材耐腐蚀、秋季叶色艳丽,具有较高的经济价值和观赏价值,是极具开发潜力的用材
绿化兼用型乡土树种.枫香树在贵州分布广泛,除毕节市部分高海拔地区外,贵州其他县(市)均有天然枫
香林分布[1].本研究在对贵州枫香树天然林资源进行充分调查的基础上,采用5株优势木对比法和基于层
次分析法的AHP模糊综合评价模型构建优树评价模型,以选择生长潜力大、观赏价值高的用材绿化兼用
型枫香优树为目标进行优树选择,以期为枫香树优良品系选育提供基础母本材料,研究对增加造林树种和
景观绿化树种选择具有重要的实用价值.
1 研究方法
1.1 选优方法
总体思路是以选择用材绿化兼用型枫香树优树为目标,充分考虑资源分布等因素后确定选优样区,在
枫香树优良天然林分中采用5株优势木生长指标对比法,结合t检验方法确定优树生长指标入选基线,对
生长指标达到入选基线的候选优树进行形质和繁殖能力指标评价,达到要求的候选优树即确定为目标
优树.
1.2 野外调查方法
在掌握天然次生林资源的基础上选择优良林分别进行全面实地调查,发现胸径、树高等生长性状和叶
色等形质性状特别优良,并已正常开花结实的单株,即标记编号确定为候选优树,然后以候选优树为中心,
在15~25m半径范围内选择仅次于候选优树的5株对比优势木并做好标记(样地内枫香树数量不少于30
株),对候选优树和对比优势木的树高、胸径进行测量并记录,同时观察记录叶浓密程度、层次感、冠型轮
廓明显程度、圆满程度、秋季叶色等形质指标,并于春季记录幼叶颜色.
1.3 选优样区概况
枫香树选优样区根据区域气候条件、资源分布状况、资源特征、交通状况4个因素确定.首先区域气
① 收稿日期:2015-08-24
基金项目:贵州省林业科研项目(黔林科合J字[2012]17号).
作者简介:张光辉(1980-),男,贵州麻江县人,高级工程师,主要从事林业调查规划设计研究.
候条件应具有典型性,所选优选样区尽量涵盖贵州省不同小气候类型;其次资源分布应相对集中,尽量选
择以枫香树为优势树种的天然林作为选优样区;再次是资源特征要符合选优目标,尽量选择生长势好、生
长量高、叶色艳丽等形质指标优异的林分.最后是交通便利,便于各选优指标的观测.据此,确定了12个
县(市)作为选优样区,分别为榕江县、册亨县、兴义市、盘县、贵定县、麻江县、凯里市、贵阳市、遵义县、
湄潭县、都匀市、龙里县.调查范围为104°17′~108°44′E,24°10′~28°12′N;海拔高度300~1 700m,年均
气温14~26℃,年降雨量1 100~1 450mm.
1.4 数据汇总及分析
1.4.1 数据汇总
选出候选优树60株,对比优势木300株,数据统计汇总见表1.
表1 枫香树候选优树及5株优势木测定数据汇总表
编号 树龄/a
候选优树
胸径/cm 树高/m 材积/m3
5株对比优势木树
胸径/cm 树高/m 材积/m3
榕江1 140 125.8 30.0 18.509 6 102.3 26.0 10.290 4
榕江2 40 42.1 12.0 0.818 4 33.9 11.2 0.502 9
榕江3 40 42.1 18.0 1.187 9 34.5 14.8 0.671 2
榕江4 30 34.3 15.0 0.671 0 28.8 15.2 0.484 0
榕江5 70 57.6 22.0 2.680 4 58.1 22.5 2.788 4
榕江6 70 68.5 23.0 3.972 9 54.0 21.2 2.276 4
榕江7 70 81.2 25.0 6.106 6 70.1 23.9 4.321 5
榕江8 50 46.5 18.0 1.446 5 37.1 16.2 0.839 9
榕江9 40 41.2 15.0 0.961 9 32.7 11.8 0.490 8
都匀1 40 41.6 14.0 0.920 2 31.1 11.9 0.447 9
都匀2 40 38.0 25.0 1.320 0 35.0 23.4 1.055 4
都匀3 30 30.5 15.0 0.533 3 23.5 13.1 0.284 1
凯里1 40 46.5 16.0 1.296 7 40.0 15.8 0.953 7
凯里2 100 95.4 23.0 7.869 6 91.7 21.6 6.8154
凯里5 45 38.3 19.0 1.036 2 36.8 17.0 0.8641
遵义1 40 38.3 23.0 1.239 0 33.5 23.1 0.9543
遵义2 40 33.7 14.0 0.608 6 31.2 13.4 0.5044
遵义3 40 37.2 15.0 0.786 8 32.0 12.0 0.4777
遵义4 40 35.1 14.0 0.659 1 32.5 15.0 0.6038
遵义5 35 33.4 13.0 0.559 1 24.9 12.1 0.2959
遵义6 35 31.0 17.0 0.617 3 23.2 14.3 0.2999
遵义8 30 25.9 13.0 0.340 7 18.9 10.8 0.1568
遵义9 35 28.5 14.0 0.438 8 17.9 11.8 0.1522
遵义10 35 27.4 13.0 0.380 1 17.1 10.8 0.1288
遵义11 30 20.5 12.0 0.201 6 14.2 10.3 0.0865
遵义12 80 74.8 17.0 3.562 4 64.8 14.9 2.3525
湄潭14 50 48.5 17.0 1.491 2 37.3 14.5 0.7676
湄潭15 50 46.5 17.0 1.371 6 43.7 15.4 1.1069
贵定1 40 38.4 20.0 1.092 5 37.8 18.2 0.9692
贵定2 30 26.7 12.0 0.336 3 25.6 11.4 0.2950
贵定3 40 38.2 17.0 0.930 0 37.1 17.4 0.8961
贵定4 50 40.7 19.0 1.168 3 38.1 19.0 1.0266
贵定5 50 40.5 21.0 1.270 4 36.2 20.4 0.9928
贵定6 30 27.5 15.0 0.435 8 27.9 16.0 0.4741
贵定7 30 24.7 16.0 0.375 1 21.4 16.6 0.2926
贵定8 40 34.2 20.0 0.869 7 33.7 21.7 0.9138
贵阳1 40 38.7 16.0 0.902 3 36.4 14.0 0.7078
81 西南师范大学学报(自然科学版) http://xbbjb.swu.edu.cn 第41卷
续表1 枫香树候选优树及5株优势木测定数据汇总表
编号 树龄/a
候选优树
胸径/cm 树高/m 材积/m3
5株对比优势木树
胸径/cm 树高/m 材积/m3
贵阳2 40 35.5 20.0 0.935 9 33.4 19.1 0.7921
盘县1 40 38.5 21.0 1.149 4 38.3 19.0 1.0362
盘县2 20 21.5 12.5 0.229 3 14.4 9.8 0.0857
盘县3 20 18.5 11.5 0.159 2 12.5 9.8 0.0646
盘县4 20 16.5 9.0 0.102 7 9.0 7.7 0.0278
盘县5 40 39.5 16.0 0.939 4 28.3 12.6 0.3935
盘县6 40 35.0 17.0 0.783 1 36.8 16.1 0.8219
册亨1 20 20.7 13.5 0.228 3 13.1 12.7 0.0895
册亨2 25 20.6 10.0 0.172 9 18.7 9.7 0.1402
册亨3 40 39.2 21.0 1.191 0 35.6 19.4 0.9141
册亨4 30 25.7 15.5 0.393 6 19.4 12.0 0.1816
册亨5 30 23.6 15.0 0.323 8 15.0 12.4 0.1137
册亨6 30 26.3 17.0 0.447 9 24.3 16.4 0.3728
册亨7 30 28.5 12.5 0.396 1 18.8 11.2 0.1600
册亨8 45 39.8 15.0 0.898 5 37.3 14.6 0.7708
册亨9 30 26.5 12.5 0.343 8 18.4 10.8 0.1483
册亨10 40 35.0 15.0 0.698 1 34.5 13.3 0.6089
兴义1 60 46.9 23.0 1.852 3 45.6 22.1 1.6836
龙里1 100 86.5 23.0 6.417 4 73.9 21.2 4.2868
麻江1 40 37.3 20.0 1.031 7 33.7 20.1 0.8508
麻江2 45 49.4 24.0 2.139 5 45.8 24.0 1.8411
麻江3 30 30.7 14.0 0.507 3 27.4 12.9 0.3785
麻江4 45 40.6 14.0 0.877 2 34.3 12.6 0.5731
1.4.2 数据分析
使用Excel进行数据统计和判断矩阵分析,用SPSS13.0分析软件进行配对t检验,显著水平取p=0.05.
2 结果与分析
2.1 优树选择生长指标入选基线的确定
优树生长指标的入选基线应该在优势木平均值χ的基础上加上一定的附加值Δ,当候选树的生长指标
超过χ+Δ时入选,否则不能入选
[2].
确定Δ值的取值范围:对候选优树各项生长指标与增加5%后的优势木对应指标平均值进行t检验,
若t检验结果为具有统计学意义,则再次增加5%后进行t检验,直到t检验结果为不具有统计学意义,即
可确定Δ取值范围.
确定Δ临界值:在Δ取值范围内,每增加1%进行一次t检验,直至不具有统计学意义,则上一个Δ取
值即为Δ临界值.
利用上述方法初步评价候选优树各项生长指标相对5株优势木的优异性,结果见表2.由表2可以看
出:候选优树树高、胸径和材积3项生长指标t检验结果差异均具有统计学意义,候选优树生长性状对比5
株优势木具有明显的优异性,选择是有效的.胸径、树高和材积的Δ值取值范围分别为(10%~15%)χ,
(5%~10%)χ,(20%~25%)χ,Δ临界值分别为13%χ,6%χ,23%χ.
表2 枫香树优树t值及入选标准Δ值取值范围和临界Δ值表
因子
与优势木平均值比较
胸径 树高 材积
t 9.833 8.687 3.220
Δ值取值范围 10%~15% 5%~10% 20%~25%
临界Δ值 13% 6% 23%
注:t0.05(60)=2.000.
91第9期 张光辉,等:贵州乡土树种枫香树优树选择研究
通过与优势木各指标平均值比较,初选的60株枫香树候选优树,胸径达到标准的为33株,树高达到
标准的为35株,材积达到标准的为40株,3项均达标者为28株.
2.2 形质指标评价体系的构建
为减少个人审美观差异等人为因素对优树形质指标评价效果的影响,本研究根据AHP模糊综合评价
模型方法,构建形质指标评价体系.AHP模糊综合评价模型是一种运用层次分析法与模糊综合评判相结
合的方法[3-4],其核心是定性分析与定量分析相结合的多目标决策分析[5-6],其特点是运用多因素分级处
理来确定因素权重,即将复杂的问题分解成若干个层次,将人的主观判断和定性分析用数量分析表达、转
换和处理[7-8].
2.2.1 评价指标的选择
根据人们对观赏植物景观和审美观的要求,以及枫香树的主要观赏特性,选择高冠比、叶浓密程度、
春季幼叶颜色、层次感、冠型轮廓明显程度、圆满程度、病害等级、秋季叶色8个观赏价值高的性状指标作
为形质评价指标(表3).对与环境因子具有可能相关性的指标:秋季叶色、春季幼叶颜色、高冠比、叶浓密
程度进行环境因子相关性分析(表4),无显著相关性(实际调查中,生境相同的枫香树秋季叶色等形质指标
均有差异),形质评价指标选择有效.通过专家和多人评分法进行量化,采用5分制,分别以“5,4,3,2,1”
分代表各指标从好到差的5个等级[9](表5).
表3 枫香树观赏特性评价指标表
目标层(A)
评价指标(B)
一级指标 Bi 二级指标 Cij
枫香树观赏特性
树叶 B1
秋季叶色 C11
春季幼叶颜色 C12
叶浓密程度 C13
树冠 B2
层次感 C21
冠型轮廓明显程度 C22
树干 B3
圆满程度 C31
高冠比 C32
病害 B4 病害等级 C41
表4 形质指标与环境因子相关性分析
环境因子 秋季叶色 春季幼叶颜色 高冠比 叶浓密程度
海拔 0.350 0.526 0.168 0.100
坡向 0.227 0.113 0.125 0.307
坡位 0.262 0.570 0.221 0.554
坡度 0.735 0.262 0.792 0.491
土壤厚度 0.687 0.369 0.323 0.842
注:调查区土壤均为酸性,故不作相关性分析.
表5 形质评价指标的分级标准
编号 评价指标
等级评分
5分 4分 3分 2分 1分
C11 秋季叶色 红色 黄红色 黄色 黄绿色 绿色
C12 春季幼叶颜色 红色 红绿 绿色
C13 叶浓密程度 浓密 较浓 中等 较疏 疏
C21 层次感 明显 较明显 中等 较差 差
C22 冠型轮廓明显程度 明显 较明显 中等 较差 差
C31 圆满程度 圆满 较圆满 中等 尖削度较大 尖削度大
C32 高冠比 2~3 3~4 4~5 5~6 6~7
C41 病害等级 未受害
个别 小 枝 轻
微受害
枝叶 有 较 多
病斑
树干 轻 度 受
害,枝叶较严
重受害
树干 严 重 受
害,枝叶严重
受害
02 西南师范大学学报(自然科学版) http://xbbjb.swu.edu.cn 第41卷
2.2.2 判断矩阵及一致性检验
各形质指标之间存在相对重要性,根据
AHP模糊综合评价模型构建的原理,需要
通过形质指标之间的两两比较确定其重要
性,为准确的形质指标评价提供基础.使用
通用的1,3,5,7,9比率标度法[10]比较各形
质指标重要性(表6).
在充分掌握枫香树观赏特性的基础之上,
表6 标度含义表
标度值 描 述
1 两元素相比,重要性同等
3 两元素相比,一元素比另一元素稍微重要
5 两元素相比,一元素比另一元素明显重要
7 两元素相比,一元素比另一元素强烈重要
9 两元素相比,一元素比另一元素极端重要
2,4,6,8 上述相邻两个判断的中间值
结合专家意见,构建B1,B2,B3,B4 相对于目标层A的判断矩阵;C11,C12,C13相对于B1 的判断矩阵;C21,
C22相对于B2 的判断矩阵;C31,C32相对于B3 的判断矩阵;C41相对于B4 的判断矩阵(表7),通过矩阵最大
特征根及与之对应的特征向量的计算,得出各形质指标之间的相对重要性权值.为保证判断矩阵结果的可
靠性,需对其进行一致性检验.一致性比例CR=(λmax-n)/(n-1),若CR<0.1,判断矩阵具有满意的一致
性,否则判断矩阵需调整.平均随机一致性指标系数RI取值[11]见表8.
由表7一致性检验结果可以看出,判断矩阵均具有满意的一致性,判断结果可靠.形质指标Cij的权重
为一级指标Bi对目标层A的权重和二级指标Cij对一级指标Bi的权重的加权综合,各形质指标Cij权重见
表9.
表7 判断矩阵及一致性检验
A~Bi
A 树叶B1 树冠B2 树干B3 病害B4 Wi 一致性检验
树叶B1 1 5 6 7 0.594 0 λmax=4.241 4
树冠B2 0.2 1 5 6 0.266 7 CI=0.080 5
树干B3 0.167 0.143 1 2 0.084 7 RI=0.89
病害B4 0.143 0.167 0.5 1 0.054 6 CR=0.090 4<0.1
B1~C1j
B1 秋季叶色C11 春季幼叶叶色C12 叶浓密度C13 Wi 一致性检验
秋季叶色C11 1 3 2 0.524 7 λmax=3.053 1
春季幼叶叶色C12 0.333 1 0.333 0.141 5 CI=0.022 6
叶浓密度C13 0.5 3 1 0.333 8 RI=0.52
CR=0.051 1<0.1
B2~C2j
B2 层次感C21 冠型轮廓明显程度C22 Wi 一致性检验
层次感C21 1 0.5 0.333 3 λmax=2
冠型轮廓明显程度C22 2 1 0.666 7 CI=0
RI=0
CR=0<0.1
B3~C3j
B3 圆满程度C31 高冠比C32 Wi 一致性检验
圆满程度C31 1 0.5 0.333 3 λmax=2
高冠比C32 2 1 0.666 7 CI=0
RI=0
CR=0<0.1
注:用和积法计算最大特征值λmax和特征向量wi;二阶矩阵本身具有一致性,CR=0.
表8 1~9阶平均随机一致性指标系数RI值
阶数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
RI 0 0 0.52 0.89 1.12 1.26 1.36 1.41 1.52
12第9期 张光辉,等:贵州乡土树种枫香树优树选择研究
表9 评价指标权重表
目标层(A)
评价指标(B)
一级指标 权重 二级指标 权重
枫香树观赏特性
树叶 0.594 0
秋季叶色 0.311 7
春季幼叶颜色 0.084 0
叶浓密程度 0.198 3
树冠 0.266 7
层次感 0.088 9
冠型轮廓明显程度 0.177 8
树干 0.084 7
圆满程度 0.028 2
高冠比 0.056 5
病害 0.054 6 病害等级 0.054 6
由表9可以看出,权重值最高的形质指标为秋季叶色C11,其次为叶浓密程度C13,再次为冠幅轮廓明
显程度C22,对符合生长指标的候选优树进行形质指标评价,得出候选优树的性质指标评分值.
2.3 繁育能力评价
为选择能为枫香树优良品系选育准备母本材料的用材绿化兼用型枫香优树,选择结实量作为候选优树
繁育能力评价指标,并根据结实量按5分制赋值(表10).再根据表11得出各候选优树评价等级,评价等级
为Ⅰ者即为入选优树,评价结果见表12.由表12可以看出,评价等级为Ⅰ级的有10株,评价等级为Ⅱ级
的有16株,评价等级为Ⅲ级的有2株.
表10 繁育指标的分级标准
评价指标
等级评分
5分 4分 3分 2分 1分
结实量 结实量极多 结实量较多 结实量中等 结实量少 结实量极少
表11 评价等级表
评分值 8~10 6~8 4~6 2~4
等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
表12 候选优树形质指标评分值和等级
优树编号 分值 等级 优树编号 分值 等级 优树编号 分值 等级
榕江1 7.429 7 Ⅱ 遵义6 7.745 9 Ⅱ 盘县5 9.564 6 Ⅰ
榕江2 6.996 7 Ⅱ 遵义8 8.859 5 Ⅰ 册亨1 6.883 6 Ⅱ
榕江3 9.025 4 Ⅰ 遵义9 5.603 4 Ⅲ 册亨4 8.621 1 Ⅰ
榕江6 7.928 8 Ⅱ 遵义10 6.336 7 Ⅱ 册亨5 7.702 8 Ⅱ
榕江8 6.963 1 Ⅱ 遵义11 9.664 0 Ⅰ 册亨7 7.349 1 Ⅱ
榕江9 8.916 0 Ⅰ 遵义12 6.677 5 Ⅱ 册亨9 6.620 6 Ⅱ
都匀1 9.801 7 Ⅰ 湄潭14 8.555 5 Ⅰ 龙里1 7.734 2 Ⅱ
都匀3 9.916 0 Ⅰ 盘县2 5.819 3 Ⅲ 麻江4 7.054 1 Ⅱ
遵义3 7.946 5 Ⅱ 盘县3 6.535 0 Ⅱ
遵义5 6.900 6 Ⅱ 盘县4 8.827 1 Ⅰ
3 结论和讨论
优树选择研究作为选育优良品系的重要手段一直被广泛使用,其研究方法主要包括生长指标和形质指
标评价两个部分,因受审美取向等因素影响,在以往的研究中,形质指标的评价往往存在较强的主观性,
不同评价者得出的评价结果往往达不到满意的一致性,导致对优良品系的选育达不到预期的结果.本研究
采用AHP模糊综合评价模型构建形质指标评价体系,实现对候选优树主观与客观、定性与定量相结合的
客观评价.经过对60株候选优树的综合评选,共选出枫香树优树10株,编号分别为榕江3、榕江9、都匀
22 西南师范大学学报(自然科学版) http://xbbjb.swu.edu.cn 第41卷
1、都匀3、遵义8、遵义11、湄潭14、盘县4、盘县5、册亨4.10株枫香树优树生长指标显著优异,形质指
标表现优良,可作为今后枫香树优良品系选育的基础材料.
参考文献:
[1] 陈波涛,刘铁柱,文 弢,等.贵州省枫香资源的生长状况与良种选育策略初探 [J].贵州林业科技,2005,33(3):
17-19.
[2] 刘光金,谌红辉,郭文福,等.西南桦优树选择技术研究 [J].林业科学研究,2012,25(4):438-441.
[3] 冯敏敏.基于AHP-模糊综合评价模型的园林植物景观美感评价 [J].杭州师范学院学报(自然科学版),2007,6(5):
373-378.
[4] 冯敏敏.园林植物景观美感评价研究 [D].杭州:浙江大学,2006.
[5] 张美华.黄山景观生态环境的层次分析法综合评价 [J].西南师范大学学报(自然科学版),2000,25(6):704-707.
[6] 杜 健,陈宏滨,赵 峰.基于用户偏好和层次分析的数字家庭业务调度算法 [J].西南师范大学学报(自然科学版),
2014,39(2):109-114.
[7] 许树柏.实用决策方法:层次分析法原理 [M].天津:天津大学出版社,1998:51-59.
[8] 李昆仑.层次分析法在城市道路景观评价中的运用 [J].武汉大学学报(工学版),2005,38(1):143-147,152.
[9] 杨 军.景观型红豆杉的优良品种选育与造型评价 [D].福州:福建农林大学,2009.
[10]孙 明,李 萍,张启翔.基于层次分析法的地被菊品系综合评价研究 [J].西北林学院学报,2011,26(3):
177-181.
[11]洪志国,李 焱,范植华,等.层次分析法中高阶平均随机一致性指标(RI)的计算 [J].计算机工程与应用,2002,
38(12):45-47.
On Selection of Superior Trees of
Liquidambar Formosanain Guizhou Province
ZHANG Guang-hui, PU Ying-chun,
GUAN Jia-jie, REN Guang-lian
Forestry Survey and Planning Institute of Guizhou Province,Guiyang 550000,China
Abstract:Sixty superior trees of Liquidambar formosana have been selected from the natural secondary
stand in 12counties of Guizhou Province.By means of 5dominant tree comparison T-texting,the selection
standard of Liquidambar formosanasuperior trees have been formulated as tree height,DBH and volume,
which are 6%,13%and 23%respectively higher than mean trees.By using the analytic hierarchy process
(AHP),making an appraisal further to morphological index of superior trees which the growth index up to
standard,selected 10superior trees.The 10superior trees can be used as female parent for excelent varie-
ties breeding.
Key words:Liquidambar formosana;superior trees;dominant trees;analytic hierarchy process
责任编辑 潘春燕
32第9期 张光辉,等:贵州乡土树种枫香树优树选择研究