全 文 ：林业科学研究!"#$%!"&"$#$%# %)
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!!文章编号!$##$($)*&""#$%##$(##%#(#%
基于层次分析法的乐东拟单性木兰
优良种源选择
蒋艾平$! 刘!军$! 姜景民$!! 张建忠"! 徐永勤"! 沈凤强"
"$+中国林业科学研究院亚热带林业研究所!浙江 富阳!,$$)##%
"+浙江省杭州市余杭区长乐林场!浙江 杭州!,$$$",#
收稿日期$ "#$)(#-(",
基金项目$ 国家林业公益性行业科研专项重大项目""#$"#),##%浙江省花卉新品种选育重大科技专项重点项目""#$"P$"*#* ["#
作者简介$ 蒋艾平"$*&*(#!男!湖南郴州人!硕士研究生!主要从事林木种质资源研究+
!
通讯作者$=217M=0-##$8$"-+9:0
摘要!以乐东拟单性木兰 $) 个种源试验林幼林为材料!利用层次分析方法对其进行综合评价) 研究结果表明$乐东
拟单性木兰树高,胸径,树冠浓密度,叶面积,造林保存率和叶色 - 个性状地理种源差异显著!改良潜力大%这 - 个性
状的广义遗传力分别为 #+&,%,#+&$$,#+&%,#+&",,#+*%#,#+#&!说明环境因子对这些性状的影响较小!而遗传因
子对其影响较大) 通过层次分析法对 $) 个乐东拟单性木兰种源进行分析!乐东拟单性木兰种源优劣排序为$DPn
_]nHrnkHnDjnND nPknZ_nranH` nNknH]nH^ nk?H) 其中福建顺昌,湖南新宁,浙江龙泉和福建将
乐 ) 个种源在浙北地区具有推广和应用价值!而江西龙南,海南乐东及海南尖峰岭 , 个种源在浙北地区的生长,适
应和观赏性状表现较差)
关键词!乐东拟单性木兰%种源%层次分析法%变异%选择
中图分类号!D""+, 文献标识码!.
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第 $ 期 蒋艾平等$基于层次分析法的乐东拟单性木兰优良种源选择
乐东拟单性木兰"H(#(3@$#2( 1(&?6A$6%2%"P;6(
7
/之间的海南,广东,广西,贵州,湖南,江西,福建,
浙江 & 个省区的 )# 多个县市!最南端为海南的尖峰
岭!最北端为湘西北的桑植县!垂直分布在海拔 ,##
$ &## 0热带至中亚热带森林中*"+ ) 该种为我国
特有濒危保护植物!且被列入世界木兰科红色
名录*,+ )
乐东拟单性木具有极高的观赏和用材价值!且
属于我国特有物种!因此在国内对乐东拟单性木兰
研究比较全面深入) 目前研究主要集中在乐东拟单
性木兰分布现状,资源量,种群结构和群落特征*)+ ,
组织培养*%+ ,地理种源变异规律*-+ !以及光照,温
度,水分对乐东拟单性木兰生理特性的影响等方
面* [*+ ) 然而对乐东拟单性木兰优良种源选择的研
究却少有报道)
层次分析法".Q` #是由美国匹兹堡大学教授
J+H+D1F5在 "# 世纪 # 年代提出来的) 此方法可
以将复杂的问题分解为若干层次!在比原来问题简
单得多的层次上逐步分解,分析!并可将人的主观判
断和定性分析用数量形式表达,转换和处理*$#+ ) 因
此层次分析法能提供一个层次思维框架!使结构更
加严谨,思路更清晰!同时也增强了判断的客观
性*$$+ ) .Q` 在经济,农业,军事等领域得到了广泛
的应用) 本文利用 .Q` 对乐东拟单性木兰进行地
理种源变异的选择!可以将复杂的种源选择问题通
过分解成若干明晰的层次而得到简化!并且可以将
其量化以减少人为的主观因素!以使乐东拟单性木
兰优良种源的选择更加简明,客观)
$!材料与方法
9+9:试验材料
"##, 年 & 月底至 * 月中旬中国林科院亚热带林
业研究所林木种质资源课题组采集了浙江,广西,海
南,湖南,江西,福建 - 个省区 $) 个乐东拟单性木兰
种源的种子!然后在浙江富阳中国林科院亚热带林
业研究所育苗基地进行育苗!育种地年平均降水量
$ )%"+% 00!年平均气温 $-+"f!年均无霜期 ")&
E) 于 "##% 年在浙江省杭州市余杭区长乐林场进行
造林) 造林苗为 $ 年生乐东拟单性木兰实生苗!株
行距 "+# 0q"+# 0) 试验为随机区组设计!$# 株双
行小区!% 次重复)
9+;:试验调查
"#$" 年 $" 月对试验林进行调查!调查内容包
括树高,胸径,叶面积,通直度,树冠浓密度,叶色,抗
病虫害和造林保存率等) 叶面积数据采用北京恒瑞
天创机电设备有限公司生产的/P.(aZ#" 手持式叶
面积仪测得!通直度"分最好,较好,适中,较差,最
差!分别计为 %,),,," 和 $#,树冠浓密度"分浓密,
较浓密,适中,较稀疏,稀疏!分别计为 %,),,," 和
$#,叶色"分鲜红,淡红,浓绿,较浓绿,黄绿色!分别
计为 %,),,," 和 $#的数值均由赋值而得) 在每个
种源中随机抽取 % 株乐东拟单性木兰!植株完全不
受或受害较轻!生长良好或生长及观赏性状影响不
大为抗病虫害!植株受害严重或受害部分超过
%#d!生长不良,观赏性状较差为不抗病虫害!根据
以上标准来确定 % 株树中抗病虫害的株数) 由于赋
值时已消除了量纲!所以通直度,树冠浓密度,叶色
和抗病虫害等数据不用再进行标准化!可以直接进
行方差分析)
9+<:层次分析法
$+,+$!建立层次结构模型!层次分析法是把复杂
的定性事件看作一个大系统!进而作出定量分析的
方法) 对乐东拟单性木兰种源变异的综合评价就是
复杂的系统问题!选出最优种源是其终极目标"目标
层.#!围绕终极目标所构建的指标评价体系既要关
注乐东拟单性木兰的生长性状!更要关注它的观赏
性状和适应性!具体指标见图 $)
图 $!乐东拟单性木兰优良种源选择指标评价体系
$+,+"!构造判断矩阵!构造判断矩阵*$#+一般采用
$ * 及其倒数的标度方法!即把各评价因素从劣到
优均划分为 % 个等级!用 $,",,,),% 表示) 同一层
的因素两两比较得出相对于上一层因素的相对重
$%
林!业!科!学!研!究 第 "& 卷
要值)
$+,+,!层次单排序及其一致性检验!先计算出判
断矩阵的最大特征根!然后计算出特征根对应的特
征向量%特征向量经规一化后即为同一层次相应因
素对于上一层次某因素相对重要性的排序权值*$#+ )
一致性指标D4c"
*
01A
[6#X"6 [$#!其中
*
01A
为矩
阵最大特征根!6 为矩阵的阶) 平均随机一致性指
标4c" [%[,* h)[,#)6[$["&6" h#[")"6,#X"$[
"6[#[%)6
"
h#[$,&6
,
#!其中 6 为矩阵的阶) 当
随机一致性比率 DcD4X4m#+$# 时!认为层次单
排序的结果有满意的一致性"表 ",,,),%#)
表 9:+LK判断矩阵
因素 L
$
L
"
L
,
N
$
一致性
L
$
$ ) , #+-,# #
L
"
$b) $ $b" #+$)" "
D
$
c#+#$
L
,
$b, " $ #+")% *
!!注$N
$
表示L
$
,L
"
,L
,
相对于 .的权重值!D
$
表示 .(L的随
机一致性比率)
表 ;:K
9
LN判断矩阵
因素 P
$
P
"
N
"
一致性
P
$
$ " #+-& ,
D
"
c#+### #
P
"
$b" $ #+,)%
!!注$N
"
表示 P
$
,P
"
相对于 L
$
的权重值!D
"
表示 L
$
(P的随机
一致性比率)
表 <:K
;
LN判断矩阵
因素 P
,
P
)
P
%
P
-
N
,
一致性
P
,
$ " ) % #+%$, )
P
)
$b" $ , ) #+,,) $
D
,
c#+#)* &
P
%
$b) $b, $ " #+$$* "
P
-
$b% $b) $b" $ #+#-$ &
!!注$N
,
表示P
,
,P
)
,P
%
,P
-
相对于 L
"
的权重值! D
,
表示 L
"
(P
的随机一致性比率)
表 =:K
<
LN判断矩阵
因素 P
P
&
N
)
一致性
P
$ , #+, ,
D
)
c#+### #
P
&
$b, $ #+"%" #
!!注$N
)
表示 P
,P
&
相对于 L
,
的权重值!D
)
表示 L
,
(P的随机
一致性比率)
$+,+)!层次总排序及一致性检验!层次总排序是
计算准则层P所有因素对于最高层相对重要性的排
序权值) 一致性检验 Dc#+#$ m#+$#!所以认
为层次总排序的结果有满意的一致性) 当准则层因
素的数量较多时!通常可以采用绝对评价的数量学
方法计算其综合数量评价值*$"+ ) 这里计算乐东拟
单性木兰优良种源的综合数量评价值时采用的就是
绝对评价的数量学方法!乐东拟单性木兰优良种源
综合数量评价值":#的计算公式如下$
:Z
$
"
2Z$
N
$2
$2
]
$
)
aZ$
N
"a
"a
]
$
"
@Z$
N
,@
,@
!!式中!
$2
,N
$2
分别为生长性状的各项指标的数
量评价"即平均胸径值,平均树高值#和各项指标的
排序权重值%
"a
,N
"a
分别为观赏性状的各项指标的
数量评价"即平均叶面积,树冠浓密度,通直度,叶
色#和各项指标的排序权重值%
,@
,N
,@
分别为适应
性状的各项指标的数量评价"即抗病虫害,造林保存
率#和各项指标的排序权重值)
广义遗传力用续九如*$,+方法估算!采用 /A9<3
"##, 和 ^` D$$+% 软件在计算机上进行计算)
"!结果与分析
;+9:乐东拟单性木兰生长性状的地理种源变异
通过对 * 年生乐东拟单性木兰 $) 个种源的树
高,胸径 " 个生长性状统计分析"表 %,-#可知$* 年
生乐东拟单性木兰 $) 个种源中!湖南新宁种源平均
树高值最大!为 -")+# 90!平均树高值最小的是海南
尖峰岭种源!为 %$%+& 90) 平均胸径值最大的是浙
江龙泉种源!为 -+$&& 90!而平均胸径值最小的是贵
州榕江种源!为 )+*") 90) 平均胸径和平均树高广
义遗传力分别是 #+&$$ 和 #+&,%) 通过数据分析表
明!胸径和树高这 " 个生长性状具有显著的地理种
源差异)
;+;:乐东拟单性木兰适应性状的地理种源变异
通过对 * 年生乐东拟单性木兰不同种源抗病虫
害和造林保存率 " 个适应性状统计分析"表 %,-#!
结果表明$$) 个种源抗病虫害性状广义遗传力很
低!种源差异不是很显著!这可能是在试验过程中各
区组之间存在着微环境差异!引起环境因子对抗病
虫害性状的干扰!导致环境因子比遗传因子对此性
状的影响大) 然而造林保存率的地理种源变异很显
著!其中浙江龙泉种源造林保存率最高!为 *%d!海
南尖峰岭种源造林保存率最低!为 ,-d!造林保存
率广义遗传力是 #+*%#) 说明造林保存率这一指标
具有可选择性!受遗传因子的影响较大)
;+<:乐东拟单性木兰观赏性状的地理种源变异
由表 %,- 可以看出!* 年生乐东拟单性木兰不
同种源叶色,通直度,叶面积及树冠浓密度 ) 个观赏
性状具有不同地理种源变异差异) 贵州黎平种源叶
色值最大!为 )+#% #!贵州榕江种源叶色值最小!为
"+#$$ -!叶色最大值是最小值的 "+#" 倍!广义遗传
"%
第 $ 期 蒋艾平等$基于层次分析法的乐东拟单性木兰优良种源选择
力是 #+#&) 福建顺昌种源平均叶面积最大!为
)#+&%) %!福建明溪种源平均叶面积最小! 为
""+,)& $!平均叶面积最大值是最小值的 $+&, 倍!
广义遗传力是 #+&",) 树冠浓密度最大值 )+),& 为
最小值,+-"#的 $+", 倍!广义遗传力是 #+&%) 平均
通直度最大值 )+*,) 为最小值 ,+&%" 的 $+"& 倍!广
义遗传力很低) 可见叶色,叶面积和树冠浓密度具
有显著的地理种源差异!而通直度没有显著的地理
种源差异)
表 ?:乐东拟单性木兰 9= 个种源主要性状及综合数量评价
种源
N
胸径b90 树高b90 叶面积b90" 抗病虫害 造林保存率bd 叶色 通直度 树冠浓密度
综合数量
评价值":#
权重值"U# #+"$ & #+),, #+##& & #+#-" #+$*# $ #+#$ #+#) % #+#,
贵州榕江"Nk# )+*") %,+# ,"+$)* # ,+- & "+#$$ - )+%*, ,+-%& "%$+$%
贵州从江"Pk# %+)%) %&-+# "%+%*# )+# &% "+, % )+$)# )+$$# ""+#*)
海南尖峰岭"k?H# )+*-" %$%+& "*+$%- - ,+# ,- ,+$$- , )+%"- ,+)#" ","+"") -
福建顺昌"DP# %+%# -",+) ""+", " )+" *# ,+"," & )+-)* )+),& "&*+,%,
贵州黎平"H`# %+"" %"+& "*+&#* - ,+& % )+#% # )+%* ,+&)" "-)+%#$ -
浙江庆元"ra# %+,," %*+) ")+&** & )+" &* "+-& ) )+&%) )+#%& "#+#$, &
福建将乐"kH# %+*$- -#&+" "+#"# , )+) *) "+%"- )+&" )+$*) "&,+%* %
湖南桑植"Dj# -+#&# -#-+) ,)+$-& * )+& *# "+&) - )+") )+#&# "&"+$, ,
浙江龙泉"Hr# -+$&& -$%+) ",+,), " )+- *% "+))- # )+*,) )+$&& "&-+*)
江西龙南"H]# %+$#- %",+- ",+)- - )+" *) ,+#) $ )+&"" ,+-"# ")-+$) &
广西融水"ND# %+--" -#+- ,$+-*) , )+# &$ "+",, , )+* )+""- "&#+&", ,
湖南新宁"_]# -+$&) -")+# ,,+-$) " )+) &- "+$# , )+*#* )+,,) "&*+#%$
海南乐东"H^ # )+*) %"*+) )#+&%) % ,+" )% "+-"& - ,+&%" ,+-"# ",*+*$ *
福建明溪"Z_# %+"$" %&$+) ""+,)& $ )+" *) ,+"#& , )+&)) )+#%& "$+&&
!! 注$N表示准则层P相对于目标层.的权重值)
表 @:乐东拟单性木兰 9= 个种源主要性状的方差分析
性状 变异来源 平方和 均方 !值 广义遗传力
树高 区组 & ,#$+)), - $%+)*-
-+#-&
!!
#+&,%
种源 -$ *&+### $ $#-+%#
胸径 区种 $)+#-* $+#&"
%+"&
!!
#+&$$
种源 $$+)%% #+"#%
树冠浓密度 区组 -+$*% #+)
+#$%
!!
#+&%
种源 ,+&## #+#-&
通直度 区组 -+"#& #+)& $+,# #+"#
种源 $*+%-- #+,)*
叶色 区组 $+"&- $+,,#
,+)$*
!!
#+#&
种源 "$+&, #+,&*
叶面积 区组 $ %,&+%#% $$&+,)
%+-,)
!!
#+&",
种源 &&"+,$* "$+##&
造林保存率 区组 "$ *+%## $ --+,$
$*+&*,
!!
#+*%#
种源 ) "#+### &)+"&-
抗病虫害 区组 $-+)$ $+"- $+&)& #+)%*
种源 ,&+)## #+-&-
!!注$
!!
表示显著性概率为 #+#$)
;+=:乐东拟单性木兰优良种源选择
根据表 % 中的权重值"N#可知!在这 & 个指标
中树高和胸径的权重值最大!分别是 #+),, 和
#+"$ &!说明在 * 年生乐东拟单性木兰优良种源选
择上这两个因素占有很重要的分量) 通过综合数量
评价值":#大小!可以得出 $) 个 * 年生乐东拟单性
木兰种源的排列顺序$DPn_]nHrnkHnDjnND
nPknZ_nranH` nNknH]nH^ nk?H) 从排列
顺序可以看出!福建顺昌,湖南新宁,浙江龙泉和福
建将乐 ) 个 * 年生乐东拟单性木兰种源在浙江杭州
地区综合表现较好!并且福建顺昌和湖南新宁两个
种源的综合评价值相差非常小%而江西龙南,海南乐
东,海南尖峰岭 , 个 * 年生乐东拟单性木兰种源在
浙江杭州地区的综合表现较差)
,!结论与讨论
由于种群距离较远,基因交流机会少,结实母株
极度减少等原因!从而严重限制了乐东拟单性木兰
种群发展壮大*)+ ) 同时很多研究表明生境片段化将
会造成遗传多样性降低*$) [$%+ !这也是限制乐东拟单
性木兰种群发展壮大!致使其成为濒危树种的重要
原因) 研究树种地理种源间的生长和适应性变异!
为试验地区筛选经济性与适应性较佳种源!是全分
布区种源试验的重要内容*$-+ ) 本文通过层次分析
法对 * 年生乐东拟单性木兰种源进行了分析,选择!
为浙北地区推广和应用乐东拟单性木兰提供了科学
依据) * 年生乐东拟单性木兰生长性状中的胸径和
树高,适应性状中的造林保存率和观赏性状中的叶
色,叶面积及树冠浓密度具有显著的地理种源差异!
,%
林!业!科!学!研!究 第 "& 卷
广义遗传力很高) 说明加性基因在这个 - 个性状中
占了重要比例!环境因子在其中所占比例较小!这 -
个性状具有很大的改良潜力) 然而 * 年生乐东拟单
性木兰抗病虫害和通直度的地理种源差异不大!这
可能是在试验过程中各区组之间存在着微环境差
异!引起环境因子对抗病虫害性状的干扰!导致环境
因子比遗传因子对此性状的影响大) 以上研究结果
说明种源与立地环境存在显著互作效应) 李建民对
& 年生不同种源马褂木 " /2#2"F$6F#"6 )*26$6%$
"Q<0K3+# D1IM+#研究发现!随着立地条件的改善!
马褂木树高,胸径和冠幅生长增加!枝下高增长*$+ %
周志春等对木荷"I)*2@( %?G$#7( B1IE7+
响木荷种源生长性状和分支性状*$&+ ) 所以种源选
择中要重视种源与立地条件互作和种源遗传稳
定性)
表型变化是物种进化的重要方面*$*+ !种群间的
表型变化反映了种群对不同环境的适应状况*"#+ !表
型多样性是遗传多样性与环境多样性的综合体
现*"$+ ) 由层次分析法对 * 年生乐东拟单性木兰各
种源表型分析表明!福建顺昌,湖南新宁,浙江龙泉
和福建将乐种源在浙江杭州地区具有良好的表现!
可以作为优良种源在浙北地区进行推广和应用%而
江西龙南,海南乐东和海南尖峰岭种源在浙江杭州
地区表现较差) 通过层次分析法得到的综合评价值
较高的乐东拟单性木兰种源都属于东部地区种源!
这与刘军等在乐东拟单性木兰地理种源变异的研究
中用聚类法对地理种源优劣的区分聚类基本相
同*-+ ) 然而不属于东部种源区的湖南新宁种源综合
评价值却很高!属于东部种源区的江西龙南种源综
合评价值却很低!这可能与这两个地区的气候和浙
江富阳的气候相似程度不大有关)
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学学报!"##!"*""#$$*& ["#"+
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选择研究*k++林业科学研究!"#$"!"%"%#$%-) [%-&+
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生长和生理特性的影响*k++安徽农业科学!"##*!,"$%#$"&$
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*&+ 王旭军!吴际友!廖德志!等+乐东拟单性木兰光合蒸腾及水分
利用效率研究*k++中国农学通报!"##&!")"$##$$% [$&+
**+ 余燕华+低温胁迫对乐东拟单性木兰若干生理特性影响初报
*k++亚热带植物科学!"#$"!)$")#$,$ [,)+
*$#+ 王莲芬!许树柏+层次分析法引论*Z++北京$中国人民大学出
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*$$+ 吴殿廷!李东方+层次分析法的不足及其改进的途径*k++北京
师范大学学报$自然科学版!"##)!)#""#$"-) ["-&+
*$"+ 赵焕臣+层次分析法(((一种简易的新决策方法*Z++北京$
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36F2:7!$**-! $$"$##$)$, [)$&+
*$%+ 陈克霞!王!嵘!陈小勇+天山片段生境中山姜种群遗传结构
*k++生态学报!"##&!"&"-#$")&$ [")&%+
*$-+ 毛爱华!陈晓阳!李!悦!等+$* 年生侧拍种源变异及选择研究
*k++北京林业大学学报!"#$#!,""$#$"" ["&+
*$+ 李建民+马褂木地理遗传变异和优良种源选择*k++林业科学!
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选*k++林业科学研究!"##-!$*"-#$$& [")+
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)%