Evaluation and Screening of Rare and Endangered Plants Applicable to Hangzhou Landscape Architecture
The preservation and expansion of rare and endangered plant germplasm resources in Hangzhou Botanical Garden are carried out according to the National Key Protected Wild Plant List (2021) and the National Key Protected Wild Plants. 100 rare and endangered plants currently preserved and bred were selected. In order to further screen for rare and endangered plants suitable for the environmental climate of Hangzhou, the Analytic Hierarchy Process (AHP) was used to comprehensively evaluate them and a comprehensive evaluation system was constructed. Among them, 10 rare and endangered plants such as Gongtong and Silver Witch Plum are at the first level, 27 plants such as Southern Taxus and Zhejiang Nan are at the second level, 43 plants such as Water Pine and Chicken Ma are at the third level, and walnut and Chinese torreya are at the fourth level. 10 ornamental rare and endangered plants with good adaptability were selected to provide theoretical basis and data support for further work in the future.
Rare and Endangered Plants
观赏植物的开发和应用能够极大地丰富园林景观,提升城市和乡村的绿化水平,为人们创造更加优美的生活和工作环境。观花乔木等观赏植物通过其鲜艳的花朵、独特的形态和色彩,给人们带来视觉上的美感。
珍稀濒危植物,是指由于环境的变化而面临绝种危机的植物。植物濒危的原因非常复杂,其人类的不当活动以及气候变化和外来入侵物种的蔓延等外部因素却是植物物种走向濒危之路的主要原因
层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称AHP)是一种系统化的决策支持技术,它通过将复杂决策问题中的元素条理化地划分为目标层、准则层(或称为标准层)以及方案层等多个相互关联的层次结构,进而在这些层次结构的基础上,综合运用定性与定量分析手段进行深入的评估与比较。该方法由美国著名运筹学家托马斯·萨蒂(T. L. Saaty)教授
本研究采用层次分析法,对目前保育于杭州植物园的珍稀濒危植物进行了客观评价。结合杭州市独特的气候条件特点,对不同属种的植物进行了全面的评价与筛选,得到了观赏性、抗逆性和经济性表现较佳的种类,旨在为这些植物在杭州市的大面积推广及应用提供科学依据和理论支持。
杭州植物园(杭州西湖园林科学研究院)地处杭州市西湖风景名胜区,北纬30˚15',东经120˚16',占地228.74 hm2。气候属亚热带季风区,年均气温16.2℃,一年有明显的四季之分,年降水量约1500 mm。土壤为黄壤和红壤,pH 4.9~6.5,肥力适中。园内丘陵和谷地相间,分布有大小水池,能够较好地代表杭州地区的地理区位。
前期初步筛选出在园内保存的100种具有较优良观赏价值的珍稀濒危植物,具体包括有水松、浙江楠、银缕梅、红果榆、竹柏、青檀、秤锤树、江南油杉、闵楠、红豆树、天台鹅耳枥、红毛椿、珙桐、天目木兰、楠木、南方红豆杉等乔木。草本植物有重瓣铁线莲、睡菜等。
本研究运用层次分析法(Analytical Hierarchy Process,简称AHP),将观赏性状定性和定量,对杭州市植物园种植的珍稀濒危植物进行评价分析。运用数据分析软件SPSS 28.0计算指标权重并自动进行一致性检验。
本研究的核心目标聚焦于探索并筛选出适宜于杭州地区栽培的珍稀濒危植物种类,首要考量其栽培适应性,确保植物能在当地环境中健康生长。同时,兼顾经济效益与生态效益的双重目标,力求实现珍稀植物资源保护与可持续利用的和谐统一。
为实现上述目标,本研究通过系统回顾植物资源观赏评价领域的相关文献,并广泛征求植物学专家的专业意见,精心构建了一个多层次、多维度的评价模型(见
目标层(A) | 约束层(C) | 标准层(P) |
珍稀濒危植物观赏性综合评价 | C1(观赏特性) | P1(花果色);P2(花果奇特性);P3(花果观赏期);P4(叶型/面积));P5(叶色);P6(株型) |
C2(开发潜力) | P7(开发利用);P8(市场前景);P9(来源性) | |
C3(生物学特性) | P10(生态习性);P11(抗逆性);P12(分布范围);P13(繁殖难易程度) |
在植物景观应用综合评价体系中,评价指标的权重确定过程采用了严谨的科学方法。首先,通过组织专家及同行评审团,对体系中的约束层(C)与标准层(P)进行重要性排序,基于这些排序构建出权重计算矩阵。随后,利用一致性检验方法确保所构建矩阵的合理性,只有当矩阵通过检验后,才进一步计算得出约束层及标准层中各因子的具体权重值。具体而言,依据预先建立的结构化模型,我们采用了二元相对比较的1~9标度法(见
标度 | 含义 |
1 | 表示两因素相比,具有同等重要 |
3 | 表示两因素相比,一因素比另一因素稍微重要 |
5 | 表示两因素相比,一因素比另一因素明显重要 |
7 | 表示两因素相比,一因素比另一因素强烈重要 |
9 | 表示两因素相比,一因素比另一因素极端重要 |
2, 4, 6, 8 | 表示两相邻标度的中间值 |
倒数 | 倒数因素i与j比较得判断bij,则因素j与i比较的判断bji= 1/bij |
根据前人对于景观应用的研究
约束层 | 标准层 | 分值 | ||||
5 | 4 | 3 | 2 | 1 | ||
观赏特性 | 花果色 | 极鲜艳 | 较为鲜艳 | 稍鲜艳 | 颜色普通 | 色泽暗淡 |
花果奇特性 | 极奇特 | 性状奇特 | 性状普通 | 性状一般 | 观赏性差 | |
花果期 | <90 d | 45 d < 60 d | 30 d < 45 d | 10 d < 30 d | 10 d | |
叶型/叶面积 | 叶大且密集、型状奇特 | 叶较大、叶型较好、有一些奇特 | 叶中等、叶型普通 | 叶小、叶型普通 | 叶小、叶型差 | |
叶色 | 常色叶彩色 | 秋色叶、四季常色叶鲜亮 | 叶色变化不明显 | 叶色普通 | 叶色差 | |
株型 | 株型优美 | 外形较好 | 外形一般 | 外形散乱 | 外形不美观 | |
开发潜力 | 开发利用 | 尚未被利用 | 偶尔被利用 | 小范围利用 | 较多被利用 | 已广泛被利用 |
市场价值 | 极具观赏性 | 观赏性一般 | 观赏性较差 | 观赏性差 | 观赏性很差 | |
来源性 | 野外资源丰富 | 野外资源较多 | 野外资源较少 | 野外资源少 | 稀有 | |
抗逆性 | 抗寒、抗旱、抗涝、抗病害 | 4项占3项 | 4项占2项 | 4项占1项 | 4项占0项 | |
生物学特性 | 生态习性 | 适应性很强 | 适应性强 | 适应性较强 | 适应性一般 | 适应性弱 |
繁殖难易度 | 多种繁育方式、生长快 | 易繁育、生长较快 | 能繁育 | 较难繁育 | 极难繁育 | |
分布范围 | 极广 | 广 | 较广 | 较窄 | 窄 |
Ⅰ级(>7.0):评价分数7.0以上确定为第Ⅰ等级。
II级(6.0~7.0):评价分数为6.0~7.0分确定为第II等级
ⅡI级(4.5~6.0):评价分数为4.5~6.0分确定为第Ⅲ等级。
IV级(0~4.5):评价分数为4.5分以下确定为IV第等级。
经由严谨的实验数据处理与分析流程,系统地计算了结构模型各层级之间的比较判断矩阵的CR (一致性比率)值(见
层次 | 判断矩阵 | 权重值 | |||||||
A-Ci | A | C1 | C2 | C3 | Wi | λmax= 3.0385CI = 0.0166CR = 0.0370 < 0.1 | |||
C1 | 1 | 3 | 1/3 | 0.2969 | |||||
C2 | 1/3 | 1 | 1/5 | 0.0856 | |||||
C3 | 3 | 5 | 1 | 0.6175 | |||||
C1-Pi | C1 | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | Wi | λmax= 7.284CI = 0.0473CR = 0.0375 < 0.1 |
P1 | 1 | 1 | 3 | 5 | 5 | 5 | 0.1942 | ||
P2 | 1 | 1 | 3 | 5 | 3 | 3 | 0.3662 | ||
P3 | 1/3 | 1/3 | 1 | 3 | 4 | 1 | 0.1696 | ||
P4 | 1/5 | 1/5 | 1/3 | 1 | 1/3 | 3 | 0.0787 | ||
P5 | 1/3 | 1/3 | 1/4 | 2 | 1 | 3 | 0.1199 | ||
P6 | 1/5 | 1/3 | 1 | 1/3 | 1/3 | 1 | 0.0714 | ||
C2-Pi | C2 | P | P | P | Wi | λmax= 3.0385CI = 0.0193CR = 0.0367 < 0.1 | |||
P7 | 1 | 1/5 | 1/3 | 0.1047 | |||||
P8 | 5 | 1 | 3 | 0.6370 | |||||
P9 | 3 | 1/3 | 1 | 0.2583 | |||||
C3-Pi | C3 | P | P | P | P | Wi | λmax= 4.0499CI = 0.0166CR = 0.0189 < 0.1 | ||
P10 | 1 | 2 | 7 | 5 | 0.5317 | ||||
P11 | 1/2 | 1 | 5 | 2 | 0.2749 | ||||
P12 | 1/7 | 1/5 | 1 | 1/3 | 0.0574 | ||||
P13 | 1/5 | 1/2 | 3 | 1 | 0.1360 |
C层 | C层总排序值 | P层指标 | P层单排序权值 | P层总排序权值 |
C1(观赏特性) | 0.2969 | P1 | 0.1942 | 0.0576 |
P2 | 0.3662 | 0.1087 | ||
P3 | 0.1696 | 0.0504 | ||
P4 | 0.0787 | 0.0234 | ||
P5 | 0.1199 | 0.0356 | ||
P6 | 0.0714 | 0.0212 | ||
C2(开发潜力) | 0.0856 | P7 | 0.1047 | 0.0090 |
P8 | 0.6370 | 0.0545 | ||
P9 | 0.2583 | 0.0221 | ||
C3(生物学特性) | 0.6175 | P10 | 0.5317 | 0.3283 |
P11 | 0.2749 | 0.1698 | ||
P12 | 0.0574 | 0.0354 | ||
P13 | 0.1360 | 0.0840 |
通过层次分析法(AHP)对珍稀濒危植物观赏资源进行指标权重和重要性分析。根据建立的各层判断矩阵,计算出其各层指标的权重值。从
种名 | 观赏特性 | 开发潜力 | 生物学特性 | 综合评分 | 等级 |
珙桐 | 2.0293 | 0.5838 | 5.5296 | 8.1427 | I |
银缕梅 | 2.2018 | 0.5059 | 5.1924 | 7.9001 | I |
景宁木兰 | 1.9353 | 0.5439 | 5.3960 | 7.8752 | I |
夏蜡梅 | 1.6506 | 0.7074 | 5.4298 | 7.7878 | I |
连香树 | 1.9501 | 0.6321 | 5.2037 | 7.7859 | I |
天目玉兰 | 1.8004 | 0.5509 | 5.3397 | 7.6910 | I |
七子花 | 2.0546 | 0.5853 | 4.9778 | 7.6177 | I |
长瓣短柱茶 | 1.5300 | 0.7123 | 5.0463 | 7.2886 | I |
日本荚蒾 | 1.9906 | 0.5992 | 4.4897 | 7.0795 | I |
银杏 | 2.5145 | 0.5542 | 3.9366 | 7.0053 | I |
喜树 | 2.1000 | 0.6321 | 3.9366 | 6.9959 | II |
软枣猕猴桃 | 1.9987 | 0.5771 | 4.2638 | 6.9520 | II |
浙江楠 | 1.5141 | 0.5501 | 4.3762 | 6.9396 | II |
重瓣铁线莲 | 1.9040 | 0.6136 | 4.8754 | 6.9174 | II |
南方红豆杉 | 2.0651 | 0.6812 | 4.3998 | 6.8604 | II |
鹅掌楸 | 1.7973 | 0.5411 | 4.1141 | 6.8506 | II |
睡菜 | 1.9436 | 0.5658 | 4.5122 | 6.8317 | II |
鸡爪槭 | 2.1127 | 0.6100 | 4.3223 | 6.8066 | II |
猬实 | 1.7602 | 0.5681 | 4.0839 | 6.7844 | II |
水青树 | 1.2597 | 0.4969 | 4.4561 | 6.7806 | II |
研究综合评价模型的评价结果基本上反映了在浙江省杭州市引种和保育的珍稀濒危植物的生物学属性。评价方法和指标具有一定的科学性和合理性。
珍稀濒危植物往往具有独特的形态、色彩和生长习性,这些特性使它们具有很高的观赏价值。通过科学的繁育技术和商业化的推广,这些植物不仅可以在自然环境中得到保护,还可以在园林绿化、景观设计和植物园等领域得到广泛应用,为人们带来美的享受。
园林绿化:珍稀濒危植物可以用于城市公园、广场、街道等公共空间的绿化。例如,银杏、红豆杉等树种因其独特的观赏特性而广受欢迎。这些植物的种植不仅美化了城市环境,还提高了市民的生活质量。在景观设计项目中,珍稀濒危植物可以作为重要的元素来营造独特的景观效果。通过合理的配置和布局,这些植物可以与周围的建筑、水体等景观元素相协调,形成具有地方特色的景观风貌。
植物园是展示珍稀濒危植物的重要场所。在植物园中,可以通过建立专门的展示区来展示这些植物的形态、生长习性和生态价值。同时,植物园还可以开展科普教育活动,提高公众对珍稀濒危植物保护的认识和重视程度。
通过观赏价值利用,可以提高公众对珍稀濒危植物的认识和重视程度,从而促进植物保护工作的开展。同时,商业化的推广也可以为植物保护提供资金支持。
维护生物多样性:珍稀濒危植物是生物多样性的重要组成部分。通过观赏价值利用,可以保护这些植物的生存环境和种群数量,从而维护生物多样性和生态平衡。
提升环境美学价值:珍稀濒危植物具有独特的观赏特性,通过观赏价值利用可以提升环境的美学价值。同时,这些植物还可以作为文化符号和象征元素来传承和弘扬地方文化。
通过科学的繁育技术和商业化的推广,这些植物可以在园林绿化、景观设计和植物园等领域得到广泛应用
以在杭州植物园保育引种的100种珍稀濒危植物的观赏价值、开发潜力和生物学特性等3个方面的特性作为约束层,使用层次分析法(AHP)对其进行了综合评价并构建了评价体系。将100种珍稀濒危植物划分为了4个等级,再通过优中选优选取了10种具备较好观赏价值,同时也能够较好适应杭州地区环境的珍稀濒危植物,涵盖了乔木、灌木。其中有珙桐、银缕梅、景宁木兰、夏蜡梅、连香树、天目玉兰、七子花、长瓣短柱茶、日本荚蒾、银杏(
先前的研究仅采用层次分析法(AHP)对单一属种的珍稀濒危植物进行评价与筛选,且未充分考虑这些植物在当地具体的生长条件和状态。本研究则聚焦于观赏效果这一核心要素,结合杭州市的实际环境,对不同属种的植物进行了全面的评价与筛选,从而得出了具有价值的结果,目前仍然存在多种珍稀濒危植物的观赏价值有待进一步开发。
*通讯作者。