兰科（Orchidaceae）是被子植物家族中最大的科之一,包含有850余属,25 000多种,广泛分布于全球的热带和亚热带地区,少数分布于温带地区[1]。其中,部分兰科植物植株姿态优美,花色鲜艳、花形奇异,叶色靓丽、叶形奇特,具有极高的观赏价值和园艺开发潜力。如兰属（Cymbidium Sw.）、蝴蝶兰属（Phalaenopsis Bl.）、兜兰属（Paphiopedilum Pfitz.）等兰科植物是世界有名的花卉名品[2]。广东省是我国兰科植物主要分布区之一,具有丰富的野生兰科植物资源,尤其是广东省特有的野生兰科植物种类,目前共计有16种,如广东兜兰（Paphiopedilum guangdongense）[3]、始兴石斛（Dendrobium shixingense）[4]和深圳香荚兰（Vanilla shenzhenica）[5]等均有较高的观赏价值,但目前没有一个综合的评价体系对其观赏性进行评价,仅在分类学、进化生物学等[6,7,8]方面研究较多。因此,建立一套合理有效的观赏性状评价体系,筛选出具有观赏价值高的兰花,能够为广东省特有兰科植物的资源开发利用和良种选育奠定基础。
目前,有关兰科植物综合评价体系的研究报道并不多,主要见于蝴蝶兰、大花蕙兰、国兰、兜兰、虾脊兰等花卉品种,它们大多采用层次分析法、主成分分析法、聚类分析和灰色关联度分析法等来构建评价体系。李娜等[9]、周俐宏等[10]采用主成分分析法、聚类分析法和灰色关联度分析法对蝴蝶兰品种的表型性状进行了评价,但并未构建综合评价体系。陈和明等[11]、陈宝玲等[12]、初美静等[13]和黄元贞等[14]均采用层次分析法分别对大花蕙兰、国兰、兜兰和虾脊兰进行了综合评价,筛选出了可应用于实际生产的首选种类。宋一岚等[15]在R型聚类分析和Q型聚类分析的基础上,采用变异系数分析、层次分析法和方差分析法对70份蝴蝶兰资源品质性状进行综合评价,其中层次分析法与R型聚类分析和Q型聚类分析的研究结果是一致的。由此可见,层次分析法是兰科植物综合评价体系中应用较为广泛和有效的一种评价方法,它将定性和定量评价相结合,以量化的具体指标为标准进行评价,从而使得结果具有更强的条理性和科学性[16,17]。此外,层次分析法相比于同类的综合评价方法,如主成分分析法、灰色关联度分析法等,更加简便,主次更分明,能更好地反映评价对象的各个性状特征[18]。因此,本研究采用层次分析法,对16种广东省特有兰科植物进行观赏性状评价,从中筛选出适合开发利用的优良种类,为兰花新品种的培育提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 研究地概况 广东省位于中国大陆最南端。全境位于北纬20°13′~25°31′和东经109°39′~ 117°19′之间。地貌类型丰富,有山脉、台地、丘陵、平原,土壤具有明显地带性,分为红壤、赤红壤、砖红壤,其分布面积分别占全省土壤面积的37.96%、24.80%、5.15%,是中国光、热和水资源最丰富的地区之一。优越的自然条件和复杂多样的地理环境使得省内的兰科植物种类丰富,数量繁多,植被生态多样[19]。
1.1.2 研究材料 本研究通过查阅相关资料[20,21,22,23],整理得到广东省特有兰科植物种类共16种,分别是：佛冈拟兰（Apostasia fogangica）、深圳拟兰（Apostasia shenzhenica）、南昆虾脊兰（Calanthe nankunensis）、蕉岭石斛（Dendrobium jiaolingense）、始兴石斛（Dendrobium shixingense）、丹霞兰（Danxiaorchis singchiana）、褐花羊耳蒜（Liparis brunnea）、南岭羊耳蒜（Liparis nanlingensis）、吉氏羊耳蒜（Liparis tsii）、南岭叠鞘兰（Odontochilus guangdongensis）、广东兜兰（Paphiopedilum guangdongense）、广东舌唇兰（Platanthera guangdongensis）、南岭舌唇兰（Platanthera nanlingensis）、紫金舌唇兰（Platanthera zijinensis）、小叶独蒜兰（Pleione microphylla）和深圳香荚兰（Vanilla shenzhenica）。在前期相关资料整理的基础上,对广东省特有兰科植物进行野外调查,根据野外分布的资源总量情况,每种调查约10~20株,观察、测量并记录调查的性状,分别为花径（cm）、花色、花数量（朵）、单枝花期（d）、花香、花枝长度（cm）、花期、叶形、叶长（cm）、叶色、株型和株高（cm）等数据。1.2 方法
1.2.1 建立综合评价模型 本研究参考刘江枫[24]的研究方法,结合广东省特有兰科植物观赏特点,建立了16种广东省特有兰科植物的观赏价值层次结构评价模型（AHP模型）（表1）,将模型分为4层,即目标层（A）、约束层（Cn）、标准层（Pn）和最低层（Dn）。目标层A即根据人们的审美观念和兰科植物的观赏特性对广东省特色兰科植物观赏价值进行全面客观地评价,使人们了解广东省特有兰科植物的观赏价值。约束层Cn指影响兰科植物观赏价值的各种因素,本评价系统选择对兰花观赏价值有较大影响的观花性状C1、观叶性状C2和观株性状C3。标准层Pn体现了约束层的具体选择标准,即观赏评价的指标,选出12个因素,分别为：花数量P1、花香P2、花期P3、花枝长度P4、单枝花期P5、花色P6、花径P7、叶色P8、叶形P9、叶长P10、株型P11、株高P12。各指标采用定性和定量评价相结合确定分值。最低层Dn为待评价的广东省特有兰科植物种类。
表1 广东省特有兰科植物观赏价值综合评价模型Tab. 1 Comprehensive evaluation model of ornamental value for endemic orchids from Guangdong |
| 1. 目标层 Objective hierarchy (A) | 观赏价值综合评价 Comprehensive evaluation of ornamental value | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2. 约束层 Principal hierarchy (Cn) | 观花性状C1 | 观叶性状C2 | 观株性状C3 | |||||||||
| 3. 标准层 Target hierarchy (Pn) | 花数量 | 花香 | 花期 | 花枝长度 | 单枝花期 | 花色 | 花径 | 叶色 | 叶形 | 叶长 | 株型 | 株高 |
| P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | P7 | P8 | P9 | P10 | P11 | P12 | |
| 4. 最低层 Bottom hierarchy (Dn) | 待评价的广东省特有兰科物种 D1 D2……Dn | |||||||||||
1.2.2 评分标准制定 结合从事兰科植物研究和园林园艺工作的专家的意见,依据待评价的广东省特有兰科植物种类的共同观赏价值和不同特征,制定出5分制评分标准（表2）。在12个指标中,花数量（朵）、花枝长度（cm）、单枝花期（d）、花径（cm）、叶长（cm）、株高（cm）为定量指标,每一物种随机选出10个作为代表,记录定量指标的数值,并求出平均值,所得平均值依据评分标准得分;花色、花香、花期、叶色、叶形、株型为定性指标,通过打分将定性指标定量化,得分越高,表示其对综合评价的贡献越大。花色：白色（1分）、黄绿色~绿色（2分）、淡黄色~黄色（3分）、粉红色~红色（4分）、紫褐色~紫红色（5分）;花香：臭（1分）、不香（2分）、微香（3分）、香（4分）、浓香（5分）;花期：7—8月（1分）、3—4月（2分）、4—6月（3分）、9—翌年1月（4分）、2—3月（5分）;叶色：浅绿（1分）、绿色（2分）、深绿（3分）、斑叶（4分）、多色叶（5分）;叶形：线条形（1分）、长披针形（2分）、圆柱形（3分）、长圆形-长椭圆形-卵形（4分）、带形、心形、掌形等叶形较为奇特（5分）;株型：很松散（1分）、松散（2分）、一般（3分）、紧凑（4分）、十分紧凑（5分）。
表2 P层评价指标的评分标准Tab. 2 Rating criteria of each evaluation index in Target hierarchy |
| 评价指标 Evalution index | 分值Score | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 花径/cm | <2 | 2~4 | 4~6 | 6~8 | >8 | |
| 花色 | 白色 | 黄绿色~绿色 | 淡黄色~黄色 | 粉红色~红色 | 紫褐色~紫红色 | |
| 花数量/朵 | 1 | 2~5 | 5~10 | 10~15 | >15 | |
| 单枝花期/d | 10 | 10~15 | 15~20 | 20~30 | >30 | |
| 花香 | 臭 | 不香 | 微香 | 香 | 浓香（宜人） | |
| 花枝长度/cm | < l0 | l0~20 | 20~30 | 30~40 | >40 | |
| 花期 | 7—8月 | 3—4月 | 4—6月 | 9—翌年1月 | 2—3月 | |
| 叶形 | 线条形 | 长披针形 | 圆柱形 | 长圆形-长椭圆形-卵形 | 带形、心形、掌形等叶形较为奇特 | |
| 叶长/cm | <l0 | l0~20 | 20~30 | 30~40 | 40~60 | |
| 叶色 | 浅绿 | 绿色 | 深绿 | 斑叶 | 多色叶 | |
| 株型 | 很松散 | 松散 | 一般 | 紧凑 | 十分紧凑 | |
| 株高/cm | <l0 | l0~20 | 20~30 | 30~40 | >40 | |
1.2.3 构造判断矩阵及一致性检验 判断矩阵是表示本层所有因素针对上一层某一个因素的相对重要性的比较。一般来说,其各因素相对重要性的值通常是依据目标层的要求,由有丰富经验的专业人士运用1~9比率标度法做出判断分析并给出相应结果。根据评价模型,考虑到影响兰科植物观赏效果的各指标在观赏中所占比重,邀请多名兰科专家、学者对各层次相对重要性进行打分。打分时要充分考虑到各指标的观赏特性,最后对打分求平均值,构造出目标层（A）相对于约束层C1、C2、C3以及约束层Ci相对于标准层Pi的判断距阵,共构建4个判断矩阵,用Yaahp6.0进行一致性检验。并将其计算出的C.R.的数值与0.1进行比较,若C.R.<0.1,则认为该矩阵具有满意一致性,通过一致性检验。将通过一致性检验的判断矩阵,应用yaahp6.0软件,通过综合加权计算,最终得出各因素相对总目标层的权重,即最终权重W（表3）。
表3 广东省特有兰科植物判断矩阵及一致性检验和观赏评价指标权重Tab. 3 Judgment matrix and identical test and index weight of ornamental value of the endemic orchids from Guangdong |
| 模型层次 Model hierarchy | 一致性检验 Identical test | 权重 Weight | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A-Ci | A | C1 | C2 | C3 | C. R.=0.042 | W | |||||
| C1 | 1 | 5 | 8 | 0.7418 | |||||||
| C2 | 1/5 | 1 | 3 | 0.1830 | |||||||
| C3 | 1/8 | 1/3 | 1 | 0.0752 | |||||||
| C1-Pi | A | P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | P7 | C. R.=0.091 | W | |
| P1 | 1 | 4 | 5 | 8 | 3 | 1/3 | 1/3 | 0.1246 | |||
| P2 | 1/4 | 1 | 3 | 6 | 1/3 | 1/5 | 1/5 | 0.0486 | |||
| P3 | 1/5 | 1/3 | 1 | 4 | 1/3 | 1/5 | 1/5 | 0.0317 | |||
| P4 | 1/8 | 1/6 | 1/4 | 1 | 1/7 | 1/8 | 1/8 | 0.0146 | |||
| P5 | 1/3 | 3 | 3 | 7 | 1 | 1/4 | 1/4 | 0.0736 | |||
| P6 | 3 | 5 | 5 | 8 | 4 | 1 | 1/3 | 0.1888 | |||
| P7 | 3 | 5 | 5 | 8 | 4 | 3 | 1 | 0.2599 | |||
| C2-Pi | A | P8 | P9 | P10 | C. R.=0.090 | W | |||||
| P8 | 1 | 5 | 8 | 0.1342 | |||||||
| P9 | 1/5 | 1 | 4 | 0.0364 | |||||||
| P10 | 1/8 | 1/4 | 1 | 0.0124 | |||||||
| C3-Pi | A | P11 | P12 | C. R.=0.000 | W | ||||||
| P11 | 1 | 4 | 0.0602 | ||||||||
| P12 | 1/4 | 1 | 0.0150 | ||||||||
2 结果与分析
2.1 一致性检验结果
通过计算可知（表3）,4个判断矩阵C. R. 均小于0.1,通过一致性检验,说明建立的判断矩阵是合理的。
2.2 权重值W结果
在通过一致性检验的基础上,计算各约束层相对于目标层的权重值,由结果可见（见表3）,C1（观花性状）>C2（观叶性状）>C3（观株性状）,说明花的性状在兰科植物的观赏价值综合评价中占主导地位,其次是叶。对兰科植物的观赏评价影响最小的是植株的性状。
在各因素相对总目标层的权重值中,P7（花径）为0.2599、P6（花色）为0.1888、P8（叶色）为0.1342、P1（花数量）为0.1246,最为重要,权重值均大于0.1;其次为P5（单枝花期）、P11（株型）、P2（花香）、P9（叶形）和P3（花期）,权重值大于0.03;而P4（花枝长度）、P10（叶长）、P12（株高）重要性最小,权重值小于0.03。可见,P7（花径）、P6（花色）、P8（叶色）和P1（花数量）影响综合评价得分最为显著,因此花大、花色鲜艳、叶色亮丽以及花量大的兰科物种将被赋予较高的分值（表3）。
2.3 综合评价结果
对16 种广东省特色兰科植物进行综合评价。按照所列标准评分,再根据各因素的分数与其对应的权重值相乘,计算出各植物综合得分。本研究中所有兰科植物的综合评价结果见表4。
表4 广东省特有兰科植物综合观赏评价结果及评分等级Tab. 4 Comprehensive ornamental value and evaluation grade of endemic orchids from Guangdong |
| 物种 species | 综合评价得分Comprehensive ornamental value | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| P1 | P2 | P3 | P4 | P5 | P6 | P7 | P8 | P9 | P10 | P11 | P12 | 总分 score | 评分等级 Evalution grade | |
| 深圳香荚兰Vanilla shenzhenica | 2 | 4 | 5 | 5 | 5 | 3 | 2 | 4 | 4 | 2 | 1 | 5 | 2.9717 | Ⅰ |
| 紫金舌唇兰Platanthera zijinensis | 4 | 2 | 3 | 4 | 4 | 3 | 2 | 2 | 4 | 1 | 5 | 5 | 2.9321 | |
| 蕉岭石斛Dendrobium jiaolingense | 2 | 2 | 2 | 3 | 4 | 4 | 2 | 2 | 4 | 1 | 5 | 4 | 2.8104 | |
| 吉氏羊耳蒜Liparis tsii | 3 | 2 | 2 | 1 | 4 | 5 | 1 | 2 | 4 | 1 | 5 | 1 | 2.7897 | Ⅱ |
| 始兴石斛Dendrobium shixingense | 2 | 2 | 3 | 2 | 4 | 4 | 2 | 2 | 2 | 1 | 5 | 2 | 2.7247 | |
| 广东兜兰Paphiopedilum guangdongense | 3 | 2 | 4 | 2 | 5 | 3 | 2 | 2 | 4 | 1 | 3 | 2 | 2.7182 | |
| 南岭羊耳蒜Liparis nanlingensis | 2 | 2 | 3 | 1 | 5 | 5 | 1 | 2 | 2 | 1 | 5 | 1 | 2.6976 | |
| 褐花羊耳蒜Liparis brunnea | 2 | 2 | 2 | 1 | 4 | 5 | 1 | 2 | 4 | 1 | 5 | 1 | 2.6651 | |
| 南昆虾脊兰Calanthe nankunensis | 3 | 2 | 3 | 5 | 4 | 1 | 2 | 3 | 3 | 2 | 5 | 5 | 2.5547 | |
| 南岭舌唇兰Platanthera nanlingensis | 5 | 3 | 3 | 2 | 4 | 1 | 1 | 3 | 4 | 1 | 5 | 3 | 2.5428 | |
| 丹霞兰Danxiaorchis singchiana | 4 | 2 | 2 | 3 | 5 | 3 | 2 | 0 | 0 | 0 | 5 | 3 | 2.5030 | |
| 深圳拟兰Apostasia shenzhenica | 3 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 1 | 3 | 4 | 1 | 5 | 1 | 2.4308 | Ⅲ |
| 佛冈拟兰Apostasia fogangica | 4 | 2 | 3 | 2 | 4 | 2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 5 | 2 | 2.3364 | |
| 广东舌唇兰Platanthera guangdongensis | 3 | 2 | 3 | 2 | 4 | 2 | 2 | 0 | 0 | 0 | 5 | 2 | 2.1181 | |
| 小叶独蒜兰Pleione microphylla | 1 | 2 | 2 | 1 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 1 | 1 | 1.9386 | |
| 南岭叠鞘兰Odontochilus guangdongensis | 3 | 2 | 1 | 2 | 1 | 3 | 1 | 0 | 0 | 0 | 5 | 3 | 1.7778 | |
将16种广东省特有兰科植物的综合得分进行排序并划分为3个等级。Ⅰ级（2.8~3.0）：观赏价值较高的种类,共计3种;Ⅱ级（2.5~2.8）：观赏价值中等的种类,共计8种;Ⅲ级（2.5以下）：观赏价值低的种类,共计5种。
由表4可看出,深圳香荚兰、紫金舌唇兰和蕉岭石斛具有优良的生物学特性和较高的观赏价值。深圳香荚兰由于叶色、花色、花香等性状表现综合评分高,分在Ⅰ级,位居首位;紫金舌唇兰由于花色、花数量综合评分高,位于Ⅰ级;蕉岭石斛由于花径、花枝长度、株型综合评分高,也位于Ⅰ级。
具有较好的生物学特性且观赏价值中等的为吉氏羊耳蒜、始兴石斛、广东兜兰、南岭羊耳蒜、褐花羊耳蒜、南昆虾脊兰、南岭舌唇兰和丹霞兰,分在Ⅱ级。其中,褐花羊耳蒜、南岭羊耳蒜和吉氏羊耳蒜,由于其花色、株型等方面得分值较高,分在Ⅱ级。
深圳拟兰、佛冈拟兰、广东舌唇兰、小叶独蒜兰和南岭叠鞘兰具有较低的生物学特性和普通的观赏价值,分在Ⅲ级。其中,广东舌唇兰和南岭叠鞘兰因为是腐生兰,没有叶子,所以观叶评价得分为零,综合评分较低,分别排在了14位和16位,位于观赏价值低的行列。
3 讨论与结论
本研究以兰科植物的观赏性状为出发点,运用层次分析法将定性和定量相结合,通过因素间两两对比,得出不同观赏性状在评价中的相对重要值,从而能统一、全面、合理地对不同兰科植物进行综合评价。从综合评价指标权重可以看出,花径、花色、叶色和花数量的权重值均大于0.1,即此类性状在综合评价中得分越高,对观赏价值的贡献越大。从评价结果看,依据权重值筛选得到的物种综合性状表现优良,符合生产利用实际,也说明了分析方法的科学性。在对约束层的权重研究中,观花性状的权重值最大,这与刘江枫[24]对45种福州市野生兰科植物的观赏评价研究和
杨阳[25]利用层次分析法对41种蝴蝶兰进行种质资源综合评价研究得到的结论一致,但在对观花性状目标层的权重研究中,如花色、花径、花枝长度等的权重值大小不完全一致,但差异不是很大,这可能是由于目前对兰花的观赏评价研究,大多针对同一物种的不同品种,同一物种的性状因子有较高的相关性,而不同物种间的观花性状目标层因素的权重大小可能存在一定差异。
以往对兰花新品种的培育和观赏评价多集中在某个属内,相对较为单一[26]。但随着经济和社会的发展,人们对精神文化的需求越来越高,也体现在对兰花观赏品质要求的提高,而市场的需求也不仅仅局限于常见的兰花,如兜兰、大花蕙兰、蝴蝶兰等。所以,开发野生兰科资源,筛选出高观赏价值的兰花进行引种驯化,培育新品种就成为了满足市场需求的重要途径。同时,我国丰富的兰科资源实际被开发利用的不足1/3[27],还存在大量的资源可以应用到实际生产中。对于野生兰科资源观赏价值的开发利用,关键在于建立科学、合理、符合实际的评价体系进行综合比较,筛选出高观赏价值的属和种。属间评价是筛选的首要方法,可以直接得出观赏利用价值高的种类,优先选用。除此之外,还能给属间杂交的亲本选择提供形态学依据,有利于综合亲本的优良性状,减少杂交育种的盲目性。在属间评价的基础上,进一步进行属内以及不同品种间的评价分析,一方面有利于节约选育成本,提高选育工作的效率,另一方面也使培育的新品种更加符合市场要求,有利于后续的生产利用和市场推广。
因此,根据本研究中16种广东省特有兰科植物综合评分结果和观赏价值等级可知,评分最高的是深圳香荚兰、紫金舌唇兰和蕉岭石斛,观赏价值较高;其次是吉氏羊耳蒜、始兴石斛、广东兜兰、南岭羊耳蒜、褐花羊耳蒜、南昆虾脊兰、南岭舌唇兰和丹霞兰,观赏价值中等;深圳拟兰、佛冈拟兰、广东舌唇兰、小叶独蒜兰和南岭叠鞘兰,观赏价值较低。因此,优先推荐深圳香荚兰、紫金舌唇兰和蕉岭石斛为优良野生观赏花卉,可对其进行引种和培育繁殖。对于观赏价值中等的种类,可作为开发利用的候选物种,或作为新品种培育的杂交亲本。对于观赏价值低的种类,可予以淘汰。但在实际生产实践中,还需进一步考虑其栽培适应性等方面因素,有待进一步深入研究。