关于彩色马蹄莲层次分析法毕业论文.doc

中国农业大学学士学位论文第一章 引言关于彩色马蹄莲层次分析法毕业论文目 录摘要IAbstractII目 录III第一章 引言11.1 彩色马蹄莲品种的研究现状11.1.1 彩色马蹄莲在遗传育种及引种驯化上的研究11.1.2 彩色马蹄莲休眠生理和成花生理的研究21.1.3 彩色马蹄莲病害的研究31.1.4 彩色马蹄莲繁殖和栽培管理技术的研究31.2 彩色马蹄莲在国内引种和生产应用现状31.3 观赏植物资源常用的综合评价法41.3.1 百分制计分法41.3.2 模糊数学法41.3.3 层次分析法41.3.4 灰色关联度分析法51.4 本研究的目的和意义5第二章 材料与方法62.1材料62.2方法 62.2.1构建层次分析模型62.2.2构造两两比较判断矩阵及一致性检验72.2.3计算权重102.2.4计算关联度10第三章 结果与分析113.1运用层次分析法计算各指标的权重113.2彩色马蹄莲性状指标评分标准的制定123.3运用灰色关联度法对彩色马蹄莲进行综合评价123.3.1建立参考品种123.3.2计算灰色关联系数和加权关联度133.3.3评价结果15第四章 小结与讨论164.1景观用彩色马蹄莲品种综合评价体系164.2切花用彩色马蹄莲品种综合评价体系164.3景观和切花兼用的彩色马蹄莲品种164.4彩色马蹄莲品种综合评价体系16参考文献18致谢21附录22Fridovich L. The biology of oxygen radicals. The superoxide is an a2gent of oxygen toxicity; Superoxide dismutase p rovide an importantdefense. Science. 1978, 201: 875 - 880.第一章 引言马蹄莲（Zantedeschia aethiopica）原产于南非，是天南星科（Araceae）马蹄莲属（Zantedeschia）的球根花卉1。此属有7个种2个亚种，重要的园艺栽培种有4到5个，其中红花马蹄莲、黄花马蹄莲等彩色种最为著名，由这些种杂交培育出很多彩色马蹄莲品种。它们具有肉穗状花序，佛焰苞多为红色、金黄色、粉红色、紫色、橙黄色，花型马蹄状，花茎挺拔优雅。此外，多数品种的叶片上具有白色星状斑点或条纹。是重要的切花和切叶植物，目前深受国内外花卉市场的喜爱，具有广阔的市场前景。新西兰、荷兰以及美国是当前彩色马蹄莲品种的主要培育和生产国2。国内彩色马蹄莲的生产主要集中在云南省，其彩色马蹄莲种植规模及关键技术研究应用都位居国内前列。本试验通过北京小汤山地区露地引种栽培的6个彩色马蹄莲品种生长发育的指标和观赏性状的观察后，应用层次分析法及灰色关联分析法对引种的彩色马蹄莲品种进行综合评价。以期选择出在北京小汤山地区露地栽植中，既适合景观，又可结合切花生产用的彩色马蹄莲品种。同时，建立起彩色马蹄莲的综合评价体系，为促进彩色马蹄莲产业在北京的发展提供参考。1.1 彩色马蹄莲品种的研究现状没有查到与品种资源研究的相关信息。我个人觉得此部分是对彩马研究的一种综述，不一定非得把品种资源的信息加入。加入更完整，可以不加目前，国内对彩色马蹄莲的研究主要集中在引种驯化、物候期、花芽分化、球根休眠、繁殖以及栽培管理技术这几个方面，尤其在繁殖和栽培管理技术方面的研究最多。国外的研究方向主要集中在彩色马蹄莲的花发育、休眠生理、病害、遗传育种以及繁殖和管理技术上。整体上看国外对彩色马蹄莲的研究起步较早，且较为注重成花和休眠生理、病害及遗传育种等方面的研究。1.1.1 彩色马蹄莲在遗传育种及引种驯化上的研究彩色马蹄莲二倍体植株染色体数为2n=32。彩色马蹄莲原产非洲中南部，在 200 多年前，由欧洲移民将彩色马蹄莲从原产地非洲中南部引进欧洲，并在一百多年前开始了种间杂交育种的尝试2。新西兰以其得天独厚的气候条件加上育种者不懈的努力在彩马杂交育种的研究上取得了较大的成绩，近50年来先后杂交选育出了上百个彩色马蹄莲品种3。国内在彩色马蹄莲遗传育种方面的研究起步较晚，研究主要集中在彩色马蹄莲的倍性育种及辐射育种上。李洁筠等人4 利用秋水仙素处理刚从茎秆中抽出的幼小健壮小花，以获得2n配子，再以诱导的2n配子与正常配子及2n配子做杂交组合实验，实验后仅能获得三倍体植株，不能获得四倍体植株。吴红芝等人5 在研究2n配子的获得时，对秋水仙素的浓度进行了研究，研究发现适宜的秋水仙素处理浓度为 0.15%，该浓度下花粉粒直径有较显著的增加，且对花粉的药害作用较小。在辐射育种上，陈臻等人6 通过对彩色马蹄莲块茎进行12C6 +重离子辐射处理，研究辐射对彩色马蹄莲生长及生理生化特性的影响，最终实验结果表明12C6 +重离子辐射对彩色马蹄莲的影响主要表现为损伤和抑制效应，而适宜剂量范围内的12C6 +重离子辐射可作为彩色马蹄莲的育种手段之一。近几年来，在彩色马蹄莲的栽培种植过程中，软腐病的发生愈来愈严重，培育抗病性品种已成为目前主要的育种目标。我国从20世纪90年代末开始引种彩色马蹄莲。研究工作主要集中在引种后植株的观赏性状表现和染病状况上。彩色马蹄莲原产于非洲南部的河流、沼泽地中，喜温暖不耐寒，其生长适温为23左右，生育温度18207 所以最初彩色马蹄莲主要引种到我国的南方沿海城市，如香港、深圳、上海等地，而北方地区的引种工作近几年才有所开展。陈发棣等人8从荷兰引进了14个彩色马蹄莲品种在上海地区开展引种实验，在彩色马蹄莲种植时间、栽培基质、栽培密度和株型调控等栽培技术上进行了研究。王爱红等人9从国外引进了 6 个切花品种和 8 个盆栽品种，并对其在深圳地区的生产周期、园艺性状和烂球率进行了观察试验。试验结果表明就园艺性状表现上评价，切花品种Chianti、Elliotiana、Flam ingo、LavenderGen和盆栽品种 Celestre 、Gold Star、LittleDream、LittleJim这几个品种表现良好，并建议在深圳地区引进应用。同期，苏联人也开始了彩色马蹄莲的引种工作。立陶宛大学的Gliozeris, S等人10在1997-2000年三年的时间里，从瑞士、波兰、德国等地引了三个属（Zantedeschiaelliottiana、Z. rehmanniiandZ. albomaculata）的彩色马蹄莲品种，在温室和田间开展引种试验。最终在三年的时间里选择出了7个适宜切花用的品种和4个适宜盆花用品种。总之，正是因为有了上述科研工作者不断地育种和引种试验，让这个原产于非洲的观赏花卉走出非洲，走向了世界花卉市场。1.1.2 彩色马蹄莲休眠生理和成花生理的研究 彩色马蹄莲是天南星科多年生球根花卉，与多数球根花卉具有相似的习性，即在冬季低温或夏季高温等不适生育季节时，会以休眠的球根渡过不良环境。因此，球根在特定的温度和干燥条件下，可以通过停止生长或休眠的状态达到长期保存的目的11。此外，彩色马蹄莲的成花生理，也成为国内外学者在彩色马蹄莲研究上的主要方向。阙生全等人12对3个彩色马蹄莲品种(M1、M5、M8)在自然条件和人控低温下进行低温胁迫处理，研究其在低温下的生理生化反映，结果表明在低温胁迫下各品种的叶片可溶性糖含量、丙二醛含量、游离脯氨酸含量均较对照有所上升，3个供试品种在受到低温胁迫后，一方面均对低温作出了积极的响应，减少了低温带来的损伤；另一方面，随着低温胁迫时间的延长，低温又对3个品种造成了一定程度的伤害。马杰等人13也通过对彩色马蹄莲进行低温胁迫后，研究结果表明耐寒性强的品种在低温下可以保持较高的SOD酶、Pro酶活性和较低的MDA含量。而一定强度和时间的低温可以解除彩色马蹄莲的种球休眠，将彩马种球贮藏在12的低温下8周左右块茎的萌芽率迅速提高。林霞等人14以火烈鸟为实验材料，研究表明在6冷藏12周后该品种的可溶性总糖含量和-淀粉酶活性均开始明显下降，表明此时块茎已充分解除休眠15。近今年的研究表明除低温可以解除彩色马蹄莲的休眠外，激素处理也能达到相同的效果。朱立等16认为用300mg/L的GA3处理种球后，在提高开花率的同时也能保证良好的观赏效果。张璐萍等17也通过实验证明用200-300mg/L的GA3处理后能显著的提高彩色马蹄莲的产花量。同时该学者还研究了温度、赤霉素、光照不同组合对彩色马蹄莲的花期影响，研究结果表明：GA3+低温和GA3+高温+光照处理的组合可显著提高植株的开花率，其中以赤霉素+高温+光照处理效果最好。国外学者Choi18, 19和Brooking.I.R20等人用GA3浸泡彩色马蹄莲Black Magic种球后，也发现用该激素处理能提高植株的开花率。除GA3外，150mg/L呋嘧醇21、6-BA22, 23、NAA22, 23等激素处理，也能提高彩色马蹄莲的开花率。1.1.3 彩色马蹄莲病害的研究在彩色马蹄莲的栽培与繁殖的过程中，主要发生的病害为2, 24：马蹄莲细菌性软腐病（Erwinia carotovora var. arloideae）、马蹄莲叶斑病（Cercospora richardiaecola, Gloeosporium callae, Phyllosticta richardiae）、马蹄莲根腐病（Phytophthora richardiae）、马蹄莲病毒病（主要为番茄斑萎病毒）、马蹄莲贮藏腐烂病（Phthium ultimum）等。这些病害都对彩色马蹄莲产业造成了不同程度的影响，其中细菌性软腐病造成的损失最大。在彩色马蹄莲主要生产国新西兰，每年因病害而导致的种球损失达到2030左右，而我国在生产上的损失更大25。白色马蹄莲(Z.aethiopica)对引起彩色马蹄莲软腐病的病原菌（Erwinia carotovora subsp. Carotovora）侵染不敏感，且植株长势强26。当科研工作者试图通过品种之间杂交的方法将抗性基因导入到彩色马蹄莲中时，发现白花品种与现有的彩色马蹄莲品种之间存在杂交障碍。要获得抗软腐病的品种还需要科研工作者不断的探究。到目前为止，通过提高生产管理技术来减少细菌性软腐病造成的损失，是一种较为有效的防控方法。还有很多研究者从控制栽培环境27, 28及栽植密度29, 30、采用适宜的栽培基质31-33、合理的营养管理31, 34、利用化学药剂防治35-37等环节来研究控制栽培中彩色马蹄莲病害发生的技术和方法。1.1.4 彩色马蹄莲繁殖和栽培管理技术的研究彩色马蹄莲的常规繁殖主要通过播种法和分球法进行。播种法周期长，繁殖系数小，而且变异大，很难保持彩色马蹄莲原有的优良性状38。而分球法一般在种球休眠期进行，剥取小块茎种植，第二年方可开花。在挑选块茎时，直径3cm 以下的种球不能开花，直径 3cm 的可以开花，4cm 以上的开花质量好39。随着组织培养技术的发展，近年来在彩色马蹄莲组培和试管结球等方面的研究也日趋成熟。在彩色马蹄莲组织培养方面，经过多年的研究，已成功获得组培苗。但是到目前为止，国内总体的培养情况还存在一些问题，如外植体来源有限、污染率高、繁殖系数较小、移栽成活率不高等。张天琪40等人在试管结球方面的研究，研究发现以6-BA 2.54.0 mg/L诱导微型球发生的结球率与对照有显著差异，结球率达80%以上41。彩色马蹄莲栽培技术方面，徐振华等人42提出水分的供给要掌握“少量多次”的原则，且浇水的频率也应因季节而异。这一原则的成为彩色马蹄莲栽培中水分管理的一个指导方针。此外，采收前控水处理、适期采收、科学的采后处理等措施对彩色马蹄莲种球质量的影响至关重要。而张璐萍等人43提出的夏季促成技术及王江勇等人25提出的冬季促成技术在一定程度上提高了彩色马蹄莲的栽培管理水平。1.2 彩色马蹄莲在国内引种和生产应用现状彩色马蹄莲是天南星科马蹄莲属8个种中除白花马蹄莲外其他7个种及其杂交种的总称，但真正用于生产的种仅限于银叶马蹄莲、黄花马蹄莲和红花马蹄莲及其它杂交品种。彩色马蹄莲在国内的产区主要分布在云南、上海、广州、北京等地。目前，已注册的彩色马蹄莲商业品种多达150多个，其中常用的品种有60多个，多数品种是由美国、新西兰和荷兰等国家的马蹄莲专业公司或科研机构培育研发的44。我国曾从国外多家科研单位和企业引进了不同色系的品种40多个，但引进的品种在试种后多数都流失了，在生产上应用的品种只有近10个左右45，大多数引进品种由于多种原因未能在中国流行开来。目前由于消费者对彩色马蹄莲的观赏品质的要求逐步提升，以及在栽培过程中病害的发生日趋严重等原因，促使着国内的科研工作者和企业不断地去培育和引进新品种。而新引进和培育的品种如何在一个地区得到认可，并加以推广，需要建立相应科学合理的综合评价体系来加以衡量。1.3 观赏植物资源常用的综合评价法1.3.1 百分制计分法百分制记分法是一种较早运用于观赏植物中进行综合评价的方法，早在1986年陈俊愉等人46就利用百分制法对3种金花茶进行优株的评选。随着研究技术的不断发展，综合评价的方法也络绎百出，百分制记分法逐渐被淘汰，但事实上现在大多数综合评价法都是在百分制记分法的基础上改进的。据报道近几年又有少数学者，再次使用该方法进行评价。如2003年鲁敏等人47在对城市绿化树种生态适应性及生态功能性相结合的综合评价时就有使用。2005年方燕鸿等人48采用心理物理学法对野生观赏植物进行评价，得出数量化评价指标。百分制记分法多以人们的感性认识来评价观赏植物，从而确定相对观赏植物的优劣。其优点是直观简洁、便于操作和运用，但缺点是主观随意性较强、可比性差，要求进行评分的人员具有比较强的专业知识，结果因人而异，可参考性不大49。1.3.2 模糊数学法1965年美国加利福利亚大学Zadeh教授建立模糊数学集，迄今己得到了很大的发展。模糊数学的研究对象为“亦此亦彼”的模糊集合，凭经验依据隶属度来解决问题50。林绍生等人51应用该方法对52种观叶植物的观赏性进行评价，并确定各种植物所处等级及同一级别的排序。曾宪文等人52也曾运用模糊数学法以湖南常用的15个观赏竹品种为试材，以整体形态美、竹秆美、枝叶美、色彩美和质感美五个方面作为评价的主要指标因子，然后进行定量评价。该法有一定的客观性，具有定量、可比的优点，而缺点是不能解决评价指标间相关而造成的信息重复问题，此外，评价人员的专业知识贮备不同，结果也可能有所不同。1.3.3 层次分析法层次分析法(简称AHP)是由美国运筹学家、匹兹堡大学教授Saaty于20世纪70年代创立的一种系统分析与决策的综合评价方法53。AHP的特点是在应对复杂问题时，可对其本质的影响因素以及因素间的相对联系进行分析，运用较少的定量信息使决策的思维过程定量化，从而为多目标、多准则或无明显结构特性的复杂决策问题提供一种简便的决策方法54。目前，已许多学者将层次分析法应用到对观赏植物的评价上。封培波等人55根据宿根花卉的特点，以景观价值为总目标确定了14个评价因素，并建立起了适合宿根花卉的综合评价模型。王明荣等人54运用层次分析法对山东地区引种的33个欧洲海棠品种进行了评价，同样建立了对海棠的评价体系。在层次分析法的应用实例表明，该法在对观赏植物进行评价时，具有一定的灵敏性和准确性，是一种将人的主观性判断用数量形式来处理和表达的方法，因此在客观上提高了评价结果的可靠性。其缺点是，可能出现优良品种因非重要指标测量数值较小，而使得最终得分低于非优良品种的现象，对最终评价结果造成影响。目前，在彩色马蹄的综合评价上，还未有使用该法的报道。1.3.4 灰色关联度分析法灰色关联度分析法是邓聚龙教授于1982年创立的一种统计分析方法56。该法已在我国多个领域都有所应用。近年来该法也逐渐被用在观赏植物评价上。如：李绅崇等人57采用灰色关联度分析法，评价了12个非洲菊的10个主要性状指标。李淑顺等58也使用该法对14种石蒜属花卉的观赏性状进行了评价，评价的结果与实际运用效果基本相符，具有一定的实际应用价值。2010年张金云等59对30个草花品种进行为期两年的栽培试验，观测记录其生物学性状，利用灰色关联度分析法进行综合评价，筛选出金盏菊等26个具有良好适应性和观赏性的草花品种，促进了草花产业的发展。该法在一定程度上，能准确地反映出品种的综合性状，并借此筛选出表现优良的品种。评价结果与生产实践一致性高，但在观赏性的评价等级过程中因参评人员的素质和其审美观不同，结果可能有很大的差异。在已有的报道中，该法还未应用到对彩色马蹄莲的综合评价上。1.4 本研究的目的和意义随着彩色马蹄莲在我国花卉市场上越来越受到消费者的欢迎，我国彩色马蹄莲的种植产业也得以迅速发展。但目前由于栽培品种数量少、品种更新速度慢、种植过程中病害发生严重、种球退化等因素，在很大程度上严重制约着我国彩色马蹄莲市场的进一步发展。要打破这些困难局面，一方面应加强国内彩色马蹄莲育种技术的研究，另一方面可以继续从国外引进一些优良品种。而无论是育种，还是引种，都需要我们对新（引进）品种的品质进行综合评价。现有的评价方法各有利弊。百分制计分法评价时受人为主观因素太强，但该法简单直观；模糊数学法存在不能解决由于评价指标间有一定的相关信而造成的信息重复的问题，此外，评价人员的专业知识贮备不同，结果也可能有所不同。其优点是该法有一定的客观性，具有定量、可比的优点；层次分析法具有一定的灵敏性和准确性，但其缺点是，可能出现优良品种因非重要指标测量数值较小，而使得最终得分低于非优良品种的现象，对最终评价结果造成影响，此外同样受一定人为主观因素的影响；灰色关联度分析法准确性高，评价结果与生产实践的一致性较高。但该法不能很好的表现各指标间的相对重要性，仅仅是分析各品种的相应指标与理想品种相应指标的拟合度，使得某些指标的重要程度没有凸显出来。上述四种方法各有利弊，为建立一种科学合理的评价法，本文采用将层次分析法与灰色关联度结合的综合评价法。该法是在运用层次分析法确定各指标权重系数的基础上，采用灰色关联分析法计算和分析供试品种与理想品种之间的加权关联度，最终通过比较加权关联度的大小，确定最适品种。该法弥补了层次分析法中“重要指标因测量值小而影响最终结果的缺点”，同样也弥补了灰色关联分析法“指标间重要程度不加以区分的缺点”。两种方法互为补充，最终形成了一种较为科学合理的评价方法。试验中应用该综合评价法对北京小汤山地区露地引种栽培的6个彩色马蹄莲品种进行评价，为选择出适合在北京小汤山地区露地栽植的景观及切花生产兼用的品种提供了选择依据。此外，该综合评价法在一定程度上，也可为彩色马蹄莲产业在北京的发展提供参考。33中国农业大学学士学位论文第二章 材料与方法第二章 材料与方法2.1材料试验材料为从美国进口的6个彩色马蹄莲品种的种球，种球周径在20-24cm之间，6个进口的品种为：黄金圣杯，火光，火之舞，闪光灯，完美，紫宝石。于2013年4月种植在北京小汤山试验基地中。每个品种种植一个小区，三次重复，共18个小区，每个小区种植16个种球，株行距为20cm x 30cm。种植前，将种球浸泡在75mg/kg的赤霉素溶液中10min，以提高植株的开花率。于2013年7月植株进入盛花期后，从每个小区中，选取三株进行生物学测量及观察。2.2方法 构建流程图建立起彩色马蹄莲的综合评价体系后，应用该体系筛选出适合的品种。具体综合评价法的建立流程如下，首先根据构成目标的要素进行分析，构建目标的层次分析模型，其次在同一层次中构建两两判断矩阵，并同时进行一致性检验。最终，计算出各层元素对系统目标的合成权重，具体权重计算法参照许树柏等人60的研究方法。上述过程是综合评价中有关层次分析法的部分。此后再利用灰色关联分析法确定灰色关联度。最后将各元素的合成权重与灰色关联度相乘后，再叠加即得到加权关联度。实际评价时，通过比较各品种加权关联度的大小，即可筛选出最适合的品种。2.2.1构建层次分析模型在种植过程中，种植者对景观生产用彩色马蹄莲品种特性的要求与切花生产用的要求是不同的。景观用彩色马蹄莲品种要求植株具有良好的整株性状，开花时花部性状和开花整齐度也是很重要的。此外，成活率高的品种说明其对外界不良环境的适应性更强，对病害的抗性更高。因此在建立景观用彩色马蹄莲品种层次分析模型A1时：约束层由植株性状C1、花部性状C2、生长动态及抗性C3、产量C4四项组成，具体每项下的指标见表1。而在建立切花用彩色马蹄连分析模型A2时，由于切花生产用对植株的整体性状要求不高，因此在模型中约束层是由花部性状、生长动态及抗性、产量三项组成，具体每项下的指标见表2。表1 筛选适合北京小汤山地区景观用彩色马蹄莲品种层次分析表Table 1 Screening fit Beijing Xiaotangshan area landscape with Zantedeschia varieties analytic hierarchy table目标层A1 筛选适合北京小汤山地区景观用彩色马蹄莲品种A1约束层C植株性状C1花部性状C2生长动态及成活率C3产量C4方案层PP1P2P3P4P5P6P7P8P9P10P11P12P13P14株高冠幅叶片长宽比叶形及叶斑花色佛焰苞长佛焰苞直径花挺高度花挺直径出花整齐度成活率非畸形花比率芽点数花挺数表2 筛选适合北京小汤山地区切花生产彩色马蹄莲品种层次分析表Table 2 Screening fit Beijing Xiaotangshan area Zantedeschia varieties of cut flower production level analysis table目标层A2 筛选适合北京小汤山地区切花用彩色马蹄莲品种A2约束层C花部性状C1生长动态及成活率C2产量C3方案层PP1P2P3P4P5P6P7P8P9P10花色佛焰苞长佛焰苞直径花挺高度花挺直径出花整齐度成活率非畸形花比率芽点数花挺数2.2.2构造两两比较判断矩阵及一致性检验在AHP评价体系中，采用19比率标度法对构建的层次分析模型构建两两判断矩阵。通过计算判断矩阵的最大特征根(max)及对应特征向量(W)，计算出某一层各因素相对于上一层某因素的权重值55。再综合各因素的权重值得到相对于目标层的各指标权重值。为保证各判断矩阵的可靠性和合理性，需对各矩阵进行一致性检验。以CI=（max-n）/（n-1）作为判断矩阵偏离一致性的指标，以CI与RI的比值CR作为矩阵的一致性指标（即CR=CI/RI），若CR花挺高度出花整齐度花挺直径冠幅株高成活率佛焰苞长佛焰苞直径叶形及叶斑花挺数叶片长宽比非畸形花比率芽点数;前四项指标占的权重值都在0.1以上，后10项指标的总权重值为0.3553。由此可知在评价的过程中，前四项指标占有重要的地位。在实际景观应用中，彩色马蹄莲的花色是吸引人关注的重要性状；花挺高度可增加景观的立体性，便于造景；景观植物出花整齐一致，可增加景观的观赏效果；花挺的直径保证了花枝的直立性，使观赏效果更佳。表6 切花用彩色马蹄莲层次分析模型中方案层元素相对目标层的合成权重Table 6 Cut with colored calla hierarchical layer element analysis model program synthesis relative to the target layer weights目标层A2 筛选适合北京小汤山地区切花用彩色马蹄莲品种A2约束层花部性状C1生长动态及成活率C2产量C3权重W0.64910.07190.279P1P2P3P4P5P6P7P8P9P10方案层P花色佛焰苞长佛焰苞直径花挺高度花挺直径出花整齐度成活率非畸形花比率芽点数花挺数合成权重W0.31510.03490.02250.18340.09320.01800.05390.077