文冠果評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建范文

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摘要:

【目的】構(gòu)建文冠果Xanthocerassorbifolia不同類型的評價(jià)指標(biāo)體系，為類型評價(jià)、實(shí)現(xiàn)分類經(jīng)營提供依據(jù)。【方法】在掌握文冠果生物學(xué)特性及類型劃分的基礎(chǔ)上，應(yīng)用層次分析法構(gòu)建優(yōu)良類型綜合評價(jià)指標(biāo)體系。【結(jié)果】綜合評價(jià)指標(biāo)體系由目標(biāo)層、控制層和指標(biāo)層組成。目標(biāo)層由生長性狀、種子及果實(shí)性狀、產(chǎn)量性狀、產(chǎn)油性狀、物候期性狀組成。指標(biāo)層由19個(gè)具體指標(biāo)組成。應(yīng)用層次分析法、特爾斐法、指數(shù)綜合評價(jià)法確定了各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重和評價(jià)方法。利用該指標(biāo)體系對內(nèi)蒙古赤峰地區(qū)文冠果各類型進(jìn)行評價(jià)的結(jié)果顯示:花朵類型中，單瓣白花型和單瓣紅花型的得分較高，分別為3.96和2.75;果實(shí)類型中，大球果型得分最高(3.98)，其次是圓柱果型(3.67)、三棱果型(3.50)，這3類為入選的豐產(chǎn)高油優(yōu)良類型。【結(jié)論】所建立的評價(jià)指標(biāo)體系能滿足以油用為目的的文冠果優(yōu)良類型選擇要求。

關(guān)鍵詞:

文冠果;優(yōu)良類型;評價(jià)體系;層次分析法;生物柴油

文冠果為無患子科文冠果屬植物，其適應(yīng)性強(qiáng)，種子含油率30%～40%，是生產(chǎn)生物柴油的優(yōu)質(zhì)原料。文冠果已被列入《全國林業(yè)生物質(zhì)能源發(fā)展規(guī)劃(2011—2020年)》，成為我國最具開發(fā)前景的生物質(zhì)液體燃料樹種之一［1-4］。目前，文冠果生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展急需選育豐產(chǎn)、高油的優(yōu)良類型，以提高文冠果種子產(chǎn)量和質(zhì)量。文冠果分布區(qū)廣，各地生態(tài)、氣候條件差異明顯，在長期自然選擇中形成形態(tài)特征、經(jīng)濟(jì)性狀差異顯著的類型，例如花朵顏色、育性、果實(shí)形狀、產(chǎn)量特性等都存在明顯差異。由于研究目標(biāo)不同，目前的類型劃分方法以及優(yōu)良類型的評選方法各不相同，有些根據(jù)數(shù)量性狀進(jìn)行聚類分析［5］，有些僅根據(jù)花朵性狀特征進(jìn)行分類［6］。本研究從生物柴油樹種開發(fā)利用的角度出發(fā)，明確優(yōu)良類型的評價(jià)指標(biāo)，統(tǒng)一評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而構(gòu)建文冠果優(yōu)良類型綜合評價(jià)指標(biāo)體系，該體系是在對文冠果種質(zhì)資源情況進(jìn)行調(diào)查、收集，以及類型劃分的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，提出的簡便、易行的優(yōu)良類型評價(jià)方法，有利于類型劃分與評選，實(shí)現(xiàn)分類經(jīng)營與高效管理。

1材料與方法

1．1材料

以集中分布區(qū)的內(nèi)蒙古赤峰市40年生文冠果林分為對象進(jìn)行評價(jià)［7］，林分包括文冠果主要類型:單瓣白花型、單瓣紅花型、重瓣紫紅型、重瓣黃花型;小球果、大球果、扁球果、倒卵果、桃形果、三棱果、圓柱果［8］。共設(shè)置14塊標(biāo)準(zhǔn)地，調(diào)查單株630株。

1．2方法

1．2．1評價(jià)體系的構(gòu)建

通過層次分析方法，先把樹形樹勢、葉片、果實(shí)、種子等方面的性狀分類，然后根據(jù)層次包含關(guān)系構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體，構(gòu)建指標(biāo)評價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，按照標(biāo)準(zhǔn)對各類型進(jìn)行分級(jí)，按層次分析法確定權(quán)重。具體評價(jià)方法:為消除指標(biāo)之間的差異，采用極差歸一化公式(1)對各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。式中:H'ij為第j指標(biāo)第i樣本原始數(shù)據(jù)正規(guī)化后的值;Hij為第j指標(biāo)第i樣本原始數(shù)據(jù)實(shí)測值;Hijmin為第j指標(biāo)各樣本實(shí)測值中最小值;Hijmax為第j指標(biāo)各樣本實(shí)測值中最大值;i為樣本號(hào);j為指標(biāo)號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)化處理后，性狀評價(jià)按綜合指數(shù)公式(2)進(jìn)行計(jì)算［9］。式中:H為文冠果性狀優(yōu)良指數(shù);m為指標(biāo)組指標(biāo)數(shù);n為每指標(biāo)組下總指標(biāo)數(shù);Wij為指標(biāo)權(quán)重。根據(jù)公式(2)計(jì)算出文冠果各性狀的綜合評價(jià)指數(shù)H，據(jù)此評價(jià)性狀優(yōu)良度［10］。

1．2．2指標(biāo)測定及評價(jià)

2009—2012年，在文冠果優(yōu)良林分內(nèi)選擇有代表性群體進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查。標(biāo)準(zhǔn)地面積為30m×30m。對標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)林木進(jìn)行每木檢尺。主要觀測:樹高、冠幅、地徑、一級(jí)側(cè)枝粗、分枝角度、葉長、葉寬、種子縱徑、種子橫徑、果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑、每果種子數(shù)、單株種子產(chǎn)量、出種率、單位投影面積產(chǎn)量、種子含油率、種仁含油率、始果年齡、果實(shí)成熟期。其中，樹高用勃魯萊氏測高儀(上海耶茂儀表有限公司)測定。地徑、一級(jí)側(cè)枝粗用圍尺測定。分枝角度是一級(jí)側(cè)枝與樹干的夾角。葉長、葉寬:樹冠不同方向分別隨機(jī)采摘正常發(fā)育的小枝，每個(gè)小枝上取3片成熟葉片，測量葉片長和寬。種子縱徑、橫徑:每株樹按四分法取15粒種子，用游標(biāo)卡尺測定，取平均數(shù)。果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑取樣和測量方法同種子。出種率=(種子質(zhì)量/果實(shí)質(zhì)量)×100%。單位投影面積產(chǎn)量=每株樹總產(chǎn)量/樹冠投影面積。含油率測定采用武漢航空儀表有限公司生產(chǎn)的HCY-10核磁共振(NMR)含油量測量儀測定。根據(jù)所構(gòu)建指標(biāo)體系的評價(jià)結(jié)果，結(jié)合優(yōu)良類型選擇原則，選出優(yōu)良類型。利用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析。

2結(jié)果與分析

2．1指標(biāo)體系的結(jié)構(gòu)建立

文冠果優(yōu)良林分綜合評價(jià)指標(biāo)體系實(shí)際上就是把優(yōu)良性狀綜合起來，用具體的指標(biāo)集合加以描述。在文冠果種質(zhì)資源調(diào)查、收集、保存、分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合近年來的一些樹種品種選育實(shí)踐，提出優(yōu)良性狀評價(jià)方法，初步構(gòu)建文冠果優(yōu)良性狀綜合評價(jià)指標(biāo)體系。以生物柴油樹種為文冠果開發(fā)利用目的，其綜合評價(jià)指標(biāo)主要包括生長性狀、種子及果實(shí)性狀、產(chǎn)量性狀、產(chǎn)油性狀、物候期性狀。指標(biāo)體系分層構(gòu)架如表1所示，共有19個(gè)具體指標(biāo)。目標(biāo)層:最終目標(biāo)，即構(gòu)建文冠果優(yōu)良類型綜合評價(jià)指標(biāo)體系。控制層:支持目標(biāo)層的5大主要因子，即生長性狀、種子及果實(shí)性狀、產(chǎn)量性狀、產(chǎn)油性狀、物候期性狀。指標(biāo)層:組成控制層的具體因子。指標(biāo)層有19個(gè)具體指標(biāo)，反映了生物柴油樹種文冠果的主要形態(tài)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)特征。根據(jù)文冠果不同類型的生長狀況、生物學(xué)特性以及經(jīng)濟(jì)性狀特征，建立文冠果類型評價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。將指標(biāo)層的各指標(biāo)分成5級(jí)，具體見表2。

2．2指標(biāo)權(quán)重的確定

根據(jù)層次分析法［11-14］得出權(quán)重，采用l～9標(biāo)度方法建立判別矩陣［15-16］，計(jì)算各評價(jià)指標(biāo)相對權(quán)重(Wi)，層次單排序及一致性檢驗(yàn)結(jié)果見表3。總體一致性(CI)為0.030，平均隨機(jī)一致性(RI)為0.476，一致性比率(CR)為0.063＜0.1，一致性滿足要求，說明結(jié)果可靠。對各層次排序結(jié)果加權(quán)組合，得到各評價(jià)指標(biāo)對總目標(biāo)的權(quán)重值(表1)。

2．3類型評價(jià)結(jié)果

以集中分布區(qū)的內(nèi)蒙古赤峰市40年生文冠果林分為對象進(jìn)行調(diào)查和綜合評分。以指標(biāo)體系的權(quán)重為基礎(chǔ)，按照1.2的評價(jià)方法，結(jié)合不同類型分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查的各類型進(jìn)行綜合打分，評價(jià)得分見表4。從表4可以看出，不同花朵類型中，單瓣白花型文冠果得分(3．96)明顯高于其他花朵類型，單瓣紅花型得分也較高(2．75)。不同果實(shí)類型文冠果得分高低順序也有所差別，大球果型得分最高(3.98)，其次是圓柱果型(3.67)、三棱果型(3.50)。本研究從生物柴油原料樹種的角度出發(fā)，對文冠果進(jìn)行類型劃分和優(yōu)良類型選擇，因此種子產(chǎn)量、含油率等商品性狀是主要的選優(yōu)指標(biāo)［17］。在以上打分評定的基礎(chǔ)上，優(yōu)良類型選擇還結(jié)合以下原則:1)類型評價(jià)得分高于 3.5分;2)林齡在10年以上;3)被選類型2～3年的平均單位面積產(chǎn)油量比當(dāng)?shù)叵嗤蛳嗨屏址謱φ疹愋偷钠骄鶈挝幻娣e產(chǎn)油量高30%;4)生長快，進(jìn)入盛果期早;5)抗逆性強(qiáng)，適應(yīng)性廣。根據(jù)各類型得分，結(jié)合以上優(yōu)良類型選擇原則，優(yōu)良類型選擇結(jié)果如下:調(diào)查地區(qū)平均單位投影面積產(chǎn)油量為17.39g·m－2，各果實(shí)類型中，大球果型、三棱果型、圓柱果型這3類的單位投影面積產(chǎn)油量分別為23.85、22.80、22.55g·m－2，分別是平均單位投影面積產(chǎn)油量的1.37、1.31、1.30倍，3種類型的種子產(chǎn)量、含油率、出籽率也都較高，因此，大球果型、三棱果型、圓柱果型3類為該地區(qū)的豐產(chǎn)高油優(yōu)良類型。

3討論與結(jié)論

受外界環(huán)境條件以及內(nèi)部基因突變的影響，文冠果產(chǎn)生了大量變異，表現(xiàn)為形態(tài)特征差異明顯的各類型，這些變異是進(jìn)行遺傳改良的主要資源。發(fā)展文冠果生態(tài)能源林既要具有維持生態(tài)平衡的作用，還要具有提供穩(wěn)定高產(chǎn)生物質(zhì)液體燃料原料的功能。因此，文冠果優(yōu)良類型評價(jià)指標(biāo)體系不僅考慮到種子產(chǎn)量、種子含油率等性狀，同時(shí)考慮到樹形樹勢、葉片、果實(shí)、種子等方面的綜合性狀。本研究在目標(biāo)層下提出3個(gè)準(zhǔn)則層，共19個(gè)指標(biāo)的文冠果類型的綜合評價(jià)體系。研究結(jié)果表明，單位投影面積產(chǎn)量、種子含油率、種子產(chǎn)量3項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值最高，其評價(jià)結(jié)果與文冠果選優(yōu)的基本原則一致，說明層次分析法適合于綜合評價(jià)體系的構(gòu)建。根據(jù)以上指標(biāo)體系對內(nèi)蒙古赤峰地區(qū)文冠果各類型進(jìn)行了評價(jià)，花朵類型中單瓣白花型和單瓣紅花型的得分較高。果實(shí)類型中，大球果型得分最高，其次是圓柱果型、三棱果型，這3類為入選的豐產(chǎn)高油優(yōu)良類型。評價(jià)結(jié)果與實(shí)際觀測、選擇目的相符，說明所建立的評價(jià)指標(biāo)體系能滿足以油用為目的的文冠果優(yōu)良類型選擇要求。目前，有關(guān)能源樹種類型評價(jià)的研究不多，吳志莊等［9］同樣采用層次分析法建立了黃連木Pistaciachinensis優(yōu)良類型綜合評價(jià)指標(biāo)體系，評價(jià)結(jié)果與黃連木優(yōu)樹選擇的基本原則高度一致。范繁榮等［18］利用含油率、結(jié)實(shí)指標(biāo)結(jié)合生物量建立無患子Sapindusmukorossi單株選優(yōu)的綜合評價(jià)體系，并利用投影尋蹤技術(shù)對各量化性狀的權(quán)重進(jìn)行科學(xué)確定。本研究所建立的評價(jià)指標(biāo)體系基本能滿足以油用為目的的文冠果優(yōu)良類型選擇的要求。本體系指標(biāo)選擇易于操作和推廣，適合文冠果主要分布區(qū)資源的評價(jià)。選出的優(yōu)良類型，生長性狀和經(jīng)濟(jì)性狀均較優(yōu)秀，可作為文冠果無性繁殖的材料來源。

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作者：敖妍 單位：北京林業(yè)大學(xué) 省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國家能源非糧生物質(zhì)原料研發(fā)中心