竹类植物在北京地区的抗寒性分析与评价

摘要 为了探索竹类植物在北京地区的抗寒性及园林应用前景，运用层次分析法（AHP）和K-means聚类分析法对北京植物园60种竹类植物进行了抗寒性分析与评价。评价模型由适应性、更新能力和观赏性3个评价准则及相关的11个评价因子构成。结果表明：评价等级为Ⅰ级竹类植物28种，包括安吉金竹、阔叶箬竹、金镶玉竹、早园竹、鹅毛竹等，占总数的46.7%，这类植物抗寒性强，在北京地区可广泛推广应用；Ⅱ级竹类植物11种，包括白哺鸡竹、善变箬竹、髯毛箬竹等，占总数的18.3%，这类植物有一定抗寒性，可适当推广应用；Ⅲ级竹类植物17种，包括黄槽斑竹、美丽箬竹等，这类植物抗寒性一般，需要在特定的环境中应用；Ⅳ级竹类植物4种，包括白纹东根笹、对花竹、黄皮绿筋竹等，这类植物抗寒性差，可在特定条件下小面积栽植。

关键词 竹类植物；极端低温；层次分析法；抗寒性；评价

中图分类号 S795 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2023）04-0112-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.04.027

Analysis and Evaluation of Cold Resistance of Bamboos in Beijing

WANG Jin-ge1，2， BAO Zheng-yan1，2， LI Xin-zhu1，2 et al

（1.Beijing Botanical Garden Management Office， Beijing 100093；2. Beijing Floriculture Engineering Technology Research Center， Beijing 100093）

Abstract In order to explore the cold resistance and garden application prospect of bamboo plants in Beijing area， the cold resistance of 60 bamboo plants in Beijing Botanical Garden was analyzed and evaluated by AHP and K-means clustering analysis. The evaluation model consists of three evaluation criteria， namely adaptability， renewal ability and ornamental characteristics， and 11 related evaluation factors. The results showed that there were 28 bamboos rated as grade Ⅰ， accounting for 46.7% of the total， including Phyllostachys parvifolia， Indocalamus latifolius， Phyllostachys aureosulcata f.spectabilis， etc. These plants have strong cold resistance and can be widely applied in Beijing. There were 11 bamboos rated as grade II， accounting for 18.3% of the total， including Phyllostachys dulcis，Indocalamus varius，Indocalamus barbatus，ect. This kind of plant had a certain cold resistance， can be properly popularized and applied. There were 17 bamboos rated as grade III， including Phyllostachys bambusoides ‘Mixta’， Indocalamus decorus，ect. These plants had moderate cold resistance and need to be applied in specific environments. There were only 4 kinds of bamboos in grade Ⅳ， including Pleioblastus chino ‘Angustifolius’， Phyllostachys bambusoides ‘Dui Hua Zhu’， etc. These plants had poor cold resistance and can be planted in a small area under speific conditions.

Key words Bamboo plants;Extreme low temperature;Analytic hierarchy process;Cold resistance;Evaluation

我国是世界竹子分布的中心，竹类资源丰富，现有竹类植物40属500 余种，有竹林面积 400 hm2 以上，绝大多数集中在南方地区，北方竹子分布较少，在甘陕南部和黄淮地区有少量的散生竹区［1］。竹类植物四季常青，枝叶茂盛，是极其重要的非木材可再生林业资源［2］，也是园林绿化的重要材料，素有“岁寒三友”之称，具有丰富的文化内涵，深受我国人们的喜爱。竹类植物在园林绿地中具有广泛的应用前景，但其分布具有明显的地带性和区域性，栽培区域也多集中在南方。北方地区，温度是一些极具经济价值和观赏价值的竹种得不到进一步推广种植的主要限制因子［2］。20世纪60～70年代，我国开展了“南竹北移”的引种驯化工作，将一些抗性较强的散生竹引种到黄河以北流域［3］。同时，竹类植物的抗寒性研究也日益为人们所关注，且多集中在生理指标的测定上［3-12］，但对极端低温条件下竹类植物的抗寒性评价较少［13-14］。

北京植物园从20世纪70年代初开始从南方引种竹类植物［14-15］，目前露地种植的竹类植物已达 11属60种（含变种、变型）。受全球气候变暖的影响，在没有极端低温的条件下，很多竹类植物在北京植物园能够正常生长并露地越冬。但在2010年1月，北京地区极端低温达到-18.9 ℃，王金革等［13］对北京植物园种植的竹类植物抗寒性进行了评价，筛选出包括金镶玉竹、黄槽竹、黄竿京竹等12种抗寒性强的竹类植物。2021年1月，北京地区又遇到了-20.4 ℃的极端低温，创1972年以来新低。北京植物园的竹类植物在这次极端低温下受到了不同程度的影响，不同种类在极端低温下的表现存在着明显差异。为了筛选出抗寒性强、适宜在北京地区栽植的竹类植物，笔者对11属60种（含变种、变型、品种）竹类植物进行了抗寒性调查，并应用层次分析法（AHP）进行分析与评价，运用K-means聚类分析对评价值进行等级划分，建立系统科学的竹类植物抗寒性评价体系，筛选出抗寒性较强的种类，以期为竹类植物在北京地区的园林应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选择北京植物园竹园内的11属60种（含变种、变型、品种）竹类植物进行观测，常规养护管理60种。基本情况见表1。

1.2 试验地概况

北京植物园竹园位于卧佛寺西侧（116°12′00″E，40°00′22″N），是以栽培、展示竹亚科植物为主的专类园，地处小西山麓，属山前暖区带范围，湿热条件比较优越［16］，是典型的北温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春秋季较短。年平均气温11.6 ℃，年降水量600 mm左右，大部分集中于7、8月［16］。

1.3 评价方法

结合竹类植物在北京植物园极端低温下的适应性、更新能力和观赏性，邀请园林专家现场打分，并运用层次分析法［16-17］确定评价指标，建立评价模型。采用1～9比率标度法［17］比较指标的相对重要性，量化各项指标，计算各因素权重。

制订评价标准，根据历年对竹类植物的观测记录及2020年极端低温，对竹类植物适应性、更新能力和观赏性进行评价打分，并计算出评价综合分值，进行等级划分。

1.3.1 评价模型的构建。

结合专家打分，构建了4个层次的竹类植物综合评价结构模型（图1）。 该模型包含目标层（A）、准则层（B）、因子层（C）和最底层（D）。目标层（A）为竹类植物抗寒性评价；准则层（B）为竹类植物抗寒性评价的主要因子，分别为适应性（B1）、更新能力（B2）及观赏性（B3）；因子层（C）为11个具体评价指标，是隶属准则层（B）的主要评价因子，由植株各结构因子的冻害率以及出笋、成竹率与各结构因子的观赏效果等11个指标组成；最底层（D）为待评价的60个竹类植物。

1.3.2 权重的计算。

采用1～9标度法，邀请专家分别对准则层、因子层各因子的相对重要度进行两两比较构建判断矩阵，计算准则层权重、因子层权重（表2～5）及总排序值（表6），并进行一致性检验（CR＜0.100 0，说明该矩阵具有满意的一致性）。

1.3.3 各评价指标记录与评分标准制订。

以竹园内60种竹类植物为观测对象，在历年物候观测记录的基础上，结合2020年冬季极端低温进行调查记录。2021年春季采取抽样调查方法，每种竹类植物选取2 m×2 m 的3个样地，对竹类植物叶片、小枝、侧枝、竹杆及竹鞭冻害情况，冻害后母株展叶、出笋及成竹情况，竹类植物的叶、杆和竹林观赏性进行调查、评价并评分（标准采用5分制），结果见表7。

计算公式：

叶片冻害率=叶片受冻数/总叶片数×100%

小枝冻害率=小枝受冻数 /总小枝数×100%

侧枝冻害率=侧枝受冻数/总侧枝数×100%

竹杆冻害率=竹杆受冻数/总竹杆数×100%

竹鞭冻害率=竹鞭受冻数/总竹鞭数×100%

萌芽展叶率= 新展叶数/总芽数×100%

出笋率=出笋数/总立竹数×100%

成竹率=新竹数/总出笋数×100%

1.3.4 综合评价值的计算及分级。

将每个竹类植物的11个评价指标得分值分别与各指标的权重相乘后求和，得出各竹类植物的综合评分值。用K-means聚类分析对综合评分制进行聚类分析，并运用最小距离法划分为4个等级［16］。

1.4 数据分析

用yaahp V 10.0进行模型构建、权重计算和一致性检验，用Excel 2019进行综合评价分值的计算，用SPSS 21.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 评价模型和指标层排序

由表6可知，准则层3个评价准则适应性（B1）、更新能力（B2）和观赏性（B3）的权重分别是0.490 5、0.311 9、0.197 6，其中适应性（B1）比重最大，其次是更新能力（B2）。在总权重值中，竹鞭冻害率C5的总权重值最高，为0.185 9，权重值在0.064 1～0.539 0，总排序值在0.031 4～0.185 9。

在北京地区，影响竹类植物生长发育的主要因素是冬季的低温，适应性在3个评价准则中最重要，它关系到竹类植物能否在北京地区存活，是在北京地区生存和发展的重要因素。竹类植物一般通过竹笋繁衍后代，维持竹林持续发展，因此更新能力为次要因素。在园林应用中，除了考虑竹类植物生存和发展，还需考虑观赏性，因此观赏性排在适应性和更新能力之后。在11个评价因子中，竹鞭冻害率影响竹类植物的存活率，是竹类植物生命维系和发展的关键，因此总排序值最高；其次是出笋率，出笋率反映的是竹类植物繁衍后代的能力，是竹林能否持续发展的关键。再次是竹杆冻害率，竹杆冻害率反映在竹林内是营养物质的储存和消耗的多少，冻害程度越深，竹林内消耗越大，储存越少，影响竹林的生长势。其余因子如叶片冻害率、竹林效果、叶片受影响程度等比重较小。该研究中，竹鞭冻害率、出笋率2个因子为主要影响因素，竹杆冻害率、成竹率、竹杆受影响程度、侧枝冻害率4个因子为次要因素，叶片受影响程度、小枝冻害率、母株展叶率、竹林效果、叶片冻害率5个因子为一般评价因素。