材料與方法

1.研究地概況

研究地點(diǎn)位于四川省彭州市升平鎮(zhèn)積泉村，東經(jīng)１０３°５３′，北緯３０°５９′。該區(qū)屬于四川盆地亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均氣溫１５．６℃，年極端最高溫３６．９℃，最低溫－６．２℃，最熱月份（７月）２４．８℃，最冷月（１月）５．２℃，全年無(wú)霜期平均２７６ｄ，多年平均降水量９３２．５ｍｍ。針對(duì)該地區(qū)氣候條件以及巖石邊坡的立地條件，結(jié)合之前數(shù)年的試驗(yàn)研究，從初選的８７種植物中，確定了１８種鄉(xiāng)土植物。由于巖石邊坡特定的干旱脅迫條件，輔引６種干旱抗性植物作為參試植物（表１，略）。

2.試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)坡面位于四川省彭州市升平鎮(zhèn)積泉村四川省勵(lì)自生態(tài)技術(shù)有限公司科研基地進(jìn)門(mén)右側(cè)，坡面背靠升平鎮(zhèn)－軍樂(lè)鎮(zhèn)的公路，公路外側(cè)為人民渠楊柳渠。人工模擬邊坡坡高４．３５ｍ，坡向?yàn)楸逼鳎保叮担?deg;，坡度為６０．６１°，下層原始坡面共分為３個(gè)區(qū)域，分別為原漿砌片石邊坡、原混凝土邊坡，內(nèi)填經(jīng)夯實(shí)的土壤（圖１，圖略）。應(yīng)用護(hù)坡卷材技術(shù)［１１］，將參試植物種子直播于坡面，定期進(jìn)行全生育期的生長(zhǎng)量觀測(cè)、物候觀測(cè)、護(hù)坡及覆蓋功能觀測(cè)。該試驗(yàn)開(kāi)始于２０１１年４月，取得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)用于層次分析的專家評(píng)分參考。

3.試驗(yàn)方法

植物篩選應(yīng)用層次分析法ＡＨＰ（ＡｎａｌｙｔｉｃＨｉｅｒａｒｃｈｙＰｒｏｃｅｓｓ）［１２］，它基于系統(tǒng)層次原理建立，是一種定性和定量相結(jié)合的多指標(biāo)分析評(píng)價(jià)方法。主要分三步：一是建立多要素層次分析的評(píng)價(jià)體系；二是建立判斷矩陣，專家運(yùn)用１～９標(biāo)度法判斷各因子的相對(duì)重要性，確定各指標(biāo)的權(quán)重；三是對(duì)各指標(biāo)賦值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

(1)指標(biāo)體系：將收集到的各種生態(tài)因子和試驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，提取對(duì)巖石邊坡植被恢復(fù)有影響的主要因子。以植物抗逆性、品質(zhì)特性（試驗(yàn)效果）和功能效益作為篩選準(zhǔn)則，把抗旱性、抗病蟲(chóng)害、抗貧瘠性、耐高溫、生長(zhǎng)速率、覆蓋度、出苗率、保存率（第２個(gè)生長(zhǎng)季的保存率）、涵固土性、綠期、景觀效果、培育成本作為相應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立層次分析模型，選擇出最具競(jìng)爭(zhēng)力的目標(biāo)植物材料（圖２，略）。(2)判斷矩陣的建立及計(jì)算：構(gòu)造各層次的判斷矩陣，邀請(qǐng)專家以１～９標(biāo)度法（表２）對(duì)各層次指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)賦值和成對(duì)比較，并計(jì)算權(quán)向量，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。具體計(jì)算過(guò)程為：通過(guò)對(duì)各層進(jìn)行評(píng)分構(gòu)建判斷矩陣Ａ－Ｂ、Ｂ１－Ｃ、Ｂ２－Ｃ、Ｂ３－Ｃ；排序計(jì)算：按列規(guī)范化得到ｂｉｊ，ｂｉｊ＝ａｉｊ／∑ａｉｊ；對(duì)規(guī)范化后的判斷矩陣進(jìn)行規(guī)范列平均得Ｗｉ；一致性檢驗(yàn)：計(jì)算判斷矩陣的最大特征值λｍａｘ，λｍａｘ＝（Ａ×Ｗｉ）／（ｎ×Ｗｉ）＝（ＣＷ）ｉ／（ｎ×Ｗｉ），其中Ａ、Ｗｉ為矩陣；計(jì)算一致性指標(biāo)ＣＩ，ＣＩ＝（λｍａｘ－１）／（ｎ－１）；查閱隨機(jī)一致性指標(biāo)ＲＩ；計(jì)算隨機(jī)一致性比例ＣＲ＝ＣＩ／ＲＩ，當(dāng)ＣＲ＜０．１，判斷矩陣具有一致性。

結(jié)果與分析

1.判斷矩陣權(quán)重分析

植物抗逆性決定了試驗(yàn)物種能否在巖石邊坡嚴(yán)酷的氣候及土壤條件下成活、生存與發(fā)展，比植物的品質(zhì)特性和功能特性略為重要。品質(zhì)特性是建立在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，消除了主觀隨機(jī)因素的影響，是抗逆性的直接體現(xiàn)，因此，品質(zhì)特性略比功能效益重要。功能效益是工程質(zhì)量效益評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，需納入指標(biāo)分析體系。建立準(zhǔn)則要素的判斷矩陣時(shí)，綜合多名專家意見(jiàn)，得到各項(xiàng)準(zhǔn)則的權(quán)重（表３）。經(jīng)計(jì)算，集結(jié)后的判斷矩陣Ａ－Ｂ一致性比例ＣＲ＝０．００８１＜０．１，因此判斷矩陣具有一致性。抗逆性是巖石邊坡植被恢復(fù)物種選擇的首要考慮因素，主要由抗旱性、抗病蟲(chóng)害、耐貧瘠和耐高溫等因素決定。由于四川盆地地處南方，最冷月均溫在５°以上，耐寒性不是主要考慮因素，而因巖石邊坡形成的裸地，土壤結(jié)構(gòu)遭到破壞，輻射強(qiáng)烈，持水保水能力差，所以對(duì)植物抗旱性要求更加苛刻；同時(shí)由于巖石邊坡輻射強(qiáng)烈，邊坡較其周邊微生境的氣溫更高，因此要求所選植物具有耐高溫等特性；植物耐貧瘠與抗病蟲(chóng)害對(duì)植株的生長(zhǎng)也具有重要的作用。由此建立植物環(huán)境適應(yīng)性各因子正互矩陣，得到各項(xiàng)因子的權(quán)重（表４）。集結(jié)后的判斷矩陣Ｂ１－Ｃ一致性比例ＣＲ＝０．０７８３＜０．１，因此判斷矩陣具有一致性。品質(zhì)特性由實(shí)地試驗(yàn)得出，主要由生長(zhǎng)速率、覆蓋度、出苗率和保存率等因子決定。保存率為建植后第２年的存活率，是植物對(duì)邊坡生長(zhǎng)環(huán)境適應(yīng)性的集中體現(xiàn)，受植物抗逆特性及邊坡微生境條件的共同制約；出苗率為生長(zhǎng)季最高出苗數(shù)量與播種量的比率，是植物品質(zhì)特征的重要指標(biāo)；覆蓋率與生長(zhǎng)速率代表了植物侵占和競(jìng)爭(zhēng)能力。用生長(zhǎng)季中測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)植物品質(zhì)特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而取得較為客觀的評(píng)價(jià)結(jié)果。各因子權(quán)重見(jiàn)表５。集結(jié)后的判斷矩陣Ｂ２－Ｃ一致性比例ＣＲ＝０．０６８１＜０．１，因此判斷矩陣具有一致性。功能效益主要由涵固土性、綠期、景觀效果和培育成本等因子決定。涵固土性是植物護(hù)坡的重要功能，主要表現(xiàn)在護(hù)坡植物根系的錨固和保持水土作用，因其在土壤中盤(pán)根錯(cuò)節(jié)，使邊坡土體成為土與根系的復(fù)合成材料，是邊坡穩(wěn)定性的重要保證；綠色期主要是由植物的生物學(xué)特性決定，在一定程度上也受到環(huán)境條件的制約，但變化幅度較小，一般作為物種常量由專家給出；景觀效果是評(píng)價(jià)邊坡綠化的重要指標(biāo)，主要體現(xiàn)在植物形態(tài)，花、葉、果景觀價(jià)值和色彩、協(xié)調(diào)性等方面；培育成本是在試驗(yàn)過(guò)程中材料、勞務(wù)、運(yùn)輸?shù)确矫鎸?shí)際發(fā)生的工程量的貨幣值體現(xiàn)，是工程效益的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。各因子權(quán)重見(jiàn)表６(略)。集結(jié)后的判斷矩陣Ｂ３－Ｃ一致性比例ＣＲ＝０．０３９４＜０．１，因此判斷矩陣具有一致性。在各層因子單排序符合一次性檢驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將各因子層對(duì)準(zhǔn)則層的權(quán)重及準(zhǔn)則層對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重進(jìn)行綜合，得到各因子對(duì)邊坡生態(tài)恢復(fù)植物選擇的權(quán)重（表７，略）。

2.綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

在邀請(qǐng)相關(guān)的專家對(duì)供選植物進(jìn)行評(píng)分后，對(duì)各項(xiàng)因子分?jǐn)?shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。結(jié)合層次分析法計(jì)算出的權(quán)重結(jié)果，采用綜合評(píng)價(jià)指數(shù)（ＣＥＩ）來(lái)反映最終結(jié)果。公式如下：ＣＥＩｉ＝∑ｎｉ＝１ＭｉＣｉ。式中，Ｍｉ為單項(xiàng)指標(biāo)分值，Ｃｉ為評(píng)價(jià)指標(biāo)Ｃ第ｉ指標(biāo)的權(quán)重，ｎ為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)，并以此得出備選植物的綜合評(píng)分。根據(jù)ＣＥＩ的計(jì)算結(jié)果，將參試的植物按照草本與木本分類后，再進(jìn)行排序。參照綜合評(píng)分排序的結(jié)果（表８），按照得分高低最終選擇出９種最適宜于四川盆地巖石邊坡植被恢復(fù)的適應(yīng)性植物。得分較高的草本植物依次為：高羊茅、批堿草、百喜草；最適宜的木本植物：銀合歡、紫穗槐、黃荊、多花木藍(lán)、截葉胡枝子、檸條。