灰色關(guān)聯(lián)度分析法和DTOPSIS法對(duì)青貯玉米新品種綜合評(píng)估的比較分析

丁 寧，張玉強(qiáng)，張慎舉

（1.河南省大京九種業(yè)有限公司，河南 商丘 476000；2.商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 商丘 476000）

農(nóng)作物品種區(qū)域試驗(yàn)是新品種選育不可缺少的步驟，也是對(duì)新品種進(jìn)行客觀評(píng)估的重要環(huán)節(jié)。長(zhǎng)期以來，育種工作者對(duì)品種區(qū)域試驗(yàn)資料分析時(shí)大都僅對(duì)產(chǎn)量一個(gè)性狀進(jìn)行方差分析和穩(wěn)產(chǎn)性分析，其余性狀僅供參考。實(shí)際上，就青貯玉米品種而言，除生物產(chǎn)量外，植株纖維品質(zhì)、抗逆性等性狀也是限制品種推廣的重要因素，只有綜合性狀好的品種才有更好的推廣價(jià)值。近年來，灰色關(guān)聯(lián)度分析法在小麥、玉米和棉花等作物上得到廣泛應(yīng)用[1-4]，DTOPSIS法引入大豆、花生和大麥等作物的綜合評(píng)估[5-9]，得到了一些有益結(jié)論。本研究使用灰色關(guān)聯(lián)度分析法和DTOPSIS法對(duì)青貯玉米新品種進(jìn)行綜合評(píng)估，旨在為新品種大面積推廣提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料來源

本研究的資料來自2014年國(guó)家青貯玉米品種區(qū)域試驗(yàn)（黃淮海組）結(jié)果[10]。參試品種有柳玉3號(hào)（V1），SN13-11（V2），幫豪玉108（V3），SAUQ1401（V4），先玉1321（V5），衡遠(yuǎn)Y1038（V6），BN2932（V7），云瑞12號(hào)（V8），大京九26（V9，原名大京九10號(hào)），渝青506（V10），黔糯青1號(hào)（V11）和雅玉青貯8號(hào)（V12，CK）12個(gè)品種；測(cè)定青貯玉米品種生物干重（X1）、生育期（X2）、持綠性（X3）、穩(wěn)產(chǎn)性（X4）、倒伏率（X5）、大斑病（X6）、小斑病（X7）、紋枯?。╔8）、絲黑穗?。╔9）、中性洗滌纖維含量（X10）、酸性洗滌纖維含量（X11）、粗蛋白含量（X12）和淀粉含量（X13）13個(gè)主要性狀（表1）。

表1 2014年國(guó)家黃淮海地區(qū)青貯玉米品種試驗(yàn)結(jié)果

1.2 分析方法

采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法、DTOPSIS法對(duì)表1中試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，具體分析步驟參見文獻(xiàn)[11-14]。依據(jù)《國(guó)家青貯玉米品種審定標(biāo)準(zhǔn)》和黃淮海地區(qū)青貯玉米生產(chǎn)實(shí)際，參考育種專家意見，對(duì)13個(gè)性狀指標(biāo)按表1中順序分別賦予0.60、0.08、0.02、0.02、0.04、0.02、0.04、0.02、0.04、0.04、0.02、0.02 和0.04的權(quán)重值。

用最大差異率法和區(qū)分度法對(duì)兩種分析方法進(jìn)行比較[15-16]，區(qū)分度計(jì)算公式

ρ=（γmax-γmin）/（γmax+γmin）

式中，γmax表示參數(shù)中最大值的絕對(duì)值；γmin表示參數(shù)中最小值的絕對(duì)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 灰色關(guān)聯(lián)度分析

2.1.1 建立矩陣并進(jìn)行無量綱化 依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析計(jì)算方法，將表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，得到矩陣Z（表2）。

2.1.2 求理想品種與參試種的絕對(duì)差值及最大、最小差 依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度原理及計(jì)算方法求理想品種與參試種的絕對(duì)差值（表3），從表3中找出各性狀的max△i（k）=0.916 5，min△i（k）=0。

表2 無量綱化處理結(jié)果

表3 理想品種與參試種的絕對(duì)差值結(jié)果

2.1.3 計(jì)算理想品種與參試種的關(guān)聯(lián)系數(shù) 依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)原理及計(jì)算方法計(jì)算理想品種與參試種的關(guān)聯(lián)系數(shù)，結(jié)果見表4。

2.1.4 各參試種加權(quán)關(guān)聯(lián)度的計(jì)算 某一參試種13個(gè)性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)與其對(duì)應(yīng)的權(quán)重值相乘之和，即是其加權(quán)關(guān)聯(lián)度。經(jīng)計(jì)算，12個(gè)參試種的加權(quán)關(guān)聯(lián)度見表5。

表4 理想品種與參試種的關(guān)聯(lián)系數(shù)

2.2 DTOPSIS分析

2.2.1 建立矩陣并進(jìn)行無量綱化 依據(jù)DTOPSIS分析計(jì)算方法，將表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，得到矩陣Z（表6）。

2.2.2 建立加權(quán)決策矩陣 用各個(gè)性狀指標(biāo)分別賦予的權(quán)重值乘矩陣Z中與其對(duì)應(yīng)列的數(shù)據(jù)，即得到?jīng)Q策矩陣R（表7）。

2.2.3 根據(jù)R 得到理想解與負(fù)理想解數(shù)列 Xi+={0.60，0.08，0.02，0.02，0.04，0.02，0.04，0.02，0.04，0.04，0.02，0.02，0.04}；Xi-={0.504 7，0.077 1，0.000 5，0.011 0，0.003 3，0.011 1，0.017 1，0.015 6，0.022 2，0.030 0，0.013 1，0.016 3，0.021 9}。

2.2.4 相對(duì)接近度Ci的計(jì)算 采用歐幾里德范數(shù)法計(jì)算相對(duì)接近度C，首先計(jì)算各參試種與Si+（理想解）和Si-（負(fù)理想解）的距離，再計(jì)算各參試種與相對(duì)接近度Ci值（表7）。

表6 無量綱化處理結(jié)果

表7 加權(quán)決策矩陣R

2.3 計(jì)算結(jié)果分析

由表5 計(jì)算結(jié)果可以看出，各參試種生物干重方差分析結(jié)果排序依次為V9＞V1＞V10＞V7＞V3＞V5＞V12＞V4＞V2＞V8＞V11＞V6，而兩種綜合分析方法與方差分析法排序結(jié)果有所不同，這是因?yàn)榉讲罘治龇ㄖ豢紤]了生物干重，另兩種分析方法綜合了13個(gè)性狀指標(biāo)，且各自計(jì)算方法不同所致。大京九26 青貯玉米品種生物干重為18 742.5 kg/hm2，較對(duì)照種增產(chǎn)12.5%，達(dá)極顯著水平，居第1位，兩種綜合評(píng)估法排序也均居第1位，表現(xiàn)生育期適中，抗倒伏，抗小斑病，中性洗滌纖維含量較低，淀粉含量較高，于2017年、2018年2次通過國(guó)家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定（國(guó)審玉20170049、國(guó)審玉20180176）。渝青506 生物干重17 647.5 kg/hm2，較幫豪玉108 增產(chǎn)0.96%，二者生物干重差異不顯著，但前者生育期、穩(wěn)產(chǎn)性、抗倒性、抗大斑病、抗小斑病、品質(zhì)等性狀較后者稍差。由生物干重第3位落居綜合排序5、4位。SAUQ1401較云瑞12號(hào)生物干重增產(chǎn)0.7%，新復(fù)極差測(cè)驗(yàn)二者生物干重差異不顯著，前者也因綜合性狀稍有遜色，由生物干重居第8位而落居綜合排序第10位。黔糯青1號(hào)也與上述2 例一樣，即大斑病、絲穗病、品質(zhì)性狀表現(xiàn)較差，與衡遠(yuǎn)Y1038 發(fā)生了倒位現(xiàn)象。由此看出，當(dāng)方差分析法對(duì)某一青貯玉米品種生物干重達(dá)顯著水平時(shí)，采用兩種綜合分析法對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，可進(jìn)一步增加對(duì)該品種的了解，給推廣提供更加全面的信息。而當(dāng)方差分析后，品種間生物干重新復(fù)極差測(cè)驗(yàn)結(jié)果不顯著時(shí)，采用2種分析方法對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)估，能夠得到更加客觀、合理的結(jié)果，這與蘇天增等[13]研究結(jié)果一致。

2.4 兩種綜合評(píng)估方法的比較

據(jù)相關(guān)分析，12個(gè)參試種生物干重排名與灰色關(guān)聯(lián)度分析法和DTOPSIS法排序的秩相關(guān)系數(shù)分別為0.930 1、0.902 1，這表明2種綜合分析方法都能真實(shí)地反映青貯玉米品種的優(yōu)劣。但在計(jì)算結(jié)果上存在一定差異（表5），灰色關(guān)聯(lián)度分析法ri最大差異率17.5%，而DTOPSISI法Ci最大差異率達(dá)84.6%。顯然，DTOPSISI法更易區(qū)分青貯玉米品種的優(yōu)劣表現(xiàn)。區(qū)分度即表示評(píng)判值的離散程度，一般離散程度越大，區(qū)分度越好，相對(duì)的分析方法越優(yōu)。將表5中兩種綜合評(píng)估方法的各自最大值、最小值代入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)[15-16]的相應(yīng)公式，計(jì)算得出DTOPSISI法區(qū)分度最大（0.733 3）、灰色關(guān)聯(lián)度（0.095 8）次之。綜上所述，灰色關(guān)聯(lián)度分析法和DTOPSIS法綜合能力都較強(qiáng)，對(duì)參試種做出較為客觀全面的評(píng)估，但以DTOPSIS的分析結(jié)果較優(yōu)。

3 結(jié)論與討論

通過兩種分析方法對(duì)2014年國(guó)家黃淮海地區(qū)青貯玉米品種試驗(yàn)結(jié)果分析，可歸納為4 點(diǎn)：其一，大京九26 青貯玉米品種生物干重排名和兩種綜合評(píng)估方法排序均居第1位，表現(xiàn)生育期適中、抗倒伏、品質(zhì)優(yōu)和生物干重高，于2017年、2018年分別通過國(guó)家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，應(yīng)加大推廣力度。其二，生物干重排名與兩種綜合分析方法排序的秩相關(guān)系數(shù)都達(dá)極顯著水平，表明目前僅按生物干重對(duì)青貯玉米品種決定取舍仍不失為一種好方法，因干物產(chǎn)量是青貯玉米品種多個(gè)性狀綜合作用的結(jié)果。其三，兩種分析方法不僅具有可靠的統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)，而且均能充分利用生物干重及其相關(guān)的其他多個(gè)性狀的全部信息，特別是在青貯玉米品種間生物干重新復(fù)極差測(cè)驗(yàn)結(jié)果不顯著時(shí)，對(duì)參試種排序更加客觀合理。其四，在兩種分析方法中以DTOPSIS法Ci最大差異率和區(qū)分度都較大，較易區(qū)分品種的優(yōu)劣，不失為一種評(píng)價(jià)青貯玉米品種優(yōu)劣的好方法。

根據(jù)不同作物特點(diǎn)和當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)踐，慎重選取參考性狀并賦予不同權(quán)重是運(yùn)用兩種方法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本例依據(jù)《國(guó)家青貯玉米審定標(biāo)準(zhǔn)》，目前黃淮海地區(qū)青貯玉米產(chǎn)量低，要及時(shí)給小麥騰茬的生產(chǎn)實(shí)際，確定以高產(chǎn)、早熟、優(yōu)質(zhì)為育種目標(biāo)，分別賦予生物干重0.6 和生育期0.08的較高權(quán)重，對(duì)該地區(qū)主要發(fā)生的小斑病、絲黑穗病和倒伏率、中性洗滌纖維含量及淀粉含量等品質(zhì)性狀均賦予0.04 權(quán)重，其余性狀均為0.02。以往人們?cè)谫x予生物干重較高權(quán)重的同時(shí)，又選擇籽粒產(chǎn)量、單株干重等產(chǎn)量因素做評(píng)價(jià)的參考性狀，無形中賦予生物干重更高的權(quán)重值，無疑將影響評(píng)價(jià)結(jié)果，因此，在應(yīng)用多性狀綜合評(píng)估方法時(shí)，參考性狀應(yīng)認(rèn)真分析和選擇。