基于同異分析法和隸屬函數(shù)法的谷子品種生態(tài)適應(yīng)性分析

摘要：為了全面科學(xué)地評(píng)價(jià)谷子品種的生態(tài)適應(yīng)性，篩選具有廣泛適應(yīng)性的谷子品種，利用同異分析法和隸屬函數(shù)法對(duì)17個(gè)谷子品種的生態(tài)適應(yīng)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析。結(jié)果表明，產(chǎn)量高于對(duì)照冀谷168且位于參試品種前5位的是K281-2H、K175-1H、冀雜谷10號(hào)、朝谷36和京谷4，同異分析法中聯(lián)系度值高且排在參試品種前5位的是K281-2H、承谷20號(hào)、朝谷36、冀雜谷10號(hào)和K175-1H，隸屬函數(shù)法中平均隸屬函數(shù)值較大且排在參試品種前5位的是朝谷36、K281-2H、京谷4、冀雜谷10號(hào)和海南59。綜合各品種產(chǎn)量、同異分析法和隸屬函數(shù)法分析結(jié)果可得，K281-2H、冀雜谷10號(hào)和朝谷36不僅豐產(chǎn)性好，而且生態(tài)適應(yīng)性廣，綜合性狀優(yōu)良，可以跨生態(tài)區(qū)種植。

關(guān)鍵詞：谷子；生態(tài)適應(yīng)性；同異分析法；隸屬函數(shù)法

Analysis on Ecological Adaptability of Foxtail Millet Varieties Based on Similarity-Difference Analysis and Membership Function Method

WANG Shujun，LIU Junfang，LI Long，YAN Hongshan，HAN Mingge

（Anyang Academy of Agricultural Sciences，Anyang 455000，Henan）

谷子屬于光溫敏感作物，具有較強(qiáng)的區(qū)域適應(yīng)性[1]。隨著生產(chǎn)需求以及育種目標(biāo)的改變，育種家對(duì)谷子品種的生態(tài)適應(yīng)性要求越來越高，客觀科學(xué)地綜合評(píng)價(jià)谷子品種生態(tài)適應(yīng)性對(duì)于新品種的利用和推廣具有重要意義。同異分析法是一種結(jié)合模糊綜合評(píng)判法、灰色多維綜合評(píng)估法和集對(duì)論等的較為簡便的綜合分析方法[2]，近年來已被廣泛應(yīng)用于芝麻[3]、小麥[4]、甘蔗[5]、苦蕎[6]等作物品種的綜合評(píng)價(jià)。陳丹等[7]曾利用同異分析法對(duì)引進(jìn)色稻在涼山州的適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究認(rèn)為同異分析法可通過綜合參試品種的多個(gè)性狀進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，結(jié)果全面客觀。隸屬函數(shù)分析法是利用隸屬函數(shù)值對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的多項(xiàng)測定指標(biāo)進(jìn)行綜合分析的方法[8]。武茹等[9]利用隸屬函數(shù)法對(duì)長江中下游地區(qū)雜交中稻再生稻品種適應(yīng)性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)和篩選；李昌華等[10]利用隸屬函數(shù)法對(duì)10個(gè)鴨茅品種在川中丘陵地區(qū)的適應(yīng)性進(jìn)行了研究；阿里別里根·哈孜太等[11]利用隸屬函數(shù)法評(píng)價(jià)了新疆伊犁河谷地區(qū)引進(jìn)大豆品種的生態(tài)適應(yīng)性。目前，同異分析法和隸屬函數(shù)法在谷子品種生態(tài)適應(yīng)性分析評(píng)價(jià)中的應(yīng)用較少。為此，本研究以參加2023年全國谷子品種跨生態(tài)區(qū)正式試驗(yàn)的17個(gè)谷子品種為試驗(yàn)材料，利用同異分析法和隸屬函數(shù)法對(duì)其在不同生態(tài)條件下的產(chǎn)量、主要農(nóng)藝性狀和抗逆性等13個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析，綜合評(píng)價(jià)其生態(tài)適應(yīng)性，旨在篩選豐產(chǎn)性好，且具有廣泛適應(yīng)性的谷子品種，為新品種的應(yīng)用和推廣提供理論

依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料 供試材料為參加2023年全國谷子品種跨生態(tài)區(qū)正式試驗(yàn)的17個(gè)谷子品種，其中冀谷168為對(duì)照品種，具體品種名稱和選育單位見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)分別在山東濟(jì)南，河北石家莊、滄州、張家口、承德，河南安陽、鄭州，內(nèi)蒙古赤峰、呼和浩特，陜西榆林、延安，山西晉中、長治、汾陽，遼寧朝陽、建平縣，吉林省公主嶺、白城、吉林市，黑龍江省哈爾濱20個(gè)縣市設(shè)置試驗(yàn)點(diǎn)。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，6～8行區(qū)，留苗密度45萬株/hm2，

小區(qū)面積不小于16m2，實(shí)收面積13.34m2，收獲時(shí)去掉邊行及行頭并計(jì)算折合每hm2產(chǎn)量。性狀調(diào)查記載和田間管理嚴(yán)格按照全國谷子品種跨生態(tài)區(qū)正式試驗(yàn)要求執(zhí)行。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析方法

1.3.1 同異分析法 （1）各性狀理想值構(gòu)建和權(quán)重的確定。根據(jù)谷子生產(chǎn)實(shí)際及育種目標(biāo)構(gòu)建參試品種各性狀的理想值，本研究以17個(gè)谷子品種各性狀最優(yōu)值為理想性狀值。參試品種各性狀權(quán)重（Wk）的確定參考王淑君等[12]的方法。

（2）計(jì)算各性狀測量值與理想值的同一度和綜合同一度。正向指標(biāo)：Agk=Xgk/X0k；中性指標(biāo)：Agk=X0k/（X0k+|X0k-Xgk|）；逆向指標(biāo)：Agk=X0k/Xgk；綜合同一度：Ag=∑AgkWk。式中Agk和Xgk分別表示第g個(gè)谷子品種第k個(gè)性狀的同一度和實(shí)際測量值，X0k為第k個(gè)性狀的理想值；Ag表示參試品種的綜合同一度，Wk表示第k個(gè)性狀的權(quán)重。

（3）計(jì)算各品種差異度bg和聯(lián)系度μ。用聯(lián)系度大小反映谷子品種生態(tài)適應(yīng)性，聯(lián)系度值越大，該品種生態(tài)適應(yīng)性越好，反之亦然[13]。差異度和聯(lián)系度計(jì)算公式為：差異度：bg=1-Ag；聯(lián)系度：μ=Ag+bgi，其中i值為-1[6，14]。

1.3.2 隸屬函數(shù)法 參照朱艷柳等[15]的方法，計(jì)算17個(gè)谷子品種13個(gè)性狀指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，并將各性狀指標(biāo)的隸屬函數(shù)值累加求平均值，依據(jù)平均值大小對(duì)各谷子品種生態(tài)適應(yīng)性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)[16]。

平均隸屬函數(shù)值越大，說明該谷子品種生態(tài)適應(yīng)性越好，綜合性狀越優(yōu)良。隸屬函數(shù)值計(jì)算公式：若性狀與品種生態(tài)適應(yīng)性呈正相關(guān)：Uij=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）；若性狀與品種生態(tài)適應(yīng)性呈負(fù)相關(guān)：Uij=1-（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）。其中，Uij表示第i個(gè)谷子品種第j個(gè)性狀指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，Xij表示第i個(gè)谷子品種第j個(gè)性狀指標(biāo)的測量值，Xjmax表示j指標(biāo)的最大值，Xjmin表示j指標(biāo)的最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試品種農(nóng)藝性狀表現(xiàn) 17個(gè)谷子品種各性狀在20個(gè)試點(diǎn)的平均值見表2。由表2可知，共有13個(gè)品種的產(chǎn)量超過對(duì)照冀谷168，增產(chǎn)幅度在0.57%～11.85%之間；其中品種K281-2H、K175-1H、冀雜谷10號(hào)、朝谷36和京谷4產(chǎn)量較高，豐產(chǎn)性較好，居參試品種前5位，增產(chǎn)幅度在7.16%～11.85%之間；品種九谷39、濟(jì)21FH6086和濟(jì)21F6091的產(chǎn)量低于對(duì)照，減產(chǎn)幅度在3.02%～12.20%之間。

各品種生育期變幅在106～116d之間，平均111d，品種間差異不大；株高在117.60～146.98cm之間，京谷4和濟(jì)21F6091的株高較低，分別為117.60cm、119.97cm，承谷20號(hào)株高最高；穗長變幅在20.25～26.92cm之間，海南59、京谷4、濟(jì)21FH6086、九谷39穗長較長，豫谷56、21H657、濟(jì)21ST008穗長較短；穗粗在2.36～2.92cm之間，豫谷56的谷穗最粗，朝谷26谷穗最細(xì)。單穗重在21.97～26.86g之間，朝谷36、京谷4、21HB184、K281-2H單穗重較高；單穗粒重在17.11～21.03g之間，朝谷36、K281-2H、京谷4、21HB184單穗粒重較高；出谷率在76.68%～83.13%之間，衡2022-1、朝谷26出谷率高于對(duì)照，分別為83.13%、80.43%，表現(xiàn)較好；有效穗數(shù)在39.75萬～47.40萬穗/hm2之間，冀雜谷10號(hào)、K175-1H、21H657有效穗數(shù)較高，均在45.00萬穗/hm2以上；千粒重在2.49～3.16g之間，朝谷26、朝谷36、K281-2H、21HB184、承谷20號(hào)、京谷4、九谷39千粒重較高；白發(fā)病、紅葉病和蛀莖率的發(fā)病率變化范圍分別為0.19%～3.65%、0.86%～6.97%、0.94%～2.63%，K175-1H、冀雜谷10號(hào)、K281-2H對(duì)3種病害的抗性均較好。

2.2 同異分析法分析各品種生態(tài)適應(yīng)性

2.2.1 理想性狀值構(gòu)建和權(quán)重系數(shù)確定 根據(jù)現(xiàn)階段谷子的育種目標(biāo)和生產(chǎn)實(shí)際需要，產(chǎn)量、有效穗數(shù)、穗長、穗粗、單穗重、單穗粒重、出谷率和千粒重8個(gè)性狀值越大越好，為正向指標(biāo)，因此取各性狀最大值為理想值（表2）。生育期和株高2個(gè)性狀值不宜太大或太小，生育期過短會(huì)影響籽粒產(chǎn)量形成，太長則不利于收獲，甚至影響后茬作物種植；株高太低則不利于干物質(zhì)累積，影響產(chǎn)量，植株過高不宜機(jī)械化收獲，且易發(fā)生倒伏，因此二者為中性指標(biāo)，取適中值為理想值；白發(fā)病、紅葉病和蛀莖率3個(gè)性狀值越小越好，為逆向指標(biāo)，取最小值為理想值。目前，產(chǎn)量仍是谷子育種的主要目標(biāo)，因此產(chǎn)量被賦予最高權(quán)重系數(shù)（0.106），其次是有效穗數(shù)、單穗粒重，分別為0.080和0.079。

2.2.2 參試品種各性狀的同一度、綜合同一度、差異度和聯(lián)系度 13個(gè)性狀中白發(fā)病、紅葉病和蛀莖率的同一度差異較大，變幅范圍分別為0.052～1.000、0.123～1.000、0.357～1.000；生育期和出谷率的同一度差異相對(duì)較小，變幅范圍分別為0.957～1.000和0.922～1.000（表3）。由表4可知，參試品種綜合同一度范圍在0.749～0.881之間，相對(duì)比較集中；其中K281-2H的綜合同一度最大，濟(jì)21F6091綜合同一度最小。17個(gè)谷子品種的差異度范圍在0.119～0.251之間，聯(lián)系度值在0.499～0.762之間；其中K281-2H、承谷20號(hào)、朝谷36、冀雜谷10號(hào)和K175-1H的聯(lián)系度值高于對(duì)照，排在參試品種前5位，說明這5個(gè)谷子品種的生態(tài)適應(yīng)性好，綜合性狀優(yōu)良；其余品種生態(tài)適應(yīng)性按優(yōu)劣排序依次為冀谷168（CK）、海南59、21H657、京谷4、衡2022-1、21HB184、濟(jì)21FH6086、豫谷56、濟(jì)21ST008、九谷39、朝谷26、濟(jì)21F6091。

2.3 隸屬函數(shù)法分析各品種生態(tài)適應(yīng)性 由表5可知，17個(gè)谷子品種平均隸屬函數(shù)值范圍在0.298～

0.701之間，其中對(duì)照品種冀谷168的平均隸屬函數(shù)值為0.611，排在參試品種第6位；朝谷36、K281-2H、京谷4、冀雜谷10號(hào)和海南59的平均隸屬函數(shù)值高于對(duì)照，排在參試品種前5位，生態(tài)適應(yīng)性好；濟(jì)21F6091、九谷39、濟(jì)21FH6086、承谷20號(hào)和豫谷56平均隸屬函數(shù)值較小，排在參試品種后5位，說明這5個(gè)品種生態(tài)適應(yīng)性弱，綜合性狀表現(xiàn)較差。

3 討論與結(jié)論

谷子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不斷變化要求優(yōu)良的谷子新品種不僅要豐產(chǎn)性好，還需要具備適應(yīng)性廣、綜合性狀優(yōu)良等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的谷子品種生態(tài)適應(yīng)性評(píng)價(jià)主要是利用適應(yīng)度[17]或回歸分析[18]等方法，均以產(chǎn)量這一性狀平均值為評(píng)價(jià)依據(jù)，忽略了其他性狀的適應(yīng)性表現(xiàn)。但在實(shí)際生產(chǎn)中，影響作物品種生態(tài)適應(yīng)性的因素還有株高、生育期和抗病性等多個(gè)農(nóng)藝性狀，僅憑產(chǎn)量這一單個(gè)性狀對(duì)品種生態(tài)適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)價(jià)忽略了性狀間的相互影響，不能滿足生產(chǎn)需要[19]?？茖W(xué)全面地評(píng)價(jià)谷子品種生態(tài)適應(yīng)性，對(duì)于充分利用好品種資源，更好地挖掘品種遺傳潛力有重要意義。

同異分析法和隸屬函數(shù)法可以綜合作物品種的多個(gè)性狀指標(biāo)對(duì)其生態(tài)適應(yīng)性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，避免了僅利用產(chǎn)量進(jìn)行適應(yīng)性評(píng)價(jià)的片面性，使結(jié)果更加全面、客觀和合理。除此之外，同異分析法評(píng)價(jià)過程中的參試品種各性狀測量值與理想值的同一度及隸屬函數(shù)分析過程中的各性狀隸屬函數(shù)值還可以反映參試品種各性狀的優(yōu)劣程度，對(duì)以后品種改良以及作為親本利用具有指導(dǎo)意義。

由于谷子品種各性狀指標(biāo)在品種生態(tài)適應(yīng)性中的貢獻(xiàn)率存在差異，即該性狀在反映品種生態(tài)適應(yīng)性中的重要性不同，評(píng)價(jià)過程中需要對(duì)各性狀賦予權(quán)重，用以體現(xiàn)該性狀在綜合評(píng)價(jià)中所處的價(jià)

值[20-21]。權(quán)重系數(shù)的確定又可分為主觀賦權(quán)法[22]和客觀賦權(quán)法[20，23]。本文在通過同異分析法評(píng)價(jià)參試品種生態(tài)適應(yīng)性時(shí)，利用各性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度對(duì)性狀進(jìn)行客觀賦權(quán)，不僅避免了人為賦權(quán)的主觀因素，也符合現(xiàn)階段以產(chǎn)量為基礎(chǔ)的育種目標(biāo)，適宜本研究17個(gè)谷子品種的綜合評(píng)價(jià)。另外，同異分析法與隸屬函數(shù)法的結(jié)合使本研究評(píng)價(jià)結(jié)果更加準(zhǔn)確，今后可在谷子品種評(píng)價(jià)中進(jìn)一步利用。

本研究通過同異分析法和隸屬函數(shù)法綜合17個(gè)參試品種在四大谷子生態(tài)區(qū)（華北夏谷區(qū)、西北早熟春谷區(qū)、西北中晚春谷區(qū)和東北春谷區(qū)）20個(gè)試點(diǎn)的產(chǎn)量、主要農(nóng)藝性狀和抗病性等13個(gè)性狀指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行生態(tài)適應(yīng)性評(píng)價(jià)，能夠較全面地反映參試品種的生態(tài)適應(yīng)性。綜合各分析方法的結(jié)果，篩選出K281-2H、冀雜谷10號(hào)和朝谷36等3個(gè)豐產(chǎn)性好、生態(tài)適應(yīng)性廣、綜合性狀優(yōu)良的谷子品種，可以跨生態(tài)區(qū)推廣種植。

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[21] 丁成偉，劉超，王健康，孫克新，郭榮良．水稻品種生態(tài)適應(yīng)性的綜合評(píng)價(jià)．生態(tài)農(nóng)業(yè)研究，1999，7（1）：62-65

[22] 楊舒婷，唐遒冥，孫利娜，陳爾，林茂，李冰，李進(jìn)華．50個(gè)不同品種大花繡球在南寧的引種適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)．中國熱帶農(nóng)業(yè)，2024（2）：17-29

[23] 巴圖，李建波，李國興，王文迪，馬宇，呂二鎖，杜慧婷，徐壽軍，劉志萍．基于熵權(quán)-TOPSIS模型的大麥萌發(fā)期耐堿種質(zhì)評(píng)價(jià)．種子，2023，42（5）：55-62

（收稿日期：2024-10-12）

基金項(xiàng)目：河南省甘薯雜糧產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（HARS-22-04-Z1）；河南省重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)（231111110300）；河南省農(nóng)業(yè)良種聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目（2022010401-5）；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-06-14.5-B25）