應(yīng)用模糊綜合評(píng)判和灰色關(guān)聯(lián)度分析評(píng)估烤煙區(qū)試新品種

李彥平，丁燕芳，李雪君，孫 煥，段旺軍，朱景偉

（河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究中心，河南 許昌 461000）

烤煙品種區(qū)域試驗(yàn)是品種選育和審定的重要環(huán)節(jié)，與烤煙品種的正確評(píng)估關(guān)系密切，且直接關(guān)系到新品種的審定和推廣。目前對(duì)烤煙區(qū)試材料的評(píng)估，傳統(tǒng)方法只以產(chǎn)量、產(chǎn)值結(jié)果進(jìn)行單個(gè)的方差分析、回歸分析。而對(duì)與產(chǎn)量和產(chǎn)值密切相關(guān)的其他性狀，如葉數(shù)、抗病性、化學(xué)成分等方面，常采用直觀分析或平均數(shù)統(tǒng)計(jì)分析，分析結(jié)果相互獨(dú)立，對(duì)參試品種優(yōu)劣的評(píng)價(jià)不夠全面。一個(gè)優(yōu)良的烤煙新品種，不僅產(chǎn)值高，而且化學(xué)成分還要協(xié)調(diào)，因此對(duì)烤煙新品種作出更加全面和適合實(shí)際表現(xiàn)的評(píng)判顯的尤為重要。模糊綜合評(píng)判和灰色關(guān)聯(lián)度分析法作為作物評(píng)估的一種方法，在多個(gè)性狀的綜合而定量評(píng)價(jià)上能夠更加全面、準(zhǔn)確的揭示事物的本質(zhì)[1]，因此已被廣泛應(yīng)于小麥、玉米、大豆和馬鈴薯等多種作物上[2-5]。本研究是對(duì)2008年河南省區(qū)試新品種其中一個(gè)試點(diǎn)結(jié)果進(jìn)行分析，以期在整體水平上客觀評(píng)估新品種，為品種的審定和推廣提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

選用 2008年河南省區(qū)域試驗(yàn)中禹州試點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，參試品系共8個(gè)，分別為Y100、Y048、H8342、H892、優(yōu)選1號(hào)、洛煙1號(hào)、少林1號(hào)、NC89，其中NC89為對(duì)照品種。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次，大田管理按優(yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)管理進(jìn)行。農(nóng)藝性狀由禹州市煙葉公司測(cè)量，煙葉內(nèi)在化學(xué)成由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究中心測(cè)試分析。選用與烤煙新品種種性優(yōu)劣的11個(gè)性狀作為參考性狀。

1.2 原理和方法

根據(jù)灰色系統(tǒng)理論將所有參試品種看成1個(gè)灰色系統(tǒng)，而每個(gè)參試品種則是該系統(tǒng)中的1個(gè)因素，把烤煙新品種選育目標(biāo)與品種優(yōu)良性狀的上限指標(biāo)結(jié)合起來，確定“參考品種”，以參考品種各性狀指標(biāo)構(gòu)成參考數(shù)列，記作X0，以參試品種各性狀指標(biāo)構(gòu)成被比較數(shù)列，記作Xi（i=1、2、3…n），n為性狀數(shù)，由下列公式計(jì)算參試品種之間關(guān)聯(lián)度和關(guān)聯(lián)系數(shù)。

式中ζi(k)為Xi對(duì)X0的關(guān)聯(lián)系數(shù)，ρ為分辨系數(shù)（一般取0.5)|X0(k)-Xi(k)|為第k點(diǎn)X0與Xi的絕對(duì)差值，為X0數(shù)列與Xi數(shù)列在k點(diǎn)的二級(jí)最小差數(shù)絕對(duì)值，為二級(jí)最大差數(shù)絕對(duì)值，ri為參試品種與參考品種的關(guān)聯(lián)度，ri′為參試品種與參考品種的加權(quán)關(guān)聯(lián)度，Wk為各性狀的權(quán)重系數(shù)。

1.3 關(guān)聯(lián)分析

1.3.1 構(gòu)造“參考品種” 根據(jù)烤煙的育種目標(biāo)，確定各性狀的理想指標(biāo)，據(jù)此構(gòu)造出參考品種與參考數(shù)列X0，參考品種及供試品種各性狀平均值列于表1。

1.3.2 數(shù)據(jù)的無量綱化處理 11個(gè)性狀原始數(shù)據(jù)為不同的量綱和數(shù)量級(jí)，不可直接比較，需對(duì)各性狀原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。采用初值化法，即所有相應(yīng)的Xi(k)數(shù)據(jù)除以X0(k)各點(diǎn)的數(shù)值。

表1 參考品種和參試品種的主要性狀Table 1 Major traits of the tested varieties and reference varieties

1.3.3 關(guān)聯(lián)系數(shù) 首先計(jì)算出參考數(shù)列X0(k)與比較數(shù)列Xi(k)相應(yīng)性狀絕對(duì)差值(表2)，即

Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|,i=1,2,3…8,k=1,2,3…11.由表3可知：代入公式(1)，求得參試品種與參考品種的關(guān)聯(lián)系數(shù)(表3)。

1.3.4 關(guān)聯(lián)度的計(jì)算 把關(guān)聯(lián)系數(shù)代入公式(2)，得出各參試品種與參考品種的等權(quán)關(guān)聯(lián)度。這是視各性狀同等條件下的計(jì)算結(jié)果，實(shí)際在烤煙育種中，各性狀的重要性是不同的。根據(jù)育種目標(biāo)的要求，賦予各性狀不同的權(quán)重(Wk)列于表3。代入公式(3)，求得各參試品種與參考品種的加權(quán)關(guān)聯(lián)度(表4)。

1.4 模糊綜合評(píng)判分析

依據(jù)模糊數(shù)學(xué)理論，參試品種的每一性狀均以一定的隸屬度隸屬于其性狀集合，構(gòu)成一個(gè)隸屬函數(shù)。按照隸屬函數(shù)的定義，把各性狀的平均值代入公式(4)，求得參試品種各性狀的隸屬度構(gòu)成模糊轉(zhuǎn)化矩陣R(表5)。

表2 參考品種與參試品種的絕對(duì)差值Table 2 Absolute difference of the tested and reference varieties

表3 參考品種與參試品種的關(guān)聯(lián)度系數(shù)Table 3 Correlation coefficients of the tested varieties and reference varieties

表4 供試品種(系)與參考品種的關(guān)聯(lián)度及排序Table 4 Correlation and order between the tested varieties and reference varieties

其中，Xij為第i個(gè)品種第j個(gè)性狀值，Xjmax為參試品種第j個(gè)性狀中的最大值，Xjmin為參試品種第j個(gè)性狀中的最小值，Wi為各性狀的權(quán)重系數(shù)(同表3中Wk)。利用公式(5)和(6)，求得等權(quán)、加權(quán)綜合評(píng)判集B和B′(表6)。

2 結(jié) 果

2.1 灰色關(guān)聯(lián)度分析

經(jīng)灰色關(guān)聯(lián)度分析，各參試結(jié)果與參考品種的關(guān)聯(lián)度及排序見表4，結(jié)果表明：少林1號(hào)和優(yōu)選1號(hào)與參考品種的關(guān)聯(lián)度最大，其關(guān)聯(lián)度分別為:r少林1號(hào)=0.7658、r優(yōu)選1號(hào)=0.7080,根據(jù)關(guān)聯(lián)度分析原則，關(guān)聯(lián)度越大的數(shù)列與參考品種數(shù)列越接近，越接近參考品種，由此說明在今年參試表現(xiàn)中，少林1號(hào)和優(yōu)選1號(hào)與參考品種最接近，其綜合性狀最好；其次 Y100和 Y048，其關(guān)聯(lián)度分別為 0.6613和0.6601，這兩個(gè)品種的綜合性狀也較好；H892與參考品種的關(guān)聯(lián)度最小，其rH892=0.6197，綜合性狀最差；其它品種關(guān)聯(lián)度居中，綜合性狀表現(xiàn)中等。

表5 模糊轉(zhuǎn)化矩陣RTable 5 Fuzzy transition matrix R

表6 模糊綜合評(píng)判結(jié)果Table 6 Results of fuzzy comprehensive evaluation

在加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度分析中，(表3)，突出了產(chǎn)值量性狀、質(zhì)量性狀和抗病性的各指標(biāo)，均賦予 0.1的權(quán)重系數(shù)，而單葉重、葉片數(shù)和株高系數(shù)分別賦予了0.05、0.03和0.02的權(quán)重系數(shù)，從表4可以看出，等權(quán)關(guān)聯(lián)分析與加權(quán)關(guān)聯(lián)分析的結(jié)果基本一致，除品種Y048外，在加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度中排名和等權(quán)相差較大，其余品種表現(xiàn)基本與等權(quán)排名保持一致，綜合性狀最好的品種仍是少林1號(hào)和優(yōu)選1號(hào)，其次是Y100，綜合表現(xiàn)差仍為H892和H8342。

2.2 模糊綜合評(píng)判分析

模糊綜合評(píng)判分析結(jié)果見表6，在等權(quán)情況下，少林1號(hào)綜合評(píng)判最好，其次為優(yōu)選1號(hào)、Y100；表現(xiàn)最差是H892，其它表現(xiàn)居中；在加權(quán)情況下，仍然為少林1號(hào)表現(xiàn)最好，其次表現(xiàn)好的品種為優(yōu)選1號(hào)與Y100，表現(xiàn)最差是H892，其它品系居中，可以看出，除品種Y048在加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度中排名和等權(quán)相差較大外，加權(quán)和等權(quán)的結(jié)果也基本一致。

3 討 論

3.1 等權(quán)與加權(quán)的比較

本研究中，兩種分析方法中的等權(quán)分析結(jié)果和加權(quán)分析結(jié)果均存在一定差異(表4、表6)，在等權(quán)分析中，11個(gè)被分析的性狀均被視為同等重要，但在實(shí)際育種工作中，不同的作物、不同的區(qū)域條件、不同的育種目標(biāo)，各性狀重要性不同，因此加權(quán)分析結(jié)果較等權(quán)分析更接近實(shí)際。在計(jì)算關(guān)聯(lián)度時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況給出不同的權(quán)重比例，這樣所得的結(jié)果會(huì)更理想，更接近生產(chǎn)。

3.2 兩種分析方法比較

從本研究結(jié)果看，灰色關(guān)聯(lián)度分析法和模糊綜合評(píng)判分析法的結(jié)果一致，且與實(shí)際品種的表現(xiàn)相符合，因此，使用這兩種方法應(yīng)用于烤煙品種和品系的綜合評(píng)估是可行的，這與謝小丹[6]的研究結(jié)論相一致。從研究結(jié)果看，模糊綜合評(píng)判分析法比灰色關(guān)聯(lián)度分析法更簡(jiǎn)便。

4 結(jié) 論

1）兩種方法得出結(jié)果基本一致，可以看出：在今年參試的區(qū)試品種中，少林1號(hào)綜合表現(xiàn)最好;優(yōu)選1號(hào)、Y100次之，綜合表現(xiàn)也較好；H892表現(xiàn)最差。其它品種綜合表現(xiàn)一般。

2）灰色系統(tǒng)理論和模糊綜合評(píng)判分析法是近年來發(fā)展起來的決策科學(xué)，該法計(jì)算簡(jiǎn)單，評(píng)價(jià)內(nèi)容全面，評(píng)價(jià)結(jié)果客觀可靠，為品種的綜合評(píng)價(jià)提供了更直接的量化指標(biāo)。將該方法應(yīng)用于烤煙品種的綜合評(píng)價(jià)，使灰色系統(tǒng)理論和模糊綜合評(píng)判分析從育種領(lǐng)域擴(kuò)展到生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，指導(dǎo)煙草生產(chǎn)的引種、推廣具有一定的科學(xué)性和實(shí)際意義。

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