應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度綜合評(píng)價(jià)26個(gè)青貯玉米的生產(chǎn)性能

楊秀芳，陳玲玲，烏艷紅，娜日蘇，呂 寧，梁慶偉

(赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院草原研究所，內(nèi)蒙古 赤峰 024031)

青貯玉米(Zeamays)是發(fā)展牛羊養(yǎng)殖業(yè)不可或缺的基礎(chǔ)飼料之一，也是最經(jīng)濟(jì)的飼料。隨著中國(guó)種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，即改變過去種植糧食和經(jīng)濟(jì)作物為主的二元結(jié)構(gòu)，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榧Z食作物、飼用作物及經(jīng)濟(jì)作物協(xié)調(diào)發(fā)展的三元結(jié)構(gòu)，青貯玉米作為畜牧業(yè)主要的飼料來源，將發(fā)揮重要作用。赤峰市位于內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯(cuò)帶東段，屬于東部區(qū)玉米優(yōu)勢(shì)區(qū)域，畜牧業(yè)是赤峰市實(shí)現(xiàn)農(nóng)區(qū)農(nóng)民增收的重要途徑，通過發(fā)展青貯玉米，可有效解決秸稈過腹還田的問題和農(nóng)牧交錯(cuò)帶的糧飼爭(zhēng)地問題，還可解決實(shí)行牛羊圈養(yǎng)，減輕過度放牧，草地退化等生態(tài)問題[1-4]。灰色系統(tǒng)理論是近年來發(fā)展起來的一種分析理論，在農(nóng)業(yè)、草業(yè)方面已有所應(yīng)用[6-10]。在進(jìn)行品種評(píng)價(jià)時(shí)，一般常用的定量分析方法都是數(shù)理統(tǒng)計(jì)或多元分析法，往往要求有大量樣本和典型的概率分布，且多限于品種間進(jìn)行。灰色系統(tǒng)理論中關(guān)聯(lián)度分析法可以克服上述之不足[9]。

本研究應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)理論，選取株高、穗位葉葉面積、生物產(chǎn)量等7項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)26個(gè)參試青貯玉米品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為赤峰地區(qū)乃至內(nèi)蒙古農(nóng)牧交錯(cuò)帶青貯玉米引種及推廣提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)地位于內(nèi)蒙古赤峰綜合試驗(yàn)站牧草試驗(yàn)示范基地，41°17′～45°24′ N，116°21′～120°58′ E，屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，年日照時(shí)數(shù)2 800～3 100 h，年平均氣溫4～7 ℃，無霜期120～145 d，≥10 ℃積溫1 800～3 000 ℃·d，年平均降水量為350～400 mm，其中70%集中于6-9月。試驗(yàn)地地勢(shì)平坦，光照、通風(fēng)條件良好，有機(jī)質(zhì)含量3.24%，堿解氮94.3 mg·kg-1，速效磷23.1 mg·kg-1，速效鉀139.3 mg·kg-1，土壤為栗鈣土。

1.2試驗(yàn)材料與播種方法 試驗(yàn)材料見表1。2010年5月12日播種，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，2次重復(fù)，6行區(qū)，行長(zhǎng)8 m，行距50 cm，密度60 000株·hm-2，施基肥磷酸二銨450 kg·hm-2，下旬齊苗，田間管理同大田。

1.3測(cè)定指標(biāo) 以參試青貯玉米品種的株高、穗位葉葉面積、單株鮮質(zhì)量、單株干質(zhì)量、果穗鮮質(zhì)量、果穗鮮質(zhì)量∶單株鮮質(zhì)量、生物產(chǎn)量7項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果為分析資料(表2)，對(duì)參試品種的優(yōu)劣進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

表1 供試青貯玉米品種名錄

表2 供試品種的各性狀均值

1.4原理與方法 按照灰色系統(tǒng)理論，將所有參試青貯玉米品種視為一個(gè)灰色系統(tǒng)，而每個(gè)參試青貯玉米品種是該系統(tǒng)中的一個(gè)因素。根據(jù)育種目標(biāo)和生產(chǎn)實(shí)際需要，把各參試青貯玉米品種主要性狀的最佳值結(jié)合起來，構(gòu)成一個(gè)理想的“參考品種”。以“參考品種”各個(gè)性狀指標(biāo)所構(gòu)成的數(shù)列為參考數(shù)列，記作Xo，以參試品種各個(gè)性狀指標(biāo)構(gòu)所構(gòu)成的數(shù)列為比較數(shù)列，記作Xi(i=1，2，3，…，n)，n為性狀指標(biāo)數(shù)，且Xo={Xo(1)，Xo(2)，Xo(3)，…，Xo(n)}，Xi={Xi(1)，Xi(2)，Xi(3)，…，Xi(n)}，由下列公式計(jì)算參試品種與“參考品種”之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)ξi(k)[5-9]。

(1)

式中，Δi(k)=|Xo(k)-Xi(k)|，表示Xo數(shù)列與Xi數(shù)列在第k點(diǎn)的絕對(duì)差值。min|Δi(k)|是一級(jí)最小差，即在絕對(duì)差|Δi(k)|中按不同k值挑選其中的最小者；min min|Δi(k)|是二級(jí)最小差，即在min|Δi(k)|中按不同i值(比較數(shù)列值)挑選其中最小者。同理，max|Δi(k)|是一級(jí)最大差，max max|Δi(k)|是二級(jí)最大差，其意義與最小差相似。ρ為分辨系數(shù)，用于提高關(guān)聯(lián)系數(shù)之間的差異顯著性，取值0～1，一般情況下取ρ=0.5[6-9]。

由于各性狀對(duì)青貯玉米品種的重要程度不同，在評(píng)價(jià)不同品種的優(yōu)劣時(shí)還應(yīng)根據(jù)其重要程度賦予不同的權(quán)重ωi，并以加權(quán)關(guān)聯(lián)度對(duì)各青貯玉米品種進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(2)

式中，n為樣本數(shù)。

(3)

(4)

2 關(guān)聯(lián)度的計(jì)算及其分析

2.1構(gòu)建“參考品種” 在株高、穗位葉葉面積、單株鮮質(zhì)量、單株干質(zhì)量、果穗鮮質(zhì)量、果穗鮮質(zhì)量∶單株鮮質(zhì)量、生物產(chǎn)量中，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要，7項(xiàng)指標(biāo)均選擇分別高于“參考品種”中最大值的5%[6-9]。即株高368.2 cm，穗位葉葉面積1 005.1 cm2，單株鮮質(zhì)量1 709.6 g，單株干質(zhì)量493.6 g，果穗鮮質(zhì)量449.5 g，果穗鮮質(zhì)量：?jiǎn)沃牾r質(zhì)量33.8%，生物產(chǎn)量78 395.43 kg·hm-2，構(gòu)成最優(yōu)指標(biāo)集{Xo(k)}={368.2，1 005.1，1 709.6，493.6，449.5，33.8，78 395.43}。

2.2數(shù)據(jù)的無量綱化處理 由于各性能指標(biāo)量綱不同，需對(duì)各指標(biāo)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。采用初值法，將表2中的數(shù)據(jù)壓縮在[0，1]的區(qū)間內(nèi)，即所有指標(biāo)數(shù)值被相應(yīng)的Xo值除，將所得的數(shù)據(jù)列于表3。

2.3求出關(guān)聯(lián)系數(shù) 首先根據(jù)公式Δi(k)=|Xo(k)-Xi(k)|求出參考數(shù)列與比較數(shù)列的絕對(duì)差值(表4)。

不同青貯玉米品種的min min|Δi(k)|=0.047 3，max max|Δi(k)|=0.948 2(表4)。利用公式(1)計(jì)算各點(diǎn)上的關(guān)聯(lián)系數(shù)ξi(k)(ρ取0.5)(表5)。

2.4確定各性能指標(biāo)的權(quán)重 根據(jù)模糊數(shù)學(xué)方法中的權(quán)重決策法，即由公式(2)、公式(3)計(jì)算各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)值，賦予各性狀不同權(quán)重：ω1=0.161 8，ω2=0.150 7，ω3=0.139 9，ω4=0.137 0，ω5=0.127 9，ω6=0.135 3，ω7=0.147 5。

根據(jù)權(quán)重值的大小，可判斷出每個(gè)指標(biāo)在青貯玉米品種綜合評(píng)價(jià)中的作用大小。其權(quán)重排序?yàn)橹旮?穗位葉葉面積>生物產(chǎn)量>單株鮮質(zhì)量>單株干質(zhì)量>果穗鮮質(zhì)量∶單株鮮質(zhì)量>果穗鮮質(zhì)量。

2.6關(guān)聯(lián)分析 根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析原則，關(guān)聯(lián)度大的數(shù)列與參考數(shù)列最為接近，值越大說明參試品種與“參考品種”越接近，綜合性能越理想。26個(gè)青貯玉米品種生產(chǎn)性能綜合評(píng)價(jià)序位排在前10位的為：中農(nóng)大青貯67、金嶺18、雅玉青貯79491、金嶺17、金嶺21、青貯772、雅玉青貯29、東陵白、金嶺37、中北青貯410(表6)。

表3 無量綱化處理結(jié)果

3 討論與結(jié)論

研究應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度理論，對(duì)26個(gè)青貯玉米的生產(chǎn)性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。灰色關(guān)聯(lián)度分析在牧草引種、苜蓿生產(chǎn)性能評(píng)定、干草調(diào)制方法的綜合評(píng)價(jià)、青貯玉米綜合評(píng)價(jià)等已有應(yīng)用[6-9]。從方法的優(yōu)劣上講，灰色關(guān)聯(lián)度理論已被公認(rèn)為是全面而無人為因素限制，合理自然，并能利用當(dāng)前的計(jì)算機(jī)技術(shù)處理的理論[7]。本研究表明，采用灰色系統(tǒng)理論對(duì)青貯玉米品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)是切實(shí)可行的，能夠較全面地反映一個(gè)品種綜合生產(chǎn)性能的優(yōu)劣，且結(jié)果與試驗(yàn)表現(xiàn)相吻合。

根據(jù)權(quán)重比較可知，在株高、穗位葉葉面積、單株鮮質(zhì)量、單株干質(zhì)量、果穗鮮質(zhì)量、果穗鮮質(zhì)量∶單株鮮質(zhì)量、生物產(chǎn)量等評(píng)價(jià)青貯玉米的性狀中，穗位葉葉面積的權(quán)重要高于生物產(chǎn)量，其原因?yàn)樗胛蝗~屬于棒三葉(玉米果穗葉及其上下葉)之一，玉米棒三葉對(duì)雌穗的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成起著重要作用[10]。因此，穗位葉葉面積是間接反映青貯玉米的生產(chǎn)潛力的主要因子之一。

采用灰色關(guān)聯(lián)度分析綜合評(píng)價(jià)青貯玉米品種生產(chǎn)性能的關(guān)鍵是構(gòu)建“參考品種”性狀的選取及各性狀權(quán)重的確定。因此，要選擇適應(yīng)某個(gè)地區(qū)生態(tài)環(huán)境條件和生產(chǎn)實(shí)際狀況的代表性性狀作為綜合評(píng)價(jià)的因子，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐和社會(huì)需要，從而使賦予的各性狀的權(quán)重值更能充分反映出客觀實(shí)際。本研究沒能對(duì)各品種的穩(wěn)定性、抗病性、品質(zhì)及飼喂效果等因素進(jìn)行分析，有待進(jìn)一步完善。

表4 參試品種與“參考品種”的絕對(duì)差值[Δi(k)]

表5 參試品種與“參考品種”的關(guān)聯(lián)系數(shù)

表6 各參試品種的加權(quán)關(guān)聯(lián)度及其排序

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