基于組合賦權(quán)的甘薯品種抗病性模糊綜合評價(jià)

劉忠玲 李小艷 王自力

摘要：甘薯抗病性評價(jià)是多因素的綜合評價(jià)過程，是甘薯品種選育中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。根據(jù)病蟲害危害程度和品種選育所在地區(qū)的病蟲害發(fā)病嚴(yán)重程度來確定各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，將模糊綜合評價(jià)法首次應(yīng)用于甘薯品種選育中進(jìn)行抗病性綜合評價(jià)，得到12個(gè)甘薯品種抗病性的綜合評價(jià)數(shù)值結(jié)果和優(yōu)劣次序，洛薯11號的綜合抗病性最好，濟(jì)薯25、商Y10-1的綜合抗病性好，煙薯09157、泰薯12、源薯1號、濟(jì)農(nóng)74的綜合抗病性較好，冀982、皖蘇58、徐薯33的綜合抗病性一般，徐薯22、阜0932-2的綜合抗病性差。該評價(jià)方法彌補(bǔ)了傳統(tǒng)評價(jià)方法的不足，為甘薯新品種的抗病性評價(jià)提供了一條具體而又切實(shí)可行的新途徑。

關(guān)鍵詞：甘薯品種;抗病性;組合賦權(quán);模糊綜合評價(jià);權(quán)重

甘薯原產(chǎn)于南美洲，具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)。目前，我國甘薯種植面積基本穩(wěn)定在367萬hm2，鮮薯年平均產(chǎn)量約7 804.8萬t，占世界甘薯總產(chǎn)量的75.3%[1-2]。其中甘薯莖線蟲病致使發(fā)病田減產(chǎn)10%～20%，嚴(yán)重時(shí)減產(chǎn)60%～70%，尤其連作重茬田的線蟲病日益積累，病情逐年加重，甚至絕收[3-4];甘薯黑斑病造成的產(chǎn)量損失為5%～10%，危害嚴(yán)重時(shí)造成的損失為20%～50%，甚至更高[5];甘薯根腐病造成減產(chǎn)10%～20%，重者減產(chǎn)40%～50%，甚至絕收[6-7];甘薯蔓割病的危害在南方薯區(qū)田間隨機(jī)分布，一般減產(chǎn)10%～20%，重者達(dá)50%以上[8]，近年來有向北方薯區(qū)蔓延的趨勢。因此在樊曉中的研究中，將甘薯莖線蟲病、黑斑病和根腐病列為我國北方薯區(qū)的三大主要病害[9];而在《中國甘薯品種鑒定年鑒（2014—2015）》中將甘薯莖線蟲病、黑斑病、根腐病和蔓割病列為北方薯區(qū)甘薯病蟲害抗性的檢測對象[10]。

生產(chǎn)過程中，使用化學(xué)藥劑防治成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重，而采用輪作制度雖然有效，但仍具有很大的局限性。因此，甘薯抗病蟲害品種的選育和推廣無疑是最經(jīng)濟(jì)、最簡單、最有效的途徑之一，而準(zhǔn)確評價(jià)甘薯品種抗病性也成了甘薯品種選育中一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。我國研究人員對甘薯品種抗病性鑒定中僅針對某種病害的抗性進(jìn)行檢測，評價(jià)方法僅局限于對某種病蟲害抗性的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀分析，不同病蟲害抗性的分析結(jié)果相互獨(dú)立，沒有進(jìn)一步的綜合性分析。本研究將模糊綜合評價(jià)方法首次應(yīng)用于甘薯品種選育中進(jìn)行抗病性綜合評價(jià)，計(jì)算出品種抗病性的綜合評價(jià)數(shù)值結(jié)果，以期為甘薯新品種病蟲害抗性綜合評價(jià)尋找新的可行途徑。

1 綜合評價(jià)對象

將2014—2015年國家甘薯品種北方薯區(qū)區(qū)域試驗(yàn)中12個(gè)參試品種的抗病性作為評價(jià)對象，參試品種分別為冀982、洛薯11號、商Y10-1、煙薯09157、濟(jì)薯25、濟(jì)農(nóng)74、泰薯12、阜0932-2、皖蘇58、徐薯33、源薯1號、徐薯22（CK）[10]。

2 甘薯抗病性評價(jià)指標(biāo)簡介和預(yù)處理

2.1 甘薯抗病性評價(jià)指標(biāo)簡介

在《中國甘薯品種鑒定年鑒（2014—2015）》中甘薯莖線蟲病、黑斑病、根腐病和蔓割病的檢測指標(biāo)如下。甘薯抗莖線蟲病有防治效果和病情指數(shù)2個(gè)檢測指標(biāo)，計(jì)算公式如下：

防治效果=（1-某品種病情指數(shù)感病對照品種病情指數(shù) ）×100%;

病情指數(shù)=∑（各級感病株數(shù)×相應(yīng)級數(shù)）調(diào)查總株數(shù)×最高病級數(shù)×100。

其中，防治效果（X）為極大型指標(biāo)，評價(jià)分級為高抗（HR），防治效果（X）>80.0;抗病（R），60.080.0。

甘薯抗黑斑病的檢測指標(biāo)為表現(xiàn)百分率，計(jì)算公式如下：

抗病表現(xiàn)百分率=供試品種病斑平均直徑2×供試品種病斑平均深度對照品種病斑平均直徑2×對照品種病斑平均深度×100%。

甘薯抗黑斑病表現(xiàn)百分率（Y）屬于極小型指標(biāo)，其評價(jià)分級為高抗（HR），Y≤40.0;抗?。≧），40.0160.0。

甘薯抗根腐病的檢測指標(biāo)為病情指數(shù)，計(jì)算公式如下：

病情指數(shù)=∑（各級感病株數(shù)×相應(yīng)級數(shù)）調(diào)查總株數(shù)×最高病級數(shù)×100。

甘薯抗根腐病病情指數(shù)（DI）屬于極小型指標(biāo)，評價(jià)分級為高抗（HR），DI≤25.0;抗病（R），25.080.0。

甘薯抗蔓割病檢測指標(biāo)為病情指數(shù)，計(jì)算公式如下：

病情指數(shù)=∑（各級感病株數(shù)×相應(yīng)級數(shù)）調(diào)查總株樹×最高病級數(shù)×100。

甘薯抗蔓割病病情指數(shù)（DI）屬于極小型指標(biāo)，評價(jià)分級為：高抗（HR），DI≤25.0;抗?。≧），25.080.0。

2.2 甘薯抗病性評價(jià)指標(biāo)的預(yù)處理

甘薯抗病性評價(jià)指標(biāo)中大部分屬于極小型指標(biāo)，為便于作進(jìn)一步的分析，均取極小值，利用平移變換轉(zhuǎn)化為極大型指標(biāo)，根據(jù)各指標(biāo)數(shù)據(jù)和評價(jià)分級的特點(diǎn)，具體轉(zhuǎn)化方法如下：甘薯抗莖線蟲病、抗根腐病、抗蔓割病的病情指數(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為100-病情指數(shù);甘薯抗黑斑病抗病表現(xiàn)百分率指標(biāo)轉(zhuǎn)化為200-抗病表現(xiàn)百分率。甘薯抗病性評價(jià)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為極大型后的評價(jià)級見表1。

根據(jù)《中國甘薯品種鑒定年鑒（2014—2015）》中抗病性鑒定要求，甘薯莖線蟲病、黑斑病和根腐病的抗性鑒定結(jié)果取2年4次中最差值，甘薯蔓割病的抗性鑒定結(jié)果取2年2次中最差值，將抗性鑒定結(jié)果極大化后分別取最小值（表2）作為綜合評價(jià)的數(shù)據(jù)。

3 甘薯抗病性的模糊綜合評價(jià)

模糊綜合評價(jià)是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，先將一些邊界不清不易定量的因素定量化，再應(yīng)用模糊關(guān)系合成原理，從多個(gè)因素對事物隸屬等級狀況進(jìn)行綜合性評價(jià)的一種方法[11]。

3.1 甘薯抗病性評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)

甘薯新品種的選育和推廣具有一定的區(qū)域性，通常是以育種單位所在地為中心向外輻射。因此，在確定甘薯主要病害評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重時(shí)，不僅要考慮某種甘薯病害的危害程度，還應(yīng)兼顧育種單位所在地區(qū)該甘薯病蟲害的分布情況。

3.1.1 北方薯區(qū)甘薯主要病蟲害的危害程度 北方薯區(qū)甘薯主要病害為莖線蟲病、黑斑病、根腐病等，而蔓割病本是南方薯區(qū)的主要病害之一，但近年來出現(xiàn)了逐漸向北方薯區(qū)遷移的趨勢，因此也作為北方薯區(qū)育種工作中監(jiān)測的一種病害，但目前其發(fā)病率及危害程度比其他3種病害要小[3-8]。根據(jù)病蟲害危害程度，將甘薯4種病蟲害進(jìn)行權(quán)重分配（表3）。

3.1.2 北方薯區(qū)甘薯主要病蟲害發(fā)病嚴(yán)重程度排序 北方薯區(qū)主要包括河北、河南、山東、安徽及江蘇北部等地區(qū)，甘薯莖線蟲病、黑斑病、根腐病及蔓割病在不同區(qū)域的發(fā)病嚴(yán)重程度排序[12]如表4所示，而近年來逐漸向北擴(kuò)展的蔓割病發(fā)病程度遠(yuǎn)小于其他3種病蟲害，因此列在各地區(qū)病蟲害的第4位。

根據(jù)病蟲害發(fā)病嚴(yán)重程度排序，從高到低依次權(quán)重分配的0.4、0.3、0.2、0.1，可得各地區(qū)甘薯病蟲害發(fā)病程度的權(quán)重（表5）。

3.2 甘薯主要病蟲害評價(jià)指標(biāo)的組合權(quán)重

將病蟲害的危害程度和育種單位所在地區(qū)病蟲害發(fā)病嚴(yán)重程度排序按6 ∶ 4的比例進(jìn)行加法集成，可得北方薯區(qū)中河北、河南、安徽、山東、江蘇等5個(gè)地區(qū)甘薯主要病蟲害評價(jià)指標(biāo)綜合權(quán)重系數(shù)（表6）。

3.3 構(gòu)建評價(jià)對象因素集

以2014—2015年我國甘薯北方薯區(qū)試驗(yàn)中4種病害的檢測數(shù)值作為評價(jià)指標(biāo)，建立以下評價(jià)對象因素集：

3.4 構(gòu)建評價(jià)方案集

將參試的12個(gè)甘薯品種（冀982、洛薯11號、商Y10-1、煙薯09157、濟(jì)薯25、濟(jì)農(nóng)74、泰薯12、阜0932-2、皖蘇58、徐薯33、源薯1號、徐薯22）作為評價(jià)對象，建立評價(jià)方案集如下：

式中：v1為冀982;v2為洛薯11號;v3為商Y10-1;v4為煙薯09157;v5為濟(jì)薯25;v6為濟(jì)農(nóng)74;v7為泰薯12;v8為阜0932-2;v9為皖蘇58;v10為徐薯33;v11為源薯1號;v12為徐薯22。

3.5 建立模糊關(guān)系矩陣

3.5.1 甘薯主要病害評價(jià)指標(biāo)及其隸屬函數(shù) 由甘薯品種抗病性各評價(jià)指標(biāo)的評價(jià)分級（表1）可以看出，各因素的對應(yīng)關(guān)系比較明顯，即在區(qū)間內(nèi)基本上為線性函數(shù)，因此各評價(jià)指標(biāo)的隸屬函數(shù)具體如下。

（1）甘薯莖線蟲病隸屬函數(shù)：

（2）甘薯黑斑病隸屬函數(shù)：

（3）甘薯根腐病隸屬函數(shù)：

（4） 甘薯蔓割病隸屬函數(shù)：

3.5.2 隸屬度計(jì)算和綜合評價(jià)矩陣建立 將極大化后的各指標(biāo)分別取最小值（表2），分別代入隸屬函數(shù)計(jì)算其隸屬度（表7）。因此，可分別得到河北（冀982）、河南（洛薯11號、商 Y10-1）、安徽（阜0932-2、皖蘇58）、山東（煙薯09157、濟(jì)薯25、濟(jì)農(nóng)74、泰薯12）、江蘇（徐薯33、源薯1號、徐薯22）等地區(qū)的模糊綜合評價(jià)矩陣：

3.6 綜合評價(jià)計(jì)算

將不同地區(qū)的綜合評價(jià)矩陣和其相應(yīng)的各評價(jià)因素權(quán)重向量采用M（·，+）模型進(jìn)行復(fù)合，計(jì)算公式如下：

式中：bj表示第j個(gè)品種的模糊綜合評價(jià)值;wi表示第i種病蟲害的權(quán)重;rij表示第j個(gè)品種第i種病害的評價(jià)指標(biāo)值。

可得到模糊綜合評價(jià)向量為B=（0.169 2，0.408 4，0.246 2，0.199 7，0.315 2，0.180 2，0.189 8，0，0.162 8，0.117 6，0.186 1，0.072 798）。進(jìn)而可得12個(gè)甘薯品種抗病性的優(yōu)劣次序排序（表8）。

3.7 品種抗病性綜合評價(jià)結(jié)果

由表8可知，洛薯11號的綜合抗病性最好，濟(jì)薯25、商Y10-1的綜合抗病性好，煙薯09157、泰薯12、 源薯1號、 濟(jì)農(nóng)74的綜合抗病性較好， 冀982、皖蘇58、徐薯33的綜合抗病性一般，徐薯22、阜0932-2的綜合抗病性差。

4 結(jié)論

根據(jù)病蟲害危害嚴(yán)重程度和品種選育所在地區(qū)病蟲害發(fā)病嚴(yán)重程度綜合確定權(quán)重，采用模糊綜合評價(jià)方法計(jì)算出各評價(jià)對象的綜合評價(jià)數(shù)值，根據(jù)數(shù)值結(jié)果進(jìn)行降序排序，可以直觀地反映甘薯品種的綜合抗病情況，而且此方法簡便，可在Excel表格中直接操作實(shí)現(xiàn)。

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