4種方法在大豆品種（系）異地鑒定中的應(yīng)用及比較分析

周長(zhǎng)軍　陳井生　田中艷　李建英　吳耀坤　于吉東　馬蘭　李澤宇

摘要 為了能夠?qū)Ξ惖罔b定的大豆品系進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)提供依據(jù)，本文采用方差分析、灰色關(guān)聯(lián)度、DTOPSIS法和同異分析4種方法對(duì)12個(gè)自育品種（系）進(jìn)行綜合分析、優(yōu)劣排序，并對(duì)4種分析方法結(jié)果進(jìn)行了比較研究。結(jié)果表明：方差分析法與灰色關(guān)聯(lián)度法秩顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.769，達(dá)極顯著水平，與同異分析（0.650*）顯著相關(guān)，與DTOPSIS法分析（0.539）相關(guān)不顯著;說(shuō)明4種分析方法都能反映大豆品種的優(yōu)劣表現(xiàn)且統(tǒng)計(jì)趨于一致，但DTOPSIS法分析結(jié)果受品種產(chǎn)量的影響較小。在離散程度越大說(shuō)明分析方法越準(zhǔn)確的區(qū)分度檢驗(yàn)中，DTOPSIS法的區(qū)分度最大（0.726 9），方差分析法區(qū)分度最?。?.073 2），進(jìn)一步驗(yàn)證了本試驗(yàn)條件下DTOPSIS法綜合評(píng)價(jià)效果更適合用來(lái)綜合評(píng)價(jià)大豆新品種異地鑒定。

關(guān)鍵詞 灰色關(guān)聯(lián)度;DTOPSIS法;綜合性狀評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào) S 565.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2020）16-0039-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.16.009

Application and Comparative Analysis of Four Methods in Identification of Soybean Varieties in Different Regions

ZHOU Chang-jun， CHEN Jing-sheng， TIAN Zhong-yan et al

（Daqing Branch， Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Daqing， Heilongjiang 163316）

Abstract In order to provide a basis for the comprehensive evaluation of soybean lines in different places， variance analysis， grey correlation degree， DTOPSIS and identity and similarity degree method were used to make a comprehensive analysis and rank of the advantages and disadvantages of 12 varieties （lines）. The results of four analysis methods were compared. The results showed that the rank correlation coefficient of ANOVA and grey correlation method was 0.769， the correlation was extremely significant. It was significantly correlated with the same and different analysis （0.650）;it was not significantly correlated with DTOPSIS analysis （0.539）， which indicated that the four analysis methods could reflect the performance of soybean varieties and the statistics were consistent. The results of DTOPSIS analysis were less affected by the yield of varieties. The greater the degree of dispersion， the more accurate the method of analysis， the maximum differentiation of DTOPSIS （0.726 9）， the minimum differentiation of variance analysis （0.073 2）. The comprehensive evaluation effect of DTOPSIS method under the experimental conditions was more suitable for comprehensive evaluation of new soybean varieties in different places.

Key words Grey correlation degree;DTOPSIS method;Comprehensive character evaluation

基金項(xiàng)目 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系大慶綜合試驗(yàn)站項(xiàng)目（CARS-004-CES07）;黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院跨越工程項(xiàng)目“大豆優(yōu)異品種創(chuàng)制及高產(chǎn)高效栽培配套技術(shù)集成”（HNK2019CX01）;黑龍江省百千萬(wàn)工程科技重大專項(xiàng)（2019ZX16B01）。

作者簡(jiǎn)介 周長(zhǎng)軍（1977—），男，黑龍江富裕人，助理研究員，碩士，從事作物育種工作。

*通信作者，副研究員，博士，從事植物線蟲(chóng)學(xué)和抗線蟲(chóng)育種工作。

收稿日期 2020-02-20;修回日期 2020-03-17

大豆區(qū)域試驗(yàn)是綜合評(píng)價(jià)大豆新品種優(yōu)劣的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在參加區(qū)域試驗(yàn)前，育種者都對(duì)自己的品種在不同地區(qū)的綜合表現(xiàn)抱有疑問(wèn)，因此大部分育種者都采用異地鑒定的方式，了解自育品種的豐產(chǎn)性、抗病性、穩(wěn)產(chǎn)性，這樣能夠充分掌握自育品種的特征特性，做到有針對(duì)性地參加大豆品種區(qū)域試驗(yàn)。但品種異地鑒定大多采用方差和新復(fù)極差法分析產(chǎn)量，或?qū)讉€(gè)性狀進(jìn)行互作效應(yīng)評(píng)價(jià)，分析方法繁瑣且存在片面性[1]。且目前產(chǎn)量是育種家關(guān)注及追求的焦點(diǎn)，因此多以產(chǎn)量為評(píng)價(jià)品種優(yōu)劣的主要指標(biāo)。進(jìn)而造成部分品種在實(shí)際應(yīng)用中推廣困難。在育種者自己對(duì)品種做異地篩選鑒定時(shí)，用適當(dāng)?shù)姆治龇椒▽?duì)品種的主要性狀及產(chǎn)量作出科學(xué)的綜合評(píng)價(jià)是有必要的，同時(shí)為以后參加區(qū)試以及品種推廣提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)。

灰色關(guān)聯(lián)度分析在農(nóng)作物評(píng)價(jià)方面最早由劉錄祥等[2]在雜交小麥新品種中應(yīng)用，之后DTOPSIS和同異分析法被科研工作者廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)甘蔗、玉米、馬鈴薯、花生、大豆、小麥等農(nóng)作物新品種中，并取得了良好的效果[3-7]，為作物新品種綜合性狀評(píng)價(jià)提供了新的途徑。鑒于此，筆者對(duì)2019年黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大慶分院自育的12個(gè)品種（系）性狀數(shù)據(jù)，采用方差、灰色關(guān)聯(lián)度、DTOPSIS和同異度進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)、優(yōu)劣排序，旨在為大豆育種材料篩選鑒定提供更加合理的綜合評(píng)價(jià)方法。

1 材料與方法

1.1 供試材料

采用2019年黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大慶分院自育的12品種（系），分別為15-36、17-156、15-629、13-310、17-555、17-388、17-656、12-550、13-309、14-56、13-425及對(duì)照品種抗線8號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)參照黑龍江省區(qū)試地點(diǎn)在安達(dá)、杜蒙、齊齊哈爾、大慶、龍江進(jìn)行。試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，4次重復(fù)，小區(qū)面積16.75 m2，5行區(qū)，行長(zhǎng)5 m，行距0.65 m，株距8 cm。大田常規(guī)管理，措施一致。出苗后20 d左右，每小區(qū)取2點(diǎn)，每點(diǎn)5株，挖根調(diào)查大豆胞囊線蟲(chóng)（SCN，soybean cyst nematode）并計(jì)算其指數(shù)，在大豆成熟期調(diào)查倒伏級(jí)。大豆成熟后記錄生育期，同時(shí)各試驗(yàn)點(diǎn)每小區(qū)內(nèi)取連續(xù)10株大豆植株調(diào)查株高、節(jié)數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重等性狀，數(shù)據(jù)取5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的平均值（表1）。其中，生育期考察適應(yīng)區(qū)域，株高考察品種對(duì)各試驗(yàn)點(diǎn)的土壤、氣候等條件反應(yīng)，SCN指數(shù)考察抗病性，其他性狀反映品種的豐產(chǎn)性與穩(wěn)定性。

1.3 分析方法

試驗(yàn)采用方差分析、灰色關(guān)聯(lián)度、DTOPSIS法、同異分析對(duì)表1數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，具體分析步驟詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)1、7、8。

2 結(jié)果與分析

2.1 權(quán)重排序

參試品種（系）各性狀的權(quán)重（表2）大小順序?yàn)椋汗?jié)數(shù)>倒伏級(jí)>粒重>株高>產(chǎn)量>粒數(shù)>生育期>SCN指數(shù)>有效分枝>百粒重>莢數(shù)，其中有效分枝、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重、產(chǎn)量為產(chǎn)量及其構(gòu)成要素，其他性狀為植物學(xué)、抗病等性狀，同時(shí)兼顧大豆多種性狀，且各性狀權(quán)重是根據(jù)各品種的實(shí)際表現(xiàn)并依據(jù)灰色決策系統(tǒng)原理計(jì)算得出，因此避免了人為確定權(quán)重系數(shù)的主觀性和片面性[1]。

2.2 灰色關(guān)聯(lián)度法分析結(jié)果

由表3可知，根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度法的計(jì)算結(jié)果對(duì)品種優(yōu)劣進(jìn)行的排序與根據(jù)品種產(chǎn)量進(jìn)行的排序略有差異，但整體上差異不大。其中差異最大的為13-310、17-656，從產(chǎn)量排名第8、10位上升至第5、6位;其次是17-555、17-629由第4、5位下降到第8、9位;其他品種如17-388、12-550等排名略有浮動(dòng)但差異不大;排名第1位的品種14-56在產(chǎn)量與灰色關(guān)聯(lián)度法排序中沒(méi)有變化。由此可見(jiàn)，產(chǎn)量排序和灰色關(guān)聯(lián)度法排序結(jié)果既有重合又有差異。

2.3 DTOPSIS法與同異度法分析結(jié)果

由表3可知，根據(jù)DTOPSIS法與同異度法分析的計(jì)算結(jié)果排序與根據(jù)品種產(chǎn)量進(jìn)行的排序有較大差異，但二者之間卻差異不大。如在產(chǎn)量及灰色關(guān)聯(lián)度分析綜合排序中都排名第7位的品種13-309，在DTOPSIS法與同異度法分析中排名下降至第12和11位;產(chǎn)量排名第2位的品種17-388下降至DTOPSIS法與同異度法分析的第5和4位;產(chǎn)量排名第5位的品種15-629同樣下降至第11和10位;而排名上升的品種中，17-656、13-310分別在產(chǎn)量排名基礎(chǔ)上上升3～4位，變化明顯;在4種分析方法中，對(duì)照品種抗線8號(hào)排在3～6位，變化不大基本一致，說(shuō)明對(duì)照品種抗線8號(hào)的綜合性狀較好，在試驗(yàn)中的表現(xiàn)較為穩(wěn)定。綜上分析可以看出，產(chǎn)量排序與DTOPSIS法和同異度法分析排序變化明顯，DTOPSIS法與同異度法分析排序中略有差異，但整體上差異不大。

2.4 不同分析方法結(jié)果的比較

2.4.1 相關(guān)性分析。

相關(guān)性分析結(jié)果顯示（表4），方差分析法與灰色關(guān)聯(lián)度法相關(guān)性達(dá)極顯著水平，秩相關(guān)系數(shù)為0.769，與同異分析顯著相關(guān)（0.650*），與DTOPSIS法分析相關(guān)不顯著（0.539），說(shuō)明灰色關(guān)聯(lián)度法的分析結(jié)果受品種產(chǎn)量的影響較大，而DTOPSIS法分析結(jié)果受品種產(chǎn)量的影響較小。

除方差分析外，其他3種分析方法之間的秩相關(guān)系數(shù)均為極顯著;其中DTOPSIS法與同異分析秩相關(guān)系數(shù)（0.972**）最大，說(shuō)明灰色關(guān)聯(lián)度法、DTOPSIS法和同異分析法的分析結(jié)果具有極顯著線性相關(guān)性，3者的品種優(yōu)劣排名具有一定一致性。

綜上，這4種分析方法之間關(guān)系密切，都能真實(shí)反映大豆品種的優(yōu)劣表現(xiàn)且統(tǒng)計(jì)趨于一致，方差分析方法雖然只考慮產(chǎn)量這一個(gè)性狀，但產(chǎn)量是品種多個(gè)性狀綜合作用的結(jié)果，而其他3種分析方法卻涵蓋了品種各性狀的大部分性狀信息，則更具有可靠的統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)，能夠使參試品種排序更加合理。

2.4.2 區(qū)分度評(píng)判。

區(qū)分度是指各種分析方法所涉參數(shù)反映研究對(duì)象之間彼此相互區(qū)分的程度[8]，即各分析方法對(duì)品種評(píng)判值的離散程度越大說(shuō)明相應(yīng)的分析方法越準(zhǔn)確，4種分析方法中DTOPSIS法的區(qū)分度最大（0.726 9）;其次是灰色關(guān)聯(lián)度與同異分析法，分別是0.306 4、0.126 3;最后是方差分析法區(qū)分度為0.073 2，說(shuō)明4種分析方法中DTOPSIS法綜合評(píng)價(jià)效果比其他3種方法更好，方差分析的評(píng)價(jià)效果最差。

3 討論

大豆品種異地鑒定其目的是檢測(cè)大豆新品系在不同生態(tài)區(qū)的產(chǎn)量、抗病、抗逆和適應(yīng)性的綜合表現(xiàn)。由于產(chǎn)量始終是育種者關(guān)注的焦點(diǎn)，而產(chǎn)量是品種各性狀相互作用的結(jié)果，若僅以產(chǎn)量或其他某一性狀的表現(xiàn)對(duì)品種進(jìn)行評(píng)價(jià)，尤其是產(chǎn)量等數(shù)量性狀在統(tǒng)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)誤差時(shí)，就會(huì)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果造成影響，因此采用灰色關(guān)聯(lián)度法、DTOPSIS法與同異分析法綜合評(píng)價(jià)大豆品種的各種性狀表現(xiàn)十分必要。從3種分析方法的優(yōu)勢(shì)來(lái)看，產(chǎn)量排名前6位的品種（系）間的產(chǎn)量十分接近，在方差分析中產(chǎn)量差異不顯著。雖然產(chǎn)量數(shù)據(jù)給出了各品種的排名，但并未考慮到影響產(chǎn)量的其他因素，因此僅依據(jù)產(chǎn)量排名這一生產(chǎn)中常用的方法來(lái)評(píng)價(jià)這幾個(gè)品種（系）的優(yōu)劣不夠科學(xué)，而灰色關(guān)聯(lián)度法、DTOPSIS法和同異分析法綜合了各品種各個(gè)性狀的表現(xiàn)，結(jié)果較可靠。

該研究試驗(yàn)結(jié)果顯示，品種14-56，在4種分析方法中排名都處第1位，其性狀指標(biāo)都較優(yōu)異，與理想品種值十分接近，由此可見(jiàn)14-56在豐產(chǎn)、抗病、抗倒等方面表現(xiàn)都十分突出;方差分析中，排名第4、5位的品種17-555、15-629在灰色關(guān)聯(lián)度法、DTOPSIS法和同異分析法中的排名均有較大幅度退步，造成這一結(jié)果的原因就是17-555的株高、倒伏級(jí)性狀指標(biāo)較高，15-629大豆胞囊線蟲(chóng)指數(shù)高、抗病性差，因此，該品種在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中在抗病性、倒伏上可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題;而產(chǎn)量排名第8位的13-310在其他3種分析方法中同時(shí)上升至前5位，因此13-310除產(chǎn)量外其他性狀表現(xiàn)均衡。因此可以看出灰色關(guān)聯(lián)度法、DTOPSIS法和同異度法，都是根據(jù)參試品種綜合性狀的實(shí)際表現(xiàn)進(jìn)行整體評(píng)價(jià)，因而這3種方法較僅依據(jù)個(gè)別性狀的表現(xiàn)進(jìn)行優(yōu)先度排序更科學(xué)合理。

對(duì)比4種分析方法發(fā)現(xiàn)，灰色關(guān)聯(lián)度、DTOPSIS法和同異度法都能夠?qū)⑵贩N的多性狀進(jìn)行綜合分析排序，結(jié)果差異可能由各自分析計(jì)算方法不同所致[9]。但方差分析法與DTOPSIS法分析相關(guān)性不顯著（0.539），說(shuō)明DTOPSIS法分析結(jié)果受品種產(chǎn)量的影響較小，而且DTOPSIS法分析品種間的區(qū)分度值較大，反映出該方法對(duì)品種綜合性狀進(jìn)行量化比較的能力較強(qiáng)，對(duì)品種綜合性狀優(yōu)劣的分辨能力更強(qiáng)，這一結(jié)論與多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果既有相同又有差異;閆向前等[9]在幾種方法研究中認(rèn)為模糊概率分析方法最優(yōu);郭瑞林等[8]認(rèn)為灰色多維度、同異分析效果最好;而該試驗(yàn)與蘇天增等[10]、李彥平等[11]、楊坤等[12]研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

綜上所述，4種分析方法都能夠?qū)Υ蠖乖囼?yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，但方差法只能分析單一性狀，綜合能力不足，所以能力相對(duì)較差。而其他3種分析方法都能充分考慮產(chǎn)量及多個(gè)性狀信息，特別是在方差新復(fù)極差法分析中產(chǎn)量差異不顯著時(shí)，對(duì)參試品種的綜合排序更加客觀、合理、準(zhǔn)確。因此，灰色關(guān)聯(lián)度法、DTOPSIS法和同異分析法在大豆試驗(yàn)分析中對(duì)品種評(píng)價(jià)、綜合排序能力更強(qiáng)。尤其是DTOPSIS法區(qū)分度大，分辨品種優(yōu)劣能力準(zhǔn)確，在今后面對(duì)大量育種材料數(shù)據(jù)分析時(shí)有很大的利用和參考價(jià)值，但同時(shí)應(yīng)注意根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際生產(chǎn)的需要，在育種過(guò)程中根據(jù)育種目標(biāo)設(shè)定合理的參考性狀指標(biāo)，并通過(guò)其來(lái)計(jì)算權(quán)重，使灰色關(guān)聯(lián)度、DTOPSIS法和同異分析法在育種工作中發(fā)揮作用。

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