基于DTOPSIS法對(duì)廣西馬鈴薯品種系的綜合評(píng)價(jià)

張秀芬 何文 莫周美 李恒銳 李文硯 劉連軍

摘 ? ?要：以22份馬鈴薯品種（系）為試驗(yàn)材料，應(yīng)用逼近理想解的排序方法（DTOPSIS法）對(duì)馬鈴薯的株高、主莖數(shù)、芽眼深淺、667 m2產(chǎn)量、花色苷含量、淀粉含量、干物質(zhì)含量、還原糖含量等8個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。其中，賦予產(chǎn)量性狀指標(biāo)中667 m2產(chǎn)量的權(quán)重值最大，為0.300 0。結(jié)果表明，22個(gè)供試品種中，‘DNJ大紅心‘DNJ小紅心‘桂農(nóng)薯1號(hào)綜合性狀最好，可作為良種在廣西地區(qū)進(jìn)一步示范推廣。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯;DTOPSIS法;綜合評(píng)價(jià);品種篩選;廣西地區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)：S532 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-2871（2020）10-075-06

Abstract： Twenty-two varieties （lines） were used as test materials， the dynamic technique for order preference by similarity to ideal solution（DTOPSIS）method was applied to comprehensively evaluate eight trait indicators of Solanum tuberosum. The eight character indexes respectively were plant height， main stem number， eye depth， the average yield per 666.7 m2， anthocyanin content， starch content， dry matter content and reducing sugar content. Among them， the weight value of the yield per 666.7 m2 was assigned the largest weighted value， which was 0.300 0. The result showed that potato varieties （lines） ‘DNJ Dahongxin，‘DNJ Xiaohongxin and‘GuinongshuNo. 1 were observed the best comprehensive characters among the 22 tested varieties， which could be further demonstrated and promoted in Guangxi province.

Key words： Solanum tuberosum; DTOPSIS method; Comprehensive evaluation; Variety（lines） screening; Guangxi region

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.），一年生草本植物，屬茄科茄屬，俗稱洋芋、土豆等，原產(chǎn)于南美洲的安第斯山脈，是糧菜兼用型作物，當(dāng)前已普遍種植于世界各地[1-3]。馬鈴薯具有豐富的營(yíng)養(yǎng)，低脂肪、高碳水化合物、高維生素、高鉀等都是它的特點(diǎn)，被譽(yù)為“地下蘋(píng)果”[4]。馬鈴薯具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，廣泛種植于我國(guó)各地，北方地區(qū)的黑龍江、吉林、遼寧、河北、山西、內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅、陜西、青海、新疆等地方和西南地區(qū)的云南、貴州、四川、西藏進(jìn)行春種，南方地區(qū)進(jìn)行秋冬種植，主要有廣東、廣西、海南、福建、臺(tái)灣[5]。中國(guó)是世界上最大的馬鈴薯種植國(guó)，馬鈴薯的總產(chǎn)量居世界首位，目前廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、淀粉工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)和飼料工業(yè)等[4]。我國(guó)于2015年提出實(shí)施馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略，馬鈴薯并列小麥、玉米、水稻，成為第四大糧食作物，這為馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了新的歷史機(jī)遇[6]。據(jù)賓士友等[7]報(bào)道，2017年廣西種植馬鈴薯的面積達(dá)5.89萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量在114萬(wàn)t左右。在馬鈴薯主糧化的歷史形勢(shì)下，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將加快農(nóng)民脫貧致富的步伐，提高地方的財(cái)政收入水平，帶動(dòng)全區(qū)經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展[8]。長(zhǎng)期以來(lái)，廣西馬鈴薯種植品種單一老化現(xiàn)象嚴(yán)重，許多優(yōu)良新品種不能在廣西得到推廣種植。目前生產(chǎn)上的當(dāng)家品種主要是‘費(fèi)烏瑞它，該品種由于種植時(shí)間較長(zhǎng)，品種退化嚴(yán)重，抗病能力減弱，產(chǎn)量及品質(zhì)下降。因此，實(shí)現(xiàn)馬鈴薯品種更新?lián)Q代，已成為廣西馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟需解決的重要問(wèn)題。為提高崇左市馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平，綜合評(píng)價(jià)馬鈴薯新品系，對(duì)選育和推廣綜合性狀優(yōu)良的馬鈴薯品種具有重要意義。

豐富的種質(zhì)資源是培育優(yōu)異品種的基礎(chǔ)[9]，綜合評(píng)價(jià)是良種選育的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，能對(duì)品種進(jìn)行全面客觀地評(píng)價(jià)[10]。常用的綜合評(píng)價(jià)方法主要有灰色關(guān)聯(lián)度法、層次分析法、隸屬函數(shù)法、模糊數(shù)學(xué)法等。逼近理想解的排序法（Dynamic Technique for Order Preferenceby Similarity to Ideal Solution，DTOPSIS法）是一種多目標(biāo)決策分析方法，把每個(gè)指標(biāo)都統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，然后綜合分析評(píng)價(jià)，能詳細(xì)地比較各指標(biāo)間的差異，評(píng)價(jià)結(jié)果科學(xué)合理[11-12]。李文硯等[13]應(yīng)用DTOPSIS法對(duì)21份蘋(píng)婆品系進(jìn)行分析，篩選出‘SK-7‘XD-3和‘SK-833個(gè)綜合表現(xiàn)優(yōu)良的蘋(píng)婆品系;李文硯等[14]應(yīng)用DTOPSIS法對(duì)11個(gè)草莓品種的產(chǎn)量、果實(shí)品質(zhì)等11個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選出了適合在廣西地區(qū)推廣種植的優(yōu)良草莓品種;劉松濤等[15]利用DTOPSIS法評(píng)價(jià)當(dāng)前推廣的緊湊型、半緊湊型和松散型玉米共34份材料在不同生態(tài)區(qū)適應(yīng)性的綜合性狀，得到了滿意的結(jié)果;邢曉寧[16]用DTOPSIS法綜合評(píng)價(jià)了13個(gè)參試花生品種的11個(gè)綜合農(nóng)藝性狀，表明該方法可以更加準(zhǔn)確、合理地評(píng)估花生新品種。近年來(lái)DTOPSIS法被廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物等品種的綜合評(píng)價(jià)中，都取得了較滿意的結(jié)果[10，17]。

筆者應(yīng)用DTOPSIS法綜合評(píng)價(jià)不同馬鈴薯品種（系），以期篩選出綜合性狀優(yōu)良的馬鈴薯品種，為廣西地區(qū)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的良種選育和推廣提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為22份馬鈴薯種質(zhì)，‘D3-24（7）‘D4-26（1）-1‘D3-25（39）-3‘Z3（17）‘D5-24（33）‘D15-5（4）-1.4‘龍園寶貴資源‘DNJ大紅心‘Z5（6）-2‘D4-26（1）-5‘Z4（1）-3.2‘D3-25（39）-1‘D18-15（3）-2‘D4-26（1）-6‘DNJ小紅心‘D3-25（40）‘D3-25（22）‘D3-25（14）‘D3-25（22）-4是品系，‘桂彩薯1號(hào)‘桂農(nóng)薯1號(hào)是商業(yè)品種，以上材料的育種單位均為廣西農(nóng)科院經(jīng)作所和廣西大學(xué)，‘費(fèi)烏瑞它是商業(yè)品種，由荷蘭ZPC公司完成育種，該22份材料均由廣西農(nóng)科院經(jīng)作所鄭虛研究員和廣西大學(xué)鄧英毅老師提供。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)時(shí)間為2018年11月至2019年3月，試驗(yàn)地點(diǎn)在廣西崇左市龍州縣廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所馬鈴薯試驗(yàn)基地，該地區(qū)氣候溫和，雨量充沛，有利于馬鈴薯生長(zhǎng)。試驗(yàn)過(guò)程中，選擇薯形整齊，表皮光滑的馬鈴薯作為種薯，使用經(jīng)過(guò)500倍甲基托布津溶液浸泡的刀具切薯，每塊種薯大概25 g，保留2個(gè)芽眼，然后用3份石灰和1份甲基托布津的混合物拌種。667 m2施有機(jī)肥1 000 kg，中微量元素10 kg，硫酸鉀復(fù)合肥100 kg，硫酸鉀肥15 kg，然后采用起壟雙行“品”字形栽培的方式種植。在肥料的兩邊擺薯，株行距25 cm×20 cm。試驗(yàn)按隨機(jī)區(qū)組排列設(shè)計(jì)，設(shè)置3個(gè)重復(fù)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)種植面積為6 m2，每個(gè)小區(qū)種植40株馬鈴薯。試驗(yàn)按照田間常規(guī)管理，出苗后噴施殺菌殺蟲(chóng)藥劑，及時(shí)培土除草，各處理間水肥管理一致。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定及方法 每個(gè)小區(qū)隨機(jī)抽取5株，在馬鈴薯生長(zhǎng)旺盛期測(cè)定植株株高、主莖數(shù)，在收獲的時(shí)候觀察芽眼深淺、測(cè)定667 m2產(chǎn)量，收獲后測(cè)量其干物質(zhì)、還原糖、花青素、淀粉含量等指標(biāo)。參考李志霞等[18]用3，5-二硝基水楊酸法測(cè)定馬鈴薯還原糖含量，淀粉含量用國(guó)標(biāo)GB 5009.9—2016提供的酸水解法測(cè)定，參考齊會(huì)娟等[19]提取藍(lán)靛果中花色苷的方法提取馬鈴薯花色苷，用O.D.法測(cè)定總花色苷含量;測(cè)定干物質(zhì)含量時(shí)，將鋁盒質(zhì)量記為m1，馬鈴薯鮮薯切成薯片，稱重，記為m2，105 ℃殺青30 min，然后65 ℃烘干至恒重，將鋁盒和干物質(zhì)一起稱重，計(jì)為m3，然后根據(jù)公式[DM=（m3-m1）/m2×100]計(jì)算干物質(zhì)含量。產(chǎn)量性狀是當(dāng)?shù)卦u(píng)價(jià)馬鈴薯的重要指標(biāo)，根據(jù)當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)需求及專(zhuān)家意見(jiàn)[20]，賦予產(chǎn)量最高值，8個(gè)指標(biāo)中，株高、主莖數(shù)、芽眼深淺、667 m2產(chǎn)量、還原糖含量、花色苷含量、淀粉含量、干物質(zhì)含量相應(yīng)權(quán)重依次為0.05、0.09、0.12、0.30、0.15、0.09、0.05、0.15。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

使用SPSS 20.0進(jìn)行馬鈴薯各品種（系）間不同性狀指標(biāo)的差異顯著分析，采用Excel 2010計(jì)算分析DTOPSIS法各運(yùn)算步驟，具體步驟如下[10]：

（1）建立原始數(shù)據(jù)矩陣A：

其中，m為品種數(shù)，n為指標(biāo)數(shù)。

（2）將A進(jìn)行無(wú)量綱化處理，得到可以比較的規(guī)范化矩陣Z，其中Zij為

其中（1）式為正向指標(biāo)，（2）為逆向指標(biāo)。

（3）建立加權(quán)的規(guī)范化決策矩陣 R，其中Rij=Zij×Wij，其中Wij為第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值（i=1，2，3，…，m;j=1，2，3，…，n）。

（4）建立品種性狀的理想解與負(fù)理想解：

（5）采用歐幾里德范數(shù)作為距離的測(cè)定，得出各品種與理想解的距離為：

各品種與負(fù)理想解的距離為：

（6）求出各品種對(duì)理想解的相對(duì)接近度：

按 Ci大小排序，最大者即為綜合性狀優(yōu)良的品種。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯各品種（系）主要性狀指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果分析

如表1所示，22個(gè)馬鈴薯品種（系）的8個(gè)性狀指標(biāo)中，株高為32.50～82.00 cm，其中‘DNJ小紅心株高最高，‘Z5（6）-2株高最低;主莖數(shù)為1.75～3.50個(gè)，其中‘Z4（1）-3.2主莖數(shù)最多，‘D4-26（1）-6主莖數(shù)最少;芽眼深度為0.5～3.4 mm，其中，‘D3-25（22）-4芽眼最深，‘D15-5（4）-1.4芽眼最淺;667 m2產(chǎn)量為274.1～1 670.4 kg，其中‘DNJ大紅心667 m2產(chǎn)量最高，‘龍園寶貴資源667 m2產(chǎn)量最低;還原糖含量為0.26～4.93 mg·g-1，其中‘D15-5（4）-1.4還原糖含量最高，‘D3-25（40）還原糖含量最低;花色苷含量為1.69～122.56 mg·100 g-1，其中‘Z3（17）花色苷含量最高，‘D15-5（4）-1.4花色苷含量最低;淀粉含量為61.50～70.00 g·100 g-1，其中‘D15-5（4）-1.4淀粉含量最高，‘D3-25（22）-4淀粉含量最低;干物質(zhì)含量為15.28%～20.05%，其中‘D3-25（39）-1干物質(zhì)含量最高，‘D3-25（14）干物質(zhì)含量最低。

2.2 無(wú)量綱化處理

8個(gè)性狀原始數(shù)據(jù)的量綱和數(shù)量級(jí)不同，不可直接比較，需將矩陣A進(jìn)行無(wú)量綱化處理。將8個(gè)指標(biāo)分為兩類(lèi)：（1）正向指標(biāo)（株高、主莖數(shù)、667 m2產(chǎn)量、花色苷含量、淀粉含量、干物質(zhì)含量），以22份樣本中最大值作為分母，分別除各樣本該指標(biāo)的數(shù)值;（2）逆向指標(biāo)（芽眼深淺、還原糖含量），以22個(gè)樣本中最小值為分子，除以各樣本該指標(biāo)的數(shù)值，計(jì)算得到無(wú)量綱化結(jié)果（矩陣Z），見(jiàn)表2。

2.3 建立決策矩陣R

決策矩陣表示決策方案與有關(guān)因素之間相互關(guān)系的矩陣表式，常用來(lái)進(jìn)行定量決策分析。根據(jù)馬鈴薯主要育種目標(biāo)和實(shí)際生產(chǎn)需要，賦予各性狀不同的權(quán)重，Wj∈{0，1}，且∑Wj=1。8個(gè)性狀按表1順序分別賦予不同權(quán)重值：0.05、0.09、0.12、0.30、0.15、0.09、0.05、0.15。用各指標(biāo)權(quán)重值Wj依次乘以矩陣Z中無(wú)量綱化處理結(jié)果對(duì)應(yīng)值，得到?jīng)Q策矩陣R（表3）。

2.4 品種性狀的理想解和負(fù)理想解

根據(jù)決策矩陣R得到的8個(gè)性狀的理想解與負(fù)理想解數(shù)列分別為： Xj+=[0.050 0，0.010 0，0.090 0，0.350 0，0.040 0，0.030 0，0.250 0，0.150 0];Xj?=[0.019 9，0.005 7，0.013 2，0.057 4，0.002 1，0.000 4，0.219 3，0.114 3]。

2.5 22個(gè)品種理想解的相對(duì)接近度計(jì)算

根據(jù)公式Ci=S?/（S++S?），可計(jì)算出22份材料理想解的相對(duì)接近度，即Ci值。其中S+為各材料與理想解的距離，S?為各材料與負(fù)理想解的距離。由表4可以看出，用DTOPSIS分析法與產(chǎn)量評(píng)價(jià)結(jié)果有所不同。兩種評(píng)價(jià)方法位次不變的有‘DNJ大紅心（位列第1）、‘DNJ小紅心（位列第2）、‘桂農(nóng)薯1號(hào)（位列第3）、‘D3-25（39）-1（位列第6）、‘桂彩薯1號(hào)（位列第7）、‘D4-26（1）-5（位列第21）、‘龍園寶貴資源（位列第22）;位次變化不大的有‘D18-15（3）-2（DTOPSIS法評(píng)價(jià)位次4，產(chǎn)量評(píng)價(jià)位次5）、‘D3-25（40）（DTOPSIS法評(píng)價(jià)位次5，產(chǎn)量評(píng)價(jià)位次4）、‘D3-25（39）-3（DTOPSIS法評(píng)價(jià)位次8，產(chǎn)量評(píng)價(jià)位次9）、‘D3-24（7）（DTOPSIS法評(píng)價(jià)位次9，產(chǎn)量評(píng)價(jià)位次8）、‘Z5（6）-2（DTOPSIS法評(píng)價(jià)位次16，產(chǎn)量評(píng)價(jià)位次17）;位次變化較大的有‘Z4（1）-3.2（DTOPSIS法評(píng)價(jià)位次10，產(chǎn)量評(píng)價(jià)位次14）、‘費(fèi)烏瑞它（DTOPSIS法評(píng)價(jià)位次11，產(chǎn)量評(píng)價(jià)位次13）、‘D5-24（33）（DTOPSIS法評(píng)價(jià)位次12，產(chǎn)量評(píng)價(jià)位次15）、‘D4-26（1）-6（DTOPSIS法評(píng)價(jià)位次13，產(chǎn)量評(píng)價(jià)位次16）、‘D15-5（4）-1.4（DTOPSIS法評(píng)價(jià)位次14，產(chǎn)量評(píng)價(jià)位次19）、‘Z3（17）（DTOPSIS法評(píng)價(jià)位次15，產(chǎn)量評(píng)價(jià)位次18）、‘D4-26（1）-1（DTOPSIS法評(píng)價(jià)位次17，產(chǎn)量評(píng)價(jià)位次20）、‘D3-25（14）（DTOPSIS法評(píng)價(jià)位次18，產(chǎn)量評(píng)價(jià)位次10）、‘D3-25（22）（DTOPSIS法評(píng)價(jià)位次19，產(chǎn)量評(píng)價(jià)位次12）、‘D3-25（22）-4（DTOPSIS法評(píng)價(jià)位次20，產(chǎn)量評(píng)價(jià)位次11）。根據(jù) DTOPSIS 法原理，Ci 值越大綜合性狀越好，Ci 值最大者為綜合性狀最優(yōu)品系，由表4可知，Ci 值排名前三的有‘DNJ大紅心‘DNJ小紅心‘桂農(nóng)薯1號(hào)，說(shuō)明他們的綜合性狀較好，適合在廣西崇左地區(qū)種植。

3 討論與結(jié)論

農(nóng)作物的綜合評(píng)價(jià)是一個(gè)多目標(biāo)的決策問(wèn)題，由于各個(gè)目標(biāo)間沒(méi)有統(tǒng)一的度量標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)目標(biāo)間不能同時(shí)達(dá)到理想解。利用DTOPSIS法進(jìn)行評(píng)價(jià)，在一定程度上克服了各個(gè)目標(biāo)不能統(tǒng)一的問(wèn)題，因而可以推廣應(yīng)用于農(nóng)作物新品種的綜合評(píng)價(jià)[21]。

DTOPSIS法通過(guò)綜合分析多個(gè)理化和農(nóng)藝性狀指標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)馬鈴薯品種（系）的評(píng)價(jià)，可以彌補(bǔ)用產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的不足，能夠客觀合理地反映出多個(gè)性狀對(duì)品種優(yōu)劣的影響[22]，可以為品種的推廣提供較為準(zhǔn)確的依據(jù)。DTOPSIS法評(píng)價(jià)品種穩(wěn)定性的關(guān)鍵在于參考性狀的選擇和權(quán)重值的分配。

在馬鈴薯評(píng)價(jià)中，產(chǎn)量依然是最重要的評(píng)價(jià)性狀，因此賦予產(chǎn)量最大權(quán)重值，在本文中，不僅完成對(duì)馬鈴薯相關(guān)農(nóng)藝性狀的評(píng)價(jià)，同時(shí)也評(píng)價(jià)了其品質(zhì)，綜合農(nóng)藝性狀和品質(zhì)的評(píng)價(jià)結(jié)果，從22份馬鈴薯材料中篩選出性狀優(yōu)良的‘DNJ大紅心‘DNJ小紅心‘桂農(nóng)薯1號(hào)，這3個(gè)品種在種植過(guò)程中表現(xiàn)出產(chǎn)量、高綜合性狀較好的特點(diǎn)，適合在高溫高濕的廣西地區(qū)種植，另外這3個(gè)品種大中薯率高，能夠滿足消費(fèi)者對(duì)大薯的需求。綜上所述，該材料適合在崇左地區(qū)種植推廣。

廣西馬鈴薯都是在秋冬季種植，馬鈴薯對(duì)溫度濕度要求較高，所以在推廣種植的過(guò)程中，最好覆膜種植保溫保墑，膜下拉滴管，保證馬鈴薯不同時(shí)期的需水量。

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