基于熵權(quán)DTOPSIS法的秋植甜糯玉米品種綜合評(píng)價(jià)

費(fèi)永紅 韋德斌 鐘維 吳蘭芳 陶尚琨 向英 岑慶宋

摘 要 為篩選出適應(yīng)廣西百色市的綜合性狀優(yōu)良的玉米品種，從影響產(chǎn)量、品質(zhì)的相關(guān)性狀入手，利用熵值賦權(quán)的DTOPSIS法對(duì)2019年秋季百色綜合試驗(yàn)站15個(gè)鮮食甜糯玉米參試品種的16個(gè)性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，除澳甜糯75外，其他14個(gè)糯玉米新品種的Ci值均大于桂糯519（CK）。綜合Ci值和產(chǎn)量評(píng)分，發(fā)現(xiàn)甜糯182號(hào)、甜糯1號(hào)、金卡糯5號(hào)及亞航糯2號(hào)這4個(gè)甜糯玉米品種秋季種植表現(xiàn)出較高的產(chǎn)量和較優(yōu)的品質(zhì)，具有較大的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞 玉米;品種;秋季種植;綜合評(píng)價(jià);DTOPSIS法;熵值;Ci值

中圖分類號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.05.001

在健康食用理念的引導(dǎo)下，鮮食玉米越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞。經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，我國(guó)的鮮食玉米年種植面積已超過(guò)133.33萬(wàn)hm2[1]。廣西擁有得天獨(dú)厚的玉米種業(yè)發(fā)展條件，2018年廣西全區(qū)鮮食玉米種植面積已達(dá)6.8萬(wàn)hm2[2-3]。2019年2月，廣西壯族自治區(qū)政府下發(fā)的《關(guān)于加快推進(jìn)廣西現(xiàn)代特色農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》（桂政發(fā)〔2019〕7號(hào)）中明確指出，“大力發(fā)展特色鮮食玉米產(chǎn)業(yè)，打造‘南方鮮食玉米之都”。產(chǎn)量、食用品質(zhì)和商品外觀是鮮食玉米品種具備較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的主要特征，這些特征直接影響到鮮食玉米種植的效益、品種推廣的力度及利用周期的長(zhǎng)短[4]。玉米產(chǎn)量的提高也主要依靠品種的升級(jí)更新，玉米育種需朝著高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆等多方向綜合發(fā)展。當(dāng)前，廣西鮮食玉米生產(chǎn)用品種約100個(gè)，因不同品種的農(nóng)藝性狀、適應(yīng)性存在較大的差異，對(duì)品種進(jìn)行全面客觀的綜合評(píng)價(jià)成為良種繁育及推廣的重要環(huán)節(jié)。

目前，玉米育種分析方法眾多，如主成分分析、聚類分析、灰色關(guān)聯(lián)度分析等[5-6]。近年來(lái)，DTOPSIS法已廣泛應(yīng)用于多種作物品種的綜合評(píng)價(jià)，特別是基于熵值法賦權(quán)減少主觀性后被認(rèn)為是更合理可靠的方法[7-9]?；陟刂档腄TOPSIS法囊括各性狀指標(biāo)，克服了賦權(quán)的主觀性，能更全面客觀地評(píng)價(jià)品種的優(yōu)劣。本文從影響產(chǎn)量、品質(zhì)的相關(guān)性狀入手，運(yùn)用熵權(quán)DTOPSIS法綜合評(píng)價(jià)廣西百色市2019年秋季百色綜合試驗(yàn)站鮮食甜糯玉米篩選試驗(yàn)的參試品種，以期篩選出適應(yīng)本地的綜合性狀優(yōu)良的玉米品種，為鮮食糯玉米品種的良種選育和推廣提供參考依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗(yàn)材料

以國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系廣西玉米創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)2019年秋季百色綜合試驗(yàn)站鮮食甜糯玉米品種篩選試驗(yàn)匯總資料為分析材料。15個(gè)參試品種分別為桂黑糯609、桂甜糯525、珠糯808、澳甜糯75、甜糯182號(hào)、甜糯1號(hào)、河糯615、銀蝶糯8號(hào)、蜜香甜糯265、先甜糯868、金卡糯5號(hào)、燕禾金968、京甜紫花糯2號(hào)、亞航糯2號(hào)及桂糯519（CK，廣西糯玉米品種審定對(duì)照品種）。

1.2 ?試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在廣西百色市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所那生片試驗(yàn)基地進(jìn)行，地處百色市田陽(yáng)縣百育鎮(zhèn)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，土壤類型為壤土，土壤肥力中等，光照充足，排灌方便。田間試驗(yàn)隨機(jī)排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積24 m2，行長(zhǎng)5.70 m，行距0.70 m，株距0.27 m。單株留苗，栽植密度為3 500株/667 m2。于2019年8月7日種植;施肥方案為每667 m2施田陽(yáng)中環(huán)生物有機(jī)肥400 kg作為基肥，苗期追施樂(lè)開懷復(fù)合肥40 kg;9月中下旬陸續(xù)抽雄。生育期內(nèi)共灌水1次，噴藥2次，噴施4 000 IU·mL-1蘇云金桿菌懸浮劑稀釋750倍液+30%勒芬高氯吡蟲啉+70%甲基硫菌靈可濕性粉劑450倍液+0.2%尿素+0.3%磷酸二氫鉀+康復(fù)壯水溶肥480倍液，進(jìn)行病蟲害防治及葉面追肥。

1.3 ?測(cè)定項(xiàng)目及方法

本試驗(yàn)共觀測(cè)16個(gè)指標(biāo)：成熟期田間觀測(cè)指標(biāo)5個(gè)，包括株高、穗位高、莖直徑、空稈率及保綠度;采集帶苞葉鮮穗后，室內(nèi)測(cè)定指標(biāo)10個(gè)，包括產(chǎn)量（帶苞葉鮮穗）、凈穗率（去苞葉穗產(chǎn)量占比）、百粒質(zhì)量、出籽率、品質(zhì)評(píng)價(jià)總分、穗長(zhǎng)、穗直徑、穗行數(shù)、行粒數(shù)及禿尖長(zhǎng);生育期亦作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.4 ?分析方法

1.4.1 ?熵值法

熵值法是結(jié)合熵值提供的信息值確定權(quán)重的一種研究方法。可采用在線SPSS分析軟件計(jì)算熵值，某個(gè)指標(biāo)的信息熵值e越小，信息效用值d越小，因而權(quán)重也越大。各項(xiàng)指標(biāo)的熵值ej和權(quán)重Wj計(jì)算公式分別如（1）（2）所示。

[ej=-1lnNi=1NPijlnPij] ?（1）

[Wj=1-eji=1N1-ej] ?（2）

式中，Pij為第i個(gè)品種第j個(gè)指標(biāo)的值占全部品種第j個(gè)指標(biāo)值之和的比重。

1.4.2 ?DTOPSIS法

用姚興濤提出的DTOPSIS法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析[10]。把每個(gè)指標(biāo)化為可比較的規(guī)范化指標(biāo)，進(jìn)而求得各指標(biāo)的理想解和負(fù)理想解，最終得到各品種對(duì)理想解的相對(duì)接近度Ci，據(jù)此可對(duì)各品種的優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)判。

1）建立i個(gè)品種j個(gè)性狀的評(píng)價(jià)矩陣A，對(duì)評(píng)價(jià)矩陣A進(jìn)行無(wú)量綱化處理得矩陣Z。正向指標(biāo)、中性指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)的計(jì)算分別如式（3）（4）（5）所示。

[Zij=YijYimax] ? ? （3）

[Zij=Yj0Yj0+abs（Yj0-Yij）] ? （4）

[Zij=Yi minYij] ? ? ? （5）

式中，i=1，2，3，…，n;Zij為第i個(gè)品種第j個(gè)性狀的觀察測(cè)量值進(jìn)行無(wú)量綱化處理后的對(duì)應(yīng)值;[Yi max=maxYij]，max代表最大值;Yj0代表第j個(gè)性狀目標(biāo)值，abs代表絕對(duì)值;[Yi min=minYij]，min代表最小值。

2）建立決策矩陣，計(jì)算品種性狀的理想解和負(fù)理想解。根據(jù)熵值法賦予的每個(gè)指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重Wj，建立加權(quán)決策矩陣;各指標(biāo)權(quán)重Wj乘以矩陣Z的第i行第j列Zij，即[Rij=Wj×Zij]，得到?jīng)Q策矩陣。根據(jù)決策矩陣得到各品種性狀的正理想解與負(fù)理想解數(shù)列，正理想解[X+j]和負(fù)理想解[X-j]的計(jì)算分別如式（6）（7）所示。

[X+j=maxRij] ? ? ? （6）

[X-j=minRij] ? ? ? （7）

3）計(jì)算各品種與理想解的相對(duì)接近度。根據(jù)正理想解、負(fù)理想解和決策矩陣，采用歐幾里得范數(shù)作為距離的測(cè)度，分別按式（8）（9）計(jì)算出各品種與正理想解的距離[S+i]和負(fù)理想解的距離[S-i]，按式（10）計(jì)算每個(gè)參試品種與理想解的相對(duì)接近程度Ci。根據(jù)DTOPSIS法分析原理，Ci值越大綜合性狀越好。

[S+i=j=1nRij-X+j2] ? ? ? （8）

[S-i=j=1nRij-X-j2] ? ? ? （9）

[Ci=S-iS+i+S-i，Ci∈1，0] ? ? ? （10）

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?參試品種各指標(biāo)調(diào)查結(jié)果

由表1可知，供試的15個(gè)品種中，帶苞葉鮮穗產(chǎn)量超過(guò)1 000 kg的品種依次為甜糯182號(hào)、金卡糯5號(hào)、亞航糯2號(hào)及珠糯808（按照表現(xiàn)從優(yōu)到差排序，下同）;凈穗率超80%的品種為蜜香甜糯265、銀蝶糯8號(hào)及先甜糯868;百粒質(zhì)量表現(xiàn)較好的品種為甜糯182號(hào)、蜜香甜糯265及河糯615;出籽率超過(guò)70%的品種為蜜香甜糯265、先甜糯868及燕禾金968;保綠度表現(xiàn)較好的有亞航糯2號(hào)、蜜香甜糯265、甜糯1號(hào);品質(zhì)評(píng)分超87分的品種有先甜糯868、金卡糯5號(hào)及京甜紫花糯2號(hào);穗長(zhǎng)較佳的品種有甜糯182號(hào)、河糯516及珠糯808;穗直徑佳的品種有金卡糯5號(hào)、甜糯182號(hào)及甜糯1號(hào);穗行數(shù)超16行的品種有桂黑糯609、銀蝶糯8號(hào)及先甜糯868;行粒數(shù)超38粒的品種有珠糯808、桂甜糯525及甜糯182號(hào);生育期比CK長(zhǎng)3 d的品種有蜜香甜糯265、先甜糯868及金卡糯5號(hào);株高超190.0 cm的品種有桂黑糯609、珠糯808及甜糯182號(hào);穗位高超78.0 cm的品種有桂甜糯525、珠糯808及蜜香甜糯265;莖直徑超1.8 cm的品種有珠糯808、先甜糯868及金卡糯5號(hào);空稈率相對(duì)較低的品種有甜糯182號(hào)、先甜糯868及燕禾金968;各參試品種禿尖程度均較低。各性狀指標(biāo)結(jié)果組成評(píng)價(jià)矩陣A。

2.2熵值法賦權(quán)

如表2所示，利用熵值法把各性狀指標(biāo)分別賦予權(quán)重Wj，各指標(biāo)權(quán)重由高至低依次為莖直徑>穗長(zhǎng)>行粒數(shù)>株高>穗位高>保綠度>禿尖長(zhǎng)>生育期>產(chǎn)量>空稈率>穗行數(shù)>穗直徑>百粒質(zhì)量>出籽率>總分>凈穗率。莖直徑、穗長(zhǎng)及行粒數(shù)3項(xiàng)指標(biāo)在本次綜合評(píng)價(jià)中影響較大。

2.3各品種指標(biāo)無(wú)量綱化處理

根據(jù)甜糯玉米育種目標(biāo)，將考察的16個(gè)性狀分為3類。1）正向指標(biāo)11個(gè)：產(chǎn)量（帶苞葉鮮穗）、凈穗率、百粒質(zhì)量、出籽率、保綠度、品質(zhì)評(píng)分、穗長(zhǎng)、穗直徑、穗行數(shù)、行粒數(shù)及莖直徑，此類性狀作為育種目標(biāo)越大越好，采用正向指標(biāo)計(jì)算處理公式。2）中性指標(biāo)3個(gè)：生育期、株高、穗位高，此類性狀要求適中，采用中性指標(biāo)計(jì)算處理公式。3）逆向指標(biāo)2個(gè)：空稈率、禿尖長(zhǎng)，此類性狀越小越好，采用逆向指標(biāo)計(jì)算處理公式。根據(jù)各性狀計(jì)算公式將矩陣A進(jìn)行無(wú)量綱化處理，最后得結(jié)果矩陣Z（見(jiàn)表3）。

2.4DTOPSIS法分析結(jié)果

由表4可知，供試的14個(gè)品種中，除澳甜糯75外，其余品種的Ci值均高于桂糯519（CK）。甜糯182號(hào)Ci值與產(chǎn)量最高，百粒質(zhì)量、穗長(zhǎng)、穗直徑、行粒數(shù)及株高等性狀優(yōu)勢(shì)明顯，空稈率低;金卡糯5號(hào)Ci值與產(chǎn)量均列第2，莖直徑、品質(zhì)評(píng)分高，穗直徑大;甜糯1號(hào)Ci值排名第3，產(chǎn)量排名第6，田間植株保綠度高、莖直徑及穗直徑大;亞航糯2號(hào)Ci值排名第4，產(chǎn)量排名第3，田間植株保綠度高及莖直徑大;燕禾金968的Ci值排名第5，產(chǎn)量排名第10，出籽率高，禿尖少，穗長(zhǎng)偏短;京甜紫花糯2號(hào)Ci值排名第6，產(chǎn)量排名第13，品質(zhì)評(píng)分高，但凈穗率低、出籽率低、穗行數(shù)偏少;河糯615的Ci值和產(chǎn)量均排名第7，百粒質(zhì)量高，穗長(zhǎng)較長(zhǎng)，但空稈率高;銀蝶糯8號(hào)Ci值排名第8，產(chǎn)量排名第11，凈穗率高、穗行數(shù)多，但空稈率高;桂黑糯609的Ci值排名第9，產(chǎn)量排名第8，穗行數(shù)多，株高較高，但在百粒質(zhì)量、穗長(zhǎng)、穗位高及莖直徑方面表現(xiàn)相對(duì)較差;珠糯808的Ci值排名第10，產(chǎn)量排名第4，主要劣勢(shì)在于穗行數(shù)偏少;先甜糯868的Ci值排名第11，產(chǎn)量排名第12，行粒數(shù)少;桂甜糯525的Ci值排名第12，產(chǎn)量排名第5，主要劣勢(shì)在于百粒質(zhì)量最低;蜜香甜糯525的Ci值排名第13，產(chǎn)量排名第9，該品種凈穗率高、百粒質(zhì)量高、出籽率高、保綠度高，但主要劣勢(shì)在于穗行數(shù)少、莖直徑小、有禿尖。

3結(jié)論與討論

本試驗(yàn)分析中，熵值法賦予產(chǎn)量（帶苞葉鮮穗）、凈穗率、百粒質(zhì)量、出籽率、保綠度及品質(zhì)評(píng)分等11個(gè)正向性狀指標(biāo)權(quán)重占總權(quán)重的67.05%，其中莖直徑、穗長(zhǎng)及行粒數(shù)指標(biāo)占比30.49%;賦予生育期、株高及穗位高3個(gè)中性指標(biāo)權(quán)重占比21.97%，賦予空稈率、禿尖長(zhǎng)2個(gè)逆向指標(biāo)權(quán)重占比總權(quán)重為10.98%?？鼓嫘砸彩瞧贩N育種及推廣過(guò)程中不容忽視的一個(gè)重要性狀，由于本試驗(yàn)中各品種抗病蟲能力差異不大，因此未列入評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中。

熵值DTOPSIS法分析結(jié)果表明，Ci值與產(chǎn)量排名有較大差異，主要原因在于，熵值法確定各指標(biāo)權(quán)重時(shí)產(chǎn)量的變異性較小，計(jì)算的權(quán)重相應(yīng)較小，因此只選擇產(chǎn)量這個(gè)單一指標(biāo)對(duì)品種進(jìn)行優(yōu)劣評(píng)價(jià)是不合理的。當(dāng)綜合各項(xiàng)指標(biāo)，利用熵值法客觀賦予各指標(biāo)相應(yīng)權(quán)重，運(yùn)用DTOPSIS法對(duì)玉米品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)比僅根據(jù)產(chǎn)量評(píng)價(jià)品種優(yōu)劣更可靠。

選育評(píng)價(jià)品種需結(jié)合生態(tài)條件、育種目標(biāo)和生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，才能篩選出適應(yīng)生產(chǎn)實(shí)際需求的品種。綜合Ci值、產(chǎn)量及各性狀指標(biāo)表現(xiàn)，認(rèn)為最適合在百色地區(qū)種植的品種主要有甜糯182號(hào)、甜糯1號(hào)、金卡糯5號(hào)及亞航糯2號(hào);若百粒質(zhì)量及穗行數(shù)方面要求不高，桂甜糯525、珠糯808及桂黑糯609亦適合百色區(qū)域種植。在百色地區(qū)需謹(jǐn)慎種植澳甜糯75，其他品種可視性狀目標(biāo)要求適當(dāng)規(guī)模種植，盡量避開穗分化關(guān)鍵期遭遇高溫或多雨等不利情況，且田間管理期間把握好肥料和農(nóng)藥的用量。

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（責(zé)任編輯：丁志祥 ?趙中正）