基于熵值賦權(quán)DTOPSIS法對9個溫棚西甜瓜品種綜合評價

羅思良，費(fèi)永紅，農(nóng) 媛，韋德斌，韋 靜，周銀慧，鐘 維

（廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院百色分院∕百色市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣西百色 533612）

廣西是西甜瓜的重點(diǎn)產(chǎn)區(qū)。選育、引進(jìn)、篩選高產(chǎn)、長勢強(qiáng)、抗病蟲及品質(zhì)好的西甜瓜新品種，豐富西甜瓜品種庫，合理改善種植結(jié)構(gòu)，為廣西西甜瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供優(yōu)良新品種和技術(shù)支撐，是當(dāng)前農(nóng)業(yè)科研工作的一項(xiàng)緊迫任務(wù)。

DTOPSIS 法又稱逼近理想解排序法，是姚興濤等新提出的一種多目標(biāo)決策方法。DTOPSIS 法計算簡便，近年來已廣泛用于研究甘蔗[1-2]、玉米[3-4]、水稻[5-6]等作物，對品種的選擇評價具有重要作用。采用熵權(quán)法對評價系統(tǒng)中的各個指標(biāo)賦予權(quán)重，可解決DTOPSIS 法中權(quán)重參數(shù)無法客觀分配的問題，規(guī)避主觀因素對結(jié)果造成的影響[7-9]。本研究以廣西百色市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所引進(jìn)的9 個西甜瓜新品種為試驗(yàn)材料，結(jié)合DTOPSIS 法和熵值法對各評價指標(biāo)賦權(quán)，綜合分析評價西甜瓜的12個性狀，比較各品種的優(yōu)劣勢，旨在篩選出適宜在百色市推廣種植的西甜瓜品種。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參試品種共9個，對照品種為雪酥6號（CK）。品種及供種單位信息如表1所示。

表1 品種及供種單位信息表

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在廣西百色市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所七連棟大棚進(jìn)行，選用有機(jī)無土基質(zhì)栽培，基質(zhì)配方為70%腐熟蔗渣與30%細(xì)沙混合，前作為櫻桃番茄。悶棚消毒后，施基肥，每667 m2施用生物有機(jī)肥800 kg、施用可豐復(fù) 合 肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=18∶18∶18] 50 kg、過磷酸鈣50 kg 及生石灰25 kg。試驗(yàn)設(shè)3 次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積22.5 m2，行距75 cm、株距60 cm，每小區(qū)種植90 株。采用吊蔓栽培、膜下滴灌、第13～16 節(jié)著果、單蔓整枝及病蟲害綜合防控等集成技術(shù)。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

在選擇評價指標(biāo)時，綜合考慮選種目標(biāo)、廣西百色市瓜農(nóng)種植習(xí)慣等因素，主要測量12個指標(biāo)，分別為產(chǎn)量、著果率、果實(shí)商品率、中心可溶性固形物、邊緣可溶性固形物、平均單瓜重、生長勢、莖粗、果肉厚度、果實(shí)發(fā)育期、白粉病發(fā)病率及畸形果率。使用手持式折光糖度儀測定可溶性固形物含量。

1.4 分析方法

1.4.1 熵權(quán)法

熵權(quán)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?？刹捎迷诰€SPSS分析軟件計算熵值，某個指標(biāo)的信息熵值e越小，信息效用值d越小，權(quán)重越大。各指標(biāo)熵值ej公式計算為

式（1）中，Pij為第i個品種第j個指標(biāo)的值占全部品種第j個指標(biāo)值之和的比重；N為品種總數(shù)。

各指標(biāo)權(quán)重Wj計算公式為

1.4.2 DTOPSIS法

利用DTOPSIS 法對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，將各指標(biāo)化為可比較的規(guī)范化指標(biāo)，進(jìn)而求得各指標(biāo)的正理想解和負(fù)理想解，最終得到各品種對理想解的相對接近度，據(jù)此評判各品種的優(yōu)劣。其具體步驟如下：

1）建立i個品種j個性狀的評價矩陣A。

2）對評價矩陣A進(jìn)行無量綱化處理，最后得矩陣Z。

正向指標(biāo)、中性指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)的計算公式分別如式（3）、式（4）和式（5）所示。

上式中，i=1,2,3,…,n；Zij為第i個品種第j個性狀的觀察測量值進(jìn)行無量綱化處理后的對應(yīng)值；Yij為第i個品種第j個性狀的觀察測量值；Yimax=max(Yij)，max代表最大值；Yj0代表第j個性狀目標(biāo)值，abs 代表絕對值；Yimin=min(Yij)，min代表最小值。

3）根據(jù)熵值法賦予的每個指標(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R。

4）計算品種性狀的理想解和負(fù)理想解。

根據(jù)矩陣R得到各品種性狀的正理想解Xj+與負(fù)理想解Xj-為

5）計算各品種理想解的相對接近度。

根據(jù)正理想解（Xj+）、負(fù)理想解（Xj-）和決策矩陣（Rij），采用歐幾里得范數(shù)作為距離的測度，按式（8）、式（9）計算出各品種與正理想解的距離（Si+）和負(fù)理想解的距離（Si-）。按式（10）計算每個參試品種與理想解的相對接近程度（Ci），根據(jù)DTOPSIS法分析原理，Ci值越大表示綜合性狀越好。

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2 可知，產(chǎn)量、著果率及果實(shí)商品率表現(xiàn)較好的3個品種為驕雪8號、黛玉及雪酥3號；中心可溶性固形物含量較高的品種有心意、黛玉及雪酥3 號；邊緣可溶性固形物含量較高的品種有雪酥3 號、心意及雪梨；平均單瓜重及果肉厚度表現(xiàn)良好的品種為驕雪8 號、雪梨及赤霞珠；除赤霞珠生長勢弱、小可愛生長勢中以外，其他品種的生長勢均為中強(qiáng)或強(qiáng)；莖粗表現(xiàn)最好的品種為驕雪8 號、黛玉及雪梨；果實(shí)發(fā)育期最長的品種為驕雪8 號，較早熟的品種為金玉良緣1 號；黛玉及赤霞珠偶發(fā)白粉??；驕雪8 號畸形果率最低，雪梨及赤霞珠畸形果率較高。

表2 參試西甜瓜品種的12個指標(biāo)觀測值

2.2 熵權(quán)法確定各指標(biāo)的權(quán)重

由表3 可知，各指標(biāo)的權(quán)重由高至低依次為：產(chǎn)量＞果實(shí)商品率＞果肉厚度＞平均單瓜重＞莖粗＞畸形果率＞邊緣可溶性固形物含量＞中心可溶性固形物含量＞著果率＞生長勢＞果實(shí)發(fā)育期＞白粉病發(fā)病率。產(chǎn)量、果實(shí)商品率及果實(shí)厚度的權(quán)重均高于0.1，在對品種的綜合評價中影響較大，是實(shí)際生產(chǎn)中直接影響西甜瓜品種優(yōu)劣的3個主要指標(biāo)。

表3 各評價指標(biāo)的熵值及權(quán)重

2.3 各指標(biāo)無量綱化處理

根據(jù)各指標(biāo)的單位不同，對各指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理，得到矩陣Z（見表4）。在考察的12 個性狀中，產(chǎn)量、著果率、果實(shí)商品率、中心可溶性固形物含量、邊緣可溶性固形物含量、平均單瓜重和生長勢7個性狀，采用正向指標(biāo)計算處理公式，指標(biāo)值越大越好；莖粗、果肉厚度、果實(shí)發(fā)育期3個性狀要求適中，采用中性指標(biāo)計算處理公式；白粉病發(fā)病率、畸形果率2個性狀采用負(fù)向指標(biāo)計算處理公式，指標(biāo)值越小越好。

表4 各參試品種的無量綱化處理結(jié)果（矩陣Z）

2.4 DTOPSIS法分析結(jié)果

根據(jù)利用熵值法得到的各指標(biāo)權(quán)重值，建立決策矩陣R（見表5）。按公式依次計算各指標(biāo)的理想解和負(fù)理想解數(shù)列（見表6）。計算每個參試品種與理想解的相對接近程度Ci，根據(jù)Ci值對參試品種進(jìn)行綜合性評價（見表7）。

表5 各參試品種的DTOPSIS法決策矩陣R

表6 各指標(biāo)的理想解和負(fù)理想解數(shù)列

表7 DTOPSIS法計算結(jié)果

DTOPSIS 法分析結(jié)果表明，參試品種的Ci序值及產(chǎn)量序值相對一致。Ci值大于CK 的品種有3個，分別為驕雪8號、黛玉及雪酥3號；產(chǎn)量序值大于CK的品種有4個，分別為驕雪8號、黛玉、雪酥3號及心意。綜合Ci值和產(chǎn)量序值均大于CK的品種為驕雪8號、黛玉及雪酥3號，這3個品種綜合性狀良好，接近理想值。

3 結(jié)論與討論

本次試驗(yàn)采用基于熵權(quán)的DTOPSIS 法綜合評價9個西甜瓜新品種，結(jié)果表明驕雪8 號、黛玉及雪酥3號的綜合表現(xiàn)較好；心意的Ci值雖然低于CK，但產(chǎn)量及可溶性固形物表現(xiàn)優(yōu)于CK。因此，驕雪8 號、黛玉、雪酥3 號及心意適合在廣西百色市推廣種植；玉仙、雪梨、赤霞珠、小可愛及金玉良緣1 號可適當(dāng)延長試驗(yàn)?zāi)晗蘩^續(xù)觀察。

考察性狀及確定各性狀的權(quán)重系數(shù)是綜合評價的關(guān)鍵，直接影響評判的結(jié)果。不同的評價體系會產(chǎn)生不同的評價結(jié)果。在西甜瓜育種工作中，基于熵權(quán)的DTOPSIS 法可根據(jù)育種目標(biāo)，計算并分析所有目標(biāo)性狀的權(quán)重，從而更全面、更客觀地綜合評價品種，降低品種在實(shí)際生產(chǎn)中的風(fēng)險。在本次試驗(yàn)的熵權(quán)計算中，產(chǎn)量、果實(shí)商品率及果實(shí)厚度的權(quán)重比例不高，與其他指標(biāo)比例相差不大，可能與各評價指標(biāo)數(shù)據(jù)分散度小有關(guān)；可溶性固形物的權(quán)重比例相對較低，可能與選擇的性狀指標(biāo)有關(guān)，需進(jìn)行更多重復(fù)試驗(yàn)進(jìn)一步深入研究。此外，西甜瓜枯萎病也是西甜瓜連作障礙的主要病害[10]。由于在本次試驗(yàn)中各品種均未感枯萎病，因此未將枯萎病納入評價體系，若在研究中發(fā)現(xiàn)有枯萎病，需納入該指標(biāo)進(jìn)行比較分析為宜。