基于主成分、灰色關(guān)聯(lián)和DTOPSIS 分析的176份糯高粱種質(zhì)資源綜合評價

吳國江，周 偉，余忠浩，李 巖，，呂靜波，王振國，，周亞星

（1.內(nèi)蒙古民族大學(xué) 科爾沁沙地生態(tài)農(nóng)業(yè)國家民委重點實驗室，內(nèi)蒙古 通遼 028000；2.通遼市農(nóng)牧科學(xué)研究所，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

高粱[Sorghum bicolor（L.）Moench]是我國旱地糧食作物，具有適應(yīng)性廣、抗旱、耐瘠、耐鹽堿等特性[1‐5]，同時又是優(yōu)質(zhì)的飼料和重要的釀造、醫(yī)藥工業(yè)原料[6]。近年來，隨著世界糧食安全問題和能源短缺帶來的挑戰(zhàn)，高粱被各國育種家廣泛關(guān)注[7]。內(nèi)蒙古自治區(qū)高粱種植主要分布于通遼市、赤峰市、興安盟等中東部的西遼河平原地區(qū)[8]。該區(qū)域有“內(nèi)蒙古糧倉”的稱號，是我國重要的商品糧基地[9]。由于西遼河平原地區(qū)土壤鹽堿化程度較大，導(dǎo)致該區(qū)耐鹽堿高粱品種居多，綜合性狀優(yōu)良的品種較短缺，所以迫切需要一些優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗、適應(yīng)性強的高粱新品種。對高粱種質(zhì)資源進行綜合評價，篩選出綜合性狀優(yōu)良的種質(zhì)資源是培育高粱新品種的基礎(chǔ)。目前，對于不同作物種質(zhì)資源進行綜合評價的方法日益完善，應(yīng)用于高粱種質(zhì)資源的評價方法也較廣泛。王自力等[10]對152 份高粱種質(zhì)進行了遺傳多樣性分析，并通過主成分綜合得分對高粱種質(zhì)做了綜合評價。周福平等[11]應(yīng)用模糊隸屬函數(shù)法對18份高粱種質(zhì)資源進行了綜合評價，篩選出5 份綜合表現(xiàn)較優(yōu)的高粱種質(zhì)。田聰穎等[12]采用主成分分析和隸屬函數(shù)分析相結(jié)合的方法，通過測定發(fā)芽勢、發(fā)芽率、胚根長度和胚芽長度等萌發(fā)指標(biāo)對50 份高粱種質(zhì)資源芽期耐低溫性進行綜合評價，篩選出9 份耐冷型材料、31 份一般型材料和10份低溫敏感型材料。楊慧勇等[13]利用苗期室內(nèi)鑒定和成株期田間自然感蚜鑒定相結(jié)合的方法對292份高粱種質(zhì)進行了抗蚜性鑒定，篩選出一批抗蚜性較好的種質(zhì)資源。前人對高粱種質(zhì)資源的研究大多以類型劃分和改良為主[8，14]，且用于綜合評價高粱種質(zhì)資源的方法較單一，所以還需要結(jié)合多種評價方法對高粱種質(zhì)資源進行全面梳理以及系統(tǒng)的分析，進而篩選出綜合性狀優(yōu)良、適應(yīng)性廣的優(yōu)良種質(zhì)，為優(yōu)良品種的選育打下堅實基礎(chǔ)。為此，對176 份糯高粱種質(zhì)資源的16個主要農(nóng)藝性狀進行分析，并采用主成分分析法、灰色關(guān)聯(lián)度法和DTOPSIS 法3種分析方法相結(jié)合進行綜合評價，以期篩選出適宜在西遼河平原推廣利用的優(yōu)質(zhì)糯高粱種質(zhì)資源，為該地糯高粱品種選育提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料及試驗設(shè)計

試驗于2021 年在內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市內(nèi)蒙古民族大學(xué)科技園區(qū)種植（42°15′～45°59′N、119°14′～123°43′E），該區(qū)年平均降水量400 mm，平均相對濕度69%，無霜期約150 d。

參試的糯高粱種質(zhì)資源共176 份，其中不育系（A）種質(zhì)資源73 份，恢復(fù)系（R）種質(zhì)資源103 份，名稱（編號，類型）分別為：秋6/吉116（1，R）、哲37R（2，R）、2005（6，R）、Jan-88（7，R）、9701（8，R）、三尺三（9，R）、9702（10，R）、9703（13，R）、L441（15，R）、吉糯2 號（16，R）、0916（19，R）、0939（20，R）、2005/2004（22，R）、Jan-02（23，R）、9701/晉混40（28，R）、0660（30，R）、185選（32，R）、2008（33，R）、吉1586-1（36，R）、忻粱52（38，R）、0402（39，R）、03 吉1（40，R）、9701 選2（41，R）、黃殼蛇眼（43，R）、0908（44，R）、188 選（46，R）、9701（47，R）、9058（50，R）、L4（51，R）、特早熟忻52（53，R）、Jan-36（55，R）、水科001（58，R）、選吉（60，R）、2011-16（63，R）、2011-30（64，R）、9702（67，R）、4126（72，R）、L944（75，R）、吉R104（76，R）、吉R123-2（77，R）、0657（80，R）、吉1586-1（83，R）、9701（86，R）、NW15（1203，R）、白雜13R（1204，R）、8004（1206，R）、哈引極早81（1212，R）、9705/2004X1（1215，R）、0675X4（1220，R）、2003X6（1228，R）、9704X3（1232，R）、哈R685（1237，R）、護脖矬P4（1238，R）、哈引極早80（1239，R）、通早1（1245，R）、9705X039（1249，R）、9705（1250，R）、9705X078（1256，R）、9705X101（1264，R）、原育7046（1268，R）、9705X062（1275，R）、650（1276，R）、吉R123X（1284，R）、185X5（1290，R）、924（1298，R）、NW1X（1300，R）、NW10X（1301，R）、克 雜17（1307，R）、0924 精 選（1309，R）、LG601（2401，A）、0650 選（2402，A）、2011-48（2403，A）、15-2090（2406，A）、0673-1（2408，A）、0674（2409，A）、NW14-1（2410，A）、NW14-2（2411，A）、9802（2414，A）、NW9（2417，A）、LG601/9802（2419，A）、LG601-1（2423，A）、1927（2435，A）、敖 漢NR2（2440，A）、QNR（2444，A）、敖漢BNR（2446，A）、京都五號（2448，A）、敖漢NR1（2447，A）、NW14 選白粒-1（2451，A）、NW14 選白粒（2456，A）、吉糯雜3（2460，A）、19-DUS3（2502，A）、NW14-6（2504，A）、NW14-16（2512，R）、敖漢BNR（2517，R）、龍米粱3-1（2520，R）、紅纓子（2525，R）、黑糯R2（2540，R）、敖漢NR2-1（2542，R）、糯 高 粱（2545，R）、03 名3（2553，R）、9802（2554，R）、河北引9（2566，R）、河北引11（2576，R）、19-DUS5（2581，R）、晉 長 早A（3017，R）、98125A（3018，R）、QL33A（3020，R）、吉352A（3021，R）、D51A（3022，R）、2001A（3023，R）、D73A（3025，R）、314A（3028，R）、404A（3029，R）、赤繁5578（3031，R）、D57A（3034，R）、D369/370A（3036，R）、吉406A（3041，R）、314A/承16（3043，R）、龍188（3045，R）、0615/98125A（3049，R）、V4A（3051，R）、0630-2A（3053，R）、英 平（3071，R）、D523A（3079，R）、102A（3089，R）、QL33/15A（3090，R）、0614-1（3309，A）、IV33（3310，A）、QL33/16（3311，A）、QL33/15（3312，A）、S101（3314，A）、S102（3316，A）、S301（3317，A）、QL33/322（3318，A）、QL33/321（3319，A）、S302（3320，A）、HBA（3322，A）、雁4/0624X2（3323，A）、澳4X1（3326，A）、0640（3329，A）、赤峰314（3330，A）、雁4//15/V4（3332，A）、321/雁4X2（3333，A）、15-03281（3334，A）、009/雁4X3（3335，A）、S201A（3336，A）、QL33/15X6（3338，A）、S301A（3339，A）、哲15/V4A（3340，A）、2001A（4201，A）、承16A（4204，A）、V4A（4205，A）、吉352A（4206，A）、622A（4207，A）、871300A（4208，A）、L405A（4210，A）、D511A（4211，A）、D679A（4212，A）、吉AI/0619A（4214，A）、吉406A（4215，A）、15/7050A（4216，A）、404/321A（4218，A）、2001-1A（4219，A）、承3A（4220，A）、17-HCB（4221，A）、吉406/V4A（4222，A）、V4/404/2001A（4224，A）、2018-2080A（4226，A）、齊粘（4227，A）、JN（4228，A）、D511A（4229，A）、XR3（4235，A）、0608-1（4237，A）、0608（4238，A）、A3 不育系（4239，A）、赤繁5578（4242，A）。參試種質(zhì)資源部分為當(dāng)?shù)剞r(nóng)家種，部分來源于赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院和通遼市農(nóng)牧科學(xué)研究所。

試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，小區(qū)面積為20 m2，3 次重復(fù)，所有試驗材料均適時播種，采用常規(guī)田間管理方法。

1.2 測定項目及方法

成熟期，各高粱種質(zhì)隨機選取10 株，測定株高（Plant height，PH，X1）、莖粗（Stem thick，ST，X2）、生育期（Growth period，GP，X3）、葉傾角（Leaf angle，LA，X4）、穗 長（Spike length，SL，X5）、穗 柄 長（Peduncle length，PL，X6）、穗質(zhì)量（Ear weight，EW，X7）、穗粒質(zhì)量（Grain weight per ear，GWPE，X8）、千粒質(zhì)量（Thousand‐grain weight，TGW，X9）、穎殼色（Glume color，GC，X10）、粒色（Seed coat color，SCC，X11）、粒形（Grain shape，GS，X12）、芒性（Awn，A，X13）、穗型（Panicle type，PT，X14）、穗形（Ear‐shape，ES，X15）和株型（Plant shape，PS，X16）。葉夾角使用量角儀測量植株由旗葉依次至下的5 片葉的角度。株型劃分，平展型：株型松散，葉片與莖稈夾角大于30°；中間型：株型較為緊湊，葉片與莖稈夾角介于15°～30°；緊湊型：株型緊湊，葉片與莖稈夾角低于15°。其他性狀調(diào)查參照《高粱種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[15]。

1.3 綜合評價

1.3.1 主成分分析法

1.3.1.1 權(quán)重的計算 各性狀的權(quán)重計算公式見式（1）。

式中，Wj表示第j個綜合性狀在所有綜合性狀中的重要程度，即權(quán)重；Pj為第j個綜合性狀的貢獻率。

1.3.1.2 綜合評價得分的計算 各種質(zhì)的綜合評價得分計算公式見式（2）。

式中，F(xiàn)為綜合評價得分，u（Xj）為各種質(zhì)第j個綜合性狀的因子得分。

1.3.2 灰色關(guān)聯(lián)度法

1.3.2.1 各性狀的無量綱化處理 為保證不同性狀單位的統(tǒng)一，需要對變量進行無量綱化處理。在灰色關(guān)聯(lián)度法中，常用的無量綱化處理方法有初值法、均值法等，本研究采用均值法對原始數(shù)據(jù)進行無量綱化處理，利用式（3）進行計算，得出無量綱化處理結(jié)果。

式中，fij′（x）為第i個種質(zhì)第j個性狀的無量綱處理值，fij（x）為第i個種質(zhì)第j個性狀的觀察值，m表示參試種質(zhì)個數(shù)，n表示參試性狀個數(shù)。

1.3.2.2 關(guān)聯(lián)系數(shù)的計算 利用得出的無量綱化處理結(jié)果計算關(guān)聯(lián)系數(shù)，計算公式詳見式（4）。

式中，ξi（x）為關(guān)聯(lián)系數(shù)，Δi（x）=|f0（x）－fij（x）|，fij（x）為第i個種質(zhì)第j個性狀的觀察值，f0（x）為理想值，maxΔi（x）為各性狀所有種質(zhì)最大值與最小值之差，minΔi（x）為0；ρ為分辨系數(shù)，通常為0.5。

1.3.2.3 關(guān)聯(lián)度的計算 將得出的關(guān)聯(lián)系數(shù)利用公式（5）計算出關(guān)聯(lián)度。

式中，γi為關(guān)聯(lián)度。

1.3.2.4 權(quán)重的計算 將無量綱化處理結(jié)果利用公式（6）進行歸一化處理，再利用公式（7）將歸一化處理結(jié)果進行計算，得到權(quán)重。

式中，κij（x）為第i個種質(zhì)第j個性狀的歸一化處理值，ωk為各性狀的權(quán)重。

1.3.2.5 加權(quán)關(guān)聯(lián)度的計算 加權(quán)關(guān)聯(lián)度計算公式詳見式（8）。

式中，γi′為加權(quán)關(guān)聯(lián)度。

1.3.3 DTOPSIS法

1.3.3.1 規(guī)范化決策矩陣的建立 將灰色關(guān)聯(lián)度法所得到的無量綱化處理結(jié)果乘以其每個性狀所對應(yīng)的權(quán)重得到?jīng)Q策矩陣（R）。

1.3.3.2 正理想解和負(fù)理想解的確定 正理想解即為決策矩陣R中每個種質(zhì)在各個性狀中的最大值X+，負(fù)理想解即為每個種質(zhì)在各個性狀中的最小值X-。

1.3.3.3 正理想距離與負(fù)理想距離的計算 利用公式（9）（10）將決策矩陣R中所得結(jié)果與各種質(zhì)性狀的正理想解與負(fù)理想解進行計算，得出正理想距離、負(fù)理想距離。

式中，Si+為正理想距離，Si-為負(fù)理想距離，Rij為決策矩陣R中第i個種質(zhì)第j個性狀的數(shù)值，Xj+為決策矩陣R中每個種質(zhì)第j個性狀的最大值，Xj-為決策矩陣R中每個種質(zhì)第j個性狀的最小值。

1.3.3.4 相對貼近度的計算 將各參試種質(zhì)的正理想距離和負(fù)理想距離帶入公式（11），得到各參試種質(zhì)的相對貼近度。

式中，Ci為相對貼近度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2019 對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并進行灰色關(guān)聯(lián)度和DTOPSIS 分析；采用SPSS Statistics 26軟件進行相關(guān)性分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 176份糯高粱種質(zhì)資源的主要農(nóng)藝性狀分析

由表1 可知，176 份糯高粱種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的變異系數(shù)介于6.69%～47.84%，說明各種質(zhì)主要農(nóng)藝性狀間存在較大差異，同時說明參數(shù)材料的遺傳變異比較豐富，為糯高粱品種的選育提供了豐富的遺傳基礎(chǔ)。

表1 176份糯高粱種質(zhì)資源的主要農(nóng)藝性狀變異分析Tab.1 Variation analysis of main agronomic traits of 176 waxy sorghum germplasm resources

2.2 176份糯高粱種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

由表2 可知，糯高粱株高與莖粗、生育期、葉傾角、穗柄長、穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)，與穗長呈顯著正相關(guān)，與粒色、粒形、株型均呈極顯著負(fù)相關(guān)，與穎殼色呈顯著負(fù)相關(guān)；莖粗與生育期、穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)，與穎殼色、粒色、粒形均呈極顯著負(fù)相關(guān)；生育期與穗長、穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)，與穎殼色、粒色、粒形均呈極顯著負(fù)相關(guān)；葉傾角與株型呈極顯著負(fù)相關(guān)；穗長與穗柄長、穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、穗型、穗形均呈極顯著正相關(guān)，與穎殼色、粒色均呈極顯著負(fù)相關(guān)，與粒形呈顯著負(fù)相關(guān)；穗柄長與株型呈極顯著正相關(guān)，與穗型呈顯著正相關(guān)，與穎殼色、粒形均呈顯著負(fù)相關(guān)；穗質(zhì)量與穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)，與穎殼色、粒色、穗型均呈顯著負(fù)相關(guān)；穗粒質(zhì)量與千粒質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)，與穎殼色、粒色、穗型均呈顯著負(fù)相關(guān)；千粒質(zhì)量與穗型呈顯著負(fù)相關(guān)；穎殼色與粒色、粒形均呈極顯著正相關(guān)；粒色與粒形呈極顯著正相關(guān)，與穗型呈顯著負(fù)相關(guān)；粒形與穗型呈顯著負(fù)相關(guān)；芒性與穗型、穗形均呈極顯著負(fù)相關(guān)；穗型與穗形呈極顯著正相關(guān)。

表2 糯高粱種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析Tab.2 Correlation analysis of main agronomic traits of waxy sorghum germplasm resources

2.3 176份糯高粱種質(zhì)資源的綜合評價

2.3.1 基于主成分分析法的綜合評價

2.3.1.1 主成分分析 主成分分析可在損失較少信息量的前提下，把較多測試性狀轉(zhuǎn)化為少量綜合性狀，有效地濃縮數(shù)據(jù)和簡化性狀，以彌補單項性狀綜合評價的不足。根據(jù)累計貢獻率≥85%的原則選擇主成分能比較全面地反映遺傳信息[16‐18]。因此，對176 份糯高粱種質(zhì)資源的16 個性狀指標(biāo)進行主成分分析，結(jié)果見表3。由表3 可知，前9 個相互獨立的綜合評價指標(biāo)（主成分）的貢獻率分別為22.931%、16.113%、11.272%、10.237%、7.013%、6.118%、5.114%、4.236%、4.135%，累計貢獻率達87.169%，大于85%，說明這9 個主成分的綜合信息量已能夠代表原16個參試性狀的大部分遺傳信息，并分別定義為第1主成分—第9主成分。根據(jù)16個參試性狀的標(biāo)準(zhǔn)化值和綜合指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化特征向量，得出主成分特征向量的回歸方程，分別為：

表3 糯高粱種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的主成分分析Tab.3 Principal component analysis of main agronomic traits of waxy sorghum germplasm resources

主成分特征向量為各主成分表達式中的原始變量標(biāo)準(zhǔn)化值的系數(shù)向量，它們代表了各變量對相應(yīng)主成分作用的權(quán)數(shù)，即各單項指標(biāo)對綜合指標(biāo)的貢獻大小[19]。由表3可以看出，第1主成分特征值為3.669，貢獻率為22.931%，在方差占比中最大，說明它綜合原有變量的能力最強，其特征向量較大的性狀是株高、莖粗、生育期、穗質(zhì)量和穗粒質(zhì)量以及粒色；第2 主成分特征值為2.578，貢獻率為16.113%，其特征向量較大的性狀是穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量、葉傾角、穗形、穗型和株型；第3主成分特征值為1.803，貢獻率為11.272%，其特征向量較大的性狀是葉傾角、穗型、穗形和株型；第4 主成分特征值為1.638，貢獻率為10.237%，其特征向量較大的性狀是粒形和穗形；第5 主成分特征值為1.122，貢獻率為7.013%，其特征向量較大的性狀是穗柄長和芒性；第6主成分特征值為0.979，貢獻率為6.118%，其特征向量較大的性狀是穗長和芒性；第7 主成分特征值為0.818，貢獻率為5.114%，其特征向量較大的性狀是莖粗和穎殼色；第8 主成分特征值為0.678，貢獻率為4.236%，其特征向量較大的性狀是穗長和穎殼色；第9 主成分特征值為0.662，貢獻率為4.135%，其特征向量較大的性狀是芒性。根據(jù)這些主成分所反映出的信息特點，第1 和第2 主成分可歸納為產(chǎn)量因子，單穗產(chǎn)量是群體產(chǎn)量的基礎(chǔ)，所以第1和第2主成分越大越好；第3主成分可歸納為株型因子；第4、第5 和第6 主成分可歸納為穗形因子；第7 和第8 主成分可歸納為穎殼色因子；第9 主成分可歸納為芒性因子。

通過降維，將原來16個相互之間有一定關(guān)聯(lián)的性狀轉(zhuǎn)換成了9 個新的相互獨立的綜合指標(biāo)（主成分），并保留了原始性狀的絕大部分信息。對于同一綜合指標(biāo)而言，數(shù)值越大，說明某一原始性狀在這一綜合指標(biāo)上的適應(yīng)性越強，越宜于作為當(dāng)?shù)乩玫牟牧希粗畡t越弱。但是，不同糯高粱種質(zhì)的適應(yīng)性并不是由某一個綜合指標(biāo)決定的，而是由9個綜合指標(biāo)共同決定的，而這9個綜合指標(biāo)的貢獻率不同，所起的作用也不相同，因此，應(yīng)進行進一步的綜合評價。

2.3.1.2 基于主成分分析的綜合評價 根據(jù)各綜合指標(biāo)貢獻率大小和累計貢獻率，計算出前9 個獨立的綜合指標(biāo)的權(quán)重分別為0.263 1、0.184 8、0.129 3、0.117 4、0.080 5、0.070 2、0.058 7、0.048 6、0.047 4。根據(jù)各主成分因子得分和權(quán)重計算出綜合評價得分，并進行排名，由于數(shù)據(jù)量過大，所以只取排名前30和排名后30進行對比，結(jié)果見表4。由表4可知，2414、19、2444、1250、64、2417、43、38、2435、4212、3089、2440、33、7、32、8、75、2408、1238、76、2525、80、72、47、2520、40、63、2553、16 和60 的綜合性狀表現(xiàn)較好、適應(yīng)性較強，適宜作為西遼河平原地區(qū)利用的材料；而3071、3023、3334、3311、1249、3312、1228、1245、1204、3339、3332、3340、1256、3310、10、3314、3333、3330、3049、3323、1239、3329、3090、1212、2402、1307、3336、2447、3335 和3338 的綜合性狀表現(xiàn)較差、適應(yīng)性較弱，不適宜作為西遼河平原地區(qū)利用的材料。

表4 基于綜合評價得分的部分糯高粱種質(zhì)資源的綜合評價Tab.4 Comprehensive evaluation of some waxy sorghum germplasm resources based on comprehensive evaluation score

2.3.2 基于灰色關(guān)聯(lián)度法的綜合評價

2.3.2.1 關(guān)聯(lián)度與權(quán)重 由表5 可知，糯高粱種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)度表現(xiàn)為粒色>穎殼色>生育期>芒性>莖粗>穗柄長>穗形>千粒質(zhì)量>穗型>株型>穗粒質(zhì)量>粒形>穗質(zhì)量>葉傾角>株高>穗長。依據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析原則，可以看出糯高粱種質(zhì)資源的粒色與理想種質(zhì)關(guān)聯(lián)度（0.805 5）最大，說明參試種質(zhì)資源所有指標(biāo)中粒色與其綜合性狀最密切，而株高、穗長等與理想種質(zhì)關(guān)聯(lián)度較小，所以在篩選糯高粱種質(zhì)資源時，首先應(yīng)該考慮與理想種質(zhì)關(guān)聯(lián)度較大的性狀指標(biāo)，其次再考慮與理想種質(zhì)關(guān)聯(lián)度較小的性狀指標(biāo)。

表5 糯高粱種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的關(guān)聯(lián)度和權(quán)重Tab.5 Correlation degree and weight of main agronomic traits of waxy sorghum germplasm resources

2.3.2.2 綜合評價 經(jīng)計算加權(quán)關(guān)聯(lián)度對糯高粱種質(zhì)資源進行綜合評價排名，由于數(shù)據(jù)量過大，所以只取排名前30 和排名后30 進行對比，結(jié)果見表6。由表6 可知，根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度所得結(jié)果，可以看出2444、1232、3089、8、1238、64、38、6、2、1250、16、3018、40、1290、3025、13、15、3034、3036、80、7、67、72、1215、3053、1268、63、1309、1298 和23 的綜合性狀表現(xiàn)較好、適應(yīng)性較強，適宜作為西遼河平原地區(qū)利用的材料；而2406、1239、1220、4204、3323、2423、3041、2402、3021、4201、2411、4229、3071、3031、3329、2409、2566、2553、4205、2576、4211、2419、2512、4207、4239、3322、3051、1206、3023 和2447 的綜合性狀表現(xiàn)較差、適應(yīng)性較弱，不適宜作為西遼河平原地區(qū)利用的材料。

表6 基于加權(quán)關(guān)聯(lián)度的部分糯高粱種質(zhì)資源的綜合評價Tab.6 Comprehensive evaluation of some waxy sorghum germplasm resources based on weighted correlation degree

2.3.3 基于DTOPSIS 法的綜合評價 首先計算糯高粱種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的正理想解和負(fù)理想解（表7），然后計算相對貼近度，并按照相對貼近度進行排序，相對貼近度越大，說明糯高粱種質(zhì)資源的綜合性狀越好。由于數(shù)據(jù)量過大，所以只取排名前30 和排名后30 進行對比，結(jié)果見表8。根據(jù)DTOPSIS 法分析所得結(jié)果（表8），1250、2444、3089、1238、22、64、3333、16、43、23、2517、38、32、3025、1232、19、8、7、2、33、80、76、3036、1215、72、2414、1268、3018、3034 和3022 的綜合性狀表現(xiàn)較好、適應(yīng)性較強，適宜作為西遼河平原地區(qū)利用的材料；而1239、2406、3021、2409、3029、3071、4211、4210、2402、4220、3329、3031、4214、3338、2566、2423、3323、2576、4205、4207、3322、1206、4239、4201、2419、2512、3051、3023、2401 和2447 的綜合性狀表現(xiàn)較差、適應(yīng)性較弱，不適宜作為西遼河平原地區(qū)利用的材料。

表7 糯高粱種質(zhì)資源主要農(nóng)藝性狀的正理想解和負(fù)理想解Tab.7 Positive ideal solution and negative ideal solution of main agronomic traits of waxy sorghum germplasm resources

表8 基于DTOPSIS法的部分糯高粱種質(zhì)資源的綜合評價Tab.8 Comprehensive evaluation of some waxy sorghum germplasm resources based on DTOPSIS method

2.3.4 主成分分析法、灰色關(guān)聯(lián)度法及DTOPSIS 法綜合評價結(jié)果比較 結(jié)合3 種分析方法的原理，綜合評價得分或加權(quán)關(guān)聯(lián)度或相對貼近度越大，排名就越靠前，說明糯高粱種質(zhì)資源的綜合性狀越好，越宜于在當(dāng)?shù)乩?。由?、6、8 可知，糯高粱種質(zhì)資源綜合評價得分排名前30 的表現(xiàn)為2414>19>2444>1250>64>2417>43>38>2435>4212>3089>2440>33>7>32>8>75>2408>1238>76>2525>80>72>47>2520>40>63>2553>16>60；加權(quán)關(guān)聯(lián)度排名前30 的表 現(xiàn) 為 2444>1232>3089>8>1238>64>38>6>2>1250>16>3018>40>1290>3025>13>15>3034>3036>80>7>67>72>1215>3053>1268>63>1309>1298>23；相對貼近度排名前30 的表現(xiàn)為1250>2444>3089>1238>22>64>3333>16>43>23>2517>38>32>3025>1232>19>8>7>2>33>80>76>3036>1215>72>2414>1268>3018>3034>3022。3 種排序中，2444、1250、64、38、3089、1238、7、8、80、72 均排在前面。其中，2444 株高最高、生育期較長；3089 葉傾角最大；1250、64 和38 穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量和千粒質(zhì)量都較大；64、38、8、80 和72 生育期均較長；1238 株高較高；7 和8 莖粗較粗?？梢娺@些糯高粱種質(zhì)資源并不是單一性狀良好，而是綜合性狀都較優(yōu)良，更適宜作為西遼河平原地區(qū)利用的材料。

3 結(jié)論與討論

遺傳多樣性是生態(tài)多樣性和物種多樣性的基礎(chǔ)，通過遺傳多樣性研究可掌握高粱種質(zhì)資源特性，為高粱品種改良和選育提供重要理論支撐[20‐22]。本研究結(jié)果表明，176 份糯高粱種質(zhì)資源的16 個性狀變異系數(shù)為6.69%～47.84%，說明各種質(zhì)資源性狀間存在較大差異，參數(shù)種質(zhì)資源的遺傳變異比較豐富，為糯高粱品種的選育和當(dāng)?shù)胤N質(zhì)的選擇利用提供了豐富的遺傳基礎(chǔ)。

本研究對176 份糯高粱種質(zhì)資源的16 個性狀指標(biāo)進行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)穗質(zhì)量與穗粒質(zhì)量的相關(guān)系數(shù)最大（0.974），說明穗質(zhì)量和穗粒質(zhì)量是構(gòu)成產(chǎn)量的重要指標(biāo)。株高與穗柄長、穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)，與穗長呈顯著正相關(guān)；生育期與穗長、穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)。說明株高和生育期是影響產(chǎn)量的重要指標(biāo)，在有效生育期范圍內(nèi)，生育期越長，越有利于物質(zhì)積累，進而影響產(chǎn)量，這與李資文等[7]研究結(jié)果基本一致。

目前，通過多元統(tǒng)計學(xué)方法對作物的多個性狀進行綜合評價已經(jīng)應(yīng)用廣泛[23]，主成分分析是通過降維的方法把多個性狀指標(biāo)轉(zhuǎn)化成幾個相對獨立的綜合指標(biāo)，科學(xué)評價綜合性狀[24]。本研究中主成分分析將原來的16 個有相互作用的性狀指標(biāo)轉(zhuǎn)換為新的、個數(shù)較少且彼此獨立的9個綜合指標(biāo)（主成分），這9 個主成分的累計貢獻率達87.169%，并將第1 至第9 主成分歸納為產(chǎn)量因子、株型因子、穗形因子、穎殼色和芒性因子，而這些產(chǎn)量因子、株型因子、穗形因子、穎殼色因子和芒性因子都可作為糯高粱適應(yīng)性評價的有效指標(biāo)。

選用灰色關(guān)聯(lián)度法和DTOPSIS 法對數(shù)據(jù)進行聯(lián)合分析，發(fā)現(xiàn)這2種方法在運算上存在差異，導(dǎo)致排序結(jié)果也有一定的差異，灰色關(guān)聯(lián)度法中加權(quán)關(guān)聯(lián)度最大差異為37.33%，DTOPSIS 法中相對貼近度的最大差異為50.61%，說明DTOPSIS 法可以更好地區(qū)分種質(zhì)資源的優(yōu)劣，但為了克服DTOPSIS 法人為確定權(quán)重系數(shù)的片面性和主觀性，將灰色關(guān)聯(lián)度計算得到的權(quán)重運用到了DTOPSIS 法中，加強了2 種方法的關(guān)聯(lián)性，使DTOPSIS 法更具可靠性。結(jié)合2種分析方法不僅可以對糯高粱種質(zhì)資源進行綜合、全面的評價，而且同樣適用于其他經(jīng)濟糧食作物的綜合評價。

本研究將主成分分析法、灰色關(guān)聯(lián)度法、DTOPSIS 法3 種方法相結(jié)合，避免了使用單一分析方法的片面性，進而從176 份糯高粱種質(zhì)資源中選出了10 份綜合性狀優(yōu)良的種質(zhì)資源，分別為2444、1250、64、38、3089、1238、7、8、80、72，即QNR、9705、2011-30、忻粱52、102A、護脖矬P4、Jan-88、9701、0657、4126，這些種質(zhì)資源在株高、莖粗、生育期、穗質(zhì)量、穗粒質(zhì)量和千粒質(zhì)量等方面有一定的優(yōu)勢，說明這10 份種質(zhì)資源可為西遼河平原地區(qū)糯高粱優(yōu)良品種的改良提供優(yōu)質(zhì)材料。