雷達(dá)圖法綜合評(píng)價(jià)抗線蟲大豆品種（系）農(nóng)藝性狀

摘要：為篩選出綜合性狀優(yōu)良的抗線蟲大豆品種（系），以2020-2021年抗線蟲大豆品種（系） 11個(gè)主要農(nóng)藝性狀的5點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)均值為評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用雷達(dá)圖法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析。結(jié)果表明，百粒重最大、單株粒重最高、SCN指數(shù)與倒伏級(jí)別最低的品系為17-665，其綜合評(píng)價(jià)和產(chǎn)量數(shù)據(jù)排名均為第1，說(shuō)明該品系抗病性、抗倒性、豐產(chǎn)性較其他品種（系）突出；產(chǎn)量排名第2位（2020年）和第4位（2021年）的品系為17-555，因SCN指數(shù)偏高，單株粒重低，其他性狀中等偏上，在綜合評(píng)價(jià)分析中排名均較產(chǎn)量排名下降；而2年產(chǎn)量排名第8位的品系為17-474，倒伏級(jí)別最低，單株莢數(shù)、單株粒數(shù)及百粒重較高，綜合性狀較好，在綜合評(píng)價(jià)分析中排名第3位（2020年）和第2位（2021年）；各農(nóng)藝性狀表現(xiàn)較差的品系17-388產(chǎn)量及綜合評(píng)價(jià)排名均為第10位；對(duì)照品種齊農(nóng)5號(hào)在2年5點(diǎn)試驗(yàn)中產(chǎn)量與綜合評(píng)價(jià)排名較小，說(shuō)明在不同年際間、不同試驗(yàn)地點(diǎn)齊農(nóng)5號(hào)表現(xiàn)穩(wěn)定，適宜作為黑龍江省大豆區(qū)域試驗(yàn)對(duì)照品種。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)圖分析法；抗線蟲大豆；農(nóng)藝性狀；綜合評(píng)價(jià)

大豆是我國(guó)傳統(tǒng)的糧食油料作物之一[1]，除了含有豐富的油脂、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)元素外， 還含有一些大豆異黃酮、大豆磷脂和維生素E等對(duì)人體有特殊生物學(xué)作用的活性物質(zhì)[2]。大豆在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活中占有重要地位，而且隨著人民生活水平的不斷提高，大豆需求也迅猛增加，目前我國(guó)已成為全球最主要的大豆進(jìn)口國(guó)[3-4]。因此在有限的耕地條件下，創(chuàng)造并應(yīng)用優(yōu)良品種是單位面積土地上獲得更高產(chǎn)量的必然選擇[5]。優(yōu)良的大豆品種不僅表現(xiàn)在產(chǎn)量上的優(yōu)勢(shì)，還需結(jié)合品種抗病性、抗倒性等綜合性狀的表現(xiàn)來(lái)全面衡量，因此很多育種者以異地鑒定方式來(lái)掌握自育大豆品種在不同生態(tài)環(huán)境中農(nóng)藝性狀的綜合表現(xiàn)，但對(duì)異地鑒定的大豆品種在不同生態(tài)環(huán)境的豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性，大多采用方差和新復(fù)極差分析產(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[6]。而且育種家多以產(chǎn)量作為評(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。因此對(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[7]。

目前，分析農(nóng)作物品種穩(wěn)定性和適應(yīng)性的方法有灰色關(guān)聯(lián)度分析法、DTOPSIS法、GGE雙坐標(biāo)圖法和AMMI模型分析法等[8-13]。而雷達(dá)圖分析法是一種基于評(píng)價(jià)對(duì)象，構(gòu)建多變量的對(duì)比分析方法，對(duì)多個(gè)變量指標(biāo)進(jìn)行綜合處理與統(tǒng)計(jì)分析，能夠直觀、形象地反映評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合特性[14-15]，其在醫(yī)學(xué)、教育等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛[16-18]。近年來(lái)，眾多學(xué)者也將雷達(dá)圖法應(yīng)用于作物新品種農(nóng)藝性狀的綜合評(píng)價(jià)上，并取得了良好的效果，為作物新品種農(nóng)藝性狀綜合評(píng)價(jià)提供了新的方法。程君奇等[19]和封俊 [20]采用雷達(dá)圖分析法對(duì)烤煙主要化學(xué)成分協(xié)調(diào)性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，方長(zhǎng)云等[21]基于雷達(dá)圖分析法初步評(píng)價(jià)稻米食味品質(zhì)，常世豪等[22]利用雷達(dá)圖法分析區(qū)試大豆品種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性，劉哲等[23] 利用雷達(dá)圖法對(duì)玉米區(qū)域試驗(yàn)品種綜合評(píng)價(jià)。本研究以2020-2021年抗線蟲大豆品種（系） 在5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)11個(gè)主要農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)均值為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用雷達(dá)圖法對(duì)抗線蟲大豆品種（系）的11個(gè)農(nóng)藝性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析，為篩選出綜合性狀優(yōu)良的抗線蟲大豆品種（系）提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料為黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大慶分院2018年選育的9個(gè)抗線蟲大豆品系，分別為17-665、17-555、18-2819、17-21、18-3106、18-3282、17-474、17-26、17-388及對(duì)照品種齊農(nóng)5號(hào)。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，5行區(qū)，行長(zhǎng)6.00 m，行距0.65 m，小區(qū)面積19.50 m2，試驗(yàn)于2020-2021年在安達(dá)市、杜蒙縣、齊齊哈爾市、大慶市和龍江縣進(jìn)行，各試驗(yàn)點(diǎn)播種、管理、收獲條件保持一致。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

農(nóng)藝性狀測(cè)定：苗后25～30 d，每品種挖根5株，計(jì)大豆根部胞囊線蟲寄生數(shù)量，折算SCN指數(shù)；結(jié)莢鼓粒末期觀察品種倒伏級(jí)；成熟時(shí)計(jì)錄熟期，且每品種取連續(xù)10株測(cè)量株高、節(jié)數(shù)、有效分枝、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重等性狀，3次重復(fù)全區(qū)收獲計(jì)產(chǎn)，以上性狀均值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理：按照公式（1）～（3）對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

Rij = rij /max rij（1）

Rij= r0 / （rij-r0+ r0）（2）

Rij = 1 - rij/maxrij（3）

式中，rij為各農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)指標(biāo)原始數(shù)值；r0為根據(jù)育種目標(biāo)和生產(chǎn)實(shí)際確立的第j個(gè)中性評(píng)價(jià)指標(biāo)最優(yōu)值；maxrij為第j個(gè)正向評(píng)價(jià)指標(biāo)的最大值；Rij為評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)值。

綜合性評(píng)價(jià)值計(jì)算：各農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)指標(biāo)的變異系數(shù)Ci值與權(quán)重Wi值由公式（4）與公式（5）計(jì)算得到；根據(jù)公式（6）、公式（7）求得各農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)指標(biāo)的角度θi及相鄰2個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)間的夾角αi；根據(jù)公式（8）和公式（9）計(jì)算各農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)指標(biāo)圍成的多邊形雷達(dá)圖面積S，其數(shù)值越大說(shuō)明該品種總體優(yōu)勢(shì)越強(qiáng)，反之則較弱[15]。

根據(jù)公式（10）和公式（11）各農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)指標(biāo)圍成的多邊形雷達(dá)圖周長(zhǎng)Li；最后根據(jù)公式（12）和公式（13），計(jì)算參試品種雷達(dá)圖周長(zhǎng)評(píng)價(jià)向量（Vχ），Vχ反映各農(nóng)藝性狀均衡性和綜合貢獻(xiàn)，其數(shù)值越大越好[19]，以及綜合性評(píng)價(jià)值（Y），并對(duì)綜合評(píng)價(jià)值大小進(jìn)行排序，Y值越大證明綜合性狀越好，相反值越小表示綜合性狀越差[24]。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

以參試抗線蟲大豆品種（系）為評(píng)價(jià)對(duì)象，11個(gè)主要農(nóng)藝性狀測(cè)定均值為評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用Excel 2007對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，由評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重轉(zhuǎn)化為相鄰指標(biāo)數(shù)軸的夾角，將相鄰的不同數(shù)軸上的指標(biāo)數(shù)值用折線連接形成雷達(dá)圖，通過(guò)提取雷達(dá)圖的特征向量面積和周長(zhǎng)，構(gòu)建更加適于比較的定量綜合評(píng)價(jià)函數(shù)，用綜合評(píng)價(jià)函數(shù)值的大小評(píng)價(jià)抗線蟲大豆品種（系）的優(yōu)劣[25]。

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆品種（系）農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)

由表1可知，2年異地鑒定試驗(yàn)，9個(gè)參試品系中有4個(gè)品系產(chǎn)量較對(duì)照品種齊農(nóng)5號(hào)高（表1），其中品系17-665產(chǎn)量排名第1，產(chǎn)量為2 422.3 kg·hm-2（2020年）和2 523.4 kg·hm-2（2021年），較對(duì)照品種齊農(nóng)5號(hào)分別增產(chǎn)100.6 kg·hm-2和97.7 kg·hm-2，其農(nóng)藝性狀中產(chǎn)量構(gòu)成因素單株粒重和百粒重最高，且株高、生育期適中；產(chǎn)量排名2～4位的品系分別為17-555、18-2819和17-21，2年試驗(yàn)排名前4位品系較對(duì)照品種齊農(nóng)5號(hào)增產(chǎn)8.3～86.2 kg·hm-2，但2020年與2021年品系17-555與17-21產(chǎn)量排名順序有變化，品系17-555產(chǎn)量排名由2020年的第2名下降至2021年的第4名，品系17-21由2020年的第4名上升至2021年的第2名，主要因?yàn)槠废?7-555在2020年單株莢數(shù)較17-21高，而2021年低；品系18-2819產(chǎn)量排名均為第3名，其產(chǎn)量構(gòu)成因素中單株粒數(shù)最多，其他品系較對(duì)照品種齊農(nóng)5號(hào)產(chǎn)量低，且2年試驗(yàn)排名順序沒有變化。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理和權(quán)重的計(jì)算

評(píng)價(jià)指標(biāo)中節(jié)數(shù)、有效分枝、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重、產(chǎn)量為正向指標(biāo)，值越大越好；株高、生育期為中性指標(biāo)；SCN指數(shù)、倒伏級(jí)別為逆向指標(biāo)，值越小越好[14-15]。

根據(jù)最大值法對(duì)10個(gè)品種在5個(gè)地點(diǎn)的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量進(jìn)行無(wú)量綱化處理（表2），標(biāo)準(zhǔn)化處理后各性狀評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值均為越高表現(xiàn)越好，品系18-2819的節(jié)數(shù)和有效分枝及單株粒數(shù)、品系17-555（2020年）和17-21（2021年）的單株莢數(shù)、品系17-665的單株粒重和百粒重及產(chǎn)量、品系17-665（2020年）和17-555（2021年）的SCN指數(shù)、品系17-474的倒伏級(jí)別、品系17-665的生育期，在評(píng)價(jià)性狀中表現(xiàn)最佳。

由表3可知，各性狀變異系數(shù)由高到低依次為有效分枝、倒伏級(jí)別、SCN指數(shù)、單株粒數(shù)、單株莢數(shù)、節(jié)數(shù)、百粒重、單株粒重、株高、產(chǎn)量、生育期。其中有效分枝、倒伏級(jí)別、SCN指數(shù)這3個(gè)性狀變異系數(shù)較大，說(shuō)明其遺傳變異程度高。

2.3 參試品種（系）產(chǎn)量及綜合性評(píng)價(jià)值分析

雷達(dá)圖分析數(shù)據(jù)中各品種（系）的面積數(shù)值越大證明豐產(chǎn)性越好，而在面積數(shù)值一定的情況下，周長(zhǎng)越小穩(wěn)產(chǎn)性越好，但面積越大一般周長(zhǎng)越長(zhǎng)，因此為了全面衡量不同年際間、不同試驗(yàn)地點(diǎn)參試品種綜合農(nóng)藝性狀指標(biāo)的優(yōu)劣，采用提取雷達(dá)圖面積和周長(zhǎng)特征量構(gòu)建品種農(nóng)藝性狀綜合評(píng)價(jià)值函數(shù)[6]，來(lái)篩選豐產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的品種。綜合評(píng)價(jià)值結(jié)果為，2020年綜合評(píng)價(jià)值結(jié)果由大到小依次為17-665gt;18-2819gt;17-474gt;17-555gt;18-3106gt;17-26gt;齊農(nóng)5號(hào)gt;17-21gt;18-3282gt;17-388，2021年綜合評(píng)價(jià)值結(jié)果由大到小依次為17-665gt;17-474gt;17-21gt;18-3106gt;18-2819gt;齊農(nóng)5號(hào)gt;17-555gt;18-3282 gt;17-26gt;17-388。2年都以品系17-665排名第1，綜合評(píng)價(jià)值分別為1.160（2020年）和1.209（2021年）除品系17-388兩年排名均為第10外），其他品種（系）綜合評(píng)價(jià)值排名都存在變化，排名變化幅度較大為17-555、18-2819、17-21和17-26，其中17-555、18-2819和17-26從2020年的排名第4、第2和第6位下降至2021年的第7、第5和第9位，而17-21的排名從2020年的第8位上升至2021年的第3位，其他品種（系）排名變化較小，品種（系）年際間排名出現(xiàn)變化是綜合考量其農(nóng)藝性狀的結(jié)果。

3 討論

本研究中如果單由產(chǎn)量數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)參試品種（系），不考慮其他綜合性狀表現(xiàn)，2020年與2021年品種（系）間產(chǎn)量排名變化不大，但品種（系）間抗病性、抗倒性、產(chǎn)量構(gòu)成因素等性狀差異較大，因此為全面客觀地衡量參試品種（系）的優(yōu)劣，本研究利用雷達(dá)圖法引入抗病性、抗倒性、產(chǎn)量構(gòu)成因素等性狀來(lái)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

經(jīng)2年5點(diǎn)異地鑒定試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，品種（系）綜合評(píng)價(jià)值排序相較于產(chǎn)量數(shù)據(jù)排名變化較大，總體表現(xiàn)為，品種（系）17-555、17-21、齊農(nóng)5號(hào)、18-3282綜合評(píng)價(jià)值相較于產(chǎn)量數(shù)據(jù)排名下降，品系18-3106、17-474、17-26綜合評(píng)價(jià)值相較于產(chǎn)量數(shù)據(jù)排名上升，但年際間增降幅有差異，而品系18-2819在2020年表現(xiàn)為上升，2021年為下降。

品種間的綜合評(píng)價(jià)值分析數(shù)據(jù)與產(chǎn)量數(shù)據(jù)存在差異性，與常世豪等[22]分析黃淮海夏大豆區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果有一致性。參試品種具體表現(xiàn)為，品系17-665綜合評(píng)價(jià)值和產(chǎn)量數(shù)據(jù)排名均為第1，說(shuō)明其產(chǎn)量性狀與綜合性狀都表現(xiàn)優(yōu)異，在衡量品種優(yōu)劣的各農(nóng)藝性狀中，其百粒重最大、單株粒重最高、SCN指數(shù)與倒伏級(jí)最低，說(shuō)明該品系抗病性、抗倒性、豐產(chǎn)性較其他品種（系）突出；2020年產(chǎn)量排名第2位和2021年第4位的17-555品系，在綜合評(píng)價(jià)值分析中排名較產(chǎn)量排名分別下降2位和3位，在農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)中，其SCN指數(shù)偏高，單株粒重偏低，其他性狀亦并不特別突出，因此在綜合性狀評(píng)價(jià)分析中排名下降；而2年鑒定試驗(yàn)產(chǎn)量排名第8位的品系17-474，在綜合評(píng)價(jià)值分析中排名上升至第3位（2020年）和第2位（2021年），在農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)表中可以看出，其倒伏級(jí)最低，單株莢數(shù)、單株粒數(shù)及百粒重較高，綜合性狀良好，因此在綜合評(píng)價(jià)值中排名提升幅度較大；2020年產(chǎn)量排名第4位的品系17-21，在綜合評(píng)價(jià)值中排名降至第8位，降幅較大，而2021年由第2位降至第3位，降幅較小，原因可能為土壤肥力、出苗差等情況導(dǎo)致株高、SCN指數(shù)等性狀出現(xiàn)波動(dòng)較大，進(jìn)而導(dǎo)致年際間降幅差異較大；品系17-388在產(chǎn)量及綜合評(píng)價(jià)值中均排名第10，說(shuō)明其產(chǎn)量與其他各農(nóng)藝性狀表現(xiàn)都較差；對(duì)照品種齊農(nóng)5號(hào)在2年5點(diǎn)試驗(yàn)中產(chǎn)量與綜合評(píng)價(jià)值排名變化不大，說(shuō)明齊農(nóng)5號(hào)在不同年際間不同試驗(yàn)地點(diǎn)均表現(xiàn)穩(wěn)定，適宜用作黑龍江省大豆區(qū)域試驗(yàn)對(duì)照品種。

4 結(jié)論

綜上所述，利用雷達(dá)圖法綜合分析參試品系農(nóng)藝性狀及結(jié)合產(chǎn)量性狀表現(xiàn)得出，品系17-665百粒重（20.11/19.31）大、單株粒重（18.74/20.14）高、SCN指數(shù)（4.8/3.9）與倒伏級(jí)別（0.1/0.2）低，說(shuō)明該品系抗病性、抗倒性、豐產(chǎn)性較其他品種（系）突出，可以作為參加黑龍江省區(qū)域試驗(yàn)大豆品種，而其他品種（系）通過(guò)雷達(dá)圖法對(duì)各農(nóng)藝性狀得到全面分析，其結(jié)果有很大的利用和參考價(jià)值。

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Comprehensive Evaluation of Agronomic Traits of Nematode Resistant Soybean Varieties （Lines） by Radar Map Method

Abstract：In order to screen out soybean varieties （lines） with excellent comprehensive characteristics and resistance to nematodes， and the 5-point experimental data mean of 11 main agronomic traits of nematode resistant soybean varieties （lines） from 2020 to 2021 were used as the evaluation index in this study. The Radar chart method was used for comprehensive evaluation analysis. The results showed that the line 17-665 with the highest 100-seed weight， the highest weight of single plant seed ， and the lowest SCN index and lodging level ranked first in both comprehensive evaluation and yield data， indicating that its disease resistance， lodging resistance， and high yield were more prominent than other varieties （lines）; The strain 17-555， ranked 2nd （2020） and 4th （2021） in terms of yield， had a relatively high SCN index， low weight of per plant seed， and other traits that were above average. In the comprehensive evaluation analysis， its ranking had decreased compared to the yield ranking; The strain 17-474， which ranks 8th in yield over a period of 2 years， had the lowest lodging level， higher number of pods per plant， seeds per plant， and 100-seed weight. It had good comprehensive traits and ranked 3rd （2020） and 2nd （2021） in comprehensive evaluation analysis; The strain 17-388 with poor performance in various agronomic traits ranked 10th in terms of yield and comprehensive evaluation; The yield and comprehensive evaluation ranking of the control variety Qinong 5 was relatively low in the 2-year 5-point experiment， indicating that Qinong 5 performed stably in different years and experimental locations， making it suitable as a regional trial control variety for soybean in Heilongjiang Province.

Keywords：Radar map method; nematode resistant soybean; agronomic traits; comprehensive assessment