國家第4輪甘蔗示范品種百色點DTOPSIS法綜合評價

黃文武，賀貴柏，潘廷由，周連芳，李文教，王葫青，羅芳媚，梁永游(廣西農業科學院百色分院 百色市農業科學研究所 國家甘蔗產業技術體系百色綜合試驗站，廣西百色5336；百色市經濟作物栽培技術推廣站，廣西百色533600)

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國家第4輪甘蔗示范品種百色點DTOPSIS法綜合評價

黃文武1，賀貴柏1，潘廷由1，周連芳1，李文教1，王葫青1，羅芳媚1，梁永游2
(1廣西農業科學院百色分院 百色市農業科學研究所 國家甘蔗產業技術體系百色綜合試驗站，廣西百色533612；2百色市經濟作物栽培技術推廣站，廣西百色533600)

摘 要：采用逼近理想解排序法(DTOPSIS法)對國家第4輪10個甘蔗示范品種(品系)在廣西百色點2 新1宿的18個工農藝性狀進行綜合評價。分析結果表明，桂糖31號、桂糖32號和福農1110等3個品種(品系)的Ci值大于ROC22 (CK)的Ci值，其他6個參試品種(品系)的Ci值小于ROC22 (CK)的Ci值。根據DTOPSIS法分析原理，桂糖31號、桂糖32號和福農1110等3個品種(品系)綜合表現優于ROC22 (CK)，其他6個品種(品系)綜合表現差于或略差于ROC22 (CK)，評價結果與當地生產表現一致。

關鍵詞：甘蔗品種；DTOPSIS法；綜合評價

0 引言

動態逼近理想解排序法(DTOPSIS法)是姚興濤等于1991年提出的一種新的多目標決策方法[1]。DTOPSIS法可應用于對多個品種、多個性狀進行綜合定量評價，其原理易懂，計算方法簡單，是一種分析作物品種綜合性狀表現的理想方法[2]。該法用多目標決策的正、負理想解去排序，把每個指標都量化為可比較的規范化標準去衡量，能較詳細地比較各指標間的差異[3]，為諸多學者在多目標決策研究中所采用[4-14]。為了評價國家第4輪甘蔗示范品種(品系)在廣西百色蔗區的生產利用價值，根據國家甘蔗產業研發中心安排，我們于2013～2014年，在廣西百色國家農業科技園區核心示范區對這一輪甘蔗示范品種(品系)，開展了2年新植1年宿根的試驗工作，并運用DTOPSIS法對各參試品種進行綜合評價，從中篩選高產高糖甘蔗新品種(品系)，為在類似生態型蔗區推廣應用提供科學的依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于廣西壯族自治區田陽縣百育鎮的廣西百色國家農業科技園區核心示范基地。試點的地理位置為北緯106?31?，東經23?25?，海拔為105 m，屬亞熱帶季風氣候區，全年平均氣溫22℃，年降雨量1100 mm，年無霜期為360天以上[15]。試驗地為園田化黃泥田，全氮1550 mg/kg，速效磷34.7 mg/kg，速效鉀101 mg/kg，有機質2.687%，pH=7.2，地力中上均勻、地勢平坦、陽光充足、交通及排灌方便，前作為甘蔗。

1.2 參試品種

國家甘蔗產業技術體系第4輪示范新植、宿根試驗參試品種共10個(含對照)，分別是桂糖31號(廣西農科院甘蔗研究所提供)、桂糖32號(廣西農科院甘蔗研究所提供)、福農1110(福建農林大學甘蔗綜合研究所提供)、福農0335(福建農林大學甘蔗綜合研究所提供)、云蔗99-596(云南省農科院甘蔗所提供)、云蔗05-49(云南省農科院甘蔗所提供)、粵甘39號(廣州甘蔗糖業研究所提供)、粵甘42號(廣州甘蔗糖業研究所提供)、柳城03-1137(廣西柳城縣甘蔗研究中心提供)，對照種為ROC22 (CK)。

1.3 試驗方法

第1年新植及對應宿根試驗采用隨機區組排列，寬窄行種植，不設重復，小區長14 m，寬4.8 m，面積67.2 m2，每小區種植寬窄行3行，每行的寬行距1.0 m，窄行距0.6 m，下種量105000芽/hm2，對照品種為ROC22；第2年新植采用完全隨機排列，設3個重復，每區長16.5 m，寬7.2 m，面積118.8 m2，每區種植寬窄行4行，每行的寬行距1.2 m，窄行距0.6 m，下種量105000芽/hm2，對照品種為ROC22；試驗區邊行種植對應品種3行以上的保護行。第1年新植試驗于2013年3月26日種植，第2年新植試驗于2014年3月9日種植。2新1宿均采用一次性施肥法施肥為主，第1年新植種植時施用緩釋型甘蔗復混肥(26：10：15) 1500 kg/hm2作種底施用，大培土時追施尿素450 kg/hm2。第2年新植種植和宿根破壟松蔸時施用緩釋型甘蔗復混肥(24：10：16) 的1200 kg/hm2，以后不再施肥。試驗階段，適時開展培土、病蟲草害防治等工作。

1.4 試驗調查項目

試驗調查項目包括試驗期間的田間調查(出苗率、宿根發株率、分蘗率等)、病蟲害發生情況調查(螟蟲為害枯心率、黑穗病發病率、花葉病發病率、梢腐病發病率等)、倒伏性調查、12月中旬的產量性狀調查(有效莖數、株高、莖徑、單莖重、蔗產量)、每年11月中旬開始至直到翌年3月中旬每月定期對所有參試品種取樣進行室內品質性狀調查(錘度、蔗糖分、糖產量、空綿心情況)以及田間抽穗情況調查等[15]。

1.5 分析方法[1-14]

采用姚興濤提出的DTOPSIS法對試驗結果數據進行綜合分析。DTOPSIS是一種動態逼近于理想解的排序方法(Dynamie Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)。下面介紹主要分析步驟。

1.5.1 建立評價矩陣A

設有m個品種，n個性狀指標，建立評價矩陣A：

其中，Yij為第i個品種第j個性狀指標的觀察測量值，i=1，2，3，…，m，j=1，2，3，…，n。

1.5.2 建立無量綱化處理后的矩陣Z

根據試驗目標，確定好正向指標列、中性指標列和負向指標列，并分別進行無量綱化處理，公式分別為：

正向指標采用：Zij=Yij/Yimax…………………⑵

其中，Yimax=max(Yij)，max代表最大值；

中性指標采用：Zij=Yj0/(Yj0+abs(Yj0-Yij))………⑶

其中，Yj0代表第j個性狀目標值，abs代表絕對值；

負向指標采用：Zij=Yimin/Yij…………………⑷

其中，Yimin=min(Yij)，min代表最小值。

公式中：i=1，2，3，…，m(下同)，j=1，2，3，…，n(下同)；Zij表示Z中第i個品系第j個性狀的觀察測量值進行無量綱化處理后的對應值。

1.5.3 各性狀權重的賦值

根據糖料甘蔗育種目標，將參試品種各性狀賦予權重：

[Wj]={W1, W2, …, Wn}，Wj∈(0, 1)……………⑸

1.5.4 計算決策矩陣R

計算對應的決策矩陣(Rij)：

Rij=Wj×Zij……………………………………⑹

式中，Rij為R中第i個品系第j個性狀的相應值。

1.5.5 計算理想解數列

正理想解數列[X＋j]：X＋j=max(Rij)……………⑺

負理想解數列[X－j]：X－j=min(Rij)……………⑻

1.5.6 計算關聯度

根據正理想解(X＋j)、負理想解(X－j)和決策矩陣(Rij)，采用歐幾里德范數作為距離的測度，計算出各品種與正理想解的距離(S＋i)和負理想解的距離(S－i)，并計算關聯度數值(Ci值)：

1.5.7 結果分析方法

根據DTOPSIS法分析原則，關聯度數值越大則綜合性狀越好。

2 結果與分析

2.1 建立評價矩陣

國家第4輪示范主要評價10個品種(品系)，分別是：桂糖31號、桂糖32號、福農1110、福農0335、云蔗99-596、云蔗05-49、粵甘39號、粵甘42號、柳城03-1137和ROC22 (CK)，編號分別為i=1，2，3，……，10(下同)。18個性狀指標，分別是：出苗率、分蘗率、發株率、株高、莖徑、單莖重、公頃有效莖、蔗莖實際產量、重力純度、甘蔗錘度、甘蔗蔗糖分、平均含糖量、枯心苗率、黑穗病率、花葉病率、梢腐病率、空綿心和倒伏性，編號分別為j=1，2，3，……，18(下同)，用這些數據按公式⑴建立評價矩陣A(見表1)。

2.2 無量綱化處理

根據甘蔗育種目標，18個性狀(j)中，其中正向指標有12個，分別是：出苗率、分蘗率、發株率、株高、莖徑、單莖重、公頃有效莖、蔗莖實際產量、重力純度、甘蔗錘度、甘蔗蔗糖分和平均含糖量。負向指標有6個，分別是：枯心苗率、黑穗病率、花葉病率、梢腐病率、空綿心和倒伏性。正向指標按公式⑵、負向指標按公式⑷進行無量綱化處理，得到各個性狀無量綱化處理結果的對應值Zij，同時對參試品種(品系)的18個主要性狀(j)按順序分別按公式⑸賦予不同權重系數Wj(見表2)。

2.3 計算決策矩陣

表1 國家甘蔗產業技術體系第4輪示范品種百色點2新1宿試驗結果(矩陣A)

根據公式⑹計算對應的決策矩陣(Rij)。同時，正理想解按公式⑺，負理想解按公式⑻，求出各性狀值的正理想解(X＋j)與負理想解(X－j)(見表3)。

2.4 計算各參試材料與理想解的相對接近值(Ci)

表2 第4輪示范品種無量綱化處理結果(矩陣Z)與權重系數[Wj]

表3 DTOPSIS法決策矩陣(矩陣R)及正負理想解數列

表4 各參試材料與理想解的相對接近值(Ci)計算結果

2.5 結果分析

DTOPSIS法分析原理闡明：參試品種(品系)的Ci值越大，綜合性狀越好。由表4看出：桂糖31號、桂糖32號和福農1110等3個品種(品系)的Ci值大于ROC22 (CK)的Ci值，粵甘39號、福農0335、云蔗05-49、云蔗99-596、柳城03-1137和粵甘42號等6個品種的Ci值小于ROC22 (CK)的Ci值，桂糖31號、桂糖32號和福農1110等3個品種(品系)綜合表現優于ROC22 (CK)，其他6個品種(品系)綜合表現略差或差于ROC22 (CK)。據初步統計，廣西百色蔗區桂糖31號當前種植2047 hm2，排參試品種第1位，桂糖32號當前種植1780 hm2，排參試品種第2位，福農1110號當前種植207 hm2，排參試品種第3位，其他參試品種還在擴大試驗示范中，面積不多。評價結果與當地百色蔗區甘蔗新品種推廣進度與面積基本一致。

3 討論

⑴考察性狀的確定以及諸多性狀權重的分配是品種選育或試驗人員對品種評價意向的反映，不同的評價意向會對品種產生不同的評價結果。為了減少分析誤差，在實際應用中，品種試驗人員應根據當地生態、氣候、土壤和管理的實際，制定可行甘蔗品種選育目標，并用來確定需要考察的性狀及各性狀的應當賦予的權重值，這樣才能評價出和篩選出與生產實際相吻合的品種(品系)。在這一輪試驗分析過程中，為體現“高產、高糖、高效”的目標，我們在對各性狀賦予權重時，株高、莖徑、單莖重、公頃有效莖、蔗莖產量等產量性狀占總權重達33%，重力純度、錘度、蔗糖分、平均含糖量等品質性狀占總權重達32%。此外，還賦予抗病蟲、抗倒伏、宿根性好的節本性狀占總權重達28%。取這個權重系數的DTOPSIS法分析篩選出來的品種，較為適合當地生態條件、生產管理水平和蔗農糖企的要求。

⑵根據國家甘蔗產業技術研發中心的安排，國家第4輪示范品種2015年還在繼續試驗。試驗結束后，將獲得10個品種，18個性狀的2年新植3年宿根的試驗結果數據，屆時的統計分析結果，特別是各參試品種的宿根蔗性狀表現結果，將更趨明了、更趨準確。

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(本篇責任編校：李金玉)

The Fourth National Sugarcane Demonstration in Baise Evaluated by DTOPSIS

HUANG Wen-wu1, HE Gui-bai1, PAN Ting-you1, ZHOU Lian-fang1, LI Wen-jiao1, WANG Hu-Qing1, LUO Fang-mei1, LIANG Yong-you2
(1Baise Branch of Guangxi Academy of Agricultural Sciences/Baise Agricultural Scientific Research Institute/Baise Comprehensive Experiment Stations of National Sugarcane Industry Technology System, Baise 533600;2Cash Crop Cultivation Technical Extending Station of Baise, Baise 533612)

Abstract:Eighteen characteristics of tenth sugarcane varieties of the Fourth National Sugarcane Demonstration were integrative evaluated by DTOPSIS. The results showed that the Civalue of Guitang31, Guitang32 and Funong1110 were greater and their comprehensive traits better than that of ROC22 (CK), while the other six varieties were less and worse (or a little worse) than that of the CK. The evaluation results were consistent with the local field results.

Keywords:Sugarcane variety; DTOPSIS; Integrative evaluation

作者簡介：黃文武(1962-)，男，大專，農藝師；E-mail：wu6206@163.com

基金項目：國家現代農業產業技術體系專項(CARS-024-02-06)；廣西農業重點科技計劃項目(201414)

收稿日期：2015-09-25；修回日期：2016-01-30

中圖分類號：S566.1

文獻標識碼：A

文章編號：1005-9695(2011)01-0007-05

引文格式：黃文武，賀貴柏，潘廷由，等. 國家第4輪甘蔗示范品種百色點DTOPSIS法綜合評價[J]. 甘蔗糖業，2016(1)：7-11.