灰關(guān)聯(lián)度確定權(quán)重法在小麥品種區(qū)域試驗(yàn)分析中的應(yīng)用

宋志均 關(guān) 立 侯俊紅 韓 勇 薛 鑫 薛志偉 張 凡（河南省安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，安陽 455000）

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灰關(guān)聯(lián)度確定權(quán)重法在小麥品種區(qū)域試驗(yàn)分析中的應(yīng)用

宋志均 關(guān) 立 侯俊紅 韓 勇 薛 鑫 薛志偉 張 凡
（河南省安陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，安陽 455000）

摘要：通過介紹灰色系統(tǒng)理論中關(guān)聯(lián)度權(quán)重分析的基本原理和方法，并以雜交小麥區(qū)試資料為例探討了性狀綱化值、性狀之間的絕對(duì)值、關(guān)聯(lián)系數(shù)等相互的換算關(guān)系，明確了灰色關(guān)聯(lián)權(quán)重分析法在農(nóng)作物新品種綜合評(píng)估中的應(yīng)用。結(jié)果表明，產(chǎn)量的權(quán)重最大，其次是容重，綜合評(píng)估結(jié)果與品種的實(shí)際表現(xiàn)一致，依次是中麥875、周麥32、秋樂2122。

關(guān)鍵詞：小麥；育種；灰關(guān)聯(lián)度：權(quán)重系數(shù)；關(guān)聯(lián)系數(shù)；產(chǎn)量

作物新品種或品系的綜合評(píng)估是現(xiàn)代育種工作的重要環(huán)節(jié)。新品種或品系各個(gè)性狀在灰色評(píng)判過程中的重要程度并不等同，如以產(chǎn)量育種為主要目標(biāo)，則產(chǎn)量性狀諸如單株產(chǎn)量、穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等的權(quán)重相對(duì)要大一些，而以品質(zhì)育種為目標(biāo)，則品質(zhì)性狀諸如角質(zhì)程度、容重、子粒蛋白質(zhì)含量等的權(quán)重則要相對(duì)大些[1]。權(quán)重的大小如何確定，常見的有德爾菲法（專家確定法）、層次分析法、最大離差法、信息熵法和灰關(guān)聯(lián)度法等[2-4]，小麥品種區(qū)域試驗(yàn)為品種審定和品種利用提高了重要依據(jù)。灰關(guān)聯(lián)度權(quán)重法通過多方面對(duì)品種進(jìn)行考察，全面考慮，綜合分析，該方法簡單、科學(xué)，易于掌握。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與考察性狀 試驗(yàn)資料來自2011-2012年河南省水地小麥新品種區(qū)域冬水2組。參試品種15個(gè)（含對(duì)照周麥18），參試品種分別是：百農(nóng)金光588、保月3號(hào)、廣發(fā)麥1號(hào)、滑麥3號(hào)、懶抗98、秋樂2122、溫0418、徐科168、偃高03710、鄭麥106、鄭麥3596、中麥875、中育9302、周麥18、周麥32。試驗(yàn)結(jié)束后由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院統(tǒng)一匯總，各試驗(yàn)點(diǎn)采用3次重復(fù)，完全隨機(jī)區(qū)組排列，地力水平要求高水肥，田間管理制定統(tǒng)一的高產(chǎn)田標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)點(diǎn)分布在河南省不同的生態(tài)類型區(qū)，分別是華慧種業(yè)、焦作農(nóng)科院、開封農(nóng)科院、內(nèi)鄉(xiāng)農(nóng)科所、濮陽農(nóng)科院、遂平農(nóng)科院、項(xiàng)城農(nóng)科所、新鄉(xiāng)農(nóng)科院、許昌農(nóng)科院、中棉所（安陽）、周口農(nóng)科院、滑縣種子公司、洛陽農(nóng)科院、溫縣農(nóng)科所，共計(jì)14個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。充分體現(xiàn)了不同品種的適應(yīng)性。

1.2 灰色關(guān)聯(lián)度確定權(quán)重的方法與步驟

1.2.1 各性狀原始數(shù)據(jù)（即田間觀察值）的搜集整理

確定品種集A=（a1，a2，a3…．a(chǎn)15）=（百農(nóng)金光588、保月3號(hào)、廣發(fā)麥1號(hào)、滑麥3號(hào)、懶抗98、秋樂2122、溫0418、徐科168、偃高03710、鄭麥106、鄭麥3596、中麥875、中育9302、周麥18、周麥32）；環(huán)境集B=（b1，b2，b3，…．b14）=（華慧種業(yè)、焦作農(nóng)科院、開封農(nóng)科院、內(nèi)鄉(xiāng)農(nóng)科所、濮陽農(nóng)科院、遂平農(nóng)科院、項(xiàng)城農(nóng)科所、新鄉(xiāng)農(nóng)科院、許昌農(nóng)科院、中棉所（安陽）、周口農(nóng)科院、滑縣種子公司、洛陽農(nóng)科院、溫縣農(nóng)科所）；考察性狀集C= （c1，c2，c3……c10）=（產(chǎn)量、株高、黑胚率、容重、千粒重、條銹病、葉銹病、白粉病、熟相、飽滿度）（表1）。

表1 原始數(shù)據(jù)的收集

表1（續(xù)）

1.2.2 原始觀察值的無量綱化處理 由于各品種性狀量綱不同相互之間具有不可公度性，因此，需進(jìn)行無量綱處理。其中，產(chǎn)量、容重、千粒重為越大越好，即上限測度型性狀采用公式：

xij（k）表示在i試驗(yàn)點(diǎn)j個(gè)性狀的觀察值，max max｛xij（k）｝

ij表示在所試驗(yàn)點(diǎn)中j性狀的最大觀測值，即上限效果測度值。

條銹、葉銹、白粉病、飽滿度、熟相、黑胚率性狀值為越小越好，為使性狀值態(tài)勢表現(xiàn)一致，對(duì)條銹、葉銹、白粉病、飽滿度、熟相、黑胚率采用公式：

下限效果測度值轉(zhuǎn)換，株高最適宜高度一般在70～85cm之間最好，采用公式：

株高在70～85cm之間的無量綱值全部為1。在本例中只有品種偃高03710株高88cm，其余均在72～85cm之間，無量綱值均為1，品種偃高03710無量綱值=85/88=0．9659。

以品種百農(nóng)金光588為例，無量綱值分別為：產(chǎn)量=6832．5/7228．5=0．9452；株高=1，因?yàn)橹旮呤?3cm，正好在70～85cm之間；黑胚率=1．5/4．8=0．3125；容重= 781/805=0．9702；千粒重=45．3/48．6=0．9321；條銹病= 1/4=0．25；葉銹病=1/5=0．2；白粉病=1/4=0．25；熟相= 1/3=0．3333；飽滿度=1/3=0．3333。其余品種類推。

按照以上公式進(jìn)行數(shù)據(jù)變換后的無量綱值均在[0，1]區(qū)間，最大值0．8256，最小值0（表2）。

表2 無量綱化處理

最終育種目標(biāo)性狀為產(chǎn)量x0，15個(gè)參試品種最終構(gòu)成產(chǎn)量集合x0，設(shè)其為參考數(shù)列：

x0=[x0（1），x0（2），x0（3）……x0（15）]=[0．9452，0．9320，0．9390，0．9421，0．9292，0．9832，0．9811，0．9608，0．9344，0．9575，0．9444，1．000，0．9774，0．9585，0．9961 （4）

各品種的其余性狀無量鋼化值則構(gòu)成比較數(shù)列（表2）。

x1（k）表示第k個(gè)品種第1個(gè)性狀的無量綱值。以株高為例，株高的比較數(shù)列為x1=[1，1，1，1，1，1，1，1，0．9659，1，1，1，1，1，1]。

1.2.4 計(jì)算產(chǎn)量與各品種其他性狀的絕對(duì)值差 產(chǎn)量性狀與株高的絕對(duì)值差，以品種百農(nóng)金光588為例，絕對(duì)值=|x0（1）-x1（1）|=|0．9452-1|=0．0548；品種保育3號(hào)產(chǎn)量與黑胚率的絕對(duì)值差=|0．9230-0．5556|=0．3674，其余類推。由表3可知，二級(jí)最大差max max|x0（k）-x1（k）|=0．8256；二級(jí)最小差min min|x0（k）-x1（k）|=0。

1.2.5 計(jì)算產(chǎn)量與各品種其他性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù) 以產(chǎn)量與株高性狀為例，則品種百農(nóng)金光588的關(guān)聯(lián)系數(shù)為：

品種保育3號(hào)產(chǎn)量與黑胚率關(guān)聯(lián)系數(shù)為：r01=|0+0．5× 0．8256|/|0．3674+0．5×0．8256|=0．5291；其余類推（表4）。

表3 產(chǎn)量與其他性狀的絕對(duì)差值

表4 產(chǎn)量與其他性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)

表4（續(xù)）

r01=1/15（0．08824+0．8428+0．8713+0．8770+0．8536+ 0．9609+0．9562+0．9133+0．9291+0．9067+0．8813+1+0．9481+ 0．9087+0．9906）=0．9148。其余類推（表4）。

2 結(jié)果與分析

通過以上數(shù)據(jù)處理方法，以產(chǎn)量為主要育種目標(biāo)，各性狀的權(quán)重分別是：產(chǎn)量為0．1548，株高為0．1416，黑胚率為0．0753，容重為0．1463，千粒重為0．1348，條銹病為0．0601，葉銹病為0．0554，白粉病為0．0601，熟相為0．1050，飽滿度為0．0666。

在以產(chǎn)量為主要育種目標(biāo)中，對(duì)以上考察性狀中，對(duì)產(chǎn)量影響的重要程度依次是：容重、株高、千粒重、熟相、黑胚率、飽滿度、條銹和白粉并列、葉銹病。

從試驗(yàn)結(jié)果看，表現(xiàn)最好的依次是中麥875、周麥32、秋樂2122。（1）中麥875：半冬性晚熟品種，幼苗半匍匐，苗期葉片窄，葉色淺綠，冬季抗寒性好，分蘗力強(qiáng)，成穗率低，畝穗數(shù)偏多，穗層厚。春季起身早，發(fā)育快，兩級(jí)分化快，抽穗晚。株型偏緊湊，旗葉偏小，穗下節(jié)短，莖稈蠟質(zhì)厚。葉功能期長，較耐旱，耐后期高溫，成熟晚，落黃好。畝穗數(shù)和千粒重優(yōu)勢明顯。（2）周麥32：半冬性多穗型晚熟品種，幼苗匍匐，苗期葉片較長、略披，葉色淺綠，苗期長勢好，冬季抗寒性一般。春季返青晚，起身慢，兩級(jí)分化慢，苗腳不利索，春季抗寒性一般。株型松緊適中，旗葉上舉，穗下節(jié)短，穗層較厚。莖稈彈性好，抗倒伏力強(qiáng)。穗黃綠色，紡錘穗，子粒卵圓形，大小均勻，角質(zhì)率高，飽滿度好，容重高。田間長勢好，分蘗力強(qiáng)，成穗率高，畝穗數(shù)多，畝穗數(shù)優(yōu)勢明顯。根系活力好，葉功能期長，落黃好。（3）秋樂2122：半冬性晚熟品種，幼苗半直立，苗期葉色淺綠，葉片較大，苗壯，冬季抗寒性較好。春季起身拔節(jié)快，兩級(jí)分化快，苗腳利索，抽穗早。株型偏松散，穗下節(jié)長，莖稈及穗部有蠟質(zhì)，旗葉有干尖，葉片較小，株行間通風(fēng)透光性較好，田間長勢較好，莖稈粗壯，有彈性，抗倒伏。穗較大、均勻，結(jié)實(shí)性好，穗粒數(shù)多，子粒均勻，半角質(zhì)，飽滿度好，產(chǎn)量三因素協(xié)調(diào)。適應(yīng)性好，綜合性狀優(yōu)。

3 討論

對(duì)農(nóng)作物品種區(qū)試資料的分析，多限于對(duì)產(chǎn)量的方差分析和新復(fù)極差分析方法等。這些分析方法都是以產(chǎn)量因素作為品種評(píng)審分析的基礎(chǔ)。而事實(shí)上，決定品種的優(yōu)劣除了產(chǎn)量因素外，尚有與產(chǎn)量因素有關(guān)的其他性狀指標(biāo)，如株高、黑胚率、容重、千粒重、條銹病、葉銹病、白粉病、熟相、飽滿度等，因此各性狀權(quán)重的確定至關(guān)重要。本文介紹了灰關(guān)聯(lián)度確定權(quán)重的方法，無疑對(duì)多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)品種具有重要意義。考察試驗(yàn)結(jié)果顯示：中麥875已經(jīng)連續(xù)2年參加試驗(yàn)，居試驗(yàn)第1位，容重785g/L，在整組試驗(yàn)中居上等水平；株高78cm，最適宜，太高易倒伏，太矮生物產(chǎn)量跟不上；千粒重48．6g，居第1位；熟相1級(jí)。周麥32居試驗(yàn)第2位，容重801g/L，特別高；株高75cm，特別適宜；千粒重40．8g，一般不突出；熟相1級(jí)。秋樂2122產(chǎn)量7107kg/hm2，居試驗(yàn)第3位，株高80cm，偏高；容重785g/L，一般；千粒重40．6g，偏低。

對(duì)任何試驗(yàn)資料的分析，收集整理的數(shù)據(jù)越多，誤差越小，試驗(yàn)的準(zhǔn)確性越高[5-6]。在運(yùn)用灰關(guān)聯(lián)度確定權(quán)重法分析區(qū)域試驗(yàn)時(shí)，更應(yīng)該整理更多性狀的觀察值，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果提供較高的數(shù)據(jù)和理論的支持。

參考文獻(xiàn)

[1]金文林．作物區(qū)試中品種穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的秩次分析模型．作物學(xué)報(bào)，2000， 26（6）：925-930

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[3]曹雯梅，劉松濤．灰色系統(tǒng)理論在小麥新品種綜合評(píng)判中的應(yīng)用．中國種業(yè)，2005（11）：47-49

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[5]龐春明．用灰色關(guān)聯(lián)度分析河北省冬小麥品種演變．中國種業(yè)，1994 （3）：44-46

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收稿日期：（2016-01-06）