基于灰色關聯度分析和模糊綜合評判法的李植株形態學評價

王楠琪 姜衛兵 甘可欣

摘要：對22份李資源的8個植株形態性狀指標進行比較研究，并運用灰色關聯度分析和模糊綜合評判法對樹形特性進行綜合評價。結果表明，灰色關聯度分析和模糊綜合評判法計算所得的等權與加權評判結果都具有非常高的吻合程度，評判結果相似。利用權重系數法對各品種的樹形綜合性狀進行等權和加權位次排序，芙蓉李、太陽李、圣玫瑰、大石中生和大石早生排序位次靠前，長勢旺盛;香扁、大玫瑰排序位次靠后，株形瘦小，長勢較差。評判結果與實際情況相符，說明灰色關聯度分析和模糊綜合評判法可被用于果樹植株形態學的比較評價研究。

關鍵詞：李資源;植株形態;灰色關聯度分析;模糊綜合評判

中圖分類號： S662.301? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）12-0172-05

果樹的植株形態是影響果樹生產力的重要因素[1]，其形態和結構的生理變化受到內部基因調控、外部環境影響以及人為修剪干擾等[2]。不同品種和類型間，植株形態存在較大差異[3]，而果樹長勢的差異決定其不同的栽培管理手段。隨著技術的普及和機械化程度的提高，果園栽培管理手段發生改變，植株形態的改良成為新品種選育和推廣的重要環節。良好的樹形結構和生長勢，不僅可有效平衡樹體營養生長和生殖生長，克服“大小年”現象，實現連續結果[4-6]，同時能節省修剪、疏花疏果等勞動力成本，降低投入產出比，提高經濟效益。

描述果樹植株性狀的指標有很多，而目前學界常用的評價方法多為平均數統計分析法、方差分析法，或利用因子分析、聚類分析法對單個或者多個性狀進行分析，所得結果相對獨立，無法系統描述參試情況，且評判方法多受主觀因素影響，易與實際情況產生脫離?；疑到y理論是研究和解決不確定性問題的主要方法之一，灰色關聯度分析是針對灰色系統決定影響因素主次及其相關聯程度的一種方法，通過關聯度量化描述事物與因素之間的相對變化，彌補了傳統相關分析法的不足[7-9]。模糊綜合評判法是利用模糊集合數學模型，采用隸屬函數刻畫由多因素影響的事物之間差異的方法[10-11]。灰色關聯度分析和模糊綜合評判法在多性狀綜合評價上，能夠定量評估，全面、準確地描述事物存在的客觀本質，現已被廣泛應用于作物農業性狀的評估和優異種質資源的篩選中[12-14]。

李為薔薇科（Rosaceae）李屬（Prunus）植物，是一種重要的核果類果樹，原產于我國，種質資源豐富[15-16]。本研究以22個品種的李資源為材料，基于灰色關聯度分析和模糊綜合評判法，對植株形態指標進行綜合評價，以有效避免人為主觀因素干擾，通過研究不同李資源間的樹形特性，尋找存在的客觀規律，以期為生產栽培管理提供技術支持，并為果樹植株形態的比較評價提供新思路。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年12月上旬于江蘇省農業科學院溧水植物科學基地李資源圃（119.19°E，31.61°N）進行，供試材料為不同李品種，共計22個，株行距為3 m×4 m，樹齡為8年，砧木為毛桃。試驗地為黃棕壤土，肥力適中，果園管理和樹體生長狀況良好，無明顯病蟲害。所有植株統一修剪，其他管理措施相同。

1.2 測定指標和方法

1.2.1 樹形特性的測定 對各品種的健壯植株進行觀測，采用鋼卷尺（精度0.1 cm）測定植株高度及東西、南北冠幅，并測量高度距地面10 cm處植株干周（樹干周長）。利用量角器（精度為0.1°）測定主干枝與一級分枝的夾角，即植株一級分枝角度。

1.2.2 枝條特性的測定 植株枝條特性的測定在12月初李樹完全落葉后進行，新梢枝條長度采用直尺（精度0.1 cm）測量，新梢枝條直徑采用游標卡尺（精度0.001）測量，每個品種隨機選取30根枝條進行測量。新梢生長量為全樹新梢枝條長度之和。設3次重復，取平均值。

1.3 數據處理與分析

利用SPSS 20.0軟件進行方差分析和相關性分析，并利用灰色關聯度分析和模糊綜合評判法對植株形態進行評價比較。

1.3.1 灰色關聯度分析 根據灰色系統理論[7]，將22個供試李品種視為一個灰色系統，每個品種作為灰色系統中的一個因素，根據最優模型，將供試品種的最佳指標結合起來，構造出理想化品種，即參考品種，設該參考品種的樹形特征指標數列為X0，其他22個品種的各性狀指標構成比較數列Xi（i=1，2，……N，N為供試品種數目）。對所有數據進行標準化處理，根據公式（1）得出各供試品種與參考品種之間的關聯度，然后根據公式（2）計算等權關聯度，根據公式（3）計算加權關聯度。

1.3.2 模糊綜合評判 根據公式（4）求得供試品種各性狀的隸屬函數值，利用公式（5）求得等權綜合評判集（B），利用公式（6）求得加權綜合評判集（B′）。

2 結果與分析

2.1 不同李資源植株樹形特性

由表1可知，不同李資源間植株樹形特性差異較大，各性狀間存在顯著差異。冠幅的結構特征對果樹花芽分化、樹體負載有重要影響[4]。冠幅最大的為太陽李，達5.85 m，其次為大石中生和芙蓉李，最小的為大玫瑰，最大值約是最小值的3倍。太陽李株高達6.58 m，為供試材料中最高品種，其次為圣玫瑰和龍園秋李;而從化三華李株高最小，為2.79 m。干周反映木本植株主干的粗壯程度，與產量呈正相關關系，在供試品種中，太陽李干周最大，為58.80 cm，其次為圣玫瑰和蜜思李;而從化三華李干周最小，為30.90 cm。一級分枝角度反映樹體透光通風狀況，在供試材料中，一級分枝角度最大的為芙蓉李，達62°，其次為從化三華李和Damas-1869，說明這些品種樹形開張，樹冠內部透光性好;一級分枝角度最小的為

2.2 不同李資源植株枝條特性

如表2所示，不同品種間新梢特性存在顯著差異。新梢直徑最粗的為美洲李，達3.52 mm，其次為先鋒和阿魯恰，說明這些品種新梢粗壯，具有良好的承枝能力;而新梢最細的為酥李，僅2.11 mm。節間長度最長的為芙蓉李，其次是大玫瑰和美洲李;節間長度最短的為從化三華李。新梢枝條數和新梢總長度反映植株當年的新梢生長量。在供試22個品種中新梢枝條數較多的為圣玫瑰、太陽李和芙蓉李，說明其冠層結構豐富，光能利用率高;新梢枝條數最少的為大玫瑰。新梢總長度最大的為芙蓉李，其次是太陽李和安哥諾;新梢總長度最短的為大玫瑰。新梢生長量的最大值約是最小值的14倍，品種間差異極大。

2.3 不同李資源樹形指標間的相關性分析

以試驗所用22個李資源的8個植株形態指標為依據，進行相關性分析，結果（表3）顯示，冠幅、干周和株高彼此之間呈極顯著正相關關系;新梢總長度與冠幅、株高和新梢枝條數呈極顯著正相關關系，與干周呈顯著相關關系;李資源的樹形指標在一定程度上可以代表樹體的生長特性。

2.4 灰色關聯度分析

依照試驗目的，確定參考品種的最佳表型模型，將供試22個品種與參考品種進行灰色關聯度分析，得到每個品種的關聯度及其排序結果（表4）。等權關聯度排在前5位的分別為太陽李、芙蓉李、圣玫瑰、大石中生和美洲李;加權關聯度排在前5位分別為芙蓉李、太陽李、圣玫瑰、安哥諾和大石中生。而后5位排序，等權關聯度依次為香扁、大玫瑰、長李15號、酥李和嘉慶子;加權關聯度依次為香扁、大玫瑰、阿魯恰、嘉慶子和從化三華李。根據排序情況來看，等權關聯度和加權關聯度分析所得的關聯度排序存在一定差異。對2種關聯度排序進行秩相關分析，得到秩相關系數rs為0.928，表明以等權關聯度和加權關聯度分析所得的排序具有很高的吻合度，能夠代表22個品種植株形態及生長特性的排序。芙蓉李、太陽李、圣玫瑰和大石中生在2種排序中位次靠前，說明其具有良

2.5 模糊綜合評判

供試品種樹形特性的模糊綜合評判結果如表5所示。等權評判值排序前5的分別為芙蓉李、太陽李、圣玫瑰、大石中生和大石早生;加權評判值排序前5的分別為芙蓉李、太陽李、圣玫瑰、安哥諾和大石早生。位于等權評判值后5位的依次為香扁、大玫瑰、從化三華李、長李15號和青脆李;而位于加權評判值后5位的依次為大玫瑰、香扁、阿魯恰、嘉慶子和從化三華李。對2種排序結果進行秩相關分析，得到秩相關系數rs為0.921，說明等權評判值和加權評判值排序具有很高的吻合度，可作為該22個供試品種植株形態和生長能力排序的參考依據。芙蓉李、太陽李、圣玫瑰和大石早生位次靠前，說明其具有良好的樹形特點，而大玫瑰、香扁和從化三華李的排序位次靠后，說明其樹形瘦小，長勢較差。

3 討論與結論

果樹自然生長的樹形結構受到多基因調控，已有研究表明，果樹的冠層分枝特性[17]和節間長度[18]具有可遺傳性。而砧穗互作，利用矮化砧控制果樹樹形，可能與樹體激素代謝情況有關[19-20]。不同資源類型以及砧穗組合可從遺傳和生理方面改變樹形結構，使得品種間存在較大差異[17-18，21]。植株高度和冠幅大小直接影響果樹的空間體積，枝條特性能夠直接反映樹冠內部空間對光能的截獲效率[2]，而樹體透光條件的差異影響果實品質[22]。果樹新梢生長狀況能夠有效反映樹勢動態變化，一般育種目標會選擇培育樹勢中庸的植株，使得營養生長和生殖生長處于一個動態平衡，這是實現果樹連續豐產的基礎。

反映果樹樹形特征的指標有很多，利用多個指標進行綜合評價，能夠系統描述果樹植株形態的內在特征，使得評定結果更接近于實際。多性狀的綜合評價是現代育種中篩選優異種質的重要手段，而灰色關聯度分析和模糊綜合評判法能夠定量且準確描述供試個體之間的綜合差異[8]。權重系數的合理分配關系到灰色關聯度分析和模糊綜合評判法的正確性，為避免受主觀判斷對試驗結果造成偏差，本研究采用信息量權數法對權重系數進行歸一化處理[14]，而非依據經驗確定的權重系數賦值法，使本研究結果在一定程度上更客觀地反映實際水平。

本研究利用灰色關聯度分析和模糊綜合評判法，對不同品種李資源之間的樹形特性進行評判，結果顯示，22個供試品種在2種評價方法間的排序情況不完全一致，但總體情況大致相同。綜合評價植株性狀指標，在灰色關聯度分析和模糊綜合評判法中，芙蓉李、太陽李、圣玫瑰、大石中生和大石早生的排序位置靠前，說明其枝條量多，樹形較大，生長勢旺盛。田間測量數據表明，這些品種植株高大，長勢旺盛，冠層結構豐富，承枝力強，具有良好的負載能力。在生產上，對于這些長勢旺盛的品種，在定植前要直接預留出適當空間以供后期樹冠形成。由于結果枝較多，為避免結果過多造成大小年現象，應當配合疏花疏果手段，減輕樹體負載;盛果期后，要及時疏枝調整樹冠內部結構，防止樹體過大，冠層郁閉，使內膛光照不足，導致產量下降和果實品質降低[23]。而香扁、大玫瑰、從化三華李和嘉慶子的排序位置一直處于后位，說明其植株矮小，長勢弱，這與田間觀測結果相一致，表現為樹體瘦弱、冠幅小、產量低。生產栽培管理中，應適當密植，配合修剪技術，促進枝條再生和花芽分化，達到結果豐產的目的。

綜上所述，利用灰色關聯度分析和模糊綜合評判法對22個品種的植株形態指標進行綜合評價，芙蓉李、太陽李、圣玫瑰、大石中生和大石早生5個品種排序靠前，說明其株型較大、生長旺盛;而香扁、大玫瑰排序靠后，說明其植株矮小、樹勢較弱，與實際情況相符。用2種方法所得的加權和等權位次相似，且與實際相符，表明該方法在關于果樹植株形態的比較評價中具有較高的適用性，能夠根據育種目標對供試材料進行系統評價。

參考文獻：

[1]楊 飛，盧桂賓，杜俊杰，等. 樹形結構對果樹生產能力的影響分析[J]. 山西林業科技，2012，41（1）：46-49.

[2]張抗萍，李榮飛，常耀棟，等. 果樹樹形的形成機制與調控技術研究進展[J]. 果樹學報，2017，34（4）：495-506.

[3]謝 玲，劉衛東，馮斌義，等. 不同株型觀賞桃的生長及光合特性比較研究[J]. 經濟林研究，2014，32（4）：103-109.

[4]Zhang J J，Serra S，Leisso R S，et al. Effect of light microclimate on the quality of ‘dAnjoupears in mature open-centre tree architecture[J]. Biosystems Engineering，2016，141：1-11.

[5]Fernandez F J，Ladux J L，Searles P S. Dynamics of shoot and fruit growth following fruit thinning in olive trees：same season and subsequent season responses[J]. Scientia Horticulturae，2015，192：320-330.

[6]董然然. 蘋果不同樹形對光截獲能力和產量品質的差異比較[D]. 楊凌：西北農林科技大學，2013：1-10.

[7]鄧聚龍. 灰色控制系統[J]. 華中工學院學報，1982，10（3）：9-18.

[8]劉錄祥，孫其信，王士蕓. 灰色系統理論應用于作物新品種綜合評估初探[J]. 中國農業科學，1989，22（3）：22-27.

[9]劉思峰，蔡 華，楊英杰，等. 灰色關聯分析模型研究進展[J]. 系統工程理論與實踐，2013，33（8）：2041-2046.

[10]劉小艷，劉欣宇，王 梅. 隸屬函數的確定及應用[J]. 電腦知識與技術，2010，6（31）：8831-8832.

[11]Ghazy U M M. Modifications of evaluation index and subordinate function formulae to determine superiority of mulberry silkworm crosses[J]. Journal of Basic & Applied Zoology，2014，67（1）：1-9.

[12]董紅芬，李 洪，霍成斌，等. 玉米抗旱性狀與株型性狀的關聯度分析[J]. 玉米科學，2011，19（6）：87-90.

[13]鐘秋瓚，陳榮華，方先蘭，等. 模糊綜合評判和灰色關聯度分析在花生引種試驗上的應用研究[J]. 江西農業學報，2013，25（1）：11-14.

[14]楊為海，張明楷，鄒明宏，等. 澳洲堅果主要品質性狀的灰色關聯度分析和模糊綜合評判[J]. 熱帶作物學報，2012，33（10）：1743-1748.

[15]張加延. 我國李杏種質資源調查研究的突破性進展[J]. 園藝與種苗，2011（2）：7-10，37.

[16]Spearman C. The proof and measurement of association between two things[J]. International Journal of Epidemiology，2010，39（5）：1137-1150.

[17]劉蒙蒙，譚 彬，鄭先波，等. 幾個影響植物分枝角度的關鍵基因及其調控機制[J]. 分子植物育種，2017，15（7）：2815-2822.

[18]Ripetti V，Escoute J，Verdeil J L，et al. Shaping the shoot：the relative contribution of cell number and cell shape to variations in internode length between parent and hybrid apple trees[J]. Journal of Experimental Botany，2008，59（6）：1399-1407.

[19]李春燕，楊廷楨，高敬東，等. 蘋果矮化砧木致矮機理研究進展[J]. 中國農學通報，2017，33（28）：86-92.

[20]van Hooijdonk B，Woolley D，Warrington I，et al. Rootstocks modify scion archtecture endogenous hormones，and root growth of newly grafted ‘Royal Gala apple trees[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science，2011，136（2）：93-102.

[21]習玉森，姜衛兵，文 楊，等. 不同生長型桃樹光合效能及其季節變化特征初探[J]. 西北植物學報，2016，36（9）：1836-1845.

[22]姜仲書，張光倫，江國良，等. 金冠蘋果樹冠內光質構成及其與果實品質的相關性[J]. 果樹學報，2008，25（5）：625-629.

[23]張 強，魏欽平，王小偉，等. 喬砧富士蘋果樹冠枝梢數量和分布對產量與品質的影響[J]. 園藝學報，2010，37（8）：1205-1212.