基于熵權DTOPSIS法的秋植甜糯玉米品種綜合評價

費永紅，韋德斌，鐘 維，吳蘭芳，陶尚琨，向 英，岑慶宋

（廣西農業科學院百色分院/百色市農業科學研究所，廣西百色 533612）

在健康食用理念的引導下，鮮食玉米越來越受到消費者的青睞。經過近20年的發展，我國的鮮食玉米年種植面積已超過133.33萬hm2[1]。廣西擁有得天獨厚的玉米種業發展條件，2018 年廣西全區鮮食玉米種植面積已達6.8萬hm2[2-3]。2019年2月，廣西壯族自治區政府下發的《關于加快推進廣西現代特色農業高質量發展的指導意見》（桂政發〔2019〕7 號）中明確指出，“大力發展特色鮮食玉米產業，打造‘南方鮮食玉米之都’”。產量、食用品質和商品外觀是鮮食玉米品種具備較強競爭力的主要特征，這些特征直接影響到鮮食玉米種植的效益、品種推廣的力度及利用周期的長短[4]。玉米產量的提高也主要依靠品種的升級更新，玉米育種需朝著高產、優質、抗逆等多方向綜合發展。當前，廣西鮮食玉米生產用品種約100 個，因不同品種的農藝性狀、適應性存在較大的差異，對品種進行全面客觀的綜合評價成為良種繁育及推廣的重要環節。

目前，玉米育種分析方法眾多，如主成分分析、聚類分析、灰色關聯度分析等[5-6]。近年來，DTOPSIS法已廣泛應用于多種作物品種的綜合評價，特別是基于熵值法賦權減少主觀性后被認為是更合理可靠的方法[7-9]。基于熵值的DTOPSIS法囊括各性狀指標，克服了賦權的主觀性，能更全面客觀地評價品種的優劣。本文從影響產量、品質的相關性狀入手，運用熵權DTOPSIS 法綜合評價廣西百色市2019 年秋季百色綜合試驗站鮮食甜糯玉米篩選試驗的參試品種，以期篩選出適應本地的綜合性狀優良的玉米品種，為鮮食糯玉米品種的良種選育和推廣提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以國家現代農業產業技術體系廣西玉米創新團隊2019 年秋季百色綜合試驗站鮮食甜糯玉米品種篩選試驗匯總資料為分析材料。15個參試品種分別為桂黑糯609、桂甜糯525、珠糯808、澳甜糯75、甜糯182 號、甜糯1 號、河糯615、銀蝶糯8 號、蜜香甜糯265、先甜糯868、金卡糯5號、燕禾金968、京甜紫花糯2號、亞航糯2 號及桂糯519（CK，廣西糯玉米品種審定對照品種）。

1.2 試驗方法

試驗在廣西百色市農業科學研究所那生片試驗基地進行，地處百色市田陽縣百育鎮，屬亞熱帶季風氣候，土壤類型為壤土，土壤肥力中等，光照充足，排灌方便。田間試驗隨機排列，3次重復，小區面積24 m2，行長5.70 m，行距0.70 m，株距0.27 m。單株留苗，栽植密度為3 500 株/667 m2。于2019 年8 月7 日種植；施肥方案為每667 m2施田陽中環生物有機肥400 kg作為基肥，苗期追施樂開懷復合肥40 kg；9 月中下旬陸續抽雄。生育期內共灌水1 次，噴藥2 次，噴施4 000 IU·mL-1蘇云金桿菌懸浮劑稀釋750倍液+30%勒芬高氯吡蟲啉+70%甲基硫菌靈可濕性粉劑450 倍液+0.2%尿素+0.3%磷酸二氫鉀+康復壯水溶肥480 倍液，進行病蟲害防治及葉面追肥。

1.3 測定項目及方法

本試驗共觀測16 個指標：成熟期田間觀測指標5個，包括株高、穗位高、莖直徑、空稈率及保綠度；采集帶苞葉鮮穗后，室內測定指標10 個，包括產量（帶苞葉鮮穗）、凈穗率（去苞葉穗產量占比）、百粒質量、出籽率、品質評價總分、穗長、穗直徑、穗行數、行粒數及禿尖長；生育期亦作為評價指標。

1.4 分析方法

1.4.1 熵值法

熵值法是結合熵值提供的信息值確定權重的一種研究方法。可采用在線SPSS分析軟件計算熵值，某個指標的信息熵值e越小，信息效用值d越小，因而權重也越大。各項指標的熵值ej和權重Wj計算公式分別如（1）（2）所示。

式中，Pij為第i個品種第j個指標的值占全部品種第j個指標值之和的比重。

1.4.2 DTOPSIS法

用姚興濤提出的DTOPSIS 法對試驗數據進行綜合分析[10]。把每個指標化為可比較的規范化指標，進而求得各指標的理想解和負理想解，最終得到各品種對理想解的相對接近度Ci，據此可對各品種的優劣進行評判。

1）建立i個品種j個性狀的評價矩陣A，對評價矩陣A進行無量綱化處理得矩陣Z。正向指標、中性指標和負向指標的計算分別如式（3）（4）（5）所示。

式中，i=1，2，3，…，n；Zij為第i 個品種第j 個性狀的觀察測量值進行無量綱化處理后的對應值；Yimax=max()Yij，max 代表最大值；Yj0代表第j 個性狀目標值，abs 代表絕對值；Yimin=min()Yij，min 代表最小值。

2）建立決策矩陣，計算品種性狀的理想解和負理想解。根據熵值法賦予的每個指標相應的權重Wj，建立加權決策矩陣；各指標權重Wj乘以矩陣Z的第i行第j 列Zij，即Rij=Wj×Zij，得到決策矩陣。根據決策矩陣得到各品種性狀的正理想解與負理想解數列，正理想解X+j和負理想解Xj的計算分別如式（6）（7）所示。

3）計算各品種與理想解的相對接近度。根據正理想解、負理想解和決策矩陣，采用歐幾里得范數作為距離的測度，分別按式（8）（9）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，按式（10）計算每個參試品種與理想解的相對接近程度Ci。根據DTOPSIS法分析原理，Ci值越大綜合性狀越好。

2 結果與分析

2.1 參試品種各指標調查結果

由表1 可知，供試的15 個品種中，帶苞葉鮮穗產量超過1 000 kg 的品種依次為甜糯182 號、金卡糯5號、亞航糯2 號及珠糯808（按照表現從優到差排序，下同）；凈穗率超80%的品種為蜜香甜糯265、銀蝶糯8 號及先甜糯868；百粒質量表現較好的品種為甜糯182 號、蜜香甜糯265 及河糯615；出籽率超過70%的品種為蜜香甜糯265、先甜糯868 及燕禾金968；保綠度表現較好的有亞航糯2 號、蜜香甜糯265、甜糯1號；品質評分超87 分的品種有先甜糯868、金卡糯5號及京甜紫花糯2 號；穗長較佳的品種有甜糯182 號、河糯516 及珠糯808；穗直徑佳的品種有金卡糯5 號、甜糯182 號及甜糯1 號；穗行數超16 行的品種有桂黑糯609、銀蝶糯8號及先甜糯868；行粒數超38粒的品種有珠糯808、桂甜糯525 及甜糯182 號；生育期比CK長3 d的品種有蜜香甜糯265、先甜糯868及金卡糯5 號；株高超190.0 cm 的品種有桂黑糯609、珠糯808及甜糯182 號；穗位高超78.0 cm 的品種有桂甜糯525、珠糯808 及蜜香甜糯265；莖直徑超1.8 cm 的品種有珠糯808、先甜糯868 及金卡糯5 號；空稈率相對較低的品種有甜糯182 號、先甜糯868 及燕禾金968；各參試品種禿尖程度均較低。各性狀指標結果組成評價矩陣A。

表1 參試甜糯玉米品種指標表現

2.2 熵值法賦權

如表2 所示，利用熵值法把各性狀指標分別賦予權重Wj，各指標權重由高至低依次為莖直徑＞穗長＞行粒數＞株高＞穗位高＞保綠度＞禿尖長＞生育期＞產量＞空稈率＞穗行數＞穗直徑＞百粒質量＞出籽率＞總分＞凈穗率。莖直徑、穗長及行粒數3 項指標在本次綜合評價中影響較大。

表2 各評價指標的熵值及權重

2.3 各品種指標無量綱化處理

根據甜糯玉米育種目標，將考察的16個性狀分為3 類。1）正向指標11 個：產量（帶苞葉鮮穗）、凈穗率、百粒質量、出籽率、保綠度、品質評分、穗長、穗直徑、穗行數、行粒數及莖直徑，此類性狀作為育種目標越大越好，采用正向指標計算處理公式。2）中性指標3 個：生育期、株高、穗位高，此類性狀要求適中，采用中性指標計算處理公式。3）逆向指標2個：空稈率、禿尖長，此類性狀越小越好，采用逆向指標計算處理公式。根據各性狀計算公式將矩陣A進行無量綱化處理，最后得結果矩陣Z（見表3）。

表3 無量綱化處理結果

2.4 DTOPSIS法分析結果

由表4 可知，供試的14 個品種中，除澳甜糯75外，其余品種的Ci值均高于桂糯519（CK）。甜糯182號Ci值與產量最高，百粒質量、穗長、穗直徑、行粒數及株高等性狀優勢明顯，空稈率低；金卡糯5 號Ci值與產量均列第2，莖直徑、品質評分高，穗直徑大；甜糯1 號Ci值排名第3，產量排名第6，田間植株保綠度高、莖直徑及穗直徑大；亞航糯2 號Ci值排名第4，產量排名第3，田間植株保綠度高及莖直徑大；燕禾金968 的Ci值排名第5，產量排名第10，出籽率高，禿尖少，穗長偏短；京甜紫花糯2號Ci值排名第6，產量排名第13，品質評分高，但凈穗率低、出籽率低、穗行數偏少；河糯615的Ci值和產量均排名第7，百粒質量高，穗長較長，但空稈率高；銀蝶糯8 號Ci值排名第8，產量排名第11，凈穗率高、穗行數多，但空稈率高；桂黑糯609 的Ci值排名第9，產量排名第8，穗行數多，株高較高，但在百粒質量、穗長、穗位高及莖直徑方面表現相對較差；珠糯808 的Ci值排名第10，產量排名第4，主要劣勢在于穗行數偏少；先甜糯868 的Ci值排名第11，產量排名第12，行粒數少；桂甜糯525 的Ci值排名第12，產量排名第5，主要劣勢在于百粒質量最低；蜜香甜糯525的Ci值排名第13，產量排名第9，該品種凈穗率高、百粒質量高、出籽率高、保綠度高，但主要劣勢在于穗行數少、莖直徑小、有禿尖。

表4 DTOPSIS法計算結果

3 結論與討論

本試驗分析中，熵值法賦予產量（帶苞葉鮮穗）、凈穗率、百粒質量、出籽率、保綠度及品質評分等11個正向性狀指標權重占總權重的67.05%，其中莖直徑、穗長及行粒數指標占比30.49%；賦予生育期、株高及穗位高3 個中性指標權重占比21.97%，賦予空稈率、禿尖長2 個逆向指標權重占比總權重為10.98%。抗逆性也是品種育種及推廣過程中不容忽視的一個重要性狀，由于本試驗中各品種抗病蟲能力差異不大，因此未列入評價指標體系中。

熵值DTOPSIS 法分析結果表明，Ci值與產量排名有較大差異，主要原因在于，熵值法確定各指標權重時產量的變異性較小，計算的權重相應較小，因此只選擇產量這個單一指標對品種進行優劣評價是不合理的。當綜合各項指標，利用熵值法客觀賦予各指標相應權重，運用DTOPSIS 法對玉米品種進行綜合評價比僅根據產量評價品種優劣更可靠。

選育評價品種需結合生態條件、育種目標和生產實際進行綜合評價，才能篩選出適應生產實際需求的品種。綜合Ci值、產量及各性狀指標表現，認為最適合在百色地區種植的品種主要有甜糯182 號、甜糯1號、金卡糯5 號及亞航糯2 號；若百粒質量及穗行數方面要求不高，桂甜糯525、珠糯808 及桂黑糯609 亦適合百色區域種植。在百色地區需謹慎種植澳甜糯75，其他品種可視性狀目標要求適當規模種植，盡量避開穗分化關鍵期遭遇高溫或多雨等不利情況，且田間管理期間把握好肥料和農藥的用量。