基于熵值賦權DTOPSIS法對9個溫棚西甜瓜品種綜合評價

羅思良，費永紅，農 媛，韋德斌，韋 靜，周銀慧，鐘 維

（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）

廣西是西甜瓜的重點產區。選育、引進、篩選高產、長勢強、抗病蟲及品質好的西甜瓜新品種，豐富西甜瓜品種庫，合理改善種植結構，為廣西西甜瓜產業發展提供優良新品種和技術支撐，是當前農業科研工作的一項緊迫任務。

DTOPSIS 法又稱逼近理想解排序法，是姚興濤等新提出的一種多目標決策方法。DTOPSIS 法計算簡便，近年來已廣泛用于研究甘蔗[1-2]、玉米[3-4]、水稻[5-6]等作物，對品種的選擇評價具有重要作用。采用熵權法對評價系統中的各個指標賦予權重，可解決DTOPSIS 法中權重參數無法客觀分配的問題，規避主觀因素對結果造成的影響[7-9]。本研究以廣西百色市農業科學研究所引進的9 個西甜瓜新品種為試驗材料，結合DTOPSIS 法和熵值法對各評價指標賦權，綜合分析評價西甜瓜的12個性狀，比較各品種的優劣勢，旨在篩選出適宜在百色市推廣種植的西甜瓜品種。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試品種共9個，對照品種為雪酥6號（CK）。品種及供種單位信息如表1所示。

表1 品種及供種單位信息表

1.2 試驗方法

試驗在廣西百色市農業科學研究所七連棟大棚進行，選用有機無土基質栽培，基質配方為70%腐熟蔗渣與30%細沙混合，前作為櫻桃番茄。悶棚消毒后，施基肥，每667 m2施用生物有機肥800 kg、施用可豐復 合 肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=18∶18∶18] 50 kg、過磷酸鈣50 kg 及生石灰25 kg。試驗設3 次重復，隨機區組排列。小區面積22.5 m2，行距75 cm、株距60 cm，每小區種植90 株。采用吊蔓栽培、膜下滴灌、第13～16 節著果、單蔓整枝及病蟲害綜合防控等集成技術。

1.3 測定項目及方法

在選擇評價指標時，綜合考慮選種目標、廣西百色市瓜農種植習慣等因素，主要測量12個指標，分別為產量、著果率、果實商品率、中心可溶性固形物、邊緣可溶性固形物、平均單瓜重、生長勢、莖粗、果肉厚度、果實發育期、白粉病發病率及畸形果率。使用手持式折光糖度儀測定可溶性固形物含量。

1.4 分析方法

1.4.1 熵權法

熵權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，權重越大。各指標熵值ej公式計算為

式（1）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；N為品種總數。

各指標權重Wj計算公式為

1.4.2 DTOPSIS法

利用DTOPSIS 法對試驗數據進行綜合分析，將各指標化為可比較的規范化指標，進而求得各指標的正理想解和負理想解，最終得到各品種對理想解的相對接近度，據此評判各品種的優劣。其具體步驟如下：

1）建立i個品種j個性狀的評價矩陣A。

2）對評價矩陣A進行無量綱化處理，最后得矩陣Z。

正向指標、中性指標和負向指標的計算公式分別如式（3）、式（4）和式（5）所示。

上式中，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；Yij為第i個品種第j個性狀的觀察測量值；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。

3）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R。

4）計算品種性狀的理想解和負理想解。

根據矩陣R得到各品種性狀的正理想解Xj+與負理想解Xj-為

5）計算各品種理想解的相對接近度。

根據正理想解（Xj+）、負理想解（Xj-）和決策矩陣（Rij），采用歐幾里得范數作為距離的測度，按式（8）、式（9）計算出各品種與正理想解的距離（Si+）和負理想解的距離（Si-）。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值越大表示綜合性狀越好。

2 結果與分析

2.1 參試品種各指標調查結果

由表2 可知，產量、著果率及果實商品率表現較好的3個品種為驕雪8號、黛玉及雪酥3號；中心可溶性固形物含量較高的品種有心意、黛玉及雪酥3 號；邊緣可溶性固形物含量較高的品種有雪酥3 號、心意及雪梨；平均單瓜重及果肉厚度表現良好的品種為驕雪8 號、雪梨及赤霞珠；除赤霞珠生長勢弱、小可愛生長勢中以外，其他品種的生長勢均為中強或強；莖粗表現最好的品種為驕雪8 號、黛玉及雪梨；果實發育期最長的品種為驕雪8 號，較早熟的品種為金玉良緣1 號；黛玉及赤霞珠偶發白粉病；驕雪8 號畸形果率最低，雪梨及赤霞珠畸形果率較高。

表2 參試西甜瓜品種的12個指標觀測值

2.2 熵權法確定各指標的權重

由表3 可知，各指標的權重由高至低依次為：產量＞果實商品率＞果肉厚度＞平均單瓜重＞莖粗＞畸形果率＞邊緣可溶性固形物含量＞中心可溶性固形物含量＞著果率＞生長勢＞果實發育期＞白粉病發病率。產量、果實商品率及果實厚度的權重均高于0.1，在對品種的綜合評價中影響較大，是實際生產中直接影響西甜瓜品種優劣的3個主要指標。

表3 各評價指標的熵值及權重

2.3 各指標無量綱化處理

根據各指標的單位不同，對各指標進行無量綱化處理，得到矩陣Z（見表4）。在考察的12 個性狀中，產量、著果率、果實商品率、中心可溶性固形物含量、邊緣可溶性固形物含量、平均單瓜重和生長勢7個性狀，采用正向指標計算處理公式，指標值越大越好；莖粗、果肉厚度、果實發育期3個性狀要求適中，采用中性指標計算處理公式；白粉病發病率、畸形果率2個性狀采用負向指標計算處理公式，指標值越小越好。

表4 各參試品種的無量綱化處理結果（矩陣Z）

2.4 DTOPSIS法分析結果

根據利用熵值法得到的各指標權重值，建立決策矩陣R（見表5）。按公式依次計算各指標的理想解和負理想解數列（見表6）。計算每個參試品種與理想解的相對接近程度Ci，根據Ci值對參試品種進行綜合性評價（見表7）。

表5 各參試品種的DTOPSIS法決策矩陣R

表6 各指標的理想解和負理想解數列

表7 DTOPSIS法計算結果

DTOPSIS 法分析結果表明，參試品種的Ci序值及產量序值相對一致。Ci值大于CK 的品種有3個，分別為驕雪8號、黛玉及雪酥3號；產量序值大于CK的品種有4個，分別為驕雪8號、黛玉、雪酥3號及心意。綜合Ci值和產量序值均大于CK的品種為驕雪8號、黛玉及雪酥3號，這3個品種綜合性狀良好，接近理想值。

3 結論與討論

本次試驗采用基于熵權的DTOPSIS 法綜合評價9個西甜瓜新品種，結果表明驕雪8 號、黛玉及雪酥3號的綜合表現較好；心意的Ci值雖然低于CK，但產量及可溶性固形物表現優于CK。因此，驕雪8 號、黛玉、雪酥3 號及心意適合在廣西百色市推廣種植；玉仙、雪梨、赤霞珠、小可愛及金玉良緣1 號可適當延長試驗年限繼續觀察。

考察性狀及確定各性狀的權重系數是綜合評價的關鍵，直接影響評判的結果。不同的評價體系會產生不同的評價結果。在西甜瓜育種工作中，基于熵權的DTOPSIS 法可根據育種目標，計算并分析所有目標性狀的權重，從而更全面、更客觀地綜合評價品種，降低品種在實際生產中的風險。在本次試驗的熵權計算中，產量、果實商品率及果實厚度的權重比例不高，與其他指標比例相差不大，可能與各評價指標數據分散度小有關；可溶性固形物的權重比例相對較低，可能與選擇的性狀指標有關，需進行更多重復試驗進一步深入研究。此外，西甜瓜枯萎病也是西甜瓜連作障礙的主要病害[10]。由于在本次試驗中各品種均未感枯萎病，因此未將枯萎病納入評價體系，若在研究中發現有枯萎病，需納入該指標進行比較分析為宜。