基于DTOPSIS法綜合評價甘蔗新品種（系）在廣西崇左蔗區的綜合表現

閉德金，黃恒旭，李寶深，等. 基于DTOPSIS法綜合評價甘蔗新品種（系）在廣西崇左蔗區的綜合表現［J］. 廣西糖業，2024，44（2）：77-82.

DOI：10.3969/j.issn.2095-820X.2024.02.001

摘要：以新臺糖22號（ROC22）為對照（CK），對桂糖52號、桂糖53號、桂糖54號、桂糖55號、桂糖56號、桂糖58號、閩蔗5號和中蔗9號進行一年新植一年宿根品種比較試驗，采用DTOPSIS法對其14個農藝性狀、產量性狀和抗性指標進行綜合評價。利用歐幾里得范數和距離測度公式計算得到9個參試甘蔗品種（系）的相對接近度（Ci值），其排序為桂糖55號gt;中蔗9號gt;桂糖52號gt;桂糖53號gt;桂糖58號gt;桂糖54號gt;桂糖56號gt;CKgt;閩蔗5號；蔗莖產量與蔗糖分分析結果表明，在9個參試甘蔗品種（系）中，桂糖55號、中蔗9號、桂糖52號和桂糖53號均排在前4位，且均高于CK，與Ci值排序結果高度一致，其中桂糖55號和中蔗9號顯著（Plt;0.05）或極顯著（Plt;0.01）高于CK，說明綜合性狀最優的是桂糖55號和中蔗9號，其次是桂糖52號和桂糖53號，這4個品種適宜在廣西崇左蔗區及氣候條件相似的蔗區推廣種植。

關鍵詞：甘蔗；DTOPSIS法；新品種（系）；綜合評價；適應性

中圖分類號：S566.1""""""""""""""""""""""" 文獻標志碼：A 文章編號：2095-820X（2024）02-0077-06

收稿日期：2024-02-15

基金項目：廣西科技計劃項目（桂科AD20297135，桂科ZY19183010）；廣西甘蔗創新團隊崇左綜合試驗站項目（nycytxgxcxtd-2021-03）；廣西甘蔗生物學重點實驗室開放項目（NYS20190125）

通訊作者：馬文清（1984-），男，高級農藝師，主要從事甘蔗育種栽培與生態種養研究工作，E-mail：mwenqing2003@163.com

第一作者：閉德金（1987-），女，農藝師，主要從事甘蔗育種與栽培研究工作，E-mail：627664453@qq.com

0 引言

甘蔗是我國的主要糖料作物，廣西是我國最大的蔗糖生產基地。蔗糖業是廣西經濟發展的重要支柱產業之一，也是廣西財政稅收和農民增收的主要來源［1-2］。崇左市位于廣西西南部，屬亞熱帶季風氣候區，年日照時數1634.3 h，適宜甘蔗種植。經過多年發展，蔗糖業已成為廣西崇左市的支柱產業和優勢產業［3］，廣西崇左市也被農業農村部劃定為“高產高糖”甘蔗生產優勢區［4］。新臺糖22號（ROC22）在廣西種植多年，普遍存在抗寒性差、宿根年限縮短、病蟲害加重及甘蔗產量下降等問題［5-6］。據統計，2019—2020年臺糖系列、桂糖系列和桂柳系列甘蔗品種在廣西蔗區的種植面積占比分別為21.20%、38.47%和28.01%，其中，桂糖42號和桂柳05136已取代ROC22成為廣西的主栽品種，甘蔗品種結構得到明顯改善［7］。但由于桂糖42號和桂柳05136均為ROC22的雜交后代，黑穗病發病率高、宿根發株率低、缺株斷壟和產量下降等缺點隨著推廣種植年限的增加而逐漸突出［7-8］，生產上急需一批新的甘蔗良種來進行品種更新。甘蔗新品種的性狀表現通常因氣候、土壤、生態和栽培水平的差異而變化［9］。因此，對新引進甘蔗品種進行區域試驗，綜合評價其對當地生態的適應性，可為當地甘蔗新品種選擇及推廣應用提供參考依據，對蔗糖產業的可持續發展具有重要意義［10］。

甘蔗新品種評價由多個性狀指標共同決定，不能依賴于某個單一性狀指標。傳統的新品種評價方法僅對單個指標進行方差分析，信息量少，不能全面、客觀地評價甘蔗品種的優劣。逼近理想解排序（Dynamic technique for order preference by similarity to ideal solution，DTOPSIS）法是一種接近理想解的多決策目標分析方法［11］，其先將各品種的性狀指標進行無量綱化處理，使原始數據變為可比較的規范化數值后進行綜合評價，可解決各目標間無統一度量標準和最優解不統一的難題［12］。與其他評價方法相比，DTOPSIS法優勢在于可根據選擇目標賦予各性狀不同權重，以選出適應本地生長的高產高質品種，近年來已廣泛應用于小麥［13］、大豆［14］、棉花［15］、水稻［16］、玉米［17］、油菜［18］和甘蔗［19-22］等作物的綜合評價。本研究應用DTOPSIS法對在廣西崇左蔗區開展區試的9個甘蔗品種進行綜合評價，分析其種植適應性，為篩選適宜廣西崇左蔗區及氣候條件相似蔗區推廣應用的甘蔗新品種提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020—2021年在崇左市龍州縣廣西南亞熱帶農業科學研究所東北二區甘蔗種植基地進行。該基地（22°20′28″N，106°47′19″E，海拔115.4 m）屬南亞熱帶季風氣候，暖和濕潤，地勢平坦，土壤為紅壤，土層結構疏松，土壤表層深厚，肥力中等，排灌良好。前茬作物為甘蔗。

1.2 試驗材料

參試甘蔗品種（系）為中蔗9號、桂糖55號、桂糖53號、桂糖52號、桂糖56號、桂糖54號、閩蔗5號、桂糖58號和ROC22（對照，CK），共9個。中蔗9號由廣西大學中蔗系列品種（系）研究團隊研發，具有有效莖數多、特高產、宿根性好、高抗黑穗病、抗倒伏和耐旱耐寒等優點；桂糖55號、桂糖53號、桂糖52號、桂糖56號、桂糖54號和桂糖58號是廣西農業科學院甘蔗研究所雜交選育而成的糖料型甘蔗品種，其中，桂糖55號具有中早熟、高糖、豐產穩產、宿根性好、耐旱耐寒和適應性廣等優點；桂糖53號株型直立、中至中大莖、早熟、抗旱、宿根性較好、易剝葉，適合機械化生產；桂糖52號株型直立、中至中大莖、早熟、抗旱、宿根性好、易剝葉，適合機械化生產；桂糖56號植株高大、蔗莖粗大、出苗和分蘗率中等、有效莖數中等，表現中熟；桂糖54號株型直立、中大莖、中早熟、抗旱、宿根性較好、易脫葉；桂糖58號中大莖、植株高度中等、分蘗力強、有效莖數多、宿根發株數多、植株直立抗倒伏、易脫葉，57號毛群不發達，適宜人工和機械收獲；閩蔗5號是福建省農業科學院甘蔗研究所培育的甘蔗新品系，植株較高大、中至中大莖；ROC22是臺灣糖業研究所培育的品種，中莖至中大莖、蔗莖均勻、萌芽良好、分蘗力強、耐旱力強。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計

采用隨機區組設計，每個品種為1個處理，3次重復，共27個小區。每小區種植5行，行長7.0 m，行距1.0 m，小區面積35.0 m2，小區四周設保護行。試驗地采用兩犁兩耙方式整地，人工品字形擺種，下種量100500芽/hm2?；适秃戏剩∟-P-K含量為12-8-8）1500.0 kg/hm2，大培土追施復合肥（N-P-K含量為12-8-8）1500.0 kg/hm2+尿素375.0 kg/hm2+氯化鉀300.0 kg/hm2。其他管理措施與大田栽培基本相同。宿根用乙草胺噴灑地面預防雜草生長，大培土時施復合肥，施肥用量與新植時期一致，并噴施殺蟲雙90.0 kg/hm2防治蟲害，其他管理措施與大田栽培基本相同。

1.3.2 調查項目及方法

在苗期和分蘗期調查各小區的出苗率、發株率、分蘗率、枯心率和黑穗病發病率；在7月調查梢腐病和蟲害發生情況；株高、莖徑、有效莖數和蔗莖產量于收獲時調查。其中，株高和莖徑每小區隨機調查15株，有效莖數按小區統計，蔗莖產量進行實測后折算為公頃產量。次年1月采集樣品進行糖化分析。各相關性狀指標統計結果見表1。

1.4 統計分析

試驗數據采用Excel 2010進行統計，以SPSS 22.0進行方差分析，以DTOPSIS法進行綜合評價。

2 結果與分析

2.1 DTOPSIS法的分析原理

先將14個性狀指標分別按正向指標（發株率、出苗率、分蘗率、莖徑、株高、有效莖數、單莖重、糖分、產量和含糖量共10個）、負向指標（枯心率、黑穗病、梢腐病和倒伏情況共4個）進行標準化處理，使數據指標具有可比性；然后借助多目標決定的理想解和負理想解進行排序，比較各性狀指標間的差異，按照相對接近度（Ci值）大小排序，Ci值越大，表示品種越優良（表1）。

2.2 原始數據的無量綱化處理

對各性狀指標的原始數據進行無量綱化處理（表2）。對于正向指標，其最優解為所有參試品種中該指標的最大值，對于負向指標，其最優解為所有參試品種中該指標的最小值。

2.3 決策矩陣R的計算及理想解和負理想解數列構建

參試品種各性狀指標的權重按其在表1中的順序賦予權重（Wj），Wj=｛0.05，0.05，0.05，0.03，0.03，0.04，0.03，0.20，0.20，0.20，0.03，0.03，0.03，0.03｝（0lt;Wjlt;1.00，∑Wj=1.00）。根據公式Rij= Wj×Zij可計算出決策矩陣R（表3），式中：i=1，2，3，…，11，j=1，2，3，…，11；Rij為R中第i個品種第j個性狀的相應值；Zij表示Z中第i個品種第j個性狀的對應值。然后以表3中各列的最大值組成最大數組（Xi+），以最小值組成最小數組（Xi-），構建正理想解與負理想解數列（表3）。

2.4 計算理想解的Ci值

根據歐幾里得范數和距離測度公式［24］，分別求出各參試品種Rij與正理想解Xi+、負理想解Xi-的距離Si+和Si-值，再根據公式Ci=Si-/（Si++Si-），計算各品種的Ci值（表4）。由表4可知各品種的Ci值排序為桂糖55號gt;中蔗9號gt;桂糖52號gt;桂糖53號gt;桂糖58號gt;桂糖54號gt;桂糖56號gt;CKgt;閩蔗5號。由此可見，除閩蔗5號外，其他品種的Ci值均大于CK。其中，桂糖55號、中蔗9號、桂糖52號和桂糖53號的Ci值排在前四位，表現較優。

2.5 蔗莖產量與蔗糖分分析

由表5可知，在相同栽培條件下，一新一宿蔗莖產量最高的是中蔗9號，為114.47 t/hm2，比CK（87.76 t/hm2）增產30.42%，差異極顯著（Plt;0.01）；其次是桂糖55號，為108.98 t/hm2，比CK增產24.18%，差異顯著（Plt;0.05，下同）；第3是桂糖53號，為96.45 t/hm2，比CK增產9.90%，差異不顯著（Pgt;0.05，下同）；第4是桂糖52號，為95.82 t/hm2，比CK增產9.18%，差異不顯著；閩蔗5號、桂糖56號和桂糖58號的蔗莖產量低于CK，但差異不顯著；各參試品種的蔗莖產量由高到低依次為中蔗9號、桂糖55號、桂糖53號、桂糖52號、桂糖54號、CK、桂糖56號、閩蔗5號和桂糖58號。

由表5還可知，蔗糖分最高的品種是桂糖52號，為16.03%，比CK高1.86%（絕對值，下同）；其次是桂糖53號，為16.00%，比CK高1.83%；中蔗9號的蔗糖分排名第3，為15.33%，比CK高1.16%；桂糖55號的蔗糖分排名第4，為15.13%，比CK高0.96%；蔗糖分由高到低依次為桂糖52號、桂糖53號、中蔗9號、桂糖55號、閩蔗5號、桂糖58號、CK、桂糖56號和桂糖54號。

綜上所述，桂糖55號、中蔗9號、桂糖52號和桂糖53號的蔗莖產量和蔗糖分均排在前4位，與Ci值排序結果高度一致，說明桂糖55號、中蔗9號、桂糖52號和桂糖53號的綜合性狀優于CK；桂糖58號的Ci值排在第5位，但蔗莖產量和含糖量排在第9位（表5），綜合表現低于CK；桂糖54號和桂糖56號的Ci值排在第六和第7位，其產量、含糖量與CK的產量、含糖量接近，表現不突出；閩蔗5號的Ci值排在第9位，蔗糖分高于CK，但Ci值、產量和含糖量均低于CK，有待進一步觀察。

3 討論

蔗莖產量是評價甘蔗品種優劣的主要因素之一，甘蔗栽培的主要目標是蔗莖高產。蔗糖分對糖廠效益具有決定性作用，是糖廠最重視的甘蔗品質指標［23］，蔗糖分高可降低噸糖耗蔗量，提高制糖生產經濟效益［24］。根據DTOPSIS法綜合評估原理，Ci值越大的品種，綜合性狀越好。本研究中，Ci值大于CK的品種有桂糖55號、中蔗9號、桂糖52號、桂糖53號、桂糖58號、桂糖54號和桂糖56號，其中，桂糖55號、中蔗9號、桂糖52號和桂糖53號的Ci值、蔗莖產量和含糖量均高居前4位，Ci值排序與蔗莖產量和含糖量排序結果高度一致，說明桂糖55號、中蔗9號、桂糖52號和桂糖53號的綜合性狀優于CK，其中桂糖55號和中蔗9號分別顯著或極顯著優于CK，說明綜合性狀表現最優的是桂糖55號和中蔗9號，其次是桂糖52號和桂糖53號，這些品種均適合在崇左蔗區及氣候、栽培條件相似的蔗區推廣種植。在生產實踐中，桂糖55號和中蔗9號在崇左蔗區也表現出良好的生態適應性。桂糖58號的蔗糖分高于CK，受新植出苗率影響其蔗莖產量和含糖量表現不佳，但宿根性好，分蘗力強，不倒伏，有待進一步進行試驗觀察。桂糖54號和桂糖56號的蔗糖分比CK略低，蔗莖產量和含糖量與CK持平，Ci值大于CK。閩蔗5號的蔗糖分比CK高，但蔗莖產量和含糖量比CK低，植株高大、中莖至中大莖，但倒伏嚴重。

綜合評價甘蔗新品種的產量、蔗糖分和抗逆性等性狀和指標，對甘蔗品種優勝劣汰具有重要影響。應用DTOPSIS法綜合評估甘蔗新品種，合理選擇主要性狀及分配各性狀的權重是關鍵。相對于利用灰色關聯法和主成分分析法進行甘蔗新品種綜合評價，DTOPSIS法更簡單實用，更有利于解決多目標性狀間的不可公度性。但如果在品種評價標準上能加入更多的生理指標和抗逆性指標，如出汁率、重力錘度、纖維分、還原糖含量、抗旱性和抗寒性等，則更能體現品種的優良特性，在一定程度上可避免田間選擇時因試驗材料某單一性狀優點或缺點突出而導致過高或過低的主觀評判［25］。本研究中，應用DTOPSIS法綜合評價的甘蔗品種多個性狀指標表現，與在生產實踐中的表現相符，評價結果較客觀、全面，與馬文清等［25］、吳才文等［26］、文建成等［27］的研究結果一致。因此，DTOPSIS法應用于綜合評價甘蔗品種具有可行性。

4 結論

經DTOPSIS法綜合評價，桂糖55號、中蔗9號、桂糖52號和桂糖53號的蔗莖產量和蔗糖分均較CK高，適宜在廣西崇左蔗區及氣候條件相似的蔗區大面積推廣種植；桂糖58號、桂糖54號、桂糖56號和閩蔗5號的蔗莖產量和蔗糖分與CK差異不明顯，可在崇左蔗區及氣候條件相似的蔗區適度推廣種植。

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（責任編輯 羅 麗）