基于同異分析法和隸屬函數(shù)法的谷子品種生態(tài)適應(yīng)性分析

摘要：為了全面科學(xué)地評價谷子品種的生態(tài)適應(yīng)性，篩選具有廣泛適應(yīng)性的谷子品種，利用同異分析法和隸屬函數(shù)法對17個谷子品種的生態(tài)適應(yīng)性進(jìn)行了評價分析。結(jié)果表明，產(chǎn)量高于對照冀谷168且位于參試品種前5位的是K281-2H、K175-1H、冀雜谷10號、朝谷36和京谷4，同異分析法中聯(lián)系度值高且排在參試品種前5位的是K281-2H、承谷20號、朝谷36、冀雜谷10號和K175-1H，隸屬函數(shù)法中平均隸屬函數(shù)值較大且排在參試品種前5位的是朝谷36、K281-2H、京谷4、冀雜谷10號和海南59。綜合各品種產(chǎn)量、同異分析法和隸屬函數(shù)法分析結(jié)果可得，K281-2H、冀雜谷10號和朝谷36不僅豐產(chǎn)性好，而且生態(tài)適應(yīng)性廣，綜合性狀優(yōu)良，可以跨生態(tài)區(qū)種植。

關(guān)鍵詞：谷子；生態(tài)適應(yīng)性；同異分析法；隸屬函數(shù)法

Analysis on Ecological Adaptability of Foxtail Millet Varieties Based on Similarity-Difference Analysis and Membership Function Method

WANG Shujun，LIU Junfang，LI Long，YAN Hongshan，HAN Mingge

（Anyang Academy of Agricultural Sciences，Anyang 455000，Henan）

谷子屬于光溫敏感作物，具有較強(qiáng)的區(qū)域適應(yīng)性[1]。隨著生產(chǎn)需求以及育種目標(biāo)的改變，育種家對谷子品種的生態(tài)適應(yīng)性要求越來越高，客觀科學(xué)地綜合評價谷子品種生態(tài)適應(yīng)性對于新品種的利用和推廣具有重要意義。同異分析法是一種結(jié)合模糊綜合評判法、灰色多維綜合評估法和集對論等的較為簡便的綜合分析方法[2]，近年來已被廣泛應(yīng)用于芝麻[3]、小麥[4]、甘蔗[5]、苦蕎[6]等作物品種的綜合評價。陳丹等[7]曾利用同異分析法對引進(jìn)色稻在涼山州的適應(yīng)性進(jìn)行評價，研究認(rèn)為同異分析法可通過綜合參試品種的多個性狀進(jìn)行分析評價，結(jié)果全面客觀。隸屬函數(shù)分析法是利用隸屬函數(shù)值對評價對象的多項測定指標(biāo)進(jìn)行綜合分析的方法[8]。武茹等[9]利用隸屬函數(shù)法對長江中下游地區(qū)雜交中稻再生稻品種適應(yīng)性進(jìn)行了綜合評價和篩選；李昌華等[10]利用隸屬函數(shù)法對10個鴨茅品種在川中丘陵地區(qū)的適應(yīng)性進(jìn)行了研究；阿里別里根·哈孜太等[11]利用隸屬函數(shù)法評價了新疆伊犁河谷地區(qū)引進(jìn)大豆品種的生態(tài)適應(yīng)性。目前，同異分析法和隸屬函數(shù)法在谷子品種生態(tài)適應(yīng)性分析評價中的應(yīng)用較少。為此，本研究以參加2023年全國谷子品種跨生態(tài)區(qū)正式試驗的17個谷子品種為試驗材料，利用同異分析法和隸屬函數(shù)法對其在不同生態(tài)條件下的產(chǎn)量、主要農(nóng)藝性狀和抗逆性等13個指標(biāo)進(jìn)行分析，綜合評價其生態(tài)適應(yīng)性，旨在篩選豐產(chǎn)性好，且具有廣泛適應(yīng)性的谷子品種，為新品種的應(yīng)用和推廣提供理論

依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料 供試材料為參加2023年全國谷子品種跨生態(tài)區(qū)正式試驗的17個谷子品種，其中冀谷168為對照品種，具體品種名稱和選育單位見表1。

1.2 試驗設(shè)計 試驗分別在山東濟(jì)南，河北石家莊、滄州、張家口、承德，河南安陽、鄭州，內(nèi)蒙古赤峰、呼和浩特，陜西榆林、延安，山西晉中、長治、汾陽，遼寧朝陽、建平縣，吉林省公主嶺、白城、吉林市，黑龍江省哈爾濱20個縣市設(shè)置試驗點。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，6～8行區(qū)，留苗密度45萬株/hm2，

小區(qū)面積不小于16m2，實收面積13.34m2，收獲時去掉邊行及行頭并計算折合每hm2產(chǎn)量。性狀調(diào)查記載和田間管理嚴(yán)格按照全國谷子品種跨生態(tài)區(qū)正式試驗要求執(zhí)行。

1.3 統(tǒng)計分析方法

1.3.1 同異分析法 （1）各性狀理想值構(gòu)建和權(quán)重的確定。根據(jù)谷子生產(chǎn)實際及育種目標(biāo)構(gòu)建參試品種各性狀的理想值，本研究以17個谷子品種各性狀最優(yōu)值為理想性狀值。參試品種各性狀權(quán)重（Wk）的確定參考王淑君等[12]的方法。

（2）計算各性狀測量值與理想值的同一度和綜合同一度。正向指標(biāo)：Agk=Xgk/X0k；中性指標(biāo)：Agk=X0k/（X0k+|X0k-Xgk|）；逆向指標(biāo)：Agk=X0k/Xgk；綜合同一度：Ag=∑AgkWk。式中Agk和Xgk分別表示第g個谷子品種第k個性狀的同一度和實際測量值，X0k為第k個性狀的理想值；Ag表示參試品種的綜合同一度，Wk表示第k個性狀的權(quán)重。

（3）計算各品種差異度bg和聯(lián)系度μ。用聯(lián)系度大小反映谷子品種生態(tài)適應(yīng)性，聯(lián)系度值越大，該品種生態(tài)適應(yīng)性越好，反之亦然[13]。差異度和聯(lián)系度計算公式為：差異度：bg=1-Ag；聯(lián)系度：μ=Ag+bgi，其中i值為-1[6，14]。

1.3.2 隸屬函數(shù)法 參照朱艷柳等[15]的方法，計算17個谷子品種13個性狀指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，并將各性狀指標(biāo)的隸屬函數(shù)值累加求平均值，依據(jù)平均值大小對各谷子品種生態(tài)適應(yīng)性進(jìn)行分析評價[16]。

平均隸屬函數(shù)值越大，說明該谷子品種生態(tài)適應(yīng)性越好，綜合性狀越優(yōu)良。隸屬函數(shù)值計算公式：若性狀與品種生態(tài)適應(yīng)性呈正相關(guān)：Uij=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）；若性狀與品種生態(tài)適應(yīng)性呈負(fù)相關(guān)：Uij=1-（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）。其中，Uij表示第i個谷子品種第j個性狀指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，Xij表示第i個谷子品種第j個性狀指標(biāo)的測量值，Xjmax表示j指標(biāo)的最大值，Xjmin表示j指標(biāo)的最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試品種農(nóng)藝性狀表現(xiàn) 17個谷子品種各性狀在20個試點的平均值見表2。由表2可知，共有13個品種的產(chǎn)量超過對照冀谷168，增產(chǎn)幅度在0.57%～11.85%之間；其中品種K281-2H、K175-1H、冀雜谷10號、朝谷36和京谷4產(chǎn)量較高，豐產(chǎn)性較好，居參試品種前5位，增產(chǎn)幅度在7.16%～11.85%之間；品種九谷39、濟(jì)21FH6086和濟(jì)21F6091的產(chǎn)量低于對照，減產(chǎn)幅度在3.02%～12.20%之間。

各品種生育期變幅在106～116d之間，平均111d，品種間差異不大；株高在117.60～146.98cm之間，京谷4和濟(jì)21F6091的株高較低，分別為117.60cm、119.97cm，承谷20號株高最高；穗長變幅在20.25～26.92cm之間，海南59、京谷4、濟(jì)21FH6086、九谷39穗長較長，豫谷56、21H657、濟(jì)21ST008穗長較短；穗粗在2.36～2.92cm之間，豫谷56的谷穗最粗，朝谷26谷穗最細(xì)。單穗重在21.97～26.86g之間，朝谷36、京谷4、21HB184、K281-2H單穗重較高；單穗粒重在17.11～21.03g之間，朝谷36、K281-2H、京谷4、21HB184單穗粒重較高；出谷率在76.68%～83.13%之間，衡2022-1、朝谷26出谷率高于對照，分別為83.13%、80.43%，表現(xiàn)較好；有效穗數(shù)在39.75萬～47.40萬穗/hm2之間，冀雜谷10號、K175-1H、21H657有效穗數(shù)較高，均在45.00萬穗/hm2以上；千粒重在2.49～3.16g之間，朝谷26、朝谷36、K281-2H、21HB184、承谷20號、京谷4、九谷39千粒重較高；白發(fā)病、紅葉病和蛀莖率的發(fā)病率變化范圍分別為0.19%～3.65%、0.86%～6.97%、0.94%～2.63%，K175-1H、冀雜谷10號、K281-2H對3種病害的抗性均較好。

2.2 同異分析法分析各品種生態(tài)適應(yīng)性

2.2.1 理想性狀值構(gòu)建和權(quán)重系數(shù)確定 根據(jù)現(xiàn)階段谷子的育種目標(biāo)和生產(chǎn)實際需要，產(chǎn)量、有效穗數(shù)、穗長、穗粗、單穗重、單穗粒重、出谷率和千粒重8個性狀值越大越好，為正向指標(biāo)，因此取各性狀最大值為理想值（表2）。生育期和株高2個性狀值不宜太大或太小，生育期過短會影響籽粒產(chǎn)量形成，太長則不利于收獲，甚至影響后茬作物種植；株高太低則不利于干物質(zhì)累積，影響產(chǎn)量，植株過高不宜機(jī)械化收獲，且易發(fā)生倒伏，因此二者為中性指標(biāo)，取適中值為理想值；白發(fā)病、紅葉病和蛀莖率3個性狀值越小越好，為逆向指標(biāo)，取最小值為理想值。目前，產(chǎn)量仍是谷子育種的主要目標(biāo)，因此產(chǎn)量被賦予最高權(quán)重系數(shù)（0.106），其次是有效穗數(shù)、單穗粒重，分別為0.080和0.079。

2.2.2 參試品種各性狀的同一度、綜合同一度、差異度和聯(lián)系度 13個性狀中白發(fā)病、紅葉病和蛀莖率的同一度差異較大，變幅范圍分別為0.052～1.000、0.123～1.000、0.357～1.000；生育期和出谷率的同一度差異相對較小，變幅范圍分別為0.957～1.000和0.922～1.000（表3）。由表4可知，參試品種綜合同一度范圍在0.749～0.881之間，相對比較集中；其中K281-2H的綜合同一度最大，濟(jì)21F6091綜合同一度最小。17個谷子品種的差異度范圍在0.119～0.251之間，聯(lián)系度值在0.499～0.762之間；其中K281-2H、承谷20號、朝谷36、冀雜谷10號和K175-1H的聯(lián)系度值高于對照，排在參試品種前5位，說明這5個谷子品種的生態(tài)適應(yīng)性好，綜合性狀優(yōu)良；其余品種生態(tài)適應(yīng)性按優(yōu)劣排序依次為冀谷168（CK）、海南59、21H657、京谷4、衡2022-1、21HB184、濟(jì)21FH6086、豫谷56、濟(jì)21ST008、九谷39、朝谷26、濟(jì)21F6091。

2.3 隸屬函數(shù)法分析各品種生態(tài)適應(yīng)性 由表5可知，17個谷子品種平均隸屬函數(shù)值范圍在0.298～

0.701之間，其中對照品種冀谷168的平均隸屬函數(shù)值為0.611，排在參試品種第6位；朝谷36、K281-2H、京谷4、冀雜谷10號和海南59的平均隸屬函數(shù)值高于對照，排在參試品種前5位，生態(tài)適應(yīng)性好；濟(jì)21F6091、九谷39、濟(jì)21FH6086、承谷20號和豫谷56平均隸屬函數(shù)值較小，排在參試品種后5位，說明這5個品種生態(tài)適應(yīng)性弱，綜合性狀表現(xiàn)較差。

3 討論與結(jié)論

谷子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不斷變化要求優(yōu)良的谷子新品種不僅要豐產(chǎn)性好，還需要具備適應(yīng)性廣、綜合性狀優(yōu)良等特點。傳統(tǒng)的谷子品種生態(tài)適應(yīng)性評價主要是利用適應(yīng)度[17]或回歸分析[18]等方法，均以產(chǎn)量這一性狀平均值為評價依據(jù)，忽略了其他性狀的適應(yīng)性表現(xiàn)。但在實際生產(chǎn)中，影響作物品種生態(tài)適應(yīng)性的因素還有株高、生育期和抗病性等多個農(nóng)藝性狀，僅憑產(chǎn)量這一單個性狀對品種生態(tài)適應(yīng)性進(jìn)行評價忽略了性狀間的相互影響，不能滿足生產(chǎn)需要[19]。科學(xué)全面地評價谷子品種生態(tài)適應(yīng)性，對于充分利用好品種資源，更好地挖掘品種遺傳潛力有重要意義。

同異分析法和隸屬函數(shù)法可以綜合作物品種的多個性狀指標(biāo)對其生態(tài)適應(yīng)性進(jìn)行分析評價，避免了僅利用產(chǎn)量進(jìn)行適應(yīng)性評價的片面性，使結(jié)果更加全面、客觀和合理。除此之外，同異分析法評價過程中的參試品種各性狀測量值與理想值的同一度及隸屬函數(shù)分析過程中的各性狀隸屬函數(shù)值還可以反映參試品種各性狀的優(yōu)劣程度，對以后品種改良以及作為親本利用具有指導(dǎo)意義。

由于谷子品種各性狀指標(biāo)在品種生態(tài)適應(yīng)性中的貢獻(xiàn)率存在差異，即該性狀在反映品種生態(tài)適應(yīng)性中的重要性不同，評價過程中需要對各性狀賦予權(quán)重，用以體現(xiàn)該性狀在綜合評價中所處的價

值[20-21]。權(quán)重系數(shù)的確定又可分為主觀賦權(quán)法[22]和客觀賦權(quán)法[20，23]。本文在通過同異分析法評價參試品種生態(tài)適應(yīng)性時，利用各性狀與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度對性狀進(jìn)行客觀賦權(quán)，不僅避免了人為賦權(quán)的主觀因素，也符合現(xiàn)階段以產(chǎn)量為基礎(chǔ)的育種目標(biāo)，適宜本研究17個谷子品種的綜合評價。另外，同異分析法與隸屬函數(shù)法的結(jié)合使本研究評價結(jié)果更加準(zhǔn)確，今后可在谷子品種評價中進(jìn)一步利用。

本研究通過同異分析法和隸屬函數(shù)法綜合17個參試品種在四大谷子生態(tài)區(qū)（華北夏谷區(qū)、西北早熟春谷區(qū)、西北中晚春谷區(qū)和東北春谷區(qū)）20個試點的產(chǎn)量、主要農(nóng)藝性狀和抗病性等13個性狀指標(biāo)對其進(jìn)行生態(tài)適應(yīng)性評價，能夠較全面地反映參試品種的生態(tài)適應(yīng)性。綜合各分析方法的結(jié)果，篩選出K281-2H、冀雜谷10號和朝谷36等3個豐產(chǎn)性好、生態(tài)適應(yīng)性廣、綜合性狀優(yōu)良的谷子品種，可以跨生態(tài)區(qū)推廣種植。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂建珍，馬建萍，獨俊娥，趙凱，劉曉東，王海崗．春播谷子品種（系）生態(tài)適應(yīng)性鑒定及主成分分析．作物雜志，2015（6）：44-47

[2] 曲祥春，王鼐，石貴山，于淼，李海青，高悅，徐寧，陳冰嬬．同異分析法在粒用高粱雜交種評價中的應(yīng)用．作物雜志，2021（3）：46-50

[3] 呂樹立，郭書亞，鄭東方，侯珺，蘇天增．夏芝麻早代雜交組合4種綜合評估方法的比較分析．陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，69（12）：1-7

[4] 張凡，楊春玲，韓勇，侯軍紅．基于主成分分析和同異分析法的小麥產(chǎn)量與品質(zhì)綜合評價．山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2022，53（4）：503-509

[5] 俞華先，經(jīng)艷芬，安汝東，董立華，桃聯(lián)安，孫有芳，郎榮斌，邊芯，周清明．云瑞14系列甘蔗雜交組合的同異分析法評價．中國糖料，2016，38（6）：34-37

[6] 王艷青，盧文潔，李春花，雷涌濤，隆文杰，王莉花．同異分析法在苦蕎新品種（系）綜合評價中的應(yīng)用．江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（12）：132-134

[7] 陳丹，戴紅燕，丁鑫，華勁松，羅雅蘭，李吉進(jìn)，郭長春．同異分析法對引進(jìn)色稻在涼山州適應(yīng)性評價．種子，2019，38（7）：85-90

[8] 高秋，李銣，李楚，段飛，黃慧珍，楊芳，鄔航兵，傅楊．11個雜交粳稻新品種抗稻瘟病和豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)綜合評價．西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2023，36（4）：665-672

[9] 武茹，王姣梅，夏勝明，凌霄霞，謝國生．長江中下游地區(qū)雜交中稻再生稻品種適應(yīng)性的綜合評價與篩選．華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2020，39（3）：19-27

[10] 李昌華，李小梅，張新全，黃琳凱，周冀瓊，張帆，李小鈴，閆艷紅．10個鴨茅品種在川中丘陵地區(qū)的適應(yīng)性研究．草地學(xué)報，2019，27（2）：397-403

[11] 阿里別里根·哈孜太，哈尼帕·哈再斯，祖勒胡瑪爾·烏斯?jié)M江，姚慶，守合熱提·牙地卡，侯獻(xiàn)飛，李強(qiáng)，張正．新疆伊犁河谷地區(qū)引進(jìn)大豆品種適應(yīng)性分析．新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，60（2）：326-335

[12] 王淑君，解慧芳，邢璐，宋慧，宋中強(qiáng)，張揚，閆宏山，劉海萍，李龍，王素英，劉金榮．基于主成分分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析的谷子品種（系）綜合評價．江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，51（15）：42-49

[13] 宋志均，韓勇，薛鑫，郭鵬飛，賀德先．同異分析方法在小麥新品種（系）綜合評價中的應(yīng)用．河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，40（1）：33-36

[14] 郭二虎，王軍，楊慧卿，袁峰，范慧萍．同異分析及模糊概率分析方法在谷子品種區(qū)域試驗中的應(yīng)用．河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，14（11）：161-163，172

[15] 朱艷柳，周雪，徐伶俐，王彩云，馬晉芳，阮培均，周丹，葛發(fā)歡．基于隸屬函數(shù)法的不同產(chǎn)區(qū)天麻品質(zhì)的綜合評價研究．中藥材，2024（2）：409-414

[16] 秦萍，劉德光，許珂，葉璐，韋孟琪，王彬．10個不同種（品種）牧草在寧夏中部地區(qū)引種適應(yīng)性研究．天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，25（8）：36-40

[17] 秦嶺，楊延兵，管延安，張華文，王海蓮．抗除草劑谷子新品種濟(jì)谷15的產(chǎn)量穩(wěn)定性與適應(yīng)性分析．種子，2012，31（2）：74-77

[18] 邢璐，穆連鵬，解慧芳，王淑君，劉俊芳，張揚，李龍，劉海萍，閆宏山，王素英，宋慧．19個谷子新品種農(nóng)藝性狀與適應(yīng)性綜合分析．中國種業(yè)，2023（10）：66-69

[19] 趙術(shù)偉．同異分析方法在谷子品種區(qū)域試驗中的應(yīng)用研究．遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（1）：38-40

[20] 李振永，楊彩玲，買自珍，馬貴．基于CRITIC賦權(quán)法、模糊概率法評價蘿卜品種在寧南山區(qū)栽培適應(yīng)性．中國瓜菜，2023，36（9）：102-107

[21] 丁成偉，劉超，王健康，孫克新，郭榮良．水稻品種生態(tài)適應(yīng)性的綜合評價．生態(tài)農(nóng)業(yè)研究，1999，7（1）：62-65

[22] 楊舒婷，唐遒冥，孫利娜，陳爾，林茂，李冰，李進(jìn)華．50個不同品種大花繡球在南寧的引種適應(yīng)性綜合評價．中國熱帶農(nóng)業(yè)，2024（2）：17-29

[23] 巴圖，李建波，李國興，王文迪，馬宇，呂二鎖，杜慧婷，徐壽軍，劉志萍．基于熵權(quán)-TOPSIS模型的大麥萌發(fā)期耐堿種質(zhì)評價．種子，2023，42（5）：55-62

（收稿日期：2024-10-12）

基金項目：河南省甘薯雜糧產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（HARS-22-04-Z1）；河南省重點研發(fā)專項（231111110300）；河南省農(nóng)業(yè)良種聯(lián)合攻關(guān)項目（2022010401-5）；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（CARS-06-14.5-B25）