国家第4轮甘蔗示范品种百色点DTOPSIS法综合评价

黄文武，贺贵柏，潘廷由，周连芳，李文教，王葫青，罗芳媚，梁永游(广西农业科学院百色分院 百色市农业科学研究所 国家甘蔗产业技术体系百色综合试验站，广西百色5336；百色市经济作物栽培技术推广站，广西百色533600)



国家第4轮甘蔗示范品种百色点DTOPSIS法综合评价

黄文武1，贺贵柏1，潘廷由1，周连芳1，李文教1，王葫青1，罗芳媚1，梁永游2
(1广西农业科学院百色分院 百色市农业科学研究所 国家甘蔗产业技术体系百色综合试验站，广西百色533612；2百色市经济作物栽培技术推广站，广西百色533600)

摘 要：采用逼近理想解排序法(DTOPSIS法)对国家第4轮10个甘蔗示范品种(品系)在广西百色点2 新1宿的18个工农艺性状进行综合评价。分析结果表明，桂糖31号、桂糖32号和福农1110等3个品种(品系)的Ci值大于ROC22 (CK)的Ci值，其他6个参试品种(品系)的Ci值小于ROC22 (CK)的Ci值。根据DTOPSIS法分析原理，桂糖31号、桂糖32号和福农1110等3个品种(品系)综合表现优于ROC22 (CK)，其他6个品种(品系)综合表现差于或略差于ROC22 (CK)，评价结果与当地生产表现一致。

关键词：甘蔗品种；DTOPSIS法；综合评价

0 引言

动态逼近理想解排序法(DTOPSIS法)是姚兴涛等于1991年提出的一种新的多目标决策方法[1]。DTOPSIS法可应用于对多个品种、多个性状进行综合定量评价，其原理易懂，计算方法简单，是一种分析作物品种综合性状表现的理想方法[2]。该法用多目标决策的正、负理想解去排序，把每个指标都量化为可比较的规范化标准去衡量，能较详细地比较各指标间的差异[3]，为诸多学者在多目标决策研究中所采用[4-14]。为了评价国家第4轮甘蔗示范品种(品系)在广西百色蔗区的生产利用价值，根据国家甘蔗产业研发中心安排，我们于2013～2014年，在广西百色国家农业科技园区核心示范区对这一轮甘蔗示范品种(品系)，开展了2年新植1年宿根的试验工作，并运用DTOPSIS法对各参试品种进行综合评价，从中筛选高产高糖甘蔗新品种(品系)，为在类似生态型蔗区推广应用提供科学的依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于广西壮族自治区田阳县百育镇的广西百色国家农业科技园区核心示范基地。试点的地理位置为北纬106˚31΄，东经23˚25΄，海拔为105 m，属亚热带季风气候区，全年平均气温22℃，年降雨量1100 mm，年无霜期为360天以上[15]。试验地为园田化黄泥田，全氮1550 mg/kg，速效磷34.7 mg/kg，速效钾101 mg/kg，有机质2.687%，pH=7.2，地力中上均匀、地势平坦、阳光充足、交通及排灌方便，前作为甘蔗。

1.2 参试品种

国家甘蔗产业技术体系第4轮示范新植、宿根试验参试品种共10个(含对照)，分别是桂糖31号(广西农科院甘蔗研究所提供)、桂糖32号(广西农科院甘蔗研究所提供)、福农1110(福建农林大学甘蔗综合研究所提供)、福农0335(福建农林大学甘蔗综合研究所提供)、云蔗99-596(云南省农科院甘蔗所提供)、云蔗05-49(云南省农科院甘蔗所提供)、粤甘39号(广州甘蔗糖业研究所提供)、粤甘42号(广州甘蔗糖业研究所提供)、柳城03-1137(广西柳城县甘蔗研究中心提供)，对照种为ROC22 (CK)。

1.3 试验方法

第1年新植及对应宿根试验采用随机区组排列，宽窄行种植，不设重复，小区长14 m，宽4.8 m，面积67.2 m2，每小区种植宽窄行3行，每行的宽行距1.0 m，窄行距0.6 m，下种量105000芽/hm2，对照品种为ROC22；第2年新植采用完全随机排列，设3个重复，每区长16.5 m，宽7.2 m，面积118.8 m2，每区种植宽窄行4行，每行的宽行距1.2 m，窄行距0.6 m，下种量105000芽/hm2，对照品种为ROC22；试验区边行种植对应品种3行以上的保护行。第1年新植试验于2013年3月26日种植，第2年新植试验于2014年3月9日种植。2新1宿均采用一次性施肥法施肥为主，第1年新植种植时施用缓释型甘蔗复混肥(26：10：15) 1500 kg/hm2作种底施用，大培土时追施尿素450 kg/hm2。第2年新植种植和宿根破垄松蔸时施用缓释型甘蔗复混肥(24：10：16) 的1200 kg/hm2，以后不再施肥。试验阶段，适时开展培土、病虫草害防治等工作。

1.4 试验调查项目

试验调查项目包括试验期间的田间调查(出苗率、宿根发株率、分蘖率等)、病虫害发生情况调查(螟虫为害枯心率、黑穗病发病率、花叶病发病率、梢腐病发病率等)、倒伏性调查、12月中旬的产量性状调查(有效茎数、株高、茎径、单茎重、蔗产量)、每年11月中旬开始至直到翌年3月中旬每月定期对所有参试品种取样进行室内品质性状调查(锤度、蔗糖分、糖产量、空绵心情况)以及田间抽穗情况调查等[15]。

1.5 分析方法[1-14]

采用姚兴涛提出的DTOPSIS法对试验结果数据进行综合分析。DTOPSIS是一种动态逼近于理想解的排序方法(Dynamie Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)。下面介绍主要分析步骤。

1.5.1 建立评价矩阵A

设有m个品种，n个性状指标，建立评价矩阵A：

其中，Yij为第i个品种第j个性状指标的观察测量值，i=1，2，3，…，m，j=1，2，3，…，n。

1.5.2 建立无量纲化处理后的矩阵Z

根据试验目标，确定好正向指标列、中性指标列和负向指标列，并分别进行无量纲化处理，公式分别为：

正向指标采用：Zij=Yij/Yimax…………………⑵

其中，Yimax=max(Yij)，max代表最大值；

中性指标采用：Zij=Yj0/(Yj0+abs(Yj0-Yij))………⑶

其中，Yj0代表第j个性状目标值，abs代表绝对值；

负向指标采用：Zij=Yimin/Yij…………………⑷

其中，Yimin=min(Yij)，min代表最小值。

公式中：i=1，2，3，…，m(下同)，j=1，2，3，…，n(下同)；Zij表示Z中第i个品系第j个性状的观察测量值进行无量纲化处理后的对应值。

1.5.3 各性状权重的赋值

根据糖料甘蔗育种目标，将参试品种各性状赋予权重：

[Wj]={W1, W2, …, Wn}，Wj∈(0, 1)……………⑸

1.5.4 计算决策矩阵R

计算对应的决策矩阵(Rij)：

Rij=Wj×Zij……………………………………⑹

式中，Rij为R中第i个品系第j个性状的相应值。

1.5.5 计算理想解数列

正理想解数列[X＋j]：X＋j=max(Rij)……………⑺

负理想解数列[X－j]：X－j=min(Rij)……………⑻

1.5.6 计算关联度

根据正理想解(X＋j)、负理想解(X－j)和决策矩阵(Rij)，采用欧几里德范数作为距离的测度，计算出各品种与正理想解的距离(S＋i)和负理想解的距离(S－i)，并计算关联度数值(Ci值)：

1.5.7 结果分析方法

根据DTOPSIS法分析原则，关联度数值越大则综合性状越好。

2 结果与分析

2.1 建立评价矩阵

国家第4轮示范主要评价10个品种(品系)，分别是：桂糖31号、桂糖32号、福农1110、福农0335、云蔗99-596、云蔗05-49、粤甘39号、粤甘42号、柳城03-1137和ROC22 (CK)，编号分别为i=1，2，3，……，10(下同)。18个性状指标，分别是：出苗率、分蘖率、发株率、株高、茎径、单茎重、公顷有效茎、蔗茎实际产量、重力纯度、甘蔗锤度、甘蔗蔗糖分、平均含糖量、枯心苗率、黑穗病率、花叶病率、梢腐病率、空绵心和倒伏性，编号分别为j=1，2，3，……，18(下同)，用这些数据按公式⑴建立评价矩阵A(见表1)。

2.2 无量纲化处理

根据甘蔗育种目标，18个性状(j)中，其中正向指标有12个，分别是：出苗率、分蘖率、发株率、株高、茎径、单茎重、公顷有效茎、蔗茎实际产量、重力纯度、甘蔗锤度、甘蔗蔗糖分和平均含糖量。负向指标有6个，分别是：枯心苗率、黑穗病率、花叶病率、梢腐病率、空绵心和倒伏性。正向指标按公式⑵、负向指标按公式⑷进行无量纲化处理，得到各个性状无量纲化处理结果的对应值Zij，同时对参试品种(品系)的18个主要性状(j)按顺序分别按公式⑸赋予不同权重系数Wj(见表2)。

2.3 计算决策矩阵

表1 国家甘蔗产业技术体系第4轮示范品种百色点2新1宿试验结果(矩阵A)

根据公式⑹计算对应的决策矩阵(Rij)。同时，正理想解按公式⑺，负理想解按公式⑻，求出各性状值的正理想解(X＋j)与负理想解(X－j)(见表3)。

2.4 计算各参试材料与理想解的相对接近值(Ci)

表2 第4轮示范品种无量纲化处理结果(矩阵Z)与权重系数[Wj]

表3 DTOPSIS法决策矩阵(矩阵R)及正负理想解数列

表4 各参试材料与理想解的相对接近值(Ci)计算结果

2.5 结果分析

DTOPSIS法分析原理阐明：参试品种(品系)的Ci值越大，综合性状越好。由表4看出：桂糖31号、桂糖32号和福农1110等3个品种(品系)的Ci值大于ROC22 (CK)的Ci值，粤甘39号、福农0335、云蔗05-49、云蔗99-596、柳城03-1137和粤甘42号等6个品种的Ci值小于ROC22 (CK)的Ci值，桂糖31号、桂糖32号和福农1110等3个品种(品系)综合表现优于ROC22 (CK)，其他6个品种(品系)综合表现略差或差于ROC22 (CK)。据初步统计，广西百色蔗区桂糖31号当前种植2047 hm2，排参试品种第1位，桂糖32号当前种植1780 hm2，排参试品种第2位，福农1110号当前种植207 hm2，排参试品种第3位，其他参试品种还在扩大试验示范中，面积不多。评价结果与当地百色蔗区甘蔗新品种推广进度与面积基本一致。

3 讨论

⑴考察性状的确定以及诸多性状权重的分配是品种选育或试验人员对品种评价意向的反映，不同的评价意向会对品种产生不同的评价结果。为了减少分析误差，在实际应用中，品种试验人员应根据当地生态、气候、土壤和管理的实际，制定可行甘蔗品种选育目标，并用来确定需要考察的性状及各性状的应当赋予的权重值，这样才能评价出和筛选出与生产实际相吻合的品种(品系)。在这一轮试验分析过程中，为体现“高产、高糖、高效”的目标，我们在对各性状赋予权重时，株高、茎径、单茎重、公顷有效茎、蔗茎产量等产量性状占总权重达33%，重力纯度、锤度、蔗糖分、平均含糖量等品质性状占总权重达32%。此外，还赋予抗病虫、抗倒伏、宿根性好的节本性状占总权重达28%。取这个权重系数的DTOPSIS法分析筛选出来的品种，较为适合当地生态条件、生产管理水平和蔗农糖企的要求。

⑵根据国家甘蔗产业技术研发中心的安排，国家第4轮示范品种2015年还在继续试验。试验结束后，将获得10个品种，18个性状的2年新植3年宿根的试验结果数据，届时的统计分析结果，特别是各参试品种的宿根蔗性状表现结果，将更趋明了、更趋准确。

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(本篇责任编校：李金玉)

The Fourth National Sugarcane Demonstration in Baise Evaluated by DTOPSIS

HUANG Wen-wu1, HE Gui-bai1, PAN Ting-you1, ZHOU Lian-fang1, LI Wen-jiao1, WANG Hu-Qing1, LUO Fang-mei1, LIANG Yong-you2
(1Baise Branch of Guangxi Academy of Agricultural Sciences/Baise Agricultural Scientific Research Institute/Baise Comprehensive Experiment Stations of National Sugarcane Industry Technology System, Baise 533600;2Cash Crop Cultivation Technical Extending Station of Baise, Baise 533612)

Abstract:Eighteen characteristics of tenth sugarcane varieties of the Fourth National Sugarcane Demonstration were integrative evaluated by DTOPSIS. The results showed that the Civalue of Guitang31, Guitang32 and Funong1110 were greater and their comprehensive traits better than that of ROC22 (CK), while the other six varieties were less and worse (or a little worse) than that of the CK. The evaluation results were consistent with the local field results.

Keywords:Sugarcane variety; DTOPSIS; Integrative evaluation

作者简介：黄文武(1962-)，男，大专，农艺师；E-mail：wu6206@163.com

基金项目：国家现代农业产业技术体系专项(CARS-024-02-06)；广西农业重点科技计划项目(201414)

收稿日期：2015-09-25；修回日期：2016-01-30

中图分类号：S566.1

文献标识码：A

文章编号：1005-9695(2011)01-0007-05

引文格式：黄文武，贺贵柏，潘廷由，等. 国家第4轮甘蔗示范品种百色点DTOPSIS法综合评价[J]. 甘蔗糖业，2016(1)：7-11.