基于DTOPSIS分析法的广西甘蔗品系评价

韦宏锤 韦贵剑 陈用 刘明 韦维 罗奥柔 韦晓

(1河池市农业科学研究所/广西农科院河池分院 广西宜州 546306;2广西农业科学院水稻研究所 广西南宁 530007)

甘蔗是中国最为重要的糖料作物。广西是中国蔗糖的主产区，甘蔗种植面积及产量均居全国第1位［1］。桂西北的河池市具有独特的喀斯特地形地貌，冬夏季光照和雨水量充足，很适宜甘蔗生长。据统计，河池市2018年甘蔗种植面积为5.73万hm2［2-3］，蔗糖业是该市“十大百万”扶贫产业之一，已成为当地农业发展的支柱产业和农民脱贫致富的主要经济来源［4］。甘蔗品种是甘蔗生产诸多要素中最为重要的一个［5］。当前河池蔗区以种植新台糖16号、新台糖22号、桂糖42号、柳城05-136为主。但是由于多年的种植，这些品种已经出现宿根发株率低、易感病、易倒伏和宿根年限短等退化情况［6］。甘蔗栽培品种单一，一方面会造成该品种不能适时采收，另一方面也会导致病害流行，甚至会带来灾难性的后果。因此，选育优质新品种迫在眉睫。

DTOPSIS法是姚兴涛［7］提出的一种多目标决策方法，该方法从多性状的角度对参试材料进行评价，考虑的性状多，包含的信息量大，得到的结果更加客观［8］。目前，DTOPSIS法已在甘蔗、水稻、玉米、大豆、油菜等作物新品种综合评价上得到广泛应用。对于品种的综合评价，杨昆等［9］认为，在客观评价品种方面，DTOPSIS法相比灰色关联度法更加准确。近年来，DTOPSIS法也被广泛用于甘蔗区域试验的综合评价。秦昌鲜等［10］利用DTOPSIS法评价2015—2017年龙州点区试甘蔗新品种；覃耀冠等［11］采用DTOPSIS法对广西区试甘蔗新品种进行综合评价。本研究拟采用DTOPSIS分析法对广西2017—2019年甘蔗品种区域试验河池点1年新植2宿根新品系进行评价，了解其在河池蔗区的适应性、丰产性、含糖量等综合性状表现，为其在河池蔗区推广种植提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

参试材料10个，分别为桂糖10-517、桂糖10-434、柳糖10-21、桂糖11-80、河糖11-145、桂糖10-2018、桂糖10-3006、桂糖10-2003、桂糖11-2142和新台糖22号。以新台糖22号（下称ROC22）为对照品种。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

开展1年新植2年宿根试验，在广西河池市农业科学研究所试验基地进行。试验地肥力中等，用大型拖拉机一犁二耙后开行。试验采用完全随机区组设计，每个参试品种为一个处理，3次重复，4行小区，小区面积35.2 m2。第一年新植采用等行距种植，行距为1.1 m，行长8 m，下种量为90 000芽/hm2，设2行保护行。

1.2.2 项目调查

调查甘蔗农艺性状指标发株率、分蘖率等。病虫害主要调查黑穗病发病率。分别分析新植、宿根蔗的蔗糖分；调查甘蔗收获前的株高、茎径及有效茎数；收获时测定小区的蔗茎产量，根据平均甘蔗蔗糖分和原料蔗产量计算得出含糖量。采用DTOPSIS综合评价法，以1年生新植2年宿根发株率（%）、分蘖率（%）、株高（cm）、茎径（cm）、有效茎数（条/hm2）、实际产量（kg/hm2）、蔗糖分（%）、含糖量（kg/hm2）、黑穗病率（%）等9个工农艺性状的平均值作为综合评价指标。

1.2.3 数据处理与分析

1.2.3.1 原始数据无量纲化

由于各性状单位不同不便比较，在分析前先对各性状数据进行无量纲化处理。根据育种目标，将选育过程中数值越大越好的性状发株率、分蘖率、有效茎数、实际产量、蔗糖分、含糖量等作为正向指标，株高、茎径为中性指标，数值越小越好的性状黑穗病率作为负向指标。

正向指标：

式中，Y imax=max(Y ij)，max代表最大值。

中性指标：

式中，Y j0代表第j个性状目标值（由于株高和茎径过大或者过小都不好，因此目标值取中间值），abs代表绝对值。

负向指标：

式中，Y imin=min(Y ij)，min代表最小值；i代表甘蔗品种编号i＝1，2，3……10（下同），j代表性状指标i=1，2，3……10（下同），Y ij代表第i个品种的第j个性状，Z ij表示Z中第i个品种第j个性状的观察测量值进行无量钢化处理后的对应值。

1.2.3.2 求取决策矩阵

计算对应的决策矩阵（R ij）：

式中，R ij为R中第i个品系第j个性状的相应值，根据孙玉勇等［12］利用DTOPSIS法综合评价甘蔗新品种的经验，赋值各性状指标权重，按发株率、分蘖率、黑穗病率、株高、茎径、有效茎数、实际产量、11—12月糖分、1—3月糖分、含糖量顺序为：

Wj＝｛0.07，0.08，0.05，0.05，0.05，0.1，0.2，0.1，0.1，0.2｝

1.2.3.3 计算正负理想解

1.2.3.4 计算各新品系对理想解的接近度

根据距离测度公式和欧几里德范数计算各品系与理想解的距离，其中分别代表正理想解、负理想解和决策矩阵，公式如下：

2 结果与分析

2.1 各品系发株率

从表1可知，参试品系发株率介于60.38%～95.48%，总体的发株率表现较好，各品系发株率均高于对照，而发株率达90%以上的有桂糖10-2003、桂糖10-434和桂糖10-3006。

表1 1年新植2年宿根试验调查结果

2.2 各品系分蘖率

从表1可知，分蘖率总体较低，介于23.73%～54.26%，参试品系间差异较小。新植砍收后天气干旱以及未能及时破垄松蔸是导致分蘖率普遍较低的原因。有7个品系分蘖率高于对照，分蘖率表现较好的分别是河糖11-145和桂糖11-2142。

2.3 各品系黑穗病情况

黑穗病是田间种植普遍存在的病害。从表1可知，黑穗病发病率在0.45%～12.14%，只有4个品系黑穗病发病率低于对照，分别是桂糖10-517、桂糖10-434、桂糖10-2018、桂糖11-2142。发病最少的是桂糖10-434，发病率仅为0.45%；其次是桂糖11-2142，发病率为0.73%。

2.4 有效茎

甘蔗有效茎是影响甘蔗最终产量的关键因素。从表1可知，各品系有效茎整体表现一般，只有河糖11-145和桂糖10-3006有效茎低于对照，这2个品系其他性状表现较好，但是由于有效茎较低，最终含糖量也相对较低。

2.5 各品系实际产量情况

从表1可知，各品质实际产量总体表现较好，只有柳糖10-21和河糖11-145实际产量低于对照。实际产量前5排序为桂糖10-2003＞桂糖10-517＞桂糖11-2142＞桂糖10-2018＞桂糖10-434。

2.6 各品系糖分情况

从表1可知，1—3月份甘蔗蔗糖分含量表现较好的是桂糖10-2003、河糖11-145、桂糖10-2018、桂糖10-3006、桂糖10-434，其余品种均低于对照。从11—12月份蔗糖分含量表现情况可看出，以上4个品系为早熟高糖品系，蔗糖分含量最高可达15.12%。

2.7 各品系含糖量情况

含糖量是衡量甘蔗最重要的指标之一。从表1可知，参试品系中只有柳糖10-21含糖量低于对照，含糖量排序为桂糖10-2003＞桂糖10-517＞桂糖10-2018＞桂糖10-434＞桂糖10-2142。

2.8 DTOPSIS分析

2.8.1 数据无量钢化处理

各性状数据无量纲化处理结果见表2。

表2 无量纲化数据处理结果

2.8.2 求取决策矩阵和计算理想解数列

根据DTOPSIS法决策矩阵计算公式得出决策矩阵（表3），根据正理想解计算公式和负理想解计算公式得出X+j＝｛0.070，0.080，0.050，0.050，0.050，0.100，0.209，0.100，0.100，0.20｝，＝｛0.044，0.035，0.003，0.046，0.045，0.067，0.134，0.082，0.085，0.118｝

表3 DTOPSIS法决策矩阵及正负理想解数列

2.8.3 计算各新品系对理想解的接近度

由表4可知，除柳糖10-21外，其余品系Ci值均高于对照，说明其他8个品系的综合性状均优于对照ROC22。

表4 综合性状分析结果及排序

3 讨论与结论

根据甘蔗育种的高产糖量目标，本研究的甘蔗各品系综合性状排序与含糖量排序大致吻合，排名前5的新品系基本一致。说明采用DTOPSIS法对甘蔗各品系性状进行综合评价结果非常可靠；结合各品系在田间的性状表现，桂糖10-517、桂糖10-434、桂糖10-2018、桂糖10-2003和桂糖11-2142这5个品系的综合性状表现较好，适宜在河池地区大面积推广应用；河糖11-145前期发株率低，但其他性状表现较好，特别是糖分表现突出，若前期加大下种量保证出苗率，该品系亦可在河池蔗区推广应用。权重系数对综合评价结果影响较大，因此对于权重的分配一定要遵循育种目标和作物本身的特性［13］，高产量和高含糖量是甘蔗育种的重要目标，其权重应适当加大。

DTOPSIS法计算虽然复杂，但结果差异明显，不仅能对品种进行综合性状排序，而且还能体现品种间差异，有利于对品种进行分类淘汰，特别适用于大量品种材料的取舍。同时对多个性状进行评价时，应着重强调各性状在综合评价中的重要性差异。桂糖11-2142在C1排序中为第2，而在含糖量排序中为第5，说明其综合性状较好，糖分一般，该品系可用于亲本材料改良，应当加以保护和利用。