基于熵权DTOPSIS法的秋植甜糯玉米品种综合评价

费永红，韦德斌，钟 维，吴兰芳，陶尚琨，向 英，岑庆宋

（广西农业科学院百色分院/百色市农业科学研究所，广西百色 533612）

在健康食用理念的引导下，鲜食玉米越来越受到消费者的青睐。经过近20年的发展，我国的鲜食玉米年种植面积已超过133.33万hm2[1]。广西拥有得天独厚的玉米种业发展条件，2018 年广西全区鲜食玉米种植面积已达6.8万hm2[2-3]。2019年2月，广西壮族自治区政府下发的《关于加快推进广西现代特色农业高质量发展的指导意见》（桂政发〔2019〕7 号）中明确指出，“大力发展特色鲜食玉米产业，打造‘南方鲜食玉米之都’”。产量、食用品质和商品外观是鲜食玉米品种具备较强竞争力的主要特征，这些特征直接影响到鲜食玉米种植的效益、品种推广的力度及利用周期的长短[4]。玉米产量的提高也主要依靠品种的升级更新，玉米育种需朝着高产、优质、抗逆等多方向综合发展。当前，广西鲜食玉米生产用品种约100 个，因不同品种的农艺性状、适应性存在较大的差异，对品种进行全面客观的综合评价成为良种繁育及推广的重要环节。

目前，玉米育种分析方法众多，如主成分分析、聚类分析、灰色关联度分析等[5-6]。近年来，DTOPSIS法已广泛应用于多种作物品种的综合评价，特别是基于熵值法赋权减少主观性后被认为是更合理可靠的方法[7-9]。基于熵值的DTOPSIS法囊括各性状指标，克服了赋权的主观性，能更全面客观地评价品种的优劣。本文从影响产量、品质的相关性状入手，运用熵权DTOPSIS 法综合评价广西百色市2019 年秋季百色综合试验站鲜食甜糯玉米筛选试验的参试品种，以期筛选出适应本地的综合性状优良的玉米品种，为鲜食糯玉米品种的良种选育和推广提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以国家现代农业产业技术体系广西玉米创新团队2019 年秋季百色综合试验站鲜食甜糯玉米品种筛选试验汇总资料为分析材料。15个参试品种分别为桂黑糯609、桂甜糯525、珠糯808、澳甜糯75、甜糯182 号、甜糯1 号、河糯615、银蝶糯8 号、蜜香甜糯265、先甜糯868、金卡糯5号、燕禾金968、京甜紫花糯2号、亚航糯2 号及桂糯519（CK，广西糯玉米品种审定对照品种）。

1.2 试验方法

试验在广西百色市农业科学研究所那生片试验基地进行，地处百色市田阳县百育镇，属亚热带季风气候，土壤类型为壤土，土壤肥力中等，光照充足，排灌方便。田间试验随机排列，3次重复，小区面积24 m2，行长5.70 m，行距0.70 m，株距0.27 m。单株留苗，栽植密度为3 500 株/667 m2。于2019 年8 月7 日种植；施肥方案为每667 m2施田阳中环生物有机肥400 kg作为基肥，苗期追施乐开怀复合肥40 kg；9 月中下旬陆续抽雄。生育期内共灌水1 次，喷药2 次，喷施4 000 IU·mL-1苏云金杆菌悬浮剂稀释750倍液+30%勒芬高氯吡虫啉+70%甲基硫菌灵可湿性粉剂450 倍液+0.2%尿素+0.3%磷酸二氢钾+康复壮水溶肥480 倍液，进行病虫害防治及叶面追肥。

1.3 测定项目及方法

本试验共观测16 个指标：成熟期田间观测指标5个，包括株高、穗位高、茎直径、空秆率及保绿度；采集带苞叶鲜穗后，室内测定指标10 个，包括产量（带苞叶鲜穗）、净穗率（去苞叶穗产量占比）、百粒质量、出籽率、品质评价总分、穗长、穗直径、穗行数、行粒数及秃尖长；生育期亦作为评价指标。

1.4 分析方法

1.4.1 熵值法

熵值法是结合熵值提供的信息值确定权重的一种研究方法。可采用在线SPSS分析软件计算熵值，某个指标的信息熵值e越小，信息效用值d越小，因而权重也越大。各项指标的熵值ej和权重Wj计算公式分别如（1）（2）所示。

式中，Pij为第i个品种第j个指标的值占全部品种第j个指标值之和的比重。

1.4.2 DTOPSIS法

用姚兴涛提出的DTOPSIS 法对试验数据进行综合分析[10]。把每个指标化为可比较的规范化指标，进而求得各指标的理想解和负理想解，最终得到各品种对理想解的相对接近度Ci，据此可对各品种的优劣进行评判。

1）建立i个品种j个性状的评价矩阵A，对评价矩阵A进行无量纲化处理得矩阵Z。正向指标、中性指标和负向指标的计算分别如式（3）（4）（5）所示。

式中，i=1，2，3，…，n；Zij为第i 个品种第j 个性状的观察测量值进行无量纲化处理后的对应值；Yimax=max()Yij，max 代表最大值；Yj0代表第j 个性状目标值，abs 代表绝对值；Yimin=min()Yij，min 代表最小值。

2）建立决策矩阵，计算品种性状的理想解和负理想解。根据熵值法赋予的每个指标相应的权重Wj，建立加权决策矩阵；各指标权重Wj乘以矩阵Z的第i行第j 列Zij，即Rij=Wj×Zij，得到决策矩阵。根据决策矩阵得到各品种性状的正理想解与负理想解数列，正理想解X+j和负理想解Xj的计算分别如式（6）（7）所示。

3）计算各品种与理想解的相对接近度。根据正理想解、负理想解和决策矩阵，采用欧几里得范数作为距离的测度，分别按式（8）（9）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，按式（10）计算每个参试品种与理想解的相对接近程度Ci。根据DTOPSIS法分析原理，Ci值越大综合性状越好。

2 结果与分析

2.1 参试品种各指标调查结果

由表1 可知，供试的15 个品种中，带苞叶鲜穗产量超过1 000 kg 的品种依次为甜糯182 号、金卡糯5号、亚航糯2 号及珠糯808（按照表现从优到差排序，下同）；净穗率超80%的品种为蜜香甜糯265、银蝶糯8 号及先甜糯868；百粒质量表现较好的品种为甜糯182 号、蜜香甜糯265 及河糯615；出籽率超过70%的品种为蜜香甜糯265、先甜糯868 及燕禾金968；保绿度表现较好的有亚航糯2 号、蜜香甜糯265、甜糯1号；品质评分超87 分的品种有先甜糯868、金卡糯5号及京甜紫花糯2 号；穗长较佳的品种有甜糯182 号、河糯516 及珠糯808；穗直径佳的品种有金卡糯5 号、甜糯182 号及甜糯1 号；穗行数超16 行的品种有桂黑糯609、银蝶糯8号及先甜糯868；行粒数超38粒的品种有珠糯808、桂甜糯525 及甜糯182 号；生育期比CK长3 d的品种有蜜香甜糯265、先甜糯868及金卡糯5 号；株高超190.0 cm 的品种有桂黑糯609、珠糯808及甜糯182 号；穗位高超78.0 cm 的品种有桂甜糯525、珠糯808 及蜜香甜糯265；茎直径超1.8 cm 的品种有珠糯808、先甜糯868 及金卡糯5 号；空秆率相对较低的品种有甜糯182 号、先甜糯868 及燕禾金968；各参试品种秃尖程度均较低。各性状指标结果组成评价矩阵A。

表1 参试甜糯玉米品种指标表现

2.2 熵值法赋权

如表2 所示，利用熵值法把各性状指标分别赋予权重Wj，各指标权重由高至低依次为茎直径＞穗长＞行粒数＞株高＞穗位高＞保绿度＞秃尖长＞生育期＞产量＞空秆率＞穗行数＞穗直径＞百粒质量＞出籽率＞总分＞净穗率。茎直径、穗长及行粒数3 项指标在本次综合评价中影响较大。

表2 各评价指标的熵值及权重

2.3 各品种指标无量纲化处理

根据甜糯玉米育种目标，将考察的16个性状分为3 类。1）正向指标11 个：产量（带苞叶鲜穗）、净穗率、百粒质量、出籽率、保绿度、品质评分、穗长、穗直径、穗行数、行粒数及茎直径，此类性状作为育种目标越大越好，采用正向指标计算处理公式。2）中性指标3 个：生育期、株高、穗位高，此类性状要求适中，采用中性指标计算处理公式。3）逆向指标2个：空秆率、秃尖长，此类性状越小越好，采用逆向指标计算处理公式。根据各性状计算公式将矩阵A进行无量纲化处理，最后得结果矩阵Z（见表3）。

表3 无量纲化处理结果

2.4 DTOPSIS法分析结果

由表4 可知，供试的14 个品种中，除澳甜糯75外，其余品种的Ci值均高于桂糯519（CK）。甜糯182号Ci值与产量最高，百粒质量、穗长、穗直径、行粒数及株高等性状优势明显，空秆率低；金卡糯5 号Ci值与产量均列第2，茎直径、品质评分高，穗直径大；甜糯1 号Ci值排名第3，产量排名第6，田间植株保绿度高、茎直径及穗直径大；亚航糯2 号Ci值排名第4，产量排名第3，田间植株保绿度高及茎直径大；燕禾金968 的Ci值排名第5，产量排名第10，出籽率高，秃尖少，穗长偏短；京甜紫花糯2号Ci值排名第6，产量排名第13，品质评分高，但净穗率低、出籽率低、穗行数偏少；河糯615的Ci值和产量均排名第7，百粒质量高，穗长较长，但空秆率高；银蝶糯8 号Ci值排名第8，产量排名第11，净穗率高、穗行数多，但空秆率高；桂黑糯609 的Ci值排名第9，产量排名第8，穗行数多，株高较高，但在百粒质量、穗长、穗位高及茎直径方面表现相对较差；珠糯808 的Ci值排名第10，产量排名第4，主要劣势在于穗行数偏少；先甜糯868 的Ci值排名第11，产量排名第12，行粒数少；桂甜糯525 的Ci值排名第12，产量排名第5，主要劣势在于百粒质量最低；蜜香甜糯525的Ci值排名第13，产量排名第9，该品种净穗率高、百粒质量高、出籽率高、保绿度高，但主要劣势在于穗行数少、茎直径小、有秃尖。

表4 DTOPSIS法计算结果

3 结论与讨论

本试验分析中，熵值法赋予产量（带苞叶鲜穗）、净穗率、百粒质量、出籽率、保绿度及品质评分等11个正向性状指标权重占总权重的67.05%，其中茎直径、穗长及行粒数指标占比30.49%；赋予生育期、株高及穗位高3 个中性指标权重占比21.97%，赋予空秆率、秃尖长2 个逆向指标权重占比总权重为10.98%。抗逆性也是品种育种及推广过程中不容忽视的一个重要性状，由于本试验中各品种抗病虫能力差异不大，因此未列入评价指标体系中。

熵值DTOPSIS 法分析结果表明，Ci值与产量排名有较大差异，主要原因在于，熵值法确定各指标权重时产量的变异性较小，计算的权重相应较小，因此只选择产量这个单一指标对品种进行优劣评价是不合理的。当综合各项指标，利用熵值法客观赋予各指标相应权重，运用DTOPSIS 法对玉米品种进行综合评价比仅根据产量评价品种优劣更可靠。

选育评价品种需结合生态条件、育种目标和生产实际进行综合评价，才能筛选出适应生产实际需求的品种。综合Ci值、产量及各性状指标表现，认为最适合在百色地区种植的品种主要有甜糯182 号、甜糯1号、金卡糯5 号及亚航糯2 号；若百粒质量及穗行数方面要求不高，桂甜糯525、珠糯808 及桂黑糯609 亦适合百色区域种植。在百色地区需谨慎种植澳甜糯75，其他品种可视性状目标要求适当规模种植，尽量避开穗分化关键期遭遇高温或多雨等不利情况，且田间管理期间把握好肥料和农药的用量。