基于熵值赋权DTOPSIS法对9个温棚西甜瓜品种综合评价

罗思良，费永红，农 媛，韦德斌，韦 静，周银慧，钟 维

（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）

广西是西甜瓜的重点产区。选育、引进、筛选高产、长势强、抗病虫及品质好的西甜瓜新品种，丰富西甜瓜品种库，合理改善种植结构，为广西西甜瓜产业发展提供优良新品种和技术支撑，是当前农业科研工作的一项紧迫任务。

DTOPSIS 法又称逼近理想解排序法，是姚兴涛等新提出的一种多目标决策方法。DTOPSIS 法计算简便，近年来已广泛用于研究甘蔗[1-2]、玉米[3-4]、水稻[5-6]等作物，对品种的选择评价具有重要作用。采用熵权法对评价系统中的各个指标赋予权重，可解决DTOPSIS 法中权重参数无法客观分配的问题，规避主观因素对结果造成的影响[7-9]。本研究以广西百色市农业科学研究所引进的9 个西甜瓜新品种为试验材料，结合DTOPSIS 法和熵值法对各评价指标赋权，综合分析评价西甜瓜的12个性状，比较各品种的优劣势，旨在筛选出适宜在百色市推广种植的西甜瓜品种。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试品种共9个，对照品种为雪酥6号（CK）。品种及供种单位信息如表1所示。

表1 品种及供种单位信息表

1.2 试验方法

试验在广西百色市农业科学研究所七连栋大棚进行，选用有机无土基质栽培，基质配方为70%腐熟蔗渣与30%细沙混合，前作为樱桃番茄。闷棚消毒后，施基肥，每667 m2施用生物有机肥800 kg、施用可丰复 合 肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=18∶18∶18] 50 kg、过磷酸钙50 kg 及生石灰25 kg。试验设3 次重复，随机区组排列。小区面积22.5 m2，行距75 cm、株距60 cm，每小区种植90 株。采用吊蔓栽培、膜下滴灌、第13～16 节着果、单蔓整枝及病虫害综合防控等集成技术。

1.3 测定项目及方法

在选择评价指标时，综合考虑选种目标、广西百色市瓜农种植习惯等因素，主要测量12个指标，分别为产量、着果率、果实商品率、中心可溶性固形物、边缘可溶性固形物、平均单瓜重、生长势、茎粗、果肉厚度、果实发育期、白粉病发病率及畸形果率。使用手持式折光糖度仪测定可溶性固形物含量。

1.4 分析方法

1.4.1 熵权法

熵权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，权重越大。各指标熵值ej公式计算为

式（1）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；N为品种总数。

各指标权重Wj计算公式为

1.4.2 DTOPSIS法

利用DTOPSIS 法对试验数据进行综合分析，将各指标化为可比较的规范化指标，进而求得各指标的正理想解和负理想解，最终得到各品种对理想解的相对接近度，据此评判各品种的优劣。其具体步骤如下：

1）建立i个品种j个性状的评价矩阵A。

2）对评价矩阵A进行无量纲化处理，最后得矩阵Z。

正向指标、中性指标和负向指标的计算公式分别如式（3）、式（4）和式（5）所示。

上式中，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；Yij为第i个品种第j个性状的观察测量值；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。

3）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R。

4）计算品种性状的理想解和负理想解。

根据矩阵R得到各品种性状的正理想解Xj+与负理想解Xj-为

5）计算各品种理想解的相对接近度。

根据正理想解（Xj+）、负理想解（Xj-）和决策矩阵（Rij），采用欧几里得范数作为距离的测度，按式（8）、式（9）计算出各品种与正理想解的距离（Si+）和负理想解的距离（Si-）。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值越大表示综合性状越好。

2 结果与分析

2.1 参试品种各指标调查结果

由表2 可知，产量、着果率及果实商品率表现较好的3个品种为骄雪8号、黛玉及雪酥3号；中心可溶性固形物含量较高的品种有心意、黛玉及雪酥3 号；边缘可溶性固形物含量较高的品种有雪酥3 号、心意及雪梨；平均单瓜重及果肉厚度表现良好的品种为骄雪8 号、雪梨及赤霞珠；除赤霞珠生长势弱、小可爱生长势中以外，其他品种的生长势均为中强或强；茎粗表现最好的品种为骄雪8 号、黛玉及雪梨；果实发育期最长的品种为骄雪8 号，较早熟的品种为金玉良缘1 号；黛玉及赤霞珠偶发白粉病；骄雪8 号畸形果率最低，雪梨及赤霞珠畸形果率较高。

表2 参试西甜瓜品种的12个指标观测值

2.2 熵权法确定各指标的权重

由表3 可知，各指标的权重由高至低依次为：产量＞果实商品率＞果肉厚度＞平均单瓜重＞茎粗＞畸形果率＞边缘可溶性固形物含量＞中心可溶性固形物含量＞着果率＞生长势＞果实发育期＞白粉病发病率。产量、果实商品率及果实厚度的权重均高于0.1，在对品种的综合评价中影响较大，是实际生产中直接影响西甜瓜品种优劣的3个主要指标。

表3 各评价指标的熵值及权重

2.3 各指标无量纲化处理

根据各指标的单位不同，对各指标进行无量纲化处理，得到矩阵Z（见表4）。在考察的12 个性状中，产量、着果率、果实商品率、中心可溶性固形物含量、边缘可溶性固形物含量、平均单瓜重和生长势7个性状，采用正向指标计算处理公式，指标值越大越好；茎粗、果肉厚度、果实发育期3个性状要求适中，采用中性指标计算处理公式；白粉病发病率、畸形果率2个性状采用负向指标计算处理公式，指标值越小越好。

表4 各参试品种的无量纲化处理结果（矩阵Z）

2.4 DTOPSIS法分析结果

根据利用熵值法得到的各指标权重值，建立决策矩阵R（见表5）。按公式依次计算各指标的理想解和负理想解数列（见表6）。计算每个参试品种与理想解的相对接近程度Ci，根据Ci值对参试品种进行综合性评价（见表7）。

表5 各参试品种的DTOPSIS法决策矩阵R

表6 各指标的理想解和负理想解数列

表7 DTOPSIS法计算结果

DTOPSIS 法分析结果表明，参试品种的Ci序值及产量序值相对一致。Ci值大于CK 的品种有3个，分别为骄雪8号、黛玉及雪酥3号；产量序值大于CK的品种有4个，分别为骄雪8号、黛玉、雪酥3号及心意。综合Ci值和产量序值均大于CK的品种为骄雪8号、黛玉及雪酥3号，这3个品种综合性状良好，接近理想值。

3 结论与讨论

本次试验采用基于熵权的DTOPSIS 法综合评价9个西甜瓜新品种，结果表明骄雪8 号、黛玉及雪酥3号的综合表现较好；心意的Ci值虽然低于CK，但产量及可溶性固形物表现优于CK。因此，骄雪8 号、黛玉、雪酥3 号及心意适合在广西百色市推广种植；玉仙、雪梨、赤霞珠、小可爱及金玉良缘1 号可适当延长试验年限继续观察。

考察性状及确定各性状的权重系数是综合评价的关键，直接影响评判的结果。不同的评价体系会产生不同的评价结果。在西甜瓜育种工作中，基于熵权的DTOPSIS 法可根据育种目标，计算并分析所有目标性状的权重，从而更全面、更客观地综合评价品种，降低品种在实际生产中的风险。在本次试验的熵权计算中，产量、果实商品率及果实厚度的权重比例不高，与其他指标比例相差不大，可能与各评价指标数据分散度小有关；可溶性固形物的权重比例相对较低，可能与选择的性状指标有关，需进行更多重复试验进一步深入研究。此外，西甜瓜枯萎病也是西甜瓜连作障碍的主要病害[10]。由于在本次试验中各品种均未感枯萎病，因此未将枯萎病纳入评价体系，若在研究中发现有枯萎病，需纳入该指标进行比较分析为宜。