灰色关联度分析在切花向日葵综合评价中的应用

刘晓宏，刘金刚，宋殿秀，依兵，赵明珠

（辽宁省农业科学院作物研究所，辽宁 沈阳 110161）

向日葵，又名太阳花、葵花，具有抗逆性强、花色艳丽、观赏性强和寓意美好的特点。近几年，因其较高的经济效益，向日葵在全国切花市场广受青睐，需求量越来越大。辽宁省向日葵种植面积和规模也在不断扩大，但在生产中仍存在品种更新缓慢、专用型品种匮乏、种植效益不高等问题，因此，筛选出适应性广、观赏性强的向日葵品种对辽宁省发展露地切花向日葵产业具有重要意义。

灰色关联度分析法是一种用于多指标综合评价的方法[1]，在评价不同品种时，可以多性状同时进行比较，能够更加全面、准确作出评价和选择[2]。近年来，广泛应用于观赏植物品种综合评价方面。已有研究表明，利用灰色关联度分析法筛选出了综合性状最优的紫斑牡丹[3]，利用灰色关联分析法筛选出了适应性最优的月季品种[4-5]，采用灰色关联度综合评估分析法评价食用向日葵杂交种是可行的[6]，因此该文选择灰色关联分析法对切花向日葵多性状进行评价。辽宁省农业科学院作物研究所自20 世纪70年代开展向日葵研究，研究基础雄厚，形成了完整的配套栽培技术。2021—2022年该研究所对引进的15 个切花向日葵品种进行了引种栽培试验，详细记录了不同品种的生长发育情况、株高、花盘大小、花型、花色等植物学特征及生物学特性，同时利用灰色关联分析法对株高、舌状花长/盘径、花期、花瓣形状4 个指标进行评价，以期从中挑选出适宜辽宁地区种植的向日葵品种，为辽宁地区广泛种植切花向日葵及新品种的开发与利用提供强有力的理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的15 个切花向日葵品种选自日本，引种单位为北京晟英唐花卉园艺有限公司。品名为阿尔卑斯、宝莲灯、香水、笑脸、Amalfigolden、太阳之眼、Luxor、Magic、Vesuvio、金剪、瓶圣、全阳、Eh18、Nr12、Zohar。试验地点为辽宁省农业科学院沈阳市南部试验田，土层深厚，排水良好，播种前深翻土壤，细碎土块，平整地面。播前施有机肥15 t/hm2，播种时施磷酸二铵300 kg/hm2，现蕾前追施尿素300 kg/hm2，其他管理同一般生产田。采用单粒播种，株行距40 cm×60 cm。播种日期为6月20日，定期调查记录参试品种出苗期、现蕾期、初花期、盛花期和末花期。每个品种随机选取有代表性的3 株测定株高、舌状花长度、盘径、整齐度、花瓣形状及病害发生情况等。

1.2 分析方法

按照灰色系统理论方法，该试验将切花向日葵15 个品种作为一个灰色系统，每个品种即为系统的一个因素，选取对切花向日葵观赏价值有重要影响的株高、花期、花瓣与花盘长度比值、花瓣形状作为评价指标。其中，关联系数δ、等权关联度R 及加权关联度r′的计算方法分别参见公式1、公式2 和公式3。

式中：δi（k）为关联系数；|X0（k）-Xi（k）|表示X0数列与Xi数列在第K 点的绝对差值；min min|X0（k）-Xi（k）|为二级最小差；max max|X0（k）-Xi（k）|为二级最大差；ρ 为分辨系数，取ρ=0.5。Wk 为权重系数。

2 结果与分析

2.1 参试切花向日葵的品种表现

从表1 可以看出，参试的15 个切花向日葵品种特征各有不同，株高在108～193 cm 之间；盘径在8.38～16.42 cm 之间；舌状花长在3.75～5.77 cm 之间；花盘颜色有黑、白2种；花瓣形状有长卵圆、长卵尖和长尖；除Amalfigolden 和Luxor 整齐度差，其他品种田间整齐度均较好；除笑脸外，其他品种均没有发生病害；各品种花期在16～23 d，其中，金剪、瓶圣、笑脸、太阳之眼花期相对较长，分别为23 d、22 d、21 d 和20 d；花期较短的品种有香水、Magic 及Zohar，仅有16 d；花瓣形状以长卵圆观赏性最佳，其次长卵尖，长尖相对较差，在该试验中花瓣形状表现突出的为瓶圣、宝莲灯、太阳之眼及Amalfigolden。

表1 参试切花向日葵的品种特征

2.2 参试品种的综合评价

2.2.1 确定评价指标、参考数列和比较数列。选取对切花向日葵观赏价值有重要影响的株高、花期、花瓣与花盘长度比值、花瓣形状4 个指标作为评价指标。因为花瓣形状为定性指标，因此要将定性指标进行统一数字化表达，花瓣形状长卵圆形设为数字3，长卵尖形设为数字2、长尖形设为数字1。把试验中各参试材料指标中花期、花瓣形状及舌状花长/盘径的最大值、株高最小值作为标志构建参考数列X0，参试的15 个切花向日葵为比较数列X1～X15，参考数列和比较数列的各指标平均值见表2。因切花向日葵更注重花瓣形状的美观和花盘的比例，而切花向日葵在现蕾期收割，因此花期不作重点参考，定性指标权重赋值见表3。

表2 切花向日葵4个参照指标

表3 定性指标权重赋值

2.2.2 无量纲化处理。因为表2数据具有不同的量纲和数量级，无法比较，为使各性状量纲一致，所以采用均值法对原始数据进行无量纲处理。公式按照Yik=xik/Mk，其中，Yik 表示无量纲化处理后的值，xik 表示第i 个样本第k 项指标的实际值；Mk 表示第k 项的最大值。参考数列为各性状中的最大值，无量纲化值全部为1，15 种切花向日葵无量纲化处理后得到1 组新数列，如表4。处理后的数据在0～1 内。

2.2.3 关联系数和关联度。针对15 个数列（X1～X15）以及4项性状数据进行灰色关联度分析，并且以X0作为参考值，研究15 个数列（X1～X15）与X0的关联关系（关联度），并基于关联度提供分析参考。使用灰色关联度分析时，结合关联系数计算公式计算出关联系数值δ（表5），将算出的各关联系数值代入公式（2）求得等权关联度R，再将关联系数和权重系数代入公式（3）计算出加权关联度值r，用于评价判断（表6）。

表5 供试品种的关联系数 δ

表6 供试品种的关联度及排名

2.2.4 参试切花向日葵品种间灰色关联度分析。根据灰色关联分析理论，比较数列与参考数列的接近程度越大，关联度越大，则比较数列所代表的处理越佳。从表6 可以看出，X11的综合评价最高（关联度为0.889），其次是X6（关联度为0.861），X13（关联度为0.504）和X8（关联度为0.518）评价最低，在加权情况下排序与等权情况下基本一致。综合表现最优品种和最差品种均相同，切花向日葵瓶圣、太阳之眼综合表现佳，Magic、Eh18 综合表现差。

3 结论与讨论

植物的观赏价值是一个多因素全方位综合评价的体系，评价标准具有主观、复杂及市场导向等不确定因素影响的特点[7]，所以确定相对可操作、可量化、直观可见的指标对准确评价切花向日葵的观赏价值并广泛应用于生产实际具有重要意义。该文研究结果表明，灰色关联分析法评价结果与观察的田间表现相符合，可以确定灰色关联度分析法适用于观赏向日葵的综合评价。

通过查阅文献、花卉市场调研及结合试验调查发现，单一以花盘大小或舌状花长短作为评价向日葵观赏性的参照因素不够科学。花盘大、舌状花小观赏性差，反之花盘小、舌状花长也不满足市场需求，因此在参试品种中，花瓣长度与花盘直径比值接近黄金分割点0.618 观赏性好。该结论与市场需求和黄金分割理论相一致，将黄金分割运用于造型艺术的长宽比最具美感[8]。

瓶圣和太阳之眼这2 个品种关联度在0.8 以上，综合评价较好，观赏性最优，有株高矮、花瓣卵圆、花盘比例适中的特点，具有较大的生产潜力，适宜在该地区示范推广。关联度在0.7 以上的品种有宝莲灯、笑脸及Amalfigolden，宝莲灯花瓣卵圆，笑脸株高矮不易倒伏，Amalfigolden 花盘比例评分最优、观赏性强，可以将这些品种的优良性状选择性应用于观赏向日葵的育种研究中。

在生产实际中，切花品种的选择还要考虑包装难易、瓶插时间、茎秆硬度、花盘倾斜度等诸多因素，因此，在实际应用中还需要根据实际情况综合考虑多种因素选择适宜品种。