用灰色關聯度法綜合評價扁蓿豆生產性能

李鴻雁，李志勇，李 紅，蔡麗艷，張靜萍，邢建軍

(1.中國農業科學院草原研究所 農業部沙爾沁牧草資源重點野外科學觀測試驗站,內蒙古 呼和浩特 010010；2.內蒙古草原工作站,內蒙古 呼和浩特 010020； 3.內蒙古大學交通學院,內蒙古 呼和浩特 010021)

隨著我國西部大開發戰略部署的實施以及種植業結構的調整，扁蓿豆(Medicagoruthenica)作為退耕還草和生態建設的主要備選草種和北方干旱寒冷草原地區重要的高蛋白飼料，其優異特性及應用價值越來越引起人們的重視。

生產性能可用不同的指標來衡量，同一份材料在不同的指標體系中生產性能表現差異較大[1]。在進行材料或品種評價時，一般常用的定量分析方法都是數理統計或多元分析法，往往要求有大量樣本和典型的概率分布，且多限于品種間進行。灰色系統理論中關聯度分析法可以克服以上不足[2-3]。近年來，隨著灰色系統理論的研究和發展，該方法以其信息量大、簡便實用、結果準確可靠等特點，倍受研究者青睞，已在玉米(Zeamays)[4-6]、大豆(Glycinemax)[7]、小麥(Triticumaestivum)[8]、番茄(Lycopersiconesculentum)[9]、草坪草[10]、苜蓿(Medicagosativa)[11]、檸條(Caraganakorshinskii)[12]等植物的綜合評估中加以應用，并取得較好的效果。本研究從株高、生育期、株高生長速度、干鮮比、鮮草產量、干草產量和種子產量等指標入手，用灰色關聯度法對20份野生扁蓿豆材料的生產性能進行綜合評價，旨在為野生扁蓿豆材料的篩選和生產性能好的品種培育提供一定的指導。

1 材料與方法

1.1試驗地概況 試驗于2008年在呼和浩特南郊試驗場國家多年生牧草圃進行，位于呼和浩特市西南約30 km的土默特左旗沙爾沁鄉，地理坐標為111°45′ E，40°36′ N；屬于半干旱大陸性氣候，海拔1 065 m，年平均氣溫5.6 ℃，7月極端最高氣溫37.3 ℃，1月極端最低氣溫-32.8 ℃，≥10 ℃年活動積溫2 700 ℃·d 以上，年均降水量400 mm左右，無霜期130 d 左右，初霜日一般出現在9月15日左右，終霜日出現在5月12日左右；土壤類型為砂壤土，肥力中等；全生育期澆水4次，施肥1次，中耕除草3次。

1.2材料 20份野生扁蓿豆材料均為國家牧草種質中期庫課題組野外考察收集的材料(表1)。

1.3試驗方法 供試材料于2008年4月在溫室內播種育苗，溫度控制在(26±2) ℃，自然光照。約1個月后開始發芽出苗，最初的發育比較緩慢，經過20 d株高只有3～5 cm。幼苗在溫室內生長70 d后，移栽于試驗小區，扁蓿豆從花蕾期起生長發育明顯加快，每天能長1～2 cm，從花蕾的出現到開花需要7～10 d，開花期可持續35～45 d，扁蓿豆生育天數約為120 d。試驗按隨機區組設計，3次重復，小區面積3.5 m2，每小區之間相隔60 cm。2009-2010年連續觀測兩年，分別測定株高、生育期、株高生長速度、干鮮比、鮮草產量、干草產量和種子產量等指標。株高，在開花期測量從地表面到植株最高點的絕對高度，隨機10次,取平均值(cm)；生育期，從播種至種子成熟的天數；生長速度，春季間隔20 d測定的株高值，其差除以20所得的數，隨機測定10株，取平均值；干鮮比，稱量過的干樣與鮮樣的質量比值，測定10次，取平均值；鮮草產量，于開花期稱量，重復測定10次，取平均值(kg)；干草產量，稱量過的鮮樣自然風干后稱干質量，重復測定10次，取平均值(kg)；種子產量，小區的種子產量(g)。

表1 供試材料來源及農藝性狀Table 1 Sources and agronomic characteristics of materials in this study

2 結果與分析

2.1灰色關聯度原理與方法 采用灰色關聯度理論和模糊數學方法中的權重決策法[13-14]，按照灰色系統理論，將所有參試的野生扁蓿豆材料視為一個灰色系統，而每個參試扁蓿豆材料是該系統中的一個因素。根據育種目標和生產實際需要，把各參試扁蓿豆材料主要性狀的最佳值結合起來，構成一個理想的“參考材料”，選用株高等7項指標進行權重綜合評價，以確定不同指標在評價體系中的權重比例。以“參考材料”各個性狀指標所構成的數列為參考數列，記作X0，以參試材料各個性狀指標所構成的數列為比較數列。

比較數列為Xi，i=1，2，3，…，n，且

X0={X0(1)，X0(2)，X0(3)，…，X0(n)}，

Xi={Xi(1)，Xi(2)，Xi(3)，…，Xi(n)}，

i=1，2，3，…，n，由公式(1)計算參試材料與“參考材料”之間的關聯系數，則稱為X0與Xi在第k點的關聯系數。

(1)

Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|.

(2)

2.2關聯度的計算及其分析

2.2.1構建“參考材料” 在株高、生育期、株高生長速度、干鮮比、鮮草產量、干草產量和種子產量指標中，根據生產實際需要，7項指標均選擇分別高于“參考材料”中最大值的5%[15-17]。即株高78.29 cm，生育期143 d，生長速度2.14 cm·d-1，干鮮比0.987，鮮草產量596 kg，干草產量160.3 kg，種子產量10.34 g。構成最優指標集

{X0(k)}={78.29，143，2.14，0.987，596，160.3，10.34}。

2.2.2數據的無量綱化處理 由于各性能指標量綱不同，需對各指標原始數據進行無量綱化處理[18]。采用初值法，將表1中的數據壓縮的[0,1]的區間內，即所有指標數值被相應的X0值除，將所得的數據列于表3。

2.2.3求出關聯系數 首先根據公式

Δi (k)=|X0(k)-Xi(k)|

求出參考數列與比較數列的絕對差值，結果見表3。然后利用公式

ξi(k)=(a+b)/(Δi(k)+ρb)[15]

計算關聯系數，結果見表4。式中，a=min min|X0(k)-Xi(k)|，b=max max|X0(k)-Xi(k)|，ρ為分辨率系數，取值0.5。

表3 X0對Xi的絕對差值[Δi(k)]Table 3 The absolute difference of X0 to Xi[Δi(k)]

表4 各性狀指標的關聯系數值Table 4 The correlation coefficient of each characteristic

2.2.4確定各性能指標的權重及排序 根據模糊數學方法中的權重決策法，可根據公式ri=1/n∑ξi (k)計算各指標的關聯度(表4)，由rj=ri/(∑ri)計算各指標對應的權值，賦予各性狀不同權重，結果為：r1=0.981 8，r2=0.858 5，r3=0.751 1，r4=0.695 2，r5=0.706 7，r6=0.713 6，r1>r2>r3>r6>r5>r4，說明在評價指標中所占的權重順序為株高>生育期>株高生長速度>干草產量>鮮草產量>干鮮比。

2.2.5關聯分析 根據灰色關聯度分析原則，關聯度大的數列與參考數列最為接近，值越大說明參試材料與“參考材料”越接近，綜合性能越理想。根據權重構造扁蓿豆供試材料的綜合評價模型計算各供試材料的綜合評價值Zk(表5)，結果表明，綜合表現較好的材料依次為來自錫林郭勒盟灰騰梁的M-4、通遼市的M-8、錫林郭勒盟西蘇旗的M-5和通遼市的M-6，而來自包頭市達茂旗的M-20、烏蘭察布市四子王旗的M-19、錫林浩特市的M-3和赤峰市的M-10生產性能較低。

Zk=0.981 8X1+0.858 5X2+0.751 1X3+0.695 2X4+0.706 7X5+0.713 6X6

3 結論

研究應用灰色關聯度理論，對20個野生扁蓿豆材料的栽培生產性能進行綜合評價?；疑P聯度分析在牧草引種、苜蓿生產性能評定、干草調制方法的綜合評價等已有應用[19-21]。本研究表明，采用灰色系統理論對扁蓿豆材料進行綜合評價是切實可行的，能夠較全面地反映一個材料綜合生產性能的優劣，且結果與試驗表現相吻合。說明扁蓿豆的生產性能可用株高、生育期、株高生長速度、干鮮比、鮮草產量、干草產量和種子產量等指標來綜合評價，根據各項指標的權重比較可得株高>生育期>株高生長速度>干草產量>鮮草產量>干鮮比，從而構造扁蓿豆試驗材料綜合評價。最終評價結果為，最好的是來自錫林郭勒盟灰騰梁的材料M-4，較好的為來自通遼市的兩份材料M-6、M-8和錫林郭勒盟西蘇旗的M-5，表現中等的為海拉爾市的M-11、呼和浩特市的M-14、通遼市的M-7、包頭市土默特右旗的M-18，而來自包頭市達茂旗的M-20、烏蘭察布市四子王旗的M-19、錫林浩特市的M-3和赤峰市的M-10生產綜合評價值較低。通過加權指標分析，鮮草產量指標在整個指標體系中的排位在生育期、株高、生長速度之后,這與扁蓿豆生長后期產量指標易受環境影響變動較大有關，僅憑產量因素來評價扁蓿豆的栽培生產性能對扁蓿豆種質材料選擇工作有誤導的風險。采用多指標體系綜合評價，其結果較為合理可信，能夠全面反映出一份材料生產性能的優劣。綜合評價要選擇適應某個地區生態環境條件和生產實際狀況的代表性性狀作為綜合評價的因子，并結合生產實踐和社會需要，從而使賦予各性狀的權重值更能充分反映出客觀實際。

表5 各供試材料綜合評價Zk值Table 5 Zk value of the tested materials

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