灰色多維綜合隸屬度評估在甜高粱品比試驗中的應用

王樂政 高鳳菊 賈立洪等

作者簡介：王樂政（1964-），男，高級農藝師，主要從事高粱、大豆及雜糧雜豆的栽培育種工作。

通訊作者：曹鵬鵬（1983-），男，主要從事高粱、大豆及雜糧雜豆的栽培育種工作。

摘要：用灰色多維綜合隸屬度評估方法對參試的11個甜高粱品種（系）的10個性狀進行綜合評價。結果表明：濟甜11-9、濟甜11-7、濟甜11-1三個品種（系）為優良，濟甜11-6、濟甜11-2、濟甜11-5、濟甜11-4、濟甜11-8、濟甜11-3為較好，遼甜1號表現一般，遼飼雜1號表現較差。該方法能夠全面客觀地分析品種的綜合表現，克服以往品比試驗中僅以產量因素為主、其它性狀憑主觀判斷來評判品種的局限性，適于甜高粱等需多目標考察的評價對象。

關鍵詞：灰色多維綜合隸屬度；評估；甜高粱；品比

中圖分類號：S514.037 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2013）06-0034-05

甜高粱具有很強的抗旱、耐瘠、耐鹽堿特性，適于在鹽堿、干旱等邊際土地上大規模種植，且由于其生長快、產量高和莖稈富含糖分，被譽為“生物能源系統中的最有力競爭者”[1]。甜高粱品種選育不僅要求莖稈和籽粒產量高，還要求莖稈中的含糖量也高，抗逆性要強[2]。因此，甜高粱新品種的優劣是多個性狀共同作用的結果。如何選出綜合性狀優良的品種，分析評價方法顯得至關重要。近年來，隨著科學技術的發展，人們從多個性狀綜合評價品種出發，研究了許多科學的評價方法[3～7]。品種灰色多維綜合隸屬度評估法就是其中之一。與常用的方差分析法相比，該方法可以綜合考慮諸多因素，對品種的評價更加科學、客觀、合理，在馬鈴薯、花生、綠豆、谷子、甘蔗等作物品種區域試驗及品種評價分析中已有較多應用[8～12]，但在甜高粱品種評價分析中尚未見報道。本文運用該方法，對參試甜高粱新品種（系）進行了評價分析，以期為選育和評價綜合性狀優良的甜高粱新品種提供依據和方法。

1 材料與方法

11 試驗材料

參試品種（系）為濟甜11-1、濟甜11-2、濟甜11-3、濟甜11-4、濟甜11-5、濟甜11-6、濟甜11-7、濟甜11-8、濟甜11-9、遼甜1號（CK1）、遼飼雜1號（CK2），由山東省農業科學院作物研究所提供。

12 試驗設計

參試品種（系）于2011年5月6日種植于德州市農業科學研究院試驗農場。地勢平坦，地力均勻，肥力中等，前茬作物為棉花。隨機區組排列，重復3次，5行區，行長5 m，行距066 m，小區面積165 m2，留苗密度75萬株/hm2，收中間3行計算甜高粱鮮重產量和籽粒產量。每小區取代表性植株10株，分別測定株高、莖粗、錘度、穗長、穗粒重、千粒重等性狀指標，觀察記載生育性狀、倒折率。

13 方法步驟

131 試驗數據整理 對參試的11個品種（系）的籽粒產量、鮮重產量、莖粗、穗長、穗粒重、千粒重、錘度、倒折率、株高、生育期10個性狀，采用灰色多維綜合隸屬度評估法進行評價。由于評估集合等級類別界限值的確定僅適用于數值越大越好的性狀，所以數值越小越好的性狀如倒折率、株高、生育期已作倒數轉換（表1）。

132 確定各性狀評語等級類別的界限值 以籽粒產量為例。在11個品種（系）中，規定最高產量2 3637 kg/hm2為上限，最低產量7340 kg/hm2為下限，據此將產量分為優良、較好、一般、較差4個等級。則在上限與下限之間劃分為3等份，每等份為5432 kg/hm2。這樣便可求得產量4個評語等級類別界限值，其余性狀等級界限值的確定與此相同（表2）。

133 構建各等級隸屬函數值子矩陣 以F表示某品種、某性狀、某等級的隸屬函數值，x表示其相應的觀察值，a表示其對應的界限值，則隸屬函數的表達式[8]為：

式中，F優良（xij）表示第i個品種第j個性狀屬于“優良”級的隸屬函數值，M為第j個性狀的上限值，a1為第j個性狀“優良”級的類別界限值。

式中，F較好（xij）表示第i個品種第j個性狀屬于“較好”級的隸屬函數值，a2為第j個性狀“較好”級的類別界限值。

式中，F一般（xij）表示第i個品種第j個性狀屬于“一般”級的隸屬函數值；a3為第j個性狀“一般”級的類別界限值。

式中，F較差（xij）表示第i個品種第j個性狀屬于“較差”級的隸屬函數值；a4為第j個性狀“較差”級的類別界限值。

根據以上公式可求得各品種、各性狀4個級別的隸屬函數值。以參試品種濟甜11-1為例，說明具體計算過程，其籽粒產量屬于“優良”的隸屬函數值=23570/23637=09971；屬于“較好”的隸屬函數值=（2×18205-23570）/18205=07053；屬于“一般”的隸屬函數值=（2×12773-23570）/12773=01547；屬于“較差”的隸屬函數值，由于23570>2×7340，即xij>2a4），則隸屬函數值為0；同理可得其它各個性狀各個等級的隸屬函數值。其它參試品種（系）各性狀的隸屬函數值計算與此類同，并構成下列F優良、F較好、F一般、F較差4個矩陣。

134 確定各性狀因素的權重 根據甜高粱生產實際情況和育種目標，參考專家意見及相關的文獻資料，確定籽粒產量、鮮重產量、莖粗、穗長、穗粒重、千粒重、錘度、倒折率、株高、生育期10個性狀的權重W分別為030、030、005、003、003、003、010、010、003、003。

135 求綜合隸屬度值，構成綜合隸屬度矩陣 以R表示綜合隸屬度，則R=∑F×W。以濟甜11-1為例，則：

結果與分析

矩陣R中，行代表各品種，列代表優良、較好、一般、較差4個等級。從中可以看出，第一行代表品種（系）濟甜11-1，該行最大值為08303，恰好在第一列即“優良”等級列。據σk′i=max{σki}，可知該品種（系）屬“優良”品種；同理，第二行代表品種（系）濟甜11-2，該行最大值為08515，在第二列即“較好”等級列，該品種（系）屬于較好品種；依次類推，可得到其余參試品種（系）的灰色綜合隸屬度評價結果，如表3所示。11個品種（系）灰色多維綜合隸屬度評價分析表明，濟甜11-9、濟甜11-7、濟甜11-1三個品種（系）分別列1、2、3位，獲得優良評價，濟甜11-6、濟甜11-2、濟甜11-5、濟甜11-4、濟甜11-8、濟甜11-3分別列4～9位，獲較好評價，遼甜1號表現一般，遼飼雜1號表現較差。

用方差分析方法，僅考慮產量因素（鮮重產量、籽粒產量），對于甜高粱這一多目標考察的作物，難以做出客觀、正確的評價，如參試品種（系）濟甜11-1，籽粒產量列第2位，鮮重產量列第10位，如果單從產量因素考察，對該品種（系）難以取舍，而用灰色多維綜合隸屬度評價，由于株高、生育期、抗倒性、錘度等性狀較好，從多個性狀綜合考察，被評為優良品種，這與在田間的實際表現相吻合。

3 討論

31 灰色多維綜合隸屬度評估方法能夠全面客觀地分析甜高粱各品種（系）的綜合表現，直接求出品種的評語集合，將品種界定在相應的評語等級，品種優劣可一目了然，克服了以往只考慮產量因素數理評判方法的局限性，適于甜高粱等需多目標考察的評價對象，在試驗中可以有效避免埋沒優良品種。

32 各性狀權重的確定對綜合評價至關重要，它直接影響評估結果。考查性狀的數量變化，權重向量會隨之變化，育種目標不同權重向量也會不同，因此，在應用中權重的確定要依據當時的育種目標、生產需要和所考慮的性狀。本文采用參考專家意見及相關的文獻資料來確定，有一定的局限性。用灰色關聯度歸一法[14]、離差最大化法[5]、信息熵法[13]等效果會更好。

33 參試品種（系）在不同生態區的適應性不同，性狀表現也不同，同時性狀表現年際間也有變化。本文只是對參試甜高粱品種（系）在本試驗點一年的試驗結果進行評估，參試品種的優劣只是在一個地區的表現，有一定的區域性。參 考 文 獻：

[1] 黎大爵 開發甜高粱產業解決能源、糧食安全及三農問題[J] 中國農業科技導報，2004，6（5）：55-58

[2] 鄒劍秋，王艷秋 我國甜高粱育種方向及高效育種技術[J] 雜糧作物，2007，27（6）：403-404

[3] 郭瑞林 小麥品種區域試驗的聯系勢測驗及其應用[J].麥類作物學報，2004，24（1）：63-65.

[4] 郭瑞林，張進忠，張愛芹 作物品種多維物元分析法[J].數學的實踐與認識，2006，36（1）：115-121.

[5] 成 蘭， 郭瑞林 基于離差最大化原理的灰色綜合評判方法及其應用[J] 數學的實踐與認識，2007，37（20）：94-100

[6] 郭瑞林，楊春玲，關 立 小麥品種區域試驗的同異分析方法研究[J].麥類作物學報，2001，21（3）：60-63

[7] 金文林，白玉巖 作物區試中品種產量性狀評價的秩次分析法[J] 作物學報，1999，25（5）：632-638.

[8] 張紹榮，龍 國，梅 艷，等 馬鈴薯品種（系）的灰色多維綜合隸屬度評估[J] 雜糧作物，2004，24（1）：12-15

[9] 周 青，范 陽，華福平，等 灰色多維綜合隸屬度在評價花生品種中的應用[J] 陜西農業科學，2008，3：30-36

[10] 關 立，齊光榮，賈秀勇，等 灰色多維綜合隸屬度評估在綠豆品種區域試驗中的應用[J] 安陽工學院學報，2008，2：92-94

[11] 陳國秋 灰色多維綜合隸屬度評估方法在谷子區試中的應用[J] 現代農業科技，2010，7：62-64

[12] 趙 俊，范源洪，吳才文，等 國外引進甘蔗品種綜合分析[J] 中國糖料，2007，3：20-22

[13] 郭瑞林，趙 虹，王西成，等 信息熵綜合評價方法在小麥品種區域試驗中的應用[J] 河南農業大學學報，2007，41（6）：614-618

[14] 郭瑞林 作物灰色育種學[M] 北京：中國農業科學技術出版社，1995，220-234