多頭切花菊品種莖、枝特性評價體系構建與品種評價

馬婉茹，房偉民，王海濱，張飛，陳素梅，陳發棣，管志勇

（南京農業大學園藝學院/作物遺傳與種質創新國家重點實驗室/農業農村部景觀設計重點實驗室，南京 210095）

0 引言

【研究意義】菊花（Chrysanthemum morifolium）原產自中國，是中國十大傳統名花，具有觀賞、食用、藥用等多種價值[1]。同時菊花作為世界四大切花之一，裝飾應用廣泛，是觀賞菊花各類品種中商業化程度、產業化程度最高的一類。切花品種分為多頭和單頭兩大類，多頭切花菊又稱切花小菊，其不同于單頭切花菊，每莖著花多朵[2]，通常具有更多的顏色和花型，近年來市場占有率穩步提升，產業規模不斷擴大，國內外選育出的品種層出不窮[3]。菊花在我國栽培歷史悠久，傳統品種7 000余個[1]，豐富的花色、花型是菊花新品種選育的優良資源。然而我國自主切花菊品種缺乏，傳統菊花品種雖然數量繁多，但大多無法適用于切花用途[4-5]。傳統菊與切花菊除了在花型、采后保鮮等特性上有差距外，其最大的缺點在于其枝長偏短、莖枝強度不夠、花枝角度等莖、枝特性上距切花品種特性的要求有較大差距[6]。因此，目前切花菊新品種選育的前提和關鍵是篩選出莖、枝特性符合切花要求的優良種質資源。然而目前針對切花菊品種莖、枝特性評價方面的工作未見報道。因此，篩選切花菊莖、枝特性評價指標，建立有效的綜合評價方法，可以為切花菊品種引進、新品種選育提供技術支撐，對提高中國切花菊產業競爭力有積極意義。【前人研究進展】國際植物新品種保護聯盟及中國、日本等成員國制定的菊花DUS測試指南[7-9]是研究菊花品種多樣性的工具，雒新艷等[10]對400個大菊品種的57個表型性狀進行分析，通過變異系數和和 R聚類分析，篩選出22個相對穩定的品種分類性狀。部分品種資源的調查工作既關注表型性狀差異，也涉及對品種優劣的評價[11]。多數對菊花品種進行綜合評價是為了篩選優良品種，如張貝[12]基于觀賞性和抗逆性對 20個自主選育的地被菊品種的 17個指標進行系統評價，篩選出10個一級品種；李娜娜等[13]對單頭切花菊587個株系15個性狀的分析評價，優選出212個優良株系；荷蘭花卉拍賣協會(VBN）[14]和日本農林水產省制定的切花菊標準[9]為生產商明確了產品質量標準，同時也為育種家制定育種目標提供了借鑒。菊花品種繁多，關于品種篩選分級和評價性狀的目的與方法各不相同，研究結果也會有所差異。多頭切花菊的品質主要由株形、花型、花色和采后表現等性狀決定，而莖、枝特性直接決定了多頭切花菊的株形和品質[15]。韓勇等[16]以160個多頭切花菊為研究對象，建立的基于主要品質性狀和定量分析的評價體系，納入了莖稈長度、莖重、分枝長度等3個莖、枝特性指標；楊信程等[17]研究了包括分枝角度在內的切花小菊分枝性狀的遺傳；張亞瓊等[18]在篩選適宜產業化生產品種時選用了株高、莖曲直性、莖粗等相關莖、枝特性的指標。【本研究切入點】目前，對多頭切花菊品種莖、枝特性在其品質構成中的重要性、在評價指標選擇、權重確定、綜合評價方法上仍需進一步研究。【擬解決的關鍵問題】本研究通過觀測記錄多頭切花菊300個品種與莖、枝特性相關的9個性狀，采用層次分析法進行綜合評價。構建出一個系統的莖、枝特性評價體系，以此篩選出莖、枝特性優良的種質，為切花生產和切花新品種選育提供指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗于2017、2018年的8—12月進行，試驗所用的多頭切花菊300個品種由南京農業大學菊花種質資源保存中心提供，種植于連棟溫室。

1.2 試驗方法

多頭切花菊采用連棟薄膜溫室栽培，種植畦規格為長約20 m、寬約1.1 m，株距約10 cm×10 cm，栽培管理參照小花型切花菊設施生產技術規程[19]，在各品種進入盛花期對各性狀進行觀察記載。

1.3 性狀測定與方法

1.3.1 性狀篩選 參考菊花 DUS測試指南[8]及切花菊品質評價標準相關性狀[20-23]，征詢切花菊產業及菊花品種研發部門共12位專家意見，共確定9個與莖、枝直接或間接相關的性狀，分別為莖長（plant height，PH）、莖粗（stem diameter，SD）、花枝角度（flower branch angle，FBA）、花枝強度（flower branch hardness，FBH）、花枝曲直性（flower branch curvature，FBC）、莖充實程度（stem filling degree，SFD）、花朵橫向聚攏程度（flower lateral convergence，FLC）、花朵豎向聚攏程度（flower vertical convergence，FVC）、莖長整齊度（height uniformity，HU）。

1.3.2 性狀測定方法 花枝角度：植株頂部4個花枝與主莖延長線的夾角的均值，使用量角器測量夾角。花枝角度級別見圖1；

花枝強度：使用托普YYD-1莖稈強度測量儀測得花枝強度值[24]；

花枝曲直性：目測著花小枝是直立還是彎曲。花枝曲直性級別見圖2；

圖1 花枝角度級別圖（A、B、C依次賦值3分、2分、1分）Fig.1 The grade diagram of flower branch angle (A, B, C are correspondence with the scores of 3, 2, 1)

莖充實程度：取主莖中部3 cm莖段由中點橫切，體式顯微鏡下觀察莖稈充實程度。莖充實程度級別見圖3；

花朵橫向聚攏程度：目測確定各品種的花朵橫向聚攏程度，以花枝的花朵間緊湊程度確定標準。花朵橫向聚攏程度級別見圖4；

花朵豎向聚攏程度：觀察計算花朵在整株上的分布位置，九等分植株，以花朵分布在植株上部的 1/9為1級，分布在上部2/9為2級，分布在上部3/9為3級。花朵豎向聚攏程度級別見圖5；

莖長整齊度：測量100株莖長，算出平均值、標準差，變異系數，以變異系數表示莖長整齊度，進而確定所有品種整齊度級別；

圖2 花枝曲直性級別圖（A、B依次賦值3分、1分）Fig.2 The grade diagram of flower branch curvature (A, B are correspondence with the scores of 3, 1)

莖長、莖粗的測試方法見菊花DUS測試指南[8]；

以上數量性狀除莖長整齊度外，均是測量10株樣本后取均值。

1.4 統計與評價

用軟件 Excel 2010對各性狀測得的數據進行整理和統計；采用層次分析法構建多頭切花菊莖、枝特性評價體系，通過SPSS 20.0進行聚類分析[25-26]。

1.4.1 評價體系構建 根據多頭切花菊莖、枝特性構成的評價因子間的相互關系，采用模型構建了多頭切花菊莖、枝特性評價體系的層次結構關系（表1），包含目標層（A）、準則層（B）和方案層（C）。

圖3 莖充實程度級別圖（A、B、C依次賦值3分、2分、1分）Fig.3 The grade diagram of stem filling degree (A, B, C are correspondence with the scores of 3, 2, 1)

圖4 花朵橫向聚攏程度級別圖（A、B、C依次賦值3分、2分、1分）Fig.4 The grade diagram of flower lateral convergence (A, B, C are correspondence with the scores of 3, 2, 1)

表1 多頭切花菊莖枝特性評價層次結構Table1 The AHP model of stem and branch factors of spray cut chrysanthemum

A：‘南農單金翠’；B：‘南農黃瓏玉’；C：‘紅哈雷’A: Nannong Danjincui; B: Nannong Huanglongyu; C: Harley Red

1.4.2 判斷矩陣及一致性檢驗 根據上述構建的AHP模型中各層次間的關系，以及同層次中各影響因子的相對重要性，結合專家調查法[27]，采用 1—9標度法[28]，判斷矩陣中的數值1、3和5代表一個因子對另一個因子的重要性分別為相同、稍微重要、明顯重要。根據矩陣中因子值的確定依據構造出層次間和同一層次中相互比較的判斷矩陣，即A-B、B-C共4個矩陣（表2），一致性檢驗的結果列于相應判斷矩陣下面。

利用Excel 2010計算判斷矩陣的最大特征根、相應的特征向量以及權重值。根據公式：C.I.=（λmax-N）/（N-1）求得一致性指標 C.I.，查詢平均隨機一致性指標 R.I.，通過公式：C.R.=C.I./R.I.計算一致性比例C.R.，若 C.R.＜0.10，則判斷矩陣的一致性是可以接受的[29]。通過計算可得各影響因子（Bi）相對于A的權重值，同理，用B1的權向量分別乘以C1-C2的權重值，用 B2的權向量分別乘以 C3-C4的權重值，用 B3的權向量分別乘以C5-C9的權重值，可得方案層（Ci）相對于目標層（A）的合成權重值。

表2中一致性檢驗結果表明，4個矩陣的C.R.值均小于0.10，說明各影響因子的歸一化權重賦值符合要求，因此已構建的4個判斷矩陣的一致性是可以接受的。

表2 各判斷矩陣及其一致性檢驗Table2 The results of matrix and its consistency examine A-(B1,...,B3)

2 結果

2.1 評分標準的制定

根據對多頭切花菊300個品種的花期實測數據，結合切花菊表型性狀分級標準，將影響多頭切花菊莖、枝特性的9個因子分為3個等級，分別賦值3、2、1，擬定了一個3分制評分標準（表3，圖1—圖5）。

2.2 各評價因子的權重值

根據表2的判斷矩陣及一致性檢驗，計算得出層次Ci對層次B，以及層次Bi、層次Ci對總目標層A的權重值（表4），結果表明花朵橫向聚攏程度和花朵豎向聚攏程度對多頭切花菊莖、枝特性影響最大，其權重值均為0.219，其次是花枝角度，權重值為0.123，莖充實程度對多頭切花菊莖、枝特性的影響位列第四，其權重值為 0.121，而莖長（0.038）、莖粗（0.061）、花枝曲直性（0.099）、花枝強度（0.082）、莖長整齊度（0.076）的權重值對莖、枝特性的影響相對較小，即通過計算權重值可以得出各個評價因子的相對重要性，從而能夠比較準確、全面地對多頭切花菊的莖、枝特性進行綜合評價。

表3 各因子評分標準Table3 The score criterion of all factors

表4 各評價因子的權重值Table4 The weight value of each factors

2.3 多頭切花菊品種的得分及等級

依據莖、枝特性各因子的評分標準（表3）和各影響因子Ci相對于目標層A的權重值（表4）相乘計算得出每個品種的綜合評分。采用K-Means聚類分析法將300個品種劃分為4個等級，以數字1、2、3、4分別代表優、良、中、差4個級別，其聚類中心分別為2.68、2.41、2.13、1.83，部分多頭切花菊品種莖、枝特性的綜合得分及等級見表5。

表5 部分多頭切花菊品種綜合得分及等級Table5 The score and grade of partial spray cut chrysanthemum

2.4 評價結果分析

依據表5綜合評價結果，‘南農冰清’‘南農冰淇淋’‘南農衡陽’‘南農廬霞’‘南農秋廬’等 62個品種的綜合得分處于1級（優秀）；‘南農岱華’‘南農衡春’‘南農金太陽’‘南農黃瓏玉’‘南農火炬’等114個品種的綜合得分處于2級（良好）；‘南農峨眉’‘南農錦緞’‘南農彩絲帶’‘南農雪松’等 80個品種綜合得分處于 3級（一般）；‘南農星夢’‘南農玉絨’‘南農茶語’‘南農紫云間’等 44個品種的綜合得分位列最后。其中1級和2級品種在莖、枝特性綜合評價上表現優良，占全部品種的 58.7%，這些品種切花品相佳，可以加大推廣種植；3級品種應繼續優化選擇；4級品種占比為 14.6%，在莖、枝特性上表現較差，該類品種如果花型、花色上也表現一般，則不適合推廣生產。

3 討論

基于多指標構建的品種綜合評價方法，較為客觀、科學。統計數學、灰色系統理論等學科的發展為綜合評價體系的構建提供了理論基礎和方法[30]。主成分分析法[31]、百分制計分法[32]、灰色關聯度分析法[33]、模糊數學法[34-35]、聚類分析法[36]等常用于品種資源綜合評價。層次分析是通過構建有序的遞階層次模型，確立層次判斷矩陣中各指標的權重，將定性分析與定量分析有機結合的綜合評價方法[37-38]，能夠將復雜問題分層次簡化，形成指標間兩兩比較重要性程度的層次結構，具有較高的實用性、靈活性和準確性[39]。對于觀賞性狀的評價，由于參評人員個人因素和審美觀的不同，有時會存在較大的差別[40]。而多頭切花菊莖、枝品質的優劣不同于花型、花色等受主觀因素影響較大的性狀，其優劣標準在切花專業人員中標準普遍一致，因此能最大程度發揮該評價方法的優勢。層次分析法過程是在構建的層次模型基礎上，再依據專家對每一層次各因素的判斷，給出相對重要性的賦值，據此建立數學模型，計算出每一層次全部因素的相對重要性的權值[41]，以避免評價者主觀性的影響，是一種確定權重的科學方法[42]。該方法已在各類菊花品種評價和優良品種篩選中發揮了重要作用[16,28,43]。

切花菊的植株較高，主莖長度在株高中占有相當比例，花朵大或者繁多，單頭切花菊要具備“莖長、頸（花梗）短”的特性[44]，多頭切花菊除了主莖上與單頭品種要求相似外，莖、枝特性主要體現在花枝的特性及排列上，具體表現在花枝（梗）的長度、曲直度、著生角度及花枝強度。所以在多頭切花菊品種莖、枝特性評價時要能體現出該類品種的特征。本研究篩選出9項指標可歸納為3個方面的因子，依次為莖長特性因子、莖粗特性因子和花枝特性因子。莖長因子由莖長及其整齊度構成；莖粗（主莖）因子由莖粗和莖充實度構成；花枝特性因子由花朵橫向聚攏程度、花朵豎向聚攏程度、花枝曲直性、花枝角度和花枝強度構成。層次分析法確定了花朵橫向聚攏程度、花朵豎向聚攏程度、花枝角度、莖充實程度、花枝強度的權重值較大，5個指標的評價權重遠大于其余指標。該評價體系將切花的外觀表現及決定采后水養表現的莖充實程度和花枝強度指標都納入評價體系，符合篩選莖、枝特性優良品種的要求。該方法篩選出的優秀品種均表現出的主莖、花枝直，花枝間夾角小，花頭聚攏，花朵集中分布于花枝頂部，整齊度高等特性，與品種在目測定性評價中表現一致，也與筆者課題在前期獨立實施的品種水養瓶插評價結果相吻合，合理性高。

本次評價的300個品種含有收集自市場的商業品種共111個，針對這些品種莖、枝特性評價結果為：一級品種12個、二級品種34個、三級品種39個、四級品種26個，表明商業品種也存在莖、枝特性表現的差異，其改良也還需將莖、枝特性作為育種目標。此外，以綠色品種為代表的特異花色品種，如：‘綠橄欖’‘鄉村音樂’‘綠精靈’‘綠邊球’‘Felling Green dark’等品種的莖、枝特性皆為四級，表明特異花色品種在莖、枝特性上還有更大的提升空間。

4 結論

應用層次分析法確定了多頭切花菊 9個莖、枝性狀的權重值，其中花朵橫向聚攏程度、花朵豎向聚攏程度的權重值最大，其次是花枝角度、莖充實程度、花枝強度；綜合9個評價指標通過K-Means聚類分析法將300個品種劃分為4個等級，62個品種為優秀、114個品種為良好、80個品種為一般、44個品種為較差，分別占 20.7%、38%、26.7%、14.6%。篩選出的優良多頭切花菊品種花枝角度小、花朵緊湊、莖稈充實程度較好，適于作為改良切花莖、枝特性的優良親本，也適于在產業上規模化生產和推廣。綜上，本研究構建的評價體系可以有效地對多頭切花菊品種莖、枝特性進行評價分級。