基于DTOPSIS法對廣西馬鈴薯品種系的綜合評價

張秀芬 何文 莫周美 李恒銳 李文硯 劉連軍

摘 ? ?要：以22份馬鈴薯品種（系）為試驗材料，應用逼近理想解的排序方法（DTOPSIS法）對馬鈴薯的株高、主莖數、芽眼深淺、667 m2產量、花色苷含量、淀粉含量、干物質含量、還原糖含量等8個性狀指標進行綜合評價。其中，賦予產量性狀指標中667 m2產量的權重值最大，為0.300 0。結果表明，22個供試品種中，‘DNJ大紅心‘DNJ小紅心‘桂農薯1號綜合性狀最好，可作為良種在廣西地區進一步示范推廣。

關鍵詞：馬鈴薯;DTOPSIS法;綜合評價;品種篩選;廣西地區

中圖分類號：S532 文獻標識碼：A 文章編號：1673-2871（2020）10-075-06

Abstract： Twenty-two varieties （lines） were used as test materials， the dynamic technique for order preference by similarity to ideal solution（DTOPSIS）method was applied to comprehensively evaluate eight trait indicators of Solanum tuberosum. The eight character indexes respectively were plant height， main stem number， eye depth， the average yield per 666.7 m2， anthocyanin content， starch content， dry matter content and reducing sugar content. Among them， the weight value of the yield per 666.7 m2 was assigned the largest weighted value， which was 0.300 0. The result showed that potato varieties （lines） ‘DNJ Dahongxin，‘DNJ Xiaohongxin and‘GuinongshuNo. 1 were observed the best comprehensive characters among the 22 tested varieties， which could be further demonstrated and promoted in Guangxi province.

Key words： Solanum tuberosum; DTOPSIS method; Comprehensive evaluation; Variety（lines） screening; Guangxi region

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.），一年生草本植物，屬茄科茄屬，俗稱洋芋、土豆等，原產于南美洲的安第斯山脈，是糧菜兼用型作物，當前已普遍種植于世界各地[1-3]。馬鈴薯具有豐富的營養，低脂肪、高碳水化合物、高維生素、高鉀等都是它的特點，被譽為“地下蘋果”[4]。馬鈴薯具有很強的適應性，廣泛種植于我國各地，北方地區的黑龍江、吉林、遼寧、河北、山西、內蒙古、寧夏、甘肅、陜西、青海、新疆等地方和西南地區的云南、貴州、四川、西藏進行春種，南方地區進行秋冬種植，主要有廣東、廣西、海南、福建、臺灣[5]。中國是世界上最大的馬鈴薯種植國，馬鈴薯的總產量居世界首位，目前廣泛應用于食品工業、淀粉工業、醫藥工業和飼料工業等[4]。我國于2015年提出實施馬鈴薯主糧化戰略，馬鈴薯并列小麥、玉米、水稻，成為第四大糧食作物，這為馬鈴薯產業的發展提供了新的歷史機遇[6]。據賓士友等[7]報道，2017年廣西種植馬鈴薯的面積達5.89萬hm2，總產量在114萬t左右。在馬鈴薯主糧化的歷史形勢下，馬鈴薯產業的發展，將加快農民脫貧致富的步伐，提高地方的財政收入水平，帶動全區經濟的繁榮發展[8]。長期以來，廣西馬鈴薯種植品種單一老化現象嚴重，許多優良新品種不能在廣西得到推廣種植。目前生產上的當家品種主要是‘費烏瑞它，該品種由于種植時間較長，品種退化嚴重，抗病能力減弱，產量及品質下降。因此，實現馬鈴薯品種更新換代，已成為廣西馬鈴薯產業發展亟需解決的重要問題。為提高崇左市馬鈴薯產業發展水平，綜合評價馬鈴薯新品系，對選育和推廣綜合性狀優良的馬鈴薯品種具有重要意義。

豐富的種質資源是培育優異品種的基礎[9]，綜合評價是良種選育的一個重要環節，能對品種進行全面客觀地評價[10]。常用的綜合評價方法主要有灰色關聯度法、層次分析法、隸屬函數法、模糊數學法等。逼近理想解的排序法（Dynamic Technique for Order Preferenceby Similarity to Ideal Solution，DTOPSIS法）是一種多目標決策分析方法，把每個指標都統一標準進行無量綱化處理，然后綜合分析評價，能詳細地比較各指標間的差異，評價結果科學合理[11-12]。李文硯等[13]應用DTOPSIS法對21份蘋婆品系進行分析，篩選出‘SK-7‘XD-3和‘SK-833個綜合表現優良的蘋婆品系;李文硯等[14]應用DTOPSIS法對11個草莓品種的產量、果實品質等11個性狀指標進行綜合評價，篩選出了適合在廣西地區推廣種植的優良草莓品種;劉松濤等[15]利用DTOPSIS法評價當前推廣的緊湊型、半緊湊型和松散型玉米共34份材料在不同生態區適應性的綜合性狀，得到了滿意的結果;邢曉寧[16]用DTOPSIS法綜合評價了13個參試花生品種的11個綜合農藝性狀，表明該方法可以更加準確、合理地評估花生新品種。近年來DTOPSIS法被廣泛應用于農作物等品種的綜合評價中，都取得了較滿意的結果[10，17]。

筆者應用DTOPSIS法綜合評價不同馬鈴薯品種（系），以期篩選出綜合性狀優良的馬鈴薯品種，為廣西地區馬鈴薯產業的良種選育和推廣提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為22份馬鈴薯種質，‘D3-24（7）‘D4-26（1）-1‘D3-25（39）-3‘Z3（17）‘D5-24（33）‘D15-5（4）-1.4‘龍園寶貴資源‘DNJ大紅心‘Z5（6）-2‘D4-26（1）-5‘Z4（1）-3.2‘D3-25（39）-1‘D18-15（3）-2‘D4-26（1）-6‘DNJ小紅心‘D3-25（40）‘D3-25（22）‘D3-25（14）‘D3-25（22）-4是品系，‘桂彩薯1號‘桂農薯1號是商業品種，以上材料的育種單位均為廣西農科院經作所和廣西大學，‘費烏瑞它是商業品種，由荷蘭ZPC公司完成育種，該22份材料均由廣西農科院經作所鄭虛研究員和廣西大學鄧英毅老師提供。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 試驗時間為2018年11月至2019年3月，試驗地點在廣西崇左市龍州縣廣西南亞熱帶農業科學研究所馬鈴薯試驗基地，該地區氣候溫和，雨量充沛，有利于馬鈴薯生長。試驗過程中，選擇薯形整齊，表皮光滑的馬鈴薯作為種薯，使用經過500倍甲基托布津溶液浸泡的刀具切薯，每塊種薯大概25 g，保留2個芽眼，然后用3份石灰和1份甲基托布津的混合物拌種。667 m2施有機肥1 000 kg，中微量元素10 kg，硫酸鉀復合肥100 kg，硫酸鉀肥15 kg，然后采用起壟雙行“品”字形栽培的方式種植。在肥料的兩邊擺薯，株行距25 cm×20 cm。試驗按隨機區組排列設計，設置3個重復小區，每個小區種植面積為6 m2，每個小區種植40株馬鈴薯。試驗按照田間常規管理，出苗后噴施殺菌殺蟲藥劑，及時培土除草，各處理間水肥管理一致。

1.2.2 指標測定及方法 每個小區隨機抽取5株，在馬鈴薯生長旺盛期測定植株株高、主莖數，在收獲的時候觀察芽眼深淺、測定667 m2產量，收獲后測量其干物質、還原糖、花青素、淀粉含量等指標。參考李志霞等[18]用3，5-二硝基水楊酸法測定馬鈴薯還原糖含量，淀粉含量用國標GB 5009.9—2016提供的酸水解法測定，參考齊會娟等[19]提取藍靛果中花色苷的方法提取馬鈴薯花色苷，用O.D.法測定總花色苷含量;測定干物質含量時，將鋁盒質量記為m1，馬鈴薯鮮薯切成薯片，稱重，記為m2，105 ℃殺青30 min，然后65 ℃烘干至恒重，將鋁盒和干物質一起稱重，計為m3，然后根據公式[DM=（m3-m1）/m2×100]計算干物質含量。產量性狀是當地評價馬鈴薯的重要指標，根據當地的生產需求及專家意見[20]，賦予產量最高值，8個指標中，株高、主莖數、芽眼深淺、667 m2產量、還原糖含量、花色苷含量、淀粉含量、干物質含量相應權重依次為0.05、0.09、0.12、0.30、0.15、0.09、0.05、0.15。

1.3 統計分析

使用SPSS 20.0進行馬鈴薯各品種（系）間不同性狀指標的差異顯著分析，采用Excel 2010計算分析DTOPSIS法各運算步驟，具體步驟如下[10]：

（1）建立原始數據矩陣A：

其中，m為品種數，n為指標數。

（2）將A進行無量綱化處理，得到可以比較的規范化矩陣Z，其中Zij為

其中（1）式為正向指標，（2）為逆向指標。

（3）建立加權的規范化決策矩陣 R，其中Rij=Zij×Wij，其中Wij為第j個指標的權重值（i=1，2，3，…，m;j=1，2，3，…，n）。

（4）建立品種性狀的理想解與負理想解：

（5）采用歐幾里德范數作為距離的測定，得出各品種與理想解的距離為：

各品種與負理想解的距離為：

（6）求出各品種對理想解的相對接近度：

按 Ci大小排序，最大者即為綜合性狀優良的品種。

2 結果與分析

2.1 馬鈴薯各品種（系）主要性狀指標的測定結果分析

如表1所示，22個馬鈴薯品種（系）的8個性狀指標中，株高為32.50～82.00 cm，其中‘DNJ小紅心株高最高，‘Z5（6）-2株高最低;主莖數為1.75～3.50個，其中‘Z4（1）-3.2主莖數最多，‘D4-26（1）-6主莖數最少;芽眼深度為0.5～3.4 mm，其中，‘D3-25（22）-4芽眼最深，‘D15-5（4）-1.4芽眼最淺;667 m2產量為274.1～1 670.4 kg，其中‘DNJ大紅心667 m2產量最高，‘龍園寶貴資源667 m2產量最低;還原糖含量為0.26～4.93 mg·g-1，其中‘D15-5（4）-1.4還原糖含量最高，‘D3-25（40）還原糖含量最低;花色苷含量為1.69～122.56 mg·100 g-1，其中‘Z3（17）花色苷含量最高，‘D15-5（4）-1.4花色苷含量最低;淀粉含量為61.50～70.00 g·100 g-1，其中‘D15-5（4）-1.4淀粉含量最高，‘D3-25（22）-4淀粉含量最低;干物質含量為15.28%～20.05%，其中‘D3-25（39）-1干物質含量最高，‘D3-25（14）干物質含量最低。

2.2 無量綱化處理

8個性狀原始數據的量綱和數量級不同，不可直接比較，需將矩陣A進行無量綱化處理。將8個指標分為兩類：（1）正向指標（株高、主莖數、667 m2產量、花色苷含量、淀粉含量、干物質含量），以22份樣本中最大值作為分母，分別除各樣本該指標的數值;（2）逆向指標（芽眼深淺、還原糖含量），以22個樣本中最小值為分子，除以各樣本該指標的數值，計算得到無量綱化結果（矩陣Z），見表2。

2.3 建立決策矩陣R

決策矩陣表示決策方案與有關因素之間相互關系的矩陣表式，常用來進行定量決策分析。根據馬鈴薯主要育種目標和實際生產需要，賦予各性狀不同的權重，Wj∈{0，1}，且∑Wj=1。8個性狀按表1順序分別賦予不同權重值：0.05、0.09、0.12、0.30、0.15、0.09、0.05、0.15。用各指標權重值Wj依次乘以矩陣Z中無量綱化處理結果對應值，得到決策矩陣R（表3）。

2.4 品種性狀的理想解和負理想解

根據決策矩陣R得到的8個性狀的理想解與負理想解數列分別為： Xj+=[0.050 0，0.010 0，0.090 0，0.350 0，0.040 0，0.030 0，0.250 0，0.150 0];Xj?=[0.019 9，0.005 7，0.013 2，0.057 4，0.002 1，0.000 4，0.219 3，0.114 3]。

2.5 22個品種理想解的相對接近度計算

根據公式Ci=S?/（S++S?），可計算出22份材料理想解的相對接近度，即Ci值。其中S+為各材料與理想解的距離，S?為各材料與負理想解的距離。由表4可以看出，用DTOPSIS分析法與產量評價結果有所不同。兩種評價方法位次不變的有‘DNJ大紅心（位列第1）、‘DNJ小紅心（位列第2）、‘桂農薯1號（位列第3）、‘D3-25（39）-1（位列第6）、‘桂彩薯1號（位列第7）、‘D4-26（1）-5（位列第21）、‘龍園寶貴資源（位列第22）;位次變化不大的有‘D18-15（3）-2（DTOPSIS法評價位次4，產量評價位次5）、‘D3-25（40）（DTOPSIS法評價位次5，產量評價位次4）、‘D3-25（39）-3（DTOPSIS法評價位次8，產量評價位次9）、‘D3-24（7）（DTOPSIS法評價位次9，產量評價位次8）、‘Z5（6）-2（DTOPSIS法評價位次16，產量評價位次17）;位次變化較大的有‘Z4（1）-3.2（DTOPSIS法評價位次10，產量評價位次14）、‘費烏瑞它（DTOPSIS法評價位次11，產量評價位次13）、‘D5-24（33）（DTOPSIS法評價位次12，產量評價位次15）、‘D4-26（1）-6（DTOPSIS法評價位次13，產量評價位次16）、‘D15-5（4）-1.4（DTOPSIS法評價位次14，產量評價位次19）、‘Z3（17）（DTOPSIS法評價位次15，產量評價位次18）、‘D4-26（1）-1（DTOPSIS法評價位次17，產量評價位次20）、‘D3-25（14）（DTOPSIS法評價位次18，產量評價位次10）、‘D3-25（22）（DTOPSIS法評價位次19，產量評價位次12）、‘D3-25（22）-4（DTOPSIS法評價位次20，產量評價位次11）。根據 DTOPSIS 法原理，Ci 值越大綜合性狀越好，Ci 值最大者為綜合性狀最優品系，由表4可知，Ci 值排名前三的有‘DNJ大紅心‘DNJ小紅心‘桂農薯1號，說明他們的綜合性狀較好，適合在廣西崇左地區種植。

3 討論與結論

農作物的綜合評價是一個多目標的決策問題，由于各個目標間沒有統一的度量標準，各個目標間不能同時達到理想解。利用DTOPSIS法進行評價，在一定程度上克服了各個目標不能統一的問題，因而可以推廣應用于農作物新品種的綜合評價[21]。

DTOPSIS法通過綜合分析多個理化和農藝性狀指標實現對馬鈴薯品種（系）的評價，可以彌補用產量進行統計分析的不足，能夠客觀合理地反映出多個性狀對品種優劣的影響[22]，可以為品種的推廣提供較為準確的依據。DTOPSIS法評價品種穩定性的關鍵在于參考性狀的選擇和權重值的分配。

在馬鈴薯評價中，產量依然是最重要的評價性狀，因此賦予產量最大權重值，在本文中，不僅完成對馬鈴薯相關農藝性狀的評價，同時也評價了其品質，綜合農藝性狀和品質的評價結果，從22份馬鈴薯材料中篩選出性狀優良的‘DNJ大紅心‘DNJ小紅心‘桂農薯1號，這3個品種在種植過程中表現出產量、高綜合性狀較好的特點，適合在高溫高濕的廣西地區種植，另外這3個品種大中薯率高，能夠滿足消費者對大薯的需求。綜上所述，該材料適合在崇左地區種植推廣。

廣西馬鈴薯都是在秋冬季種植，馬鈴薯對溫度濕度要求較高，所以在推廣種植的過程中，最好覆膜種植保溫保墑，膜下拉滴管，保證馬鈴薯不同時期的需水量。

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