基于DTOPSIS分析法的廣西甘蔗品系評價

韋宏錘 韋貴劍 陳用 劉明 韋維 羅奧柔 韋曉

(1河池市農業科學研究所/廣西農科院河池分院 廣西宜州 546306;2廣西農業科學院水稻研究所 廣西南寧 530007)

甘蔗是中國最為重要的糖料作物。廣西是中國蔗糖的主產區，甘蔗種植面積及產量均居全國第1位［1］。桂西北的河池市具有獨特的喀斯特地形地貌，冬夏季光照和雨水量充足，很適宜甘蔗生長。據統計，河池市2018年甘蔗種植面積為5.73萬hm2［2-3］，蔗糖業是該市“十大百萬”扶貧產業之一，已成為當地農業發展的支柱產業和農民脫貧致富的主要經濟來源［4］。甘蔗品種是甘蔗生產諸多要素中最為重要的一個［5］。當前河池蔗區以種植新臺糖16號、新臺糖22號、桂糖42號、柳城05-136為主。但是由于多年的種植，這些品種已經出現宿根發株率低、易感病、易倒伏和宿根年限短等退化情況［6］。甘蔗栽培品種單一，一方面會造成該品種不能適時采收，另一方面也會導致病害流行，甚至會帶來災難性的后果。因此，選育優質新品種迫在眉睫。

DTOPSIS法是姚興濤［7］提出的一種多目標決策方法，該方法從多性狀的角度對參試材料進行評價，考慮的性狀多，包含的信息量大，得到的結果更加客觀［8］。目前，DTOPSIS法已在甘蔗、水稻、玉米、大豆、油菜等作物新品種綜合評價上得到廣泛應用。對于品種的綜合評價，楊昆等［9］認為，在客觀評價品種方面，DTOPSIS法相比灰色關聯度法更加準確。近年來，DTOPSIS法也被廣泛用于甘蔗區域試驗的綜合評價。秦昌鮮等［10］利用DTOPSIS法評價2015—2017年龍州點區試甘蔗新品種；覃耀冠等［11］采用DTOPSIS法對廣西區試甘蔗新品種進行綜合評價。本研究擬采用DTOPSIS分析法對廣西2017—2019年甘蔗品種區域試驗河池點1年新植2宿根新品系進行評價，了解其在河池蔗區的適應性、豐產性、含糖量等綜合性狀表現，為其在河池蔗區推廣種植提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

參試材料10個，分別為桂糖10-517、桂糖10-434、柳糖10-21、桂糖11-80、河糖11-145、桂糖10-2018、桂糖10-3006、桂糖10-2003、桂糖11-2142和新臺糖22號。以新臺糖22號（下稱ROC22）為對照品種。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

開展1年新植2年宿根試驗，在廣西河池市農業科學研究所試驗基地進行。試驗地肥力中等，用大型拖拉機一犁二耙后開行。試驗采用完全隨機區組設計，每個參試品種為一個處理，3次重復，4行小區，小區面積35.2 m2。第一年新植采用等行距種植，行距為1.1 m，行長8 m，下種量為90 000芽/hm2，設2行保護行。

1.2.2 項目調查

調查甘蔗農藝性狀指標發株率、分蘗率等。病蟲害主要調查黑穗病發病率。分別分析新植、宿根蔗的蔗糖分；調查甘蔗收獲前的株高、莖徑及有效莖數；收獲時測定小區的蔗莖產量，根據平均甘蔗蔗糖分和原料蔗產量計算得出含糖量。采用DTOPSIS綜合評價法，以1年生新植2年宿根發株率（%）、分蘗率（%）、株高（cm）、莖徑（cm）、有效莖數（條/hm2）、實際產量（kg/hm2）、蔗糖分（%）、含糖量（kg/hm2）、黑穗病率（%）等9個工農藝性狀的平均值作為綜合評價指標。

1.2.3 數據處理與分析

1.2.3.1 原始數據無量綱化

由于各性狀單位不同不便比較，在分析前先對各性狀數據進行無量綱化處理。根據育種目標，將選育過程中數值越大越好的性狀發株率、分蘗率、有效莖數、實際產量、蔗糖分、含糖量等作為正向指標，株高、莖徑為中性指標，數值越小越好的性狀黑穗病率作為負向指標。

正向指標：

式中，Y imax=max(Y ij)，max代表最大值。

中性指標：

式中，Y j0代表第j個性狀目標值（由于株高和莖徑過大或者過小都不好，因此目標值取中間值），abs代表絕對值。

負向指標：

式中，Y imin=min(Y ij)，min代表最小值；i代表甘蔗品種編號i＝1，2，3……10（下同），j代表性狀指標i=1，2，3……10（下同），Y ij代表第i個品種的第j個性狀，Z ij表示Z中第i個品種第j個性狀的觀察測量值進行無量鋼化處理后的對應值。

1.2.3.2 求取決策矩陣

計算對應的決策矩陣（R ij）：

式中，R ij為R中第i個品系第j個性狀的相應值，根據孫玉勇等［12］利用DTOPSIS法綜合評價甘蔗新品種的經驗，賦值各性狀指標權重，按發株率、分蘗率、黑穗病率、株高、莖徑、有效莖數、實際產量、11—12月糖分、1—3月糖分、含糖量順序為：

Wj＝｛0.07，0.08，0.05，0.05，0.05，0.1，0.2，0.1，0.1，0.2｝

1.2.3.3 計算正負理想解

1.2.3.4 計算各新品系對理想解的接近度

根據距離測度公式和歐幾里德范數計算各品系與理想解的距離，其中分別代表正理想解、負理想解和決策矩陣，公式如下：

2 結果與分析

2.1 各品系發株率

從表1可知，參試品系發株率介于60.38%～95.48%，總體的發株率表現較好，各品系發株率均高于對照，而發株率達90%以上的有桂糖10-2003、桂糖10-434和桂糖10-3006。

表1 1年新植2年宿根試驗調查結果

2.2 各品系分蘗率

從表1可知，分蘗率總體較低，介于23.73%～54.26%，參試品系間差異較小。新植砍收后天氣干旱以及未能及時破壟松蔸是導致分蘗率普遍較低的原因。有7個品系分蘗率高于對照，分蘗率表現較好的分別是河糖11-145和桂糖11-2142。

2.3 各品系黑穗病情況

黑穗病是田間種植普遍存在的病害。從表1可知，黑穗病發病率在0.45%～12.14%，只有4個品系黑穗病發病率低于對照，分別是桂糖10-517、桂糖10-434、桂糖10-2018、桂糖11-2142。發病最少的是桂糖10-434，發病率僅為0.45%；其次是桂糖11-2142，發病率為0.73%。

2.4 有效莖

甘蔗有效莖是影響甘蔗最終產量的關鍵因素。從表1可知，各品系有效莖整體表現一般，只有河糖11-145和桂糖10-3006有效莖低于對照，這2個品系其他性狀表現較好，但是由于有效莖較低，最終含糖量也相對較低。

2.5 各品系實際產量情況

從表1可知，各品質實際產量總體表現較好，只有柳糖10-21和河糖11-145實際產量低于對照。實際產量前5排序為桂糖10-2003＞桂糖10-517＞桂糖11-2142＞桂糖10-2018＞桂糖10-434。

2.6 各品系糖分情況

從表1可知，1—3月份甘蔗蔗糖分含量表現較好的是桂糖10-2003、河糖11-145、桂糖10-2018、桂糖10-3006、桂糖10-434，其余品種均低于對照。從11—12月份蔗糖分含量表現情況可看出，以上4個品系為早熟高糖品系，蔗糖分含量最高可達15.12%。

2.7 各品系含糖量情況

含糖量是衡量甘蔗最重要的指標之一。從表1可知，參試品系中只有柳糖10-21含糖量低于對照，含糖量排序為桂糖10-2003＞桂糖10-517＞桂糖10-2018＞桂糖10-434＞桂糖10-2142。

2.8 DTOPSIS分析

2.8.1 數據無量鋼化處理

各性狀數據無量綱化處理結果見表2。

表2 無量綱化數據處理結果

2.8.2 求取決策矩陣和計算理想解數列

根據DTOPSIS法決策矩陣計算公式得出決策矩陣（表3），根據正理想解計算公式和負理想解計算公式得出X+j＝｛0.070，0.080，0.050，0.050，0.050，0.100，0.209，0.100，0.100，0.20｝，＝｛0.044，0.035，0.003，0.046，0.045，0.067，0.134，0.082，0.085，0.118｝

表3 DTOPSIS法決策矩陣及正負理想解數列

2.8.3 計算各新品系對理想解的接近度

由表4可知，除柳糖10-21外，其余品系Ci值均高于對照，說明其他8個品系的綜合性狀均優于對照ROC22。

表4 綜合性狀分析結果及排序

3 討論與結論

根據甘蔗育種的高產糖量目標，本研究的甘蔗各品系綜合性狀排序與含糖量排序大致吻合，排名前5的新品系基本一致。說明采用DTOPSIS法對甘蔗各品系性狀進行綜合評價結果非常可靠；結合各品系在田間的性狀表現，桂糖10-517、桂糖10-434、桂糖10-2018、桂糖10-2003和桂糖11-2142這5個品系的綜合性狀表現較好，適宜在河池地區大面積推廣應用；河糖11-145前期發株率低，但其他性狀表現較好，特別是糖分表現突出，若前期加大下種量保證出苗率，該品系亦可在河池蔗區推廣應用。權重系數對綜合評價結果影響較大，因此對于權重的分配一定要遵循育種目標和作物本身的特性［13］，高產量和高含糖量是甘蔗育種的重要目標，其權重應適當加大。

DTOPSIS法計算雖然復雜，但結果差異明顯，不僅能對品種進行綜合性狀排序，而且還能體現品種間差異，有利于對品種進行分類淘汰，特別適用于大量品種材料的取舍。同時對多個性狀進行評價時，應著重強調各性狀在綜合評價中的重要性差異。桂糖11-2142在C1排序中為第2，而在含糖量排序中為第5，說明其綜合性狀較好，糖分一般，該品系可用于親本材料改良，應當加以保護和利用。