周長(zhǎng)軍

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大慶分院，大慶 163316）

玉米聯(lián)合體試驗(yàn)是綜合評(píng)價(jià)玉米新品種優(yōu)劣必不可少的步驟，但區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果是否準(zhǔn)確，評(píng)價(jià)方法是否合理，能否真實(shí)客觀地反映品種的真實(shí)特性，對(duì)參試品種在當(dāng)?shù)氐氖痉锻茝V顯得尤為重要。因此，客觀公正地分析聯(lián)合體試驗(yàn)，科學(xué)合理地評(píng)價(jià)參試品種的綜合生產(chǎn)力和適應(yīng)區(qū)域，對(duì)保持聯(lián)合體試驗(yàn)的穩(wěn)定性和可行性均有重要意義[1]。過去對(duì)玉米新品種的評(píng)價(jià)多依據(jù)方差分析和新復(fù)極差分析對(duì)產(chǎn)量或幾個(gè)性狀進(jìn)行互作效應(yīng)評(píng)價(jià)，分析方法繁瑣且存在片面性[2]。目前，產(chǎn)量是育種家關(guān)注及追求的焦點(diǎn)，多以產(chǎn)量作為評(píng)價(jià)品種優(yōu)劣的主要指標(biāo)。同時(shí)國(guó)內(nèi)對(duì)農(nóng)作物品種評(píng)價(jià)主要是對(duì)區(qū)域試驗(yàn)的產(chǎn)量性狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，忽視了其他性狀的重要性[3]，而在實(shí)際應(yīng)用中除產(chǎn)量外，生育期、抗病性、品質(zhì)等因素也是限制品種推廣的重要因素。因此使用適當(dāng)?shù)姆治龇椒▽?duì)品種的主要性狀及產(chǎn)量作出科學(xué)的綜合評(píng)價(jià)是有必要的，也是育種者普遍關(guān)注的問題。

對(duì)于多指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，指標(biāo)之間無(wú)法統(tǒng)一比較，且可能互相矛盾，這為作物品種的綜合評(píng)價(jià)帶來(lái)困難，如何找到一種對(duì)作物高效的評(píng)價(jià)方法就顯得尤為重要[4]?；疑P(guān)聯(lián)度法、DTOPSIS 法和同異度分析方法是對(duì)作物豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的綜合性比較，解決了玉米品種多性狀間的不同評(píng)價(jià)度問題，對(duì)各性狀統(tǒng)一度量，克服了評(píng)價(jià)的片面性，能夠客觀真實(shí)地反映玉米品種的優(yōu)劣。灰色關(guān)聯(lián)度分析在農(nóng)作物評(píng)價(jià)方面最早由劉錄祥等[5]在雜交小麥新品種中應(yīng)用，之后DTOPSIS 法和同異分析法被科研工作者廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)甘蔗、玉米、馬鈴薯、花生、大豆、小麥、棉花等農(nóng)作物新品種中，并取得了良好的效果[6-11]，為作物新品種綜合性狀評(píng)價(jià)提供了新的途徑。

本研究對(duì)2019 年黑龍江省玉米聯(lián)合體試驗(yàn)15 個(gè)品種的性狀數(shù)據(jù)，采用方差分析、灰色關(guān)聯(lián)度、DTOPSIS 和同異分析法進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)、優(yōu)劣排序，旨在為玉米育種材料篩選鑒定提供更加合理的綜合評(píng)價(jià)方法。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試驗(yàn)地點(diǎn)供試玉米品種來(lái)源于2019 年黑龍江省東華北中熟春玉米聯(lián)合體區(qū)試的參試組合，分別為AN4、XN168、AY84、PY5、AF3 號(hào)、SFW2、AY183、AD5 號(hào)、AF5 號(hào)、AY182、AY184、PY216、SFW3、HT4 及對(duì)照品種德美亞3號(hào)。試驗(yàn)在富錦市、牡丹江市、雞東縣、延壽縣、佳木斯市、樺南縣、寶清縣、尚志市等地進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，小區(qū)面積20m2，5 行區(qū)，行長(zhǎng)6m，行距0.67m，株距22.5cm。為確保出苗，播種時(shí)每穴3 粒，保苗密度4500 株/667m2。四周設(shè)4 行保護(hù)行。

試驗(yàn)調(diào)查參照《玉米種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[12]，在玉米植株生長(zhǎng)期間，分別適時(shí)在田間調(diào)查記載生育期、株高、穗位高、大斑病、莖腐病；在玉米植株成熟后，每小區(qū)取連續(xù)10 個(gè)正常生長(zhǎng)果穗，自然風(fēng)干后，對(duì)活動(dòng)積溫（≥10℃）、穗長(zhǎng)、穗粗、禿尖長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重、出籽率等性狀考種并記錄；收獲時(shí)，收取中間3 行，收獲面積為12m2，按照水分含量（14%）折算小區(qū)產(chǎn)量。其中，穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重、出籽率為產(chǎn)量構(gòu)成性狀，株高、穗位高為植物學(xué)性狀，大斑病、莖腐病為抗病性狀，均具有較高的代表性，能夠反映出玉米群體的綜合表現(xiàn)，對(duì)其有很強(qiáng)的整體評(píng)價(jià)效果。試驗(yàn)中所考察的農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)見表1。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法試驗(yàn)采用方差分析法、灰色關(guān)聯(lián)度法、DTOPSIS 法、同異分析法對(duì)表1 數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，具體分析步驟詳見參考文獻(xiàn)[2]、[7]、[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 各性狀權(quán)重值參試品種（系）各性狀的權(quán)重見表2。各性狀權(quán)重大小順序?yàn)椋核胛桓撸局旮撸痉e溫＞生育期＞出籽率＞穗粗＞莖腐?。井a(chǎn)量＞穗長(zhǎng)＞百粒重＞穗行數(shù)＞行粒數(shù)＞大斑病＞禿尖長(zhǎng)。產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成要素及其他性狀所占權(quán)重值通過灰色理論系統(tǒng)計(jì)算求出，避免人為設(shè)置權(quán)重時(shí)為突出某一性狀使其權(quán)重占比過高的不合理性，從而使評(píng)價(jià)結(jié)果具有更高的可靠性和科學(xué)性，與生產(chǎn)實(shí)際中對(duì)品種的豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)要求相符合。

2.2 灰色關(guān)聯(lián)度法分析結(jié)果由表3 可知各參試品種（系）的灰色綜合評(píng)判值，根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度法計(jì)算結(jié)果對(duì)品種的優(yōu)劣進(jìn)行排序與根據(jù)品種產(chǎn)量進(jìn)行的排序略有差異，但整體上差異不大。其中差異最大的為AY182，從產(chǎn)量排名第11 位上升至第5 位，其次是品種AD5 號(hào)，由第9 位上升至第6 位；而PY5、SFW2 分別由第4 位和第7 位下降至第7 位和第10 位；其他品種如XN168、AY184、德美亞3 號(hào)等排名略有浮動(dòng)但差異不大；產(chǎn)量與灰色關(guān)聯(lián)度法的排序中排名第1 位的品種AN4 排名沒有變化。由此可以看出產(chǎn)量排序和灰色關(guān)聯(lián)度法排序結(jié)果既有重合又有差異。

表1 參試品種各性狀原始數(shù)據(jù)

表2 各性狀關(guān)聯(lián)度及權(quán)重

表3 4種分析方法結(jié)果比較

2.3 DTOPSIS法與同異度法分析結(jié)果由表3 可知，根據(jù)DTOPSIS 法與同異分析法的計(jì)算結(jié)果排序與根據(jù)品種產(chǎn)量進(jìn)行的排序具有較大差異，但這兩種方法之間差異不大。如產(chǎn)量排名第1 位的品種AN4 同時(shí)在兩種分析方法中下降至第7 位；排名第2 位的品種XN168 同時(shí)上升至第1 位；產(chǎn)量排名第9 位的AD5 號(hào)在DTOPSIS 法分析中上升至第4 位，在同異度分析中上升至第6 位；變化最大的是AY182，從產(chǎn)量排名第11 位分別在兩種方法中上升至第2 位和第3 位；而AY84 由產(chǎn)量排名第3 位下降至兩種方法中的第6 位和第5 位；AY183 由第8 位下降至第14 位和第13 位。在4 種分析方法中，對(duì)照品種德美亞3 號(hào)排名在第2～5 位之間，排名變化幅度不大，說明對(duì)照品種德美亞3 號(hào)的綜合性狀較好，在試驗(yàn)中的表現(xiàn)較為穩(wěn)定。綜上分析可以看出產(chǎn)量排序與DTOPSIS 法和同異度法分析排序變化差異明顯，DTOPSIS 法與同異度法分析排序中略有差異，但整體上差異不大。

2.4 不同分析方法結(jié)果的比較為評(píng)價(jià)方差分析法、灰色關(guān)聯(lián)度法、DTOPSIS 法、同異分析法分析結(jié)果的可靠性和優(yōu)劣，利用SPSS 19.0 軟件對(duì)4 種分析方法的排名進(jìn)行相關(guān)性分析，明確這3 種分析方法的結(jié)果相較于僅依據(jù)產(chǎn)量評(píng)價(jià)品種（系）優(yōu)劣的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)進(jìn)行區(qū)分度比較，ρ區(qū)=（τmax-τmin）/（τmax-τmin），τmax表示最大值，τmin表示最小值，該式反映參數(shù)的離散程度，一般而言離散程度越大，區(qū)分程度越好，相應(yīng)的分析方法就越好。

2.4.1 相關(guān)性分析相關(guān)性分析結(jié)果顯示：方差分析法與灰色關(guān)聯(lián)度法和同異分析法的秩相關(guān)系數(shù)分別為0.829 和0.661，達(dá)極顯著水平（表4），與DTOPSIS 法的秩相關(guān)系數(shù)為0.557，相關(guān)性最小但也達(dá)顯著水平。除方差分析法外，其他3 種分析方法之間的秩相關(guān)系數(shù)也均為極顯著，說明這4 種分析方法之間關(guān)系密切，都能真實(shí)反映玉米品種的優(yōu)劣表現(xiàn)且統(tǒng)計(jì)趨于一致。由此可以看出僅以產(chǎn)量來(lái)評(píng)價(jià)品種優(yōu)劣的方差分析方法，仍是一種常用的方法，因?yàn)楫a(chǎn)量是品種多個(gè)性狀綜合作用的結(jié)果；而其他3 種分析方法涵蓋了品種的大部分性狀信息，則更具有可靠的統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)，能夠使參試品種排序更加合理。

表4 不同分析方法的相關(guān)分析結(jié)果

2.4.2 區(qū)分度評(píng)判區(qū)分度表示評(píng)判值的離散程度，其值越大說明相應(yīng)的分析方法越準(zhǔn)確。由表5可以看出，在4 種分析方法中DTOPSIS 法的區(qū)分度最大，為0.6371；其次是灰色關(guān)聯(lián)度法與同異分析法，分別是0.2838、0.2152；最后是方差分析法，為0.0579。由此說明4 種分析方法中DTOPSIS 法綜合評(píng)價(jià)效果比其他3 種方法更好，方差分析法的評(píng)價(jià)效果最差。

表 5各種分析方法區(qū)分度值

2.4.3 綜合評(píng)價(jià)灰色關(guān)聯(lián)度法、DTOPSIS 法和同異分析法的優(yōu)勢(shì)從表3 中的產(chǎn)量數(shù)據(jù)可以體現(xiàn)，產(chǎn)量排名前7 位的品種（系），在方差分析中彼此之間產(chǎn)量差異不顯著。雖然產(chǎn)量數(shù)據(jù)給出了各品種的排名，但并未考慮到影響產(chǎn)量的其他因素，因此若僅依據(jù)產(chǎn)量排名這一生產(chǎn)中常用的方法評(píng)價(jià)這幾個(gè)品種（系）的優(yōu)劣則不夠科學(xué)，而灰色關(guān)聯(lián)度法、DTOPSIS 法和同異分析法綜合了多個(gè)性狀的表現(xiàn)，較僅根據(jù)產(chǎn)量進(jìn)行品種優(yōu)劣評(píng)價(jià)則具有更強(qiáng)的可靠性。

3 討論

聯(lián)合體試驗(yàn)是玉米新品種審定和推廣應(yīng)用的前提，其目的是鑒定玉米新品系在不同試驗(yàn)地點(diǎn)的產(chǎn)量、抗逆和抗病性的綜合表現(xiàn)。產(chǎn)量一直是我國(guó)育種工作者關(guān)注的焦點(diǎn)，但產(chǎn)量是品種（系）各種性狀相互作用的結(jié)果，僅以產(chǎn)量或其他某一性狀的表現(xiàn)對(duì)品種進(jìn)行評(píng)價(jià)往往會(huì)顧此失彼，尤其是產(chǎn)量等數(shù)量性狀在統(tǒng)計(jì)過程中出現(xiàn)的誤差可能對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果造成嚴(yán)重干擾，甚至錯(cuò)失某些具有改良推廣應(yīng)用潛力的品種（系）。因此，綜合評(píng)價(jià)品種（系）的各種性狀，對(duì)發(fā)現(xiàn)聯(lián)合體試驗(yàn)中有較大推廣潛力的新品種具有重要意義[2]。

本研究采用2019 年黑龍江省聯(lián)合體玉米新品種的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果顯示（表3），在方差分析法和灰色關(guān)聯(lián)度法分析中排名第1 的品種AN4，在DTOPSIS 法和同異分析法中其排名均有較大幅度的退步，造成這一結(jié)果的原因就是AN4 的莖腐病、禿尖長(zhǎng)等性狀指標(biāo)較低，這意味著在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程中該品種在抗病性上可能會(huì)出現(xiàn)問題；而品種XN168，在方差分析法中排第2 位，灰色關(guān)聯(lián)度法中第3 位，在DTOPSIS 法和同異分析法中排名均上升到第1 位，此品種除株高較高外，其余性狀指標(biāo)都較優(yōu)異，而株高受氣候、土壤條件影響變化幅度較大，由此可見XN168 在豐產(chǎn)、抗病等方面表現(xiàn)都十分突出，在今后的生產(chǎn)應(yīng)用中值得推廣；產(chǎn)量排名第11 位的AY182 在其他3 種分析方法中同時(shí)上升至前5 位，由表1 可以看出AY182 除產(chǎn)量外其他性狀表現(xiàn)均與理想品種值十分接近。因此可以看出灰色關(guān)聯(lián)度法、DTOPSIS 法和同異分析法分析結(jié)果都是根據(jù)參試品種綜合性狀的實(shí)際表現(xiàn)進(jìn)行整體評(píng)價(jià)，因而這3 種方法較僅依據(jù)個(gè)別性狀的表現(xiàn)進(jìn)行優(yōu)先度排序更加科學(xué)合理。

深入對(duì)比4 種分析方法發(fā)現(xiàn)，灰色關(guān)聯(lián)度法、DTOPSIS 法和同異分析法都能夠?qū)⑵贩N的多個(gè)性狀進(jìn)行綜合分析排序，結(jié)果差異可能由各自分析計(jì)算方法不同所致。但DTOPSIS 法分析品種間的區(qū)分度值較大，反映出該方法對(duì)品種綜合性狀進(jìn)行量化比較的能力較強(qiáng)，對(duì)品種綜合性狀優(yōu)劣的分辨能力更強(qiáng)，這一結(jié)論與多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果既有相同之處又存在差異。閆向前等[14]在幾種方法研究中認(rèn)為模糊概率分析方法最優(yōu)。郭瑞林等[13]認(rèn)為灰色多維度、同異分析效果最好。而本試驗(yàn)與蘇天增等[15]、李彥平等[16]、楊坤等[17]研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

綜上所述，4 種分析方法都能夠?qū)τ衩自囼?yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，且結(jié)果可靠。方差分析法的理論與方法成熟，卻只能分析單一性狀，而其他3 種分析方法排序雖有所差別，其原因可能是各自計(jì)算方法不同所致，但都能充分考慮產(chǎn)量及多個(gè)性狀信息，尤其是在方差分析中產(chǎn)量差異不顯著時(shí)，對(duì)參試品種的綜合評(píng)價(jià)排序就顯得更加客觀合理。DTOPSIS 法區(qū)分度大，較其他2 種方法分辨品種優(yōu)劣能力更強(qiáng)，因此DTOPSIS 法在今后面對(duì)作物品種試驗(yàn)大量數(shù)據(jù)分析時(shí)有很大的利用價(jià)值。同時(shí)，根據(jù)不同作物特點(diǎn)及當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)踐確定理想目標(biāo)性狀值，并以此來(lái)計(jì)算作物權(quán)重值是3 種分析方法綜合評(píng)價(jià)品種優(yōu)劣的關(guān)鍵。