基于DTOPSIS法对新疆棉花早中熟区试品种综合评价研究
2024-03-03冯胜利陈魏涛唐震超马晓江朱家辉韩俊伟
冯胜利 陈魏涛 唐震超 马晓江 朱家辉 韩俊伟
摘 要：利用DTOPSIS法对新疆棉花早中熟区试品种作出更合理地分析评价。以2020年新疆自治区棉花早中熟品种区域试验40个参试品种调查数据为资料，利用DTOPSIS法进行综合分析评价，初步研究了该方法在新疆棉花早中熟区试品种评价应用。结果表明：DTOPSIS法比只用产量进行分析更为合理，将各品种的性状指标归纳为统一的量化综合指标可以反映各品种的稳定程度；在40个参试品种，中塔河7号、新827、禾棉AW5的Ci值相对较高，综合性状良好与实际表现一致。综上所述，利用DTOPSIS法评价棉花早中熟区试品种可以较全面地分析出棉花品种的适应性，有效提高新品种推广的成功率。
关键词：新疆棉花；DTOPSIS；综合评价
中图分类号：S562 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2024.01.008
Research on Comprehensive Evaluation of Xinjiang Cotton Early and Middle Maturity Regional Trial Varieties Based on DTOPSIS Method
FENG Shengli1， CHEN Weitao1， TANG Zhenchao1， MA Xiaojiang1， ZHU Jiahui2，HAN Junwei1
（1.Agricultural Science Research Institute of the Second Division of Xinjiang Production and Construction Corps， Tiemenguan， Xinjiang 841005， China; 2.Institute of Economic Crops，Xinjiang Academy of Agricultural Sciences， Urumq， Xinjiang 830091， China）
Abstract： Using DTOPSIS method to make more reasonable analysis and evaluation of early and medium maturing cotton varieties in Xinjiang regional trials.Based on the survey data of 40 participating varieties in the 2020 Xinjiang Autonomous Region cotton early and medium maturing regional trial，the DTOPSIS method was used for comprehensive analysis and evaluation.The preliminary study investigated the application of this method in the evaluation of early and medium maturing cotton regional trial varieties in Xinjiang. The results showed that the DTOPSIS method was more reasonable than analyzing only production volume，summarize the trait indicators of each variety into unified quantitative comprehensive indicators， and it could reflect the stability of various varieties. Among the 40 tested varieties ，Tahe 7，Xin 827， and Hemian AW5 had relatively high Civalues and good overall traits，consistent with actual performance.In conclusion， using DTOPSIS method to evaluate cotton early and middle maturing regional trial varieties could comprehensively analyze the adaptability of cotton varieties and effectively improve the success rate of new variety promotion.
Key words： Xinjiang cotton; DTOPSIS; comprehensive evaluation
棉花品種综合评价是育种工作的一个重要环节。传统的棉花新品种的综合评价多以产量因素进行统计分析，其余性状因素如生育期、果枝始节位、株高、果枝数、籽指、霜前花率、品质纤维整齐度、伸长率、纺纱均匀指数等许多重要性状指标仅供参考，会影响结果的真实性和应用性。只有对新品种进行综合评价，选出综合性状表现优良的品种才具有推广应用的价值。目前棉花品种综合评价有许多方法，如主成分分析法[1-2]、隶属函数法[2]、灰色关联度法[1，3]、DTOPSIS 法[4-7]等，尤其DTOPSIS法常用于农作物新品种的综合评价，已在大田作物中应用[8-10]。利用DTOPSIS法筛选适合在广西地区种植的马铃薯品种[11]，适合崇左蔗区推广种植的甘蔗优良新品种（系）[12]，找到玉米间混作效应最优间作配型模式，达到增产增效的作用[13]。小麦新品系在云南省的适应性[14]DTOPSIS法相对其他分析方法，对最终结果的评价法较为准确，但是分析流程较为繁杂。DTOPSIS在棉花早中熟区试品种中评价应用较少。利用DTOPSIS法对新疆棉花早中熟区试参试品种进行综合分析，通过DTOPSIS法把区试品种的各性状数据进行计算分析，为进一步科学分析评价新疆棉花早中熟区试品种，以期为新疆棉花早中熟区试提供一种综合评价方法，评价区试新品种在当地的适应性及推广价值。
1 材料与方法
1.1 材料
研究材料为2020年新疆自治区棉花早中熟品种区域试验40个参试品种（表1）。
1.2 试验概况
2020年新疆自治区早中熟棉花品种区试点安排在兵团第二师农业科学研究所试验地。区试点采用随机区组排列，3次重复，小区为4行区，小区面积为20 m2，株、行距配置按照当年主栽品种模式，田间灌溉、施肥和病虫害防治等均按照当地种植栽培模式进行。
1.3 项目测定
分别测定统计分析2020年新疆自治区早中熟棉花品种的农艺性状：生育期（d）、果枝始节位 、株高（cm）、果枝数（台）、籽指（g）、霜前花率（%）；产量性状：单株铃数（个）、铃质量（g）、衣分（%）、籽棉单产（kg·hm-2）；品质性状：纤维长度（mm）、纤维整齐度（%）、比强度（cN·tex-1）、马克隆值、伸长率（%）、纺纱均匀指数。
1.4 数据分析方法
采用Microsoft Excel 2013 软件处理数据，分析方法采用DTOPSIS法。用DTOPSIS法对棉花品种进行综合评价，此方法与主成分分析法[1-2]、隶属函数法[2]、灰色关联度法[1，3]相比较，DTOPSIS法对棉花品种综合评价结果的比较准确，具体如下：
1.4.1 建立评价矩阵A 对m个品种（系），n个性状指标的平均值进行处理，建立评价矩阵A，计算公式如下：
1.4.2 数据无量纲化处理 将A进行无量纲化处理，使之成为规范矩阵Z，其中Zij=
Yij/Yjmax， Yjmax=max（Yij）（正向指标计算公式）（2）
Yjmin/Yj， Yjmin=min（Yij）（逆向指标计算公式）（3）
Yi0/（Yi0+|Yi0-Yij|）（中性指标公式）（4）
式中， i=1，2，………，m；j=1，2， ………，n；Yi0为性状目标值 。
1.4.3 确定指标的权重 用变异系数法（Coefficient of variation method）确定指标的权重。
1.4.4 建立决策矩阵R 建立加权的规范化决策矩阵R，其中Rij=WjZij是第J个指标权重。
1.4.5 计算品种（系）性状的理想解和负理想解 品种（系）性状的理想解为：
按照Ci大小排序，最大者即为最优良品种（系），同时参照理想解与负理想解，详细比较各品种（系）优劣。
2 结果与分析
2.1 构建评价矩阵
根据40个参试棉花早中熟品种的16个性状指标（表2），构建成评价矩阵A，参照公式（1）。这16个评价性状分别为生育期、果枝始节位 、株高、果枝数、籽指、霜前花率、单株铃数、铃质量、衣分、籽棉单产、纤维长度、纤维整齐度、比强度、马克隆值、伸长率、纺纱均匀指数。
2.2 无量纲化处理
正向指标：果枝始节位 、株高、果枝数、籽指、霜前花率、单株铃数、铃质量、衣分、籽棉单产、纤维长度、纤维整齐度、比强度、马克隆值、伸长率、纺纱均匀指数，以40个品种中相应性状指标的最大值为分母，分别去除各个品种该指标数值。逆向指标：生育期、马克隆值，以40个品种中相应性状指标的最小指标数值为分子，各个品种该性状指标数值为分母，这样即得到矩阵Z（表3），参照公式（2）、公式（3）、公式（4）。
2.3 确定指标的权重
用变异系数法确定指标的权重，参照公式（5）、公式（6）。对16个性状分别赋予的权重为0.03、0.04、0.11、0.06、0.07、0.08、0.07、0.03、0.03、0.06、0.04、0.01、0.07、0.07、0.14、0.09。
2.4 构建决策矩阵
用各指标权重 Wj 去乘 Z的第 j 列得到决策矩阵 R（表4），公式如下：
Rij=WjZij（12）
2.5 品种性状的理想解和负理想解
根据公式（7）、公式（8）计算得到16个性状的理想解与负理想解数，如下：
X+={0.03，0.04，0.11，0.06，0.07，0.08，0.07，0.03，0.03，0.90，0.04，0.01，0.07，0.07，0.14，0.09}（13）
X-={0.027 5，0.033 2，0.077 2，0.048 6，0.052 3，0.061 5，0.056 6，0.026 7，0.025 6，0.695 4，0.034 8，0.009 7，0.054 2，0.055 2，0.084 7，0.067 8}（14）
2.6 品种对理想解的相对接近度的分析
根据公式（9）、公式（10）分别计算得出各参试品种与正负理想解的距离，根据公式（11） 计算得出各参试品种与理想解的相对接近度（表6）。根据DTOPSIS法分析原则Ci值越大，表示该品种越接近理想的育种目标综合性状也就越优良。从表5中得出，各品种的Ci值排序与产量排序略有不同。Ci值排序前5位的品種依次为：塔河7号>中陆棉中3号>新827>鑫瑞棉6号>禾棉AW5。其中，塔河7号的Ci值最大（0.700 8），其产量排名第2；中陆棉中3号的Ci值排名第2，其产量排名第8；新827的Ci值排名第3，其产量排名第5；禾棉AW5的Ci值排名第5，其产量排名第6。由此可以看出，不同棉花品种的DTOPSIS法的Ci值排序结果与以产量作为评价指标的排序结果存在一定差异。鑫瑞棉6号的Ci值排名第4，其产量排名第18，说明这个品种综合性状优良，但产量居中；中49的Ci值排名第39，其产量排名第39；富全67号的Ci值排名第38，其产量排名第30，这两个品种综合性状较差，产量也较低。Ci值序较后的品种，说明其品种综合性状较差，稳定性较差受周围环境因子的影响较大。
3 讨论与结论
农作物的综合评价是一个多目标的决策问题，由于各个目标间没有统一的度量标准，各个目标间不能同时达到最优解。利用DTOPSIS法进行评价在一定程度上克服了各个目标不能统一的问题，因而可以推广应用于农作物新品种的综合评价[15]。机采棉的发展对棉花品种的要求也越来高，只有选择综合性状优良的棉花品种才具有推广价值。棉花品种综合评价有许多方法，如主成分分析法、隶属函数法、灰色关联度法、DTOPSIS法等，其中DTOPSIS法是一种新型评价方法，DTOPSIS法采用了正向和逆向指标，使各性状的量化指标更为合理、客观，无需构建参考品种，且原理简单，计算方便，弥补了单用产量做统计分析的不足之处[4-7]，DTOPSIS 法通过综合分析多个理化和农艺性状指标实现对马铃薯品种（系）的评价，可以弥补用产量进行统计分析的不足，能够客观合理地反映出多个性状对品种优劣的影响[16]，DTOPSIS法侧重于品种综合性状，能够减少人为因素干扰，研究结果更加准确。
本研究采用DTOPSIS法对新疆早中熟棉花40个品种的生长性状和产量进行了综合评价，塔河7号（Ci=0.700 8）、新827（Ci=0.581 9）、禾棉AW5（Ci=0.562 5）综合性状表现优秀，且产量在6 000 kg·hm-2以上，中49（Ci=0.264 5）、富全67号（Ci=0.286 5）这2个品种综合性状和产量均较低。塔河7号、新827、禾棉AW5综合评价较高，适应性较好，中49、富全67号综合评价较低，不适应当地。
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收稿日期：2023-10-17
基金项目：新疆生产建设兵团第二师重点领域科技攻关计划项目（2022NYGG02）；第七师胡杨河市财政科技计划项目（2022C07）
作者简介：冯胜利（1976—），男，新疆和静人，正高级农艺师，硕士，主要从事作物栽培与育种研究。
通讯作者简介：朱家辉（1978—），男，湖南道县人，高级农艺师，主要从事棉花育种研究。
韩俊伟（1975—），男，河南鄢陵人，高级农艺师，主要从事作物栽培与育种研究。
