用灰色关联度法综合评价扁蓿豆生产性能

李鸿雁，李志勇，李 红，蔡丽艳，张静萍，邢建军

(1.中国农业科学院草原研究所 农业部沙尔沁牧草资源重点野外科学观测试验站,内蒙古 呼和浩特 010010；2.内蒙古草原工作站,内蒙古 呼和浩特 010020； 3.内蒙古大学交通学院,内蒙古 呼和浩特 010021)

随着我国西部大开发战略部署的实施以及种植业结构的调整，扁蓿豆(Medicagoruthenica)作为退耕还草和生态建设的主要备选草种和北方干旱寒冷草原地区重要的高蛋白饲料，其优异特性及应用价值越来越引起人们的重视。

生产性能可用不同的指标来衡量，同一份材料在不同的指标体系中生产性能表现差异较大[1]。在进行材料或品种评价时，一般常用的定量分析方法都是数理统计或多元分析法，往往要求有大量样本和典型的概率分布，且多限于品种间进行。灰色系统理论中关联度分析法可以克服以上不足[2-3]。近年来，随着灰色系统理论的研究和发展，该方法以其信息量大、简便实用、结果准确可靠等特点，倍受研究者青睐，已在玉米(Zeamays)[4-6]、大豆(Glycinemax)[7]、小麦(Triticumaestivum)[8]、番茄(Lycopersiconesculentum)[9]、草坪草[10]、苜蓿(Medicagosativa)[11]、柠条(Caraganakorshinskii)[12]等植物的综合评估中加以应用，并取得较好的效果。本研究从株高、生育期、株高生长速度、干鲜比、鲜草产量、干草产量和种子产量等指标入手，用灰色关联度法对20份野生扁蓿豆材料的生产性能进行综合评价，旨在为野生扁蓿豆材料的筛选和生产性能好的品种培育提供一定的指导。

1 材料与方法

1.1试验地概况 试验于2008年在呼和浩特南郊试验场国家多年生牧草圃进行，位于呼和浩特市西南约30 km的土默特左旗沙尔沁乡，地理坐标为111°45′ E，40°36′ N；属于半干旱大陆性气候，海拔1 065 m，年平均气温5.6 ℃，7月极端最高气温37.3 ℃，1月极端最低气温-32.8 ℃，≥10 ℃年活动积温2 700 ℃·d 以上，年均降水量400 mm左右，无霜期130 d 左右，初霜日一般出现在9月15日左右，终霜日出现在5月12日左右；土壤类型为砂壤土，肥力中等；全生育期浇水4次，施肥1次，中耕除草3次。

1.2材料 20份野生扁蓿豆材料均为国家牧草种质中期库课题组野外考察收集的材料(表1)。

1.3试验方法 供试材料于2008年4月在温室内播种育苗，温度控制在(26±2) ℃，自然光照。约1个月后开始发芽出苗，最初的发育比较缓慢，经过20 d株高只有3～5 cm。幼苗在温室内生长70 d后，移栽于试验小区，扁蓿豆从花蕾期起生长发育明显加快，每天能长1～2 cm，从花蕾的出现到开花需要7～10 d，开花期可持续35～45 d，扁蓿豆生育天数约为120 d。试验按随机区组设计，3次重复，小区面积3.5 m2，每小区之间相隔60 cm。2009-2010年连续观测两年，分别测定株高、生育期、株高生长速度、干鲜比、鲜草产量、干草产量和种子产量等指标。株高，在开花期测量从地表面到植株最高点的绝对高度，随机10次,取平均值(cm)；生育期，从播种至种子成熟的天数；生长速度，春季间隔20 d测定的株高值，其差除以20所得的数，随机测定10株，取平均值；干鲜比，称量过的干样与鲜样的质量比值，测定10次，取平均值；鲜草产量，于开花期称量，重复测定10次，取平均值(kg)；干草产量，称量过的鲜样自然风干后称干质量，重复测定10次，取平均值(kg)；种子产量，小区的种子产量(g)。

表1 供试材料来源及农艺性状Table 1 Sources and agronomic characteristics of materials in this study

2 结果与分析

2.1灰色关联度原理与方法 采用灰色关联度理论和模糊数学方法中的权重决策法[13-14]，按照灰色系统理论，将所有参试的野生扁蓿豆材料视为一个灰色系统，而每个参试扁蓿豆材料是该系统中的一个因素。根据育种目标和生产实际需要，把各参试扁蓿豆材料主要性状的最佳值结合起来，构成一个理想的“参考材料”，选用株高等7项指标进行权重综合评价，以确定不同指标在评价体系中的权重比例。以“参考材料”各个性状指标所构成的数列为参考数列，记作X0，以参试材料各个性状指标所构成的数列为比较数列。

比较数列为Xi，i=1，2，3，…，n，且

X0={X0(1)，X0(2)，X0(3)，…，X0(n)}，

Xi={Xi(1)，Xi(2)，Xi(3)，…，Xi(n)}，

i=1，2，3，…，n，由公式(1)计算参试材料与“参考材料”之间的关联系数，则称为X0与Xi在第k点的关联系数。

(1)

Δi(k)=|X0(k)-Xi(k)|.

(2)

2.2关联度的计算及其分析

2.2.1构建“参考材料” 在株高、生育期、株高生长速度、干鲜比、鲜草产量、干草产量和种子产量指标中，根据生产实际需要，7项指标均选择分别高于“参考材料”中最大值的5%[15-17]。即株高78.29 cm，生育期143 d，生长速度2.14 cm·d-1，干鲜比0.987，鲜草产量596 kg，干草产量160.3 kg，种子产量10.34 g。构成最优指标集

{X0(k)}={78.29，143，2.14，0.987，596，160.3，10.34}。

2.2.2数据的无量纲化处理 由于各性能指标量纲不同，需对各指标原始数据进行无量纲化处理[18]。采用初值法，将表1中的数据压缩的[0,1]的区间内，即所有指标数值被相应的X0值除，将所得的数据列于表3。

2.2.3求出关联系数 首先根据公式

Δi (k)=|X0(k)-Xi(k)|

求出参考数列与比较数列的绝对差值，结果见表3。然后利用公式

ξi(k)=(a+b)/(Δi(k)+ρb)[15]

计算关联系数，结果见表4。式中，a=min min|X0(k)-Xi(k)|，b=max max|X0(k)-Xi(k)|，ρ为分辨率系数，取值0.5。

表3 X0对Xi的绝对差值[Δi(k)]Table 3 The absolute difference of X0 to Xi[Δi(k)]

表4 各性状指标的关联系数值Table 4 The correlation coefficient of each characteristic

2.2.4确定各性能指标的权重及排序 根据模糊数学方法中的权重决策法，可根据公式ri=1/n∑ξi (k)计算各指标的关联度(表4)，由rj=ri/(∑ri)计算各指标对应的权值，赋予各性状不同权重，结果为：r1=0.981 8，r2=0.858 5，r3=0.751 1，r4=0.695 2，r5=0.706 7，r6=0.713 6，r1>r2>r3>r6>r5>r4，说明在评价指标中所占的权重顺序为株高>生育期>株高生长速度>干草产量>鲜草产量>干鲜比。

2.2.5关联分析 根据灰色关联度分析原则，关联度大的数列与参考数列最为接近，值越大说明参试材料与“参考材料”越接近，综合性能越理想。根据权重构造扁蓿豆供试材料的综合评价模型计算各供试材料的综合评价值Zk(表5)，结果表明，综合表现较好的材料依次为来自锡林郭勒盟灰腾梁的M-4、通辽市的M-8、锡林郭勒盟西苏旗的M-5和通辽市的M-6，而来自包头市达茂旗的M-20、乌兰察布市四子王旗的M-19、锡林浩特市的M-3和赤峰市的M-10生产性能较低。

Zk=0.981 8X1+0.858 5X2+0.751 1X3+0.695 2X4+0.706 7X5+0.713 6X6

3 结论

研究应用灰色关联度理论，对20个野生扁蓿豆材料的栽培生产性能进行综合评价。灰色关联度分析在牧草引种、苜蓿生产性能评定、干草调制方法的综合评价等已有应用[19-21]。本研究表明，采用灰色系统理论对扁蓿豆材料进行综合评价是切实可行的，能够较全面地反映一个材料综合生产性能的优劣，且结果与试验表现相吻合。说明扁蓿豆的生产性能可用株高、生育期、株高生长速度、干鲜比、鲜草产量、干草产量和种子产量等指标来综合评价，根据各项指标的权重比较可得株高>生育期>株高生长速度>干草产量>鲜草产量>干鲜比，从而构造扁蓿豆试验材料综合评价。最终评价结果为，最好的是来自锡林郭勒盟灰腾梁的材料M-4，较好的为来自通辽市的两份材料M-6、M-8和锡林郭勒盟西苏旗的M-5，表现中等的为海拉尔市的M-11、呼和浩特市的M-14、通辽市的M-7、包头市土默特右旗的M-18，而来自包头市达茂旗的M-20、乌兰察布市四子王旗的M-19、锡林浩特市的M-3和赤峰市的M-10生产综合评价值较低。通过加权指标分析，鲜草产量指标在整个指标体系中的排位在生育期、株高、生长速度之后,这与扁蓿豆生长后期产量指标易受环境影响变动较大有关，仅凭产量因素来评价扁蓿豆的栽培生产性能对扁蓿豆种质材料选择工作有误导的风险。采用多指标体系综合评价，其结果较为合理可信，能够全面反映出一份材料生产性能的优劣。综合评价要选择适应某个地区生态环境条件和生产实际状况的代表性性状作为综合评价的因子，并结合生产实践和社会需要，从而使赋予各性状的权重值更能充分反映出客观实际。

表5 各供试材料综合评价Zk值Table 5 Zk value of the tested materials

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