同异分析法对新疆优质海岛棉区试新品种（系）的综合评价

范君华，刘明

（1塔里木大学生命科学学院，新疆阿拉尔843300；2塔里木大学植物科学学院，新疆阿拉尔843300）

同异分析法对新疆优质海岛棉区试新品种（系）的综合评价

范君华1，刘明2

（1塔里木大学生命科学学院，新疆阿拉尔843300；2塔里木大学植物科学学院，新疆阿拉尔843300）

海岛棉品种区域试验是进行生产试验和新品种审定的基础。为了克服传统品种评价的局限性，增强海岛棉新品种在筛选、推广、示范、利用方面的竞争力，为制定育种目标，挖掘高产优质潜力提供科学依据。采用同异分析法，对27个海岛棉品种（系）的14个性状进行综合分析，从中筛选出综合性状较好的品种。‘H3549’的综合同一度最大，表明该品种综合性状表现最好，14个性状中有96.79%的性状达到了育种目标的要求，其次为‘33687’，这2个品种产量与其品质性状都具有相对优势，综合性状较好，为优先考虑推广品种。‘K-379’、‘X-2038’、‘H5161’、‘TH-314’、‘DJ10149’、‘G-92’、‘JSH12-3’、‘元龙10号’、‘塔09-164’等品种（系）的伸长率、比强度、产量、株铃数低，马克隆值略高，并提出今后改良的方向。‘DJ09-172’、‘长丰2号’、‘塔08-362’、‘塔09-324’、‘塔10-280’、‘11-616’6个品种（系）与理想品种的联系度较低，需进一步试验观察或给予淘汰。同异分析方法运算简便，易于掌握，在海岛棉新品种（系）区域试验中应用切实可行。

同异分析；海岛棉；区域试验；新品种（系）；评价；新疆

0　引言

新疆具有土地资源辽阔、日照充足，降水稀少，空气干燥，昼夜温差大和人工灌溉等得天独厚的光、热、水、土等自然资源条件，在全疆的14个地（州市）中的67个县（市）种植棉花，约有50%的农户从事棉花生产，在棉花主产区农民人均纯收入的60%来自棉花，棉花是新疆的主导产业和经济支柱，因此棉花为稳定西北边陲、增加农民收入具有不可替代的作用。截止2013年新疆植棉面积和总产量占全国的比例高达38.9%和53.9%［1］，其种植面积、单产、总产、调出量、国内销售量、出口量连续22年位居全国首位，具有明显的产量、规模化竞争力，是全国最大的优质棉和商品棉基地，长期以来承担了国家棉花战略安全的重任，对当地乃至全国的经济发展有着不可估量的重大影响。随着社会经济的发展人们的物质需求日益丰富，棉花的育种目标是集高产、优质于一体。而区域试验是鉴定新品种（系）丰产、优质、抗病性和适应性的重要手段，也是品种鉴定推广、良种区域化布局、育种成果迅速转化为生产力的重要环节。新品种的优劣是多个性状共同作用的结果，采用方差分析、相关分析、通径分析、稳产性分析等方法已不敷应用，为克服传统分析方法包含性状少信息量少综合评价能力低的缺点，同异分析方法随之产生。同异分析方法综合多个性状、方法简便、易于掌握、程序化、获取信息量大以及切实可行等优点，在多因素评价方法中标新立异，独具特色，因此对研究多目标或多因素评判新品种具有重要意义，得到了作物育种者的广泛关注。前人在小麦、水稻、玉米、抗虫棉、谷子、大豆、绿豆、芸豆、马铃薯、甘蔗、苦荞、高粱、向日葵等作物中得到广泛应用［2-16］，笔者应用同异分析法对27个优质海岛棉新品种（系）各性状进行综合评价，旨在为海岛棉良种的筛选、推广、利用提供参考。

1　材料与方法

1.1试验材料

采用2013年新疆自治区早熟海岛棉品种（系）区域试验资料为材料，随机区组排列，重复3次，小区面积20 m2，计产面积10 m2。株行配置按当地先进栽培技术要求确定。棉样送农业部棉花品质检测中心（乌鲁木齐）HVICC测试。

1.2测定指标

综合考查参试品种纤维品质、产量构成的14个性状（表1）。

1.2.1构造理想品种，确定各性状在品种综合评价中的权重以参评品种各性状的最佳值作为理想品种的相应性状值。其中纤维长度、整齐度、比强度、伸长率、纺纱指数、子棉产量、皮棉产量、霜前花率、衣分、单株成铃数、单铃重取其最大值。马克隆值、生育期、籽指取其最小值。本研究利用郭瑞林［17］介绍的灰色关联度法确定各性状的权重矩阵向量W=（W1，W2，…，Wm），再根据性状的重要程度分别赋予每个性状不同的权重（Wk）（表1）。

1.2.2计算品种各性状值与理想性状值的同一度，构建同一度矩阵P根据郭瑞林的同一度定义［5］，计算被评价品种各性状同一度agk，计算公式见式（1）、式（2）。结果见公式（7）矩阵P。

1.2.3构造各性状的联系矩阵U联系矩阵U的公式见式（3）。

1.2.4求第g个品种的综合同一度AgAg的计算公式见（4）。

其中Agk为第g个品种（系）第k个性状的综合同一度，Ag为第g个品种（系）所有性状综合同一度之和。

1.2.5求出各性状的差异度Bg某待评价品种（系）与理想品种的差异度的计算见式（5），结果见表2。

1.2.6求出各品种与理想品种性状的联系度μ（ω）μ（ω）的计算公式见式（6），结果见表2

同一度与差异度是相对的，所以计算联系度时，取i=-1。一般来说，联系度越大，说明某品种各性状与理想性状接近的程度越高，综合表现越好，反之亦然。

表1　新疆优质海岛棉区域试验参试新品种（系）纤维品质、产量及农艺等主要性状值的比较

1.2.7求出各品种与理想品种性状的同异联系势联系势值＞1，表明待评价品种与理想品种为联系同势；联系势值＜1，表明待评价品种与理想品种为联系异势。联系势则可表明品种综合性状与理想性状相同（或相异）的趋势。按照黄金分割原理，将联系势进一步划分为强同势、同势、弱同势、弱异势和异势5级（表3）。参试品种的联系势处于同一势级，表明品种差异不明显；参试品种的联系势处于相同势态（如同势或异势）中的不同势级，表明品种间差异明显；参试品种的联系势处于不同势态中，表明品种间差异极明显。根据联系势的5个等级，对参试品种规定评语集合。联系度值μ（ω）≥0.8500为优秀品种；0.8000≤μ（ω）＜0.8500为良好品种；μ（ω）＜0.8000为一般品种。联系势处于强同势的为优良品种，处于同势的为良好品种，处于弱同势的为较好品种，处于弱异势的为一般品种，处于异势的为较差品种。

1.2.8确定评语集合相应于联系度的值域，并对各品种进行优劣评价根据郭瑞林的同异分析方法的原理，参试品种与理想品种性状联系度的大小反映参试品种的优劣，联系度值越大，该品种越优良，反之亦然。

1.3分析软件

采用同异育种智能决策系统软件进行数据分析［18］。

表2　新疆优质海岛棉区域试验参试新品种（系）主要性状的同异分析

2　结果与分析

2.1新疆优质海岛棉区试新品种（系）纤维产量和品质性状的统计与分析

由表1可知，在综合评价参试品种（系）的14个性状中皮棉产量、子棉产量、单铃重、伸长率、单株结铃数等性状相对比较重要。这就表明在选育品种过程中要着重注意这几个性状的优劣。

新疆优质海岛棉纤维品质标准（HVICC）：马克隆值3.7～4.2，绒长≥37 mm，整齐度≥86%，比强度≥40 cN/tex。与表1资料进行对比，27份参试新品种（系）中纤维比强度、整齐度指数全部超标，纤维长度达标或超标者有23份，马克隆值达A级（3.7～4.2）标准者有22份，从4项参数平均值来看均符合优质海岛棉纤维品质的量化标准。

世界超级长绒棉极品—超长绒埃及棉（Extra Long Staple，ELS）品种‘Giza 45’［36］，其马克隆值2.95（超细），纤维长度在43 mm以上（超长），整齐度指数88.5%（超整齐），纤维强力46.3 g/tex或45.37 cN/tex（超强），但其产量仅占埃及棉总产量的0.4%。‘Giza 45’修正纤维品质指数（modified fibre quality index，MFQI）在5个埃及棉品种中最大，达411.67［37］（超高），远超苏丹、美国、印度海岛棉品种。超长绒埃及棉品种还包括‘Giza 70’、‘Giza 87’和‘Giza 88’，其绒长均在37 mm以上，平均马克隆值2.95；而长绒（Long Staple，LS）埃及棉品种包括‘Giza 86’、‘Giza 89’、‘Giza 90’，其绒长在33 mm左右，马克隆值4.3～4.6。

Clark等［33］在亚利桑那州萨福德农业中心公布了30份皮马棉品种区域试验结果，4项纤维品质参数平均值分别为3.84、35.05 mm、86.00%和35.97 cN/tex。Norton等［34］报道了9份美国超长绒棉品种（系）的纤维品质参数，细度、长度、整齐度、强度平均值分别为4.50、35.14 mm、85.66%和41.36 cN/tex。2012年美国皮马棉品种区域试验［35］5个参试品种（系）在加利福尼亚州、新墨西哥州、亚利桑那州3个试点的纤维特性（细度、长度、整齐度、强度）平均值分别为4.07、36.47 mm、88.02%和47.00 cN/tex（笔者计算，下同）。

表1中27份参试新品种（系）纤维品质组分的平均值依次为4.01、38.07 mm、88.10%和45.94 cN/tex，优于1960—2010年和2011—2012年新疆审定的海岛棉品种［31-32］以及一些研究者自育的品系或试验品系［28-30］，而与长果枝的ELS、LS埃及棉和美国皮马棉品种相比，4项纤维性能指标或超越或等同，说明新疆零式果枝海岛棉优质育种取得了长足发展，已跻身于海岛棉品质育种强国，故而埃及的吉扎棉、美国的皮马棉、中国的新海棉被世人誉为世界三大海岛棉品牌。

由表1数据计算可得，27份参试新品种（系）的皮棉、棉子平均产量分别为1780.0、3315.2 kg/hm2，棉子产量为皮棉产量的1.86倍。2012年美国皮马棉品种区域试验［35］报告中5个参试品种（系）的皮棉、棉子平均产量分别为1427.68、2285.09 kg/hm2，棉子产量为皮棉产量的1.60倍。说明新疆优质海岛棉的产量（皮棉、棉子、子棉）水平明显高于美国皮马棉。

新疆海岛棉品种审定的量化指标（新疆种子管理总站，2011-03-13修订）及其得分高低的排列顺序为：皮棉产量（35分）＞纤维品质（21分）＞抗病性（17分）＞其他（15分）＞衣分率（8分）＞早熟性（4分）。由此可见，在抗病性过关的前提下，一个新品种的诞生，其自身的丰产性和品质特性就起着决定性的作用。

2.2新疆优质海岛棉区试新品种（系）产量与品质性状的同一度矩阵

由矩阵P可知［见公式（7）］，各性状与理想性状的同一度存在差别。其中‘H3549’的子棉、皮棉产量和单株结铃数，‘K-138’的纤维长度和整齐度，‘G-92’的比强度和均匀指数，‘TH08-285’的整齐度，‘长丰2号’的伸长率，‘元龙5号’的霜前花率，‘塔08-362’的衣分，‘H3549’和‘塔10-280’的生育期，‘K-379’的子指，‘TH-314’的马克隆值在所有品种中与理想性状的同一度均最大。‘DJ09-172’的比强度、均匀指数和皮棉产量，‘塔08-362’的马克隆值和单株结铃数，‘塔10-280’的子棉产量和单铃重与理想性状的同一度均最小。可见，仅凭这些数据很难综合评定各品系的优劣。因此，需要进一步计算各品种的综合同一度，对其进行同异联系势分析，见公式（1）。

2.3新疆优质海岛棉区试新品种（系）的同异联系势分析

各性状与理想性状之间的同一度只能反映某品种单个性状与理想性状相比的差异或优劣，却不能从整体上反映该品种综合性状与理想性状相比的差异和优劣。为此，还需对各品种进行综合性状的同异比较分析。综合同一度可反映综合性状与理想性状之间的吻合程度。综合差异度可表示综合性状与理想性状之间的相异程度。联系度值既可代表品种的丰产性，也可代表其稳产性。联系度可体现综合性状与理想性状之间的联系程度。公式7显示，排序第一的‘H3549’各性状与理想性状之间的综合同一度最大（0.9679），表明该品种综合性状表现最好，其突出的特点是产量高，14个性状中有96.79%的性状达到了育种目标的要求，但仍有3.21%性状马克隆值等不符合育种目标要求，需要进一步对其改良。排序第二的是‘K-379’（0.9588）子指小，马克隆值略高。排在第三位的是‘33687’（0.9494）、‘X-2038’（0.9493）、‘H5161’（0.9465）、‘TH-314’（0.9463）等比强度和伸长率略显不足；排在第四位的是‘DJ10149’（0.9315）、‘G-92’（0.9339）、‘JSH12-3’（0.9395）、‘元龙10号’（0.9386）、‘塔09-164’（0.9317）等伸长率、产量、株铃数低，而马克隆值略高。将同异分析结果与产量单一分析结果进行对比可发现‘H3549’、‘33687’产量与其品质性状都具有相对优势，意味着这2个品种在参试样品中优先考虑推广品种。在供试的27个品种（系）中‘DJ09-172’（0.7186）、‘长丰2号’（0.7986）、‘塔08-362’（0.7889）、‘塔09-324’（0.7830）、‘塔10-280’（0.7597）、‘11-616’（0.7891）6个品种（系）的联系度较低，需进一步试验观察或给予淘汰（表2）。

由表3可见，参试品种的联系势值均大于1，即表示各参试品种的综合性状与理想形状之间关系为联系同势，也说明参试品种整体水平较高。根据表3的联系势划分等级，其中‘DJ10149’、‘H5161’、‘H3549’、‘JSH12-3’、‘K-379’、‘K399’、‘G-92’、‘TH-314’、‘S0717’、‘X-2038’、‘元龙10号’、‘塔09-164’、‘33687’为强同势，13者之间无显著差异，为优良品种；其余14个品种为同势，它们之间也没有明显差异，为良好品种。参试品种联系势值均大于0.854，则说明它们属于强同势，与理想品种差异不明显。

表3　新疆优质海岛棉区域试验参试新品种（系）同异关系下的联系势等级

3　讨论

3.1同异联系势分析法的可行性分析

前人在鉴定和评价棉花品种区试品种多采用方差分析、联合方差分析、相关分析、通径分析、主成分分析、聚类分析、适应性（稳定性）、非平衡资料分析法、滚动式秩次分析法［18-19］等对性状进行分析，得到学界高度评价和认可，在棉花品种更新换代过程中发挥了重要作用，但是这些分析方法性状单一，综合功能差。之后模糊综合评判法、灰色多维综合评估法、同异分析法、四元联系数态势分析法［20-23］的出现为综合分析提供了理论依据，但不能对品种之间的明显差异做出完美解释。同异分析法以同异分析法和联系数学为理论基础，对参试样品进行综合评价，得出优良等级；同时根据同异关系下的联系势等级对评价结果进行联系势测验，得出评价结果的差异显著性。该方法对试验结果进行综合分析，计算简单，方便快捷，提供的信息更多，综合考虑诸多因素，避免因取样不均、只考虑产量单因素的局限性、性状统计失误而对实验对象过高或过低评价，从整体上发现参试品种性状与育种目标之间的实际客观，较其他分析方法更为客观、合理，是一种对品种进行分析综合评价的较好方法。该方法通过全面地评价品种，为今后明确育种工作的主攻方向，帮助育种工作者审时度势，不失时机地开展育种工作，具有良好的应用前景。

3.2理想值和权重的确定在整个试验中的重要性

利用同异分析法分析各参试品种的性状时，理想品种值和权重值的确定至关重要，品种理想值是评价参试品种的标尺，其值的选择决定着分析结果的准确可靠性。构造理想品种时，必须以育种目标为基础，并结合实际表现。在整个数据处理过程中，各个性状权重的确定尤为关键，必须严谨、周密地考虑育种目标、生态环境与实际生产等因素，同时还要据各性状的相对重要性并征求专家意见及查阅参考有关科技文献资料。权重系数的确定方法也很多，过去采用专家经验确定法（德尔菲法）、判断矩阵法、层次分析法（AHP）［24］、最大离差化法［25-26］、信息熵法［27］和灰色关联度法。本研究采用灰色关联度法确定权重。这些方法究竟哪一个更好、更实用，尚需实际生产中进一步验证。

3.3新疆优质海岛棉品种区域试验的同异分析中不包含棉子品质性状评价的缘由

如前所述，中、美海岛棉品种区域试验中棉子产量占子棉总产量的65.10%～61.55%，说明棉子的利用存在巨大的潜力。1993—2012年美国棉花（陆地棉、皮马棉）品种区域试验中将棉子含油量、含氮量（蛋白质含量%=含氮量%×6.25）、棉酚含量等种子性状作为参试品种（系）种子质量的评价指标，如2012年美国皮马棉品种区域试验［35］中5个参试品种（系）的棉子油分、蛋白质、游离棉酚产量平均值分别为549.42、503.54、25.10 kg/hm2，这为棉子副产品的综合利用和提升植棉效益及提高棉花新品种的竞争力提供了数据支撑。而中国截止2013年无论是陆地棉还是海岛棉品种区域试验中均未涉及棉子营养品质的评价指标，这正是植棉大国的中国同棉花强国的美国在棉花品种区域试验中有关性状评价指标取舍方面存在的差距。

在世界海岛棉生产国中尚未见有关应用同异分析法评价其海岛棉品种区域试验结果的报道，笔者尝试了利用同异分析法对新疆塔里木（世界海岛棉产区积温居下线）优质海岛棉区域试验品种（系）的产量性状与纤维品质性状等进行了综合评价，为其决选提供了参考依据。

4　结论

综上所述，27个参试新品种（系）的同异比较分析表明，‘H3549’、‘K-379’综合性状较好，这2个品种为优先考虑推广品种。‘33687’、‘X-2038’、‘H5161’、‘TH-314’，今后改良的目标是提高比强度和伸长率；‘DJ10149’、‘G-92’、‘JSH12-3’、‘元龙10号’、‘塔09-164’今后改良的方向是提高伸长率、产量、株铃数，降低马克隆值。DJ09-172’、‘长丰2号’、‘塔08-362’、‘塔09-324’、‘塔10-280’、‘11-616’6个品种（系）的联系度较低，需进一步试验观察或给予淘汰。

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Sea Island Cotton（Gossypium barbadense L.）New Cultivars（Lines）in Regional Test of Xinjiang：Comprehensive Evaluation by Identical and Different Analysis Method

Fan Junhua1，Liu Ming2

（1College of Life Science，Tarim University，Alaer 843300，Xinjiang，China；2Plant Science，Tarim University，Alaer 843300，Xinjiang，China）

Regional Test is the basis for production test and new variety registration.To overcome the limitation of traditional cultivar evaluation and enhance the competitiveness of new cultivar Gossypium barbadense L.on screening，promotion，demonstration and utilization can provide a scientific basis for setting variety breeding goals and mining high yield potential.Identical and different analysis method was used for comprehensive evaluation of 14 traits in 27 Gossypium barbadense L.cultivars（lines），and cultivars with good comprehensive trait were selected.‘H3549’had the highest comprehensive identical degree，which indicated that‘H3549’had the best comprehensive traits，96.79%of its 14 traits reached the breeding goals.The second was‘33687’. The yield and quality traits of the above two cultivars had relative advantage，the comprehensive traits were better，so the two could be preferentially popularized cultivars.Elongation rate，tenacity，yield and boll number per plant of‘K-379’，‘X-2038’，‘H5161’，‘TH-314’，‘DJ10149’，‘G-92’，‘JSH12-3’，‘Yuanlong-10’and‘Tarim09-164’were lower，micronaire value were higher，and improvement approaches had been proposed.Connection degree of‘DJ09-172’，‘Changfeng-2’，‘Tarim08-362’，‘Tarim09-324’，‘Tarim10-280’and‘11-616’were low with ideal cultivars，and need further observation or to be eliminated.Identical and different analysis method is simple in calculation and easy to master，feasible in regional test of Gossypium barbadense L..

Identical and Different Analysis；Sea Island Cotton（Gossypium barbadense L.）；Regional Test；New Cultivars（Lines）；Evaluation；Xinjiang

S562

A论文编号：cjas16060001

国家自然科学基金项目“南疆的埃及棉、皮马棉、中亚海岛棉棉子油分蛋白蓄积机理研究”（31360303），“融埃及棉血缘的南疆零式株型海岛棉优质纤维形成的生理机制”（31060035）。

范君华，女，1965年出生，新疆阿克苏人，副教授，本科，主要从事作物高产栽培研究。通信地址：843300新疆阿拉尔市塔里木大道东1487号塔里木大学生命科学学院，Tel：0997-4685623，Email：fjhzky@163.com。

刘明，男，1962年出生，新疆阿克苏人，教授，硕士生导师，本科，研究方向：作物高产生理生态。通信地址：843300新疆阿拉尔市塔里木大道东1487号塔里木大学植物科学学院，Tel：0997-4680312，E-mail：lmzky@163.com。

2016-06-01，

2016-08-22。