多头切花菊品种茎、枝特性评价体系构建与品种评价

马婉茹，房伟民，王海滨，张飞，陈素梅，陈发棣，管志勇

（南京农业大学园艺学院/作物遗传与种质创新国家重点实验室/农业农村部景观设计重点实验室，南京 210095）

0 引言

【研究意义】菊花（Chrysanthemum morifolium）原产自中国，是中国十大传统名花，具有观赏、食用、药用等多种价值[1]。同时菊花作为世界四大切花之一，装饰应用广泛，是观赏菊花各类品种中商业化程度、产业化程度最高的一类。切花品种分为多头和单头两大类，多头切花菊又称切花小菊，其不同于单头切花菊，每茎着花多朵[2]，通常具有更多的颜色和花型，近年来市场占有率稳步提升，产业规模不断扩大，国内外选育出的品种层出不穷[3]。菊花在我国栽培历史悠久，传统品种7 000余个[1]，丰富的花色、花型是菊花新品种选育的优良资源。然而我国自主切花菊品种缺乏，传统菊花品种虽然数量繁多，但大多无法适用于切花用途[4-5]。传统菊与切花菊除了在花型、采后保鲜等特性上有差距外，其最大的缺点在于其枝长偏短、茎枝强度不够、花枝角度等茎、枝特性上距切花品种特性的要求有较大差距[6]。因此，目前切花菊新品种选育的前提和关键是筛选出茎、枝特性符合切花要求的优良种质资源。然而目前针对切花菊品种茎、枝特性评价方面的工作未见报道。因此，筛选切花菊茎、枝特性评价指标，建立有效的综合评价方法，可以为切花菊品种引进、新品种选育提供技术支撑，对提高中国切花菊产业竞争力有积极意义。【前人研究进展】国际植物新品种保护联盟及中国、日本等成员国制定的菊花DUS测试指南[7-9]是研究菊花品种多样性的工具，雒新艳等[10]对400个大菊品种的57个表型性状进行分析，通过变异系数和和 R聚类分析，筛选出22个相对稳定的品种分类性状。部分品种资源的调查工作既关注表型性状差异，也涉及对品种优劣的评价[11]。多数对菊花品种进行综合评价是为了筛选优良品种，如张贝[12]基于观赏性和抗逆性对 20个自主选育的地被菊品种的 17个指标进行系统评价，筛选出10个一级品种；李娜娜等[13]对单头切花菊587个株系15个性状的分析评价，优选出212个优良株系；荷兰花卉拍卖协会(VBN）[14]和日本农林水产省制定的切花菊标准[9]为生产商明确了产品质量标准，同时也为育种家制定育种目标提供了借鉴。菊花品种繁多，关于品种筛选分级和评价性状的目的与方法各不相同，研究结果也会有所差异。多头切花菊的品质主要由株形、花型、花色和采后表现等性状决定，而茎、枝特性直接决定了多头切花菊的株形和品质[15]。韩勇等[16]以160个多头切花菊为研究对象，建立的基于主要品质性状和定量分析的评价体系，纳入了茎秆长度、茎重、分枝长度等3个茎、枝特性指标；杨信程等[17]研究了包括分枝角度在内的切花小菊分枝性状的遗传；张亚琼等[18]在筛选适宜产业化生产品种时选用了株高、茎曲直性、茎粗等相关茎、枝特性的指标。【本研究切入点】目前，对多头切花菊品种茎、枝特性在其品质构成中的重要性、在评价指标选择、权重确定、综合评价方法上仍需进一步研究。【拟解决的关键问题】本研究通过观测记录多头切花菊300个品种与茎、枝特性相关的9个性状，采用层次分析法进行综合评价。构建出一个系统的茎、枝特性评价体系，以此筛选出茎、枝特性优良的种质，为切花生产和切花新品种选育提供指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验于2017、2018年的8—12月进行，试验所用的多头切花菊300个品种由南京农业大学菊花种质资源保存中心提供，种植于连栋温室。

1.2 试验方法

多头切花菊采用连栋薄膜温室栽培，种植畦规格为长约20 m、宽约1.1 m，株距约10 cm×10 cm，栽培管理参照小花型切花菊设施生产技术规程[19]，在各品种进入盛花期对各性状进行观察记载。

1.3 性状测定与方法

1.3.1 性状筛选 参考菊花 DUS测试指南[8]及切花菊品质评价标准相关性状[20-23]，征询切花菊产业及菊花品种研发部门共12位专家意见，共确定9个与茎、枝直接或间接相关的性状，分别为茎长（plant height，PH）、茎粗（stem diameter，SD）、花枝角度（flower branch angle，FBA）、花枝强度（flower branch hardness，FBH）、花枝曲直性（flower branch curvature，FBC）、茎充实程度（stem filling degree，SFD）、花朵横向聚拢程度（flower lateral convergence，FLC）、花朵竖向聚拢程度（flower vertical convergence，FVC）、茎长整齐度（height uniformity，HU）。

1.3.2 性状测定方法 花枝角度：植株顶部4个花枝与主茎延长线的夹角的均值，使用量角器测量夹角。花枝角度级别见图1；

花枝强度：使用托普YYD-1茎秆强度测量仪测得花枝强度值[24]；

花枝曲直性：目测着花小枝是直立还是弯曲。花枝曲直性级别见图2；

图1 花枝角度级别图（A、B、C依次赋值3分、2分、1分）Fig.1 The grade diagram of flower branch angle (A, B, C are correspondence with the scores of 3, 2, 1)

茎充实程度：取主茎中部3 cm茎段由中点横切，体式显微镜下观察茎秆充实程度。茎充实程度级别见图3；

花朵横向聚拢程度：目测确定各品种的花朵横向聚拢程度，以花枝的花朵间紧凑程度确定标准。花朵横向聚拢程度级别见图4；

花朵竖向聚拢程度：观察计算花朵在整株上的分布位置，九等分植株，以花朵分布在植株上部的 1/9为1级，分布在上部2/9为2级，分布在上部3/9为3级。花朵竖向聚拢程度级别见图5；

茎长整齐度：测量100株茎长，算出平均值、标准差，变异系数，以变异系数表示茎长整齐度，进而确定所有品种整齐度级别；

图2 花枝曲直性级别图（A、B依次赋值3分、1分）Fig.2 The grade diagram of flower branch curvature (A, B are correspondence with the scores of 3, 1)

茎长、茎粗的测试方法见菊花DUS测试指南[8]；

以上数量性状除茎长整齐度外，均是测量10株样本后取均值。

1.4 统计与评价

用软件 Excel 2010对各性状测得的数据进行整理和统计；采用层次分析法构建多头切花菊茎、枝特性评价体系，通过SPSS 20.0进行聚类分析[25-26]。

1.4.1 评价体系构建 根据多头切花菊茎、枝特性构成的评价因子间的相互关系，采用模型构建了多头切花菊茎、枝特性评价体系的层次结构关系（表1），包含目标层（A）、准则层（B）和方案层（C）。

图3 茎充实程度级别图（A、B、C依次赋值3分、2分、1分）Fig.3 The grade diagram of stem filling degree (A, B, C are correspondence with the scores of 3, 2, 1)

图4 花朵横向聚拢程度级别图（A、B、C依次赋值3分、2分、1分）Fig.4 The grade diagram of flower lateral convergence (A, B, C are correspondence with the scores of 3, 2, 1)

表1 多头切花菊茎枝特性评价层次结构Table1 The AHP model of stem and branch factors of spray cut chrysanthemum

A：‘南农单金翠’；B：‘南农黄珑玉’；C：‘红哈雷’A: Nannong Danjincui; B: Nannong Huanglongyu; C: Harley Red

1.4.2 判断矩阵及一致性检验 根据上述构建的AHP模型中各层次间的关系，以及同层次中各影响因子的相对重要性，结合专家调查法[27]，采用 1—9标度法[28]，判断矩阵中的数值1、3和5代表一个因子对另一个因子的重要性分别为相同、稍微重要、明显重要。根据矩阵中因子值的确定依据构造出层次间和同一层次中相互比较的判断矩阵，即A-B、B-C共4个矩阵（表2），一致性检验的结果列于相应判断矩阵下面。

利用Excel 2010计算判断矩阵的最大特征根、相应的特征向量以及权重值。根据公式：C.I.=（λmax-N）/（N-1）求得一致性指标 C.I.，查询平均随机一致性指标 R.I.，通过公式：C.R.=C.I./R.I.计算一致性比例C.R.，若 C.R.＜0.10，则判断矩阵的一致性是可以接受的[29]。通过计算可得各影响因子（Bi）相对于A的权重值，同理，用B1的权向量分别乘以C1-C2的权重值，用 B2的权向量分别乘以 C3-C4的权重值，用 B3的权向量分别乘以C5-C9的权重值，可得方案层（Ci）相对于目标层（A）的合成权重值。

表2中一致性检验结果表明，4个矩阵的C.R.值均小于0.10，说明各影响因子的归一化权重赋值符合要求，因此已构建的4个判断矩阵的一致性是可以接受的。

表2 各判断矩阵及其一致性检验Table2 The results of matrix and its consistency examine A-(B1,...,B3)

2 结果

2.1 评分标准的制定

根据对多头切花菊300个品种的花期实测数据，结合切花菊表型性状分级标准，将影响多头切花菊茎、枝特性的9个因子分为3个等级，分别赋值3、2、1，拟定了一个3分制评分标准（表3，图1—图5）。

2.2 各评价因子的权重值

根据表2的判断矩阵及一致性检验，计算得出层次Ci对层次B，以及层次Bi、层次Ci对总目标层A的权重值（表4），结果表明花朵横向聚拢程度和花朵竖向聚拢程度对多头切花菊茎、枝特性影响最大，其权重值均为0.219，其次是花枝角度，权重值为0.123，茎充实程度对多头切花菊茎、枝特性的影响位列第四，其权重值为 0.121，而茎长（0.038）、茎粗（0.061）、花枝曲直性（0.099）、花枝强度（0.082）、茎长整齐度（0.076）的权重值对茎、枝特性的影响相对较小，即通过计算权重值可以得出各个评价因子的相对重要性，从而能够比较准确、全面地对多头切花菊的茎、枝特性进行综合评价。

表3 各因子评分标准Table3 The score criterion of all factors

表4 各评价因子的权重值Table4 The weight value of each factors

2.3 多头切花菊品种的得分及等级

依据茎、枝特性各因子的评分标准（表3）和各影响因子Ci相对于目标层A的权重值（表4）相乘计算得出每个品种的综合评分。采用K-Means聚类分析法将300个品种划分为4个等级，以数字1、2、3、4分别代表优、良、中、差4个级别，其聚类中心分别为2.68、2.41、2.13、1.83，部分多头切花菊品种茎、枝特性的综合得分及等级见表5。

表5 部分多头切花菊品种综合得分及等级Table5 The score and grade of partial spray cut chrysanthemum

2.4 评价结果分析

依据表5综合评价结果，‘南农冰清’‘南农冰淇淋’‘南农衡阳’‘南农庐霞’‘南农秋庐’等 62个品种的综合得分处于1级（优秀）；‘南农岱华’‘南农衡春’‘南农金太阳’‘南农黄珑玉’‘南农火炬’等114个品种的综合得分处于2级（良好）；‘南农峨眉’‘南农锦缎’‘南农彩丝带’‘南农雪松’等 80个品种综合得分处于 3级（一般）；‘南农星梦’‘南农玉绒’‘南农茶语’‘南农紫云间’等 44个品种的综合得分位列最后。其中1级和2级品种在茎、枝特性综合评价上表现优良，占全部品种的 58.7%，这些品种切花品相佳，可以加大推广种植；3级品种应继续优化选择；4级品种占比为 14.6%，在茎、枝特性上表现较差，该类品种如果花型、花色上也表现一般，则不适合推广生产。

3 讨论

基于多指标构建的品种综合评价方法，较为客观、科学。统计数学、灰色系统理论等学科的发展为综合评价体系的构建提供了理论基础和方法[30]。主成分分析法[31]、百分制计分法[32]、灰色关联度分析法[33]、模糊数学法[34-35]、聚类分析法[36]等常用于品种资源综合评价。层次分析是通过构建有序的递阶层次模型，确立层次判断矩阵中各指标的权重，将定性分析与定量分析有机结合的综合评价方法[37-38]，能够将复杂问题分层次简化，形成指标间两两比较重要性程度的层次结构，具有较高的实用性、灵活性和准确性[39]。对于观赏性状的评价，由于参评人员个人因素和审美观的不同，有时会存在较大的差别[40]。而多头切花菊茎、枝品质的优劣不同于花型、花色等受主观因素影响较大的性状，其优劣标准在切花专业人员中标准普遍一致，因此能最大程度发挥该评价方法的优势。层次分析法过程是在构建的层次模型基础上，再依据专家对每一层次各因素的判断，给出相对重要性的赋值，据此建立数学模型，计算出每一层次全部因素的相对重要性的权值[41]，以避免评价者主观性的影响，是一种确定权重的科学方法[42]。该方法已在各类菊花品种评价和优良品种筛选中发挥了重要作用[16,28,43]。

切花菊的植株较高，主茎长度在株高中占有相当比例，花朵大或者繁多，单头切花菊要具备“茎长、颈（花梗）短”的特性[44]，多头切花菊除了主茎上与单头品种要求相似外，茎、枝特性主要体现在花枝的特性及排列上，具体表现在花枝（梗）的长度、曲直度、着生角度及花枝强度。所以在多头切花菊品种茎、枝特性评价时要能体现出该类品种的特征。本研究筛选出9项指标可归纳为3个方面的因子，依次为茎长特性因子、茎粗特性因子和花枝特性因子。茎长因子由茎长及其整齐度构成；茎粗（主茎）因子由茎粗和茎充实度构成；花枝特性因子由花朵横向聚拢程度、花朵竖向聚拢程度、花枝曲直性、花枝角度和花枝强度构成。层次分析法确定了花朵横向聚拢程度、花朵竖向聚拢程度、花枝角度、茎充实程度、花枝强度的权重值较大，5个指标的评价权重远大于其余指标。该评价体系将切花的外观表现及决定采后水养表现的茎充实程度和花枝强度指标都纳入评价体系，符合筛选茎、枝特性优良品种的要求。该方法筛选出的优秀品种均表现出的主茎、花枝直，花枝间夹角小，花头聚拢，花朵集中分布于花枝顶部，整齐度高等特性，与品种在目测定性评价中表现一致，也与笔者课题在前期独立实施的品种水养瓶插评价结果相吻合，合理性高。

本次评价的300个品种含有收集自市场的商业品种共111个，针对这些品种茎、枝特性评价结果为：一级品种12个、二级品种34个、三级品种39个、四级品种26个，表明商业品种也存在茎、枝特性表现的差异，其改良也还需将茎、枝特性作为育种目标。此外，以绿色品种为代表的特异花色品种，如：‘绿橄榄’‘乡村音乐’‘绿精灵’‘绿边球’‘Felling Green dark’等品种的茎、枝特性皆为四级，表明特异花色品种在茎、枝特性上还有更大的提升空间。

4 结论

应用层次分析法确定了多头切花菊 9个茎、枝性状的权重值，其中花朵横向聚拢程度、花朵竖向聚拢程度的权重值最大，其次是花枝角度、茎充实程度、花枝强度；综合9个评价指标通过K-Means聚类分析法将300个品种划分为4个等级，62个品种为优秀、114个品种为良好、80个品种为一般、44个品种为较差，分别占 20.7%、38%、26.7%、14.6%。筛选出的优良多头切花菊品种花枝角度小、花朵紧凑、茎秆充实程度较好，适于作为改良切花茎、枝特性的优良亲本，也适于在产业上规模化生产和推广。综上，本研究构建的评价体系可以有效地对多头切花菊品种茎、枝特性进行评价分级。