甘蔗育种经济权重选择指数法的应用研究Ⅰ. 目标性状经济权重模型的构建

杨昆 赵俊 覃伟 范源洪 陈学宽 吴才文 赵丽萍 姚丽 刘家勇 赵培方 昝逢刚

摘  要：选育及推广应用甘蔗良种能带给蔗糖产业最大化的经济效益，从市场经济的角度客观高效地筛选和评价甘蔗品种对蔗糖生产的可持续发展具有重要意义。本研究旨在对甘蔗的多个目标性状进行经济权重模型的构建，客观评价目标性状的相对重要性，为完善甘蔗育种评价体系和甘蔗良种的推广应用奠定基础。依据云南省18家糖厂3个榨季的调查问卷数据和云南省多年从事甘蔗生产的农户及农场管理人员的调研反馈数据，对整个蔗糖产业各个环节进行成本核算，计算不同经济性状的经济权重，获得了如下主要结果：（1）构建了甘蔗110个育种目标性状的经济权重模型，包括3个直接目标性状（蔗茎产量、甘蔗蔗糖分、纤维分），87个间接目标性状（茎径、有效茎、株高、蒲心、脱叶性、57号毛群、侧芽、芽突起程度）;（2）基于新植产量63 吨t/hm²、t/hm²、糖分12.5%、纤维分12.0%和甘蔗1 a新植2 a宿根生产周期总产量170.73 吨t/hm²t/hm²的条件下，生产1 t每吨糖的总生产成本为4643.99元，蔗农的生产成本占总成本的68.15%，糖厂的生产成本占总成本的31.85%;当每吨甘蔗的收购价格为440元元/t时，蔗农每吨甘蔗的收益为44.38元/t，当市场糖价突破每吨糖5000元/t时，糖厂每吨糖的收益超过356.01元/t;（3）基于目前人工收获生产模式条件下，甘蔗110个目标性状的绝对经济权重值为：蔗茎产量（t/·/hmhm^-2-21）37.95元、商业糖分（%）328.44元、纤维分（%）?22.28元、茎径（cm）320元、有效茎（条/·/m^-2）?80元、株高（cm）0元、蒲心（分级）?760元、脱叶性（分级）?320元、57号毛群（分级）?160元、侧芽（分级）?159.82元、芽突起程度（分级）?63.26元;（4）结合性状遗传增益的分析得到10个1目标性状的相对经济权重值，依次为商业糖分400.99元、蔗茎产量130.51元、茎径36.93元、株高0元、芽突起程度?5.22元、纤维分?8.25元、脱叶性?21.15元、侧芽?24.30元、有效茎?28.61元、毛群?30.72元、蒲心?200.04元。通过对整个蔗糖产业各个环节成本的核算，利用边际效益的方法构建的目标性状经济权重模型可为甘蔗品种选育和推广应用提供参考和依据。

关键词：甘蔗;目标性状;经济权重模型;选择指数中图分类号：SS566.131      文献标识码：A

Applied Research on Selection Index Method Based on the Economic Weight in Sugarcane Breeding Program Ⅰ. Establishment of Economic Weight Model for Target Traits

YANG Kun^1，2， ZHAO Jun^1，2， QIN Wei^1，2， FAN Yuanhong³， CHEN Xuekuan^1，2*， WU Caiwen^1，2， ZHAO Liping^1，2， YAO Li^1，2， LIU Jiayong^1，2， ZHAO Peifang^1，2， ZAN Fenggang^1，2

1. Sugarcane Research Institute， Yunnan Academy of Agricultural Sciences， Kaiyuan， Yunnan 661699， China; 2. Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement， Kaiyuan， Yunnan 661699， China; 3. Yunnan Agricultural University， Kunming， Yunnan 650100， China

Abstract： Maximizing economic benefits could be realized by selection and application of nice sugarcane varieties in the whole sugar industry. Efficient screening and evaluation of sugarcane varieties on the perspective of market economy is of great significance for the sustainable development of sugar production. This study was conducted to establish the economic weight models of multiple traits and evaluate relative importance of these traits so that to provide a base for improving breeding evaluation efficiency and application of nice sugarcane varieties in sugarcane industry. The cost accounting for all aspects of the whole sugar industry was estimated， based on the survey data of three milling seasons from eighteen sugar mills and the feedback data from some experiential farmers who had engaged in sugarcane production for many years in Yunnan Province. The models of economic weight for different economic traits of sugarcane were established and their relative importance were analyzed according to their relative values of economic weight respectively. The main results were as follows： （1） the models of economic weight for ten eleven target traits were established， including three direct target traits （cane yield， sucrose content and fiber content）， and seven eight indirect target traits （stalk diameter， millable stalks per hectare， stalk height， pithiness， trashiness， hairiness， side shoot and protruded bud）. （2） The total cost per ton of sugar was 4643.99 yuan assuming production system parameters described above （plant crop yield = 63 t/·/hm²hm^2-1， sugar content = 12.5%， fiber = 12.0%， and total production = 170.73 t·/hm^-2-1/hm²， including one plant crop and two ratoon crops） as a baseline. The production cost for sugarcane grower and sugar mill accounted for 68.15% and 31.85% of the total cost respectively. When the purchase price of sugarcane per ton of cane was 440 RMByuan/ton cane， the profit of the farmer per ton of cane was 44.38 RMByuan/ton cane. However， when the price of sugar per ton in the market exceeded 5000 RMByuan/ton， the profit of the sugar mill per ton of sugar was more than  356.01 yuan RMB/ton sugar. （3） Currently based on the manual harvest， the absolute economic weight value of 10 11 target traits of sugarcane were： cane yield （TCH， t//hm²hm^-2） 37.95 RMByuan， sugar content （CCS， %） 328.44 yuan RMB， fiber （Fr， %） 22.28 RMByuan， stalk diameter （SD， cm） 320 RMByuan， millable stalk number （SN， stalks//m²） ?80 RMByuan， stalk height （SH， cm） 0， pithiness （Pi， rating） ?760 RMByuan， trashiness （Ti， rating） ?320 RMByuan， hairiness （Hi， rating） ?160 RMByuan， side shoot （SS， rating） ?159.82 RMByuan， and protruded bud （PB， rating） ?63.26 RMByuan. （4） Combining the genetic gains， the relative economic weight values of these traits were obtained. The relative economic weight value of CCS， TCH， SD， SH， PB， Fi， Ti， SS， SN， Hi， Pi was 400.99， 130.51， 36.93， 0， ?5.22， ?8.25， ?21.15， ?24.30， ?28.61， ?30.72， and ?200.04 RMByuan， respectively. The establishment of the economic weight model for the target traits would provide a reference and basis for the sugarcane breeding and analyzing the production cost and marginal benefit in the whole sugar industry.

Keywords： sugarcane; target trait; economic weight model; selection index

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.01.004

甘蔗（Saccharumspp. hybrids）是中国重要的糖料作物。蔗糖产业是一个集农业生产、蔗糖加工和营销三方面的生产系统。协调好工、农之间的利益，才能保障产业的可持续发展。长期以来，国内甘蔗育种采用五圃制选育程序，并以高产、高糖、宿根性强、抗逆性强、综合性状好为选育目标^[1-2]。而从市场经济角度出发，甘蔗育种最终目的是选育出能带给整个蔗糖产业最大化经济效益的甘蔗良种^[3]，为此需要对甘蔗多个性状权衡利弊综合评价，因此，建立客观有效的评价方法对甘蔗品种的选育意义重大。

最佳选择指数法（optimal selection index）根据数量遗传学原理，综合考虑多个性状的表型和遗传参数，同时将若干性状与经济效益挂钩，赋予每个性状经济权重，最后形成一个以货币为单位的数值，该方法更加客观、合理。选择指数的基础理论最早由Smith等^[4]（1936）提出，将多个性状用判别函数的形式在家畜中进行选择，而后Hazel^[5]（1943）提出了一种构造最佳选择指数的多重相关法，即获得多个性状的遗传参数、经济参数、表型相关、遗传相关后最终得到选择指数值。该方法经过七十多年的不断发展和完善，现已广泛应用于动物^[6-10]、林木^[11-13]和作物^[14-16]。目前，国外针对甘蔗育种开展选择指数的研究已取得了一定的研究进展^[17-18]，其中，澳大利亚育种家自2006年起就一直致力于将Hazel-Smith选择指数的方法通过最佳线性无偏预测，并结合每个性状经济权重值应用于甘蔗品种选育的每一个阶段^[19-23]。国内甘蔗育种有少数几篇针对经济权重值和亲本评价的经济遗传值、经济育种值的文献报道^{[3， 24-28]}，但都未深入系统地开展甘蔗育种经济权重选择指数法的应用研究。

由于不同国家、不同地区生产操作和蔗区环境的不同，育种过程需考虑的目标性状也不尽相同，所制定的育种目标也各有差异。应用经济权重选择指数法研究适于我国育种目标、种植和生产条件的甘蔗目的性状具有重要意义。本研究旨在根据目前我国甘蔗生产的实际情况，即90%以上蔗区生产还是以人工收获为主，选育过程中除考虑产量、糖分和纤维分外，还需对其他性状（如空蒲心、57号毛群、脱叶性等）进行评价和取舍，以兼顾糖厂和蔗农的利益。在借鉴澳大利亚甘蔗育种选择指数方法的同时，针对我国甘蔗生产的实际情况，构建多个目标性状的经济权重模型，形成一套客观而有效的甘蔗育种评价选择方法，为改进和完善我国甘蔗育种体系和甘蔗良种推广应用提供借鉴。

1  材料与方法

1.1 甘蔗育种目标性状

从目前整个蔗糖产业链出发，确定甘蔗育种目标性状，除考虑直接影响经济效益的蔗茎产量、蔗糖分和纤维分外，以人工收获甘蔗为主时，还需考虑间接影响成本投入的其他性状，如：茎径大小、叶鞘上57号毛群、脱叶性（叶鞘包茎的松紧程度）、蒲心、侧芽、芽突起（芽体大小）等，这些性状一方面会影响人工的单位时间作业效率，另一方面也会影响其他环节的操作成本，从而增加整个产业链的总成本。本研究依据国内甘蔗生产的实际情况，将公顷蔗茎产量（tonnage of ca ne per hectare，TCH）、甘蔗商业糖分（comm erc ial content of sugar，CCS）、纤维分（fibre content，Fr）确定为3个直接目标性状;另外，将8个性状确定为间接目标性状，分别为：有效茎（millable stalk number，SN）、株高（stalk height，SH）、茎径（stalk diameter，SD）、蒲心（pithiness，Pi）、57号毛群（hairiness，Hi）、脱叶性（trashiness，Ti）、侧芽（side shoots，SS）、芽突起程度（protruded bud，PB）。

1.2 蔗糖產业生产系统各环节成本及数据参数

蔗糖产业生产系统的成本投入由蔗农种植成本（种苗成本、种植管理成本、甘蔗砍运成本）和糖厂生产成本（固定生产成本、季节性变动成本、蔗糖运输成本）组成。蔗农种植成本及投入参数来源于云南省多年从事甘蔗种植的农户及农场管理人员的调研反馈数据。糖厂生产成本及产量规模参数来源于云南省18家糖厂3个榨季2012—2013、2013—2014、2014—2015的调查问卷数据统计分析，具体参数见表1、表2。

1.3甘蔗吨糖生产总成本的构建

根据表1、表2中各环节成本投入，构建整个蔗糖产业生产系统的吨糖成本公式：

各项成本由下列公式计算。

1.3.1  蔗农生产成本

蔗农生产成本= ;

新植蔗成本（元·/hm^-2）=种苗成本+新植蔗种植成本（成本1）+新植蔗管理成本（成本2）;=种苗成本+成本1+成本2

宿根蔗成本（成本3）（元/·hm^-2）=人工成本+物料成本;=成本3

砍运成本（元·/t）=砍收成本（成本4）+甘蔗运输成本（成本5）;=成本4+成本5

总产量（t/hm²）=新植蔗产量+第1年宿根产量+第2年宿根产量。

1.3.2  糖厂生产成本  糖厂生产成本（元/t）=固定生产成本（成本6）+季节性变动成本（成本7）+蔗糖运输成本（成本8）。=成本6+成本7+成本8

1.4目标性状对蔗糖产业生产系统各环节成本的影响

目标性状的经济权重可以通过边际效益来实现。边际效益即在某一生产市场形势下，其他性状保持不变时，某一性状发生一个单位的变化从而引起的经济效益的改变。而甘蔗目标性状的经济权重即在预期生产市场形势下当各性状保持不变时，其中某一性状发生一个单位值的改变所产生的边际效益。根据我国蔗糖生产和甘蔗育种现状，利用经济效益公式构建蔗糖生产经济模型，即销售1  t吨t糖的收入和生产1 t吨t糖的成本投入之间的抵扣，为：，其中，为生产1 1 t吨t糖的利润，为市场上销售1  t吨t糖的价格，为生产1 t吨t糖的总成本。在这里，我们仅构建最终产品——“糖”的成本和收益，而不包含糖厂产生的其他副产品（如：酒精、蔗渣、糖蜜等）的利润。将每个目标性状与经济收益挂钩，所产生的边际效益即为该性状的经济权重值。通过对每个目标性状在蔗糖产业链各环节成本影响的分析（表3），构

注：锤度表示溶液中所含的可溶性物质的重量占总重量的百分比，该性状与蔗糖分具有很高的相关性（>0.75），在甘蔗育种的早期阶段常替代蔗糖分作为甘蔗糖分高低的评价性状。

Note： Brix （% of dissolved solids in juice） is often used as a surrogate for CCS in early stages of selection in sugarcane breeding programs. There is usually a high correlation （>0.75） between brix and CCS.

建每个目标性状的经济权重模型。

1.5直接目标性状经济权重模型构建

基于云南省甘蔗种植的实际情况，新植蔗平均单产63 t/hm²·/hm^2-1（4.2 t/666.67m²），假设每个宿根季单产损失10%，2年宿根，整个地块甘蔗种植一轮的周期为1 a新植2 年宿根a宿根，该周期的甘蔗总产量为170.73 t·/hm^2-1t/hm²。以新植蔗平均单产63 t·/hm^2-1t/hm²、平均出糖率12.5%、平均纤维分12%为基准值，将所有列支项目成本以吨糖成本进行统一单位换算，即：在其他市场条件和性状参数保持不变时，新植蔗每公顷增加1  t吨t产量，或糖分每增加1%，或纤维分每增加1%，生产1  t吨t蔗糖各个环节需要的成本，分别建立起与产量、糖分、纤维分互相关联的经济模型，最终总吨糖成本的增加或减少值即为产量、蔗糖分和纤维分的经济权重值（表4），即蔗茎产量的经济权重值为37.95 元RMByuan·/t^-1/t糖（（表明新植蔗每公顷增加1 t吨t产量，每吨糖的生产成本将减少37.95元）;蔗糖分的经济权重值为328.44 RMByuan·/t^-1 元/t糖（表明蔗糖分每增加1%，每吨糖的生产成本将减少328.44元）;纤维分的经济权重值为?22.28 RMByuan·/t^-1元/t糖（表明纤维分每增加1%，每吨糖的生产成本将增加22.28元，因为在压榨过程中，增加的纤维分将带走较多的蔗糖分，从而增加更多的压榨成本）。

1.6间接目标性状经济权重模型构建

1.6.1  株高、茎径、有效茎  株高、茎径、有效茎3个性状作为蔗茎产量的构成因子，其中任何一个因子的改变都会直接影响蔗茎产量的变化，最终间接地影响吨糖成本，这些影响已经在蔗茎产量成本中予以考虑。但另一方面，株高、茎径、有效茎除了影响蔗茎产量，在人工收获环节，也会对砍收成本造成一定影響。当砍收相同蔗茎产量时，茎径粗的和植株高的蔗茎相对于条数多的有效茎更省人工，可明显降低砍收成本;而以机械收获为主，收获相同蔗茎产量，茎径的粗细、植株的高矮和有效茎的多少对机械收获成本影响不明显。

假设3个相同蔗茎产量的品系材料，在不同茎径、有效茎、株高条件下进行人工收获（表5）。品系1和品系2比较，假设单位面积内的有效茎相同，矮、粗的茎径（品系2）相对于高、细的茎径（品系1）因人工削叶的时间缩短，耗时少，即：在相同蔗茎产量和有效茎条件下，品系2相对于品系1的茎径增加了1 cm，株高随之相应地变化，收获成本下降40元，即每增加1 cm的茎径，吨糖成本将下降320元（40元/t蔗÷12.5×100）（设定甘蔗糖分为12.5%，下同），其经济权重值为320元/t糖 RMByuan·/t^-1。品系1和品系3比较，茎径保持恒定不变，在相同的蔗茎产量下，每平方米增加2条有效茎，株高相应地减少，人工削叶时间延长，砍1  t吨t蔗茎收获成本相应地增加，由160元元/t蔗增至180 元元/t蔗，即每平方米增加1条蔗茎，有效茎的吨糖成本将增加80元（10元/t蔗÷ 12.5×100），其经济权重值为?80 RMByuan·/t^-1元/t糖。

这里株高的经济权重不再考虑，根据蔗茎产量=π/4×有效茎×株高×茎径²，确定了蔗茎产量、有效茎和茎径，株高将随之变化，其经济权重值也相应地在蔗茎产量、茎径和有效茎上有所体现。

1.6.2  蒲心  蒲心指相比正常实心的甘蔗，其蔗茎内含物由白色棉花状、死的薄壁细胞组成，蔗汁含量少、密度低^[29]。在人工收获条件下，不同蒲心级别的甘蔗不仅影响甘蔗的运输成本，即运输相同重量的甘蔗，因蒲心而造成运输体积的增加;另一方面，砍收相同重量的甘蔗，因蒲心造成砍收数量的增加，从而增加收获成本。假设4个品系材料分别代表4种不同蒲心级别（实心、轻蒲、中蒲、重蒲）（表6），蒲心每增加一个级别，将直接增加80元的吨蔗收获成本，增加15元的吨蔗运输成本，合计总成本增加95元/t蔗，相应地增加760元（95元/t蔗÷12.5×100）的噸糖成本，即蒲心的经济权重值为?760 RMByuan·/t^-1元/t糖。

1.6.3  脱叶性  脱叶性是指甘蔗在收获期蔗茎中下部叶片从蔗茎物理分离开的难易程度，或指甘蔗叶片包茎的松紧程度。在人工收获条件下，甘蔗的脱叶性是直接影响甘蔗收获效率的一个重要影响因素^[30]。假设3个品系材料分别代表了甘蔗3种脱叶性能（自动脱叶、易脱叶、难脱叶），因砍收削叶时间的不同，而造成收获成本的差异（表7）。脱叶性每增加一个级别，将直接增加40元的吨蔗砍工费用，相应地增加320元（40元/t蔗÷ 12.5×/100）的吨糖成本，即脱叶性的经济权重值为?320 RMByuan·/t^-1元/t糖。

1.6.4  毛群  毛群特指甘蔗叶鞘背上的57号毛群^[31]。由于人工操作时毛群扎手，因此，毛群的多少直接影响收获效率，而在机械收获时没有影响。假设3个品系材料分别代表甘蔗毛群的3种类型（表8），在人工条件下砍收相同的蔗茎产量，毛群多的品系3材料较其他2个材料耗时长，按人工砍收每吨甘蔗160元计，毛群每增加一个级别，将直接增加20元的吨蔗砍工费用，相应地增加160元/t糖（20元/t蔗÷12.5×100）成本，即毛群的经济权重值为?160 RMByuan·/t^-1元/t糖。

1.6.5  侧芽  侧芽指甘蔗腋芽萌动长出侧枝，主要是由于顶端生长点坏死或开花等因素造成。侧芽一方面影响甘蔗的出苗，为保证单位面积一定的苗量需要增加单位面积种苗下种量，从而增加种苗的吨蔗成本;另一方面侧芽会影响人工收获削甘蔗叶片的速度，增加人工收获成本。假设3个品系材料分别代表3种类型的甘蔗侧芽级别，为保证单位面积相同的苗量，3个品系新植蔗每公顷用种量存在差异（表9），基于170.73 t/hm²hm^2-1的平均总产量，从而造成种苗费用的不同;另外，因侧芽造成人工砍收甘蔗削叶耗时不同，从而增加了砍收成本。因此，侧芽每增加一个级别，将直接增加19.977元/t蔗的总吨蔗成本，相应地增加159.82元/t糖（19.977元/t蔗÷12.5×100）的吨糖成本，即侧芽的经济权重值为?159.82 RMByuan·/t^-1元/t糖。

1.6.6  芽突起程度  芽突起程度主要是考虑在甘蔗砍运过程中芽体受到的机械损伤程度，为保证新植蔗一定的出苗数量，而增加单位面积下种量，从而增加种苗成本。实际生产过程中，甘蔗芽体扁平，不易损伤;甘蔗芽体暴突，易损伤。假设2个品系材料，分别代表了实际生产中的2种类型（表10），相同的蔗茎产量下，新植蔗用种量相差3 t//hm²·hm^2-1，按450 RMByuan·/t^-1元/t蔗的种苗费用计，品系1每公顷种苗费用为6750元，品系2每公顷种苗费用为8100元。基于平均总产量170.73 t/·/hm²hm^2-1，则品系1的吨蔗种苗成本为39.536元，品系2的吨蔗种苗成本为47.443元。芽体突起程度每增加一个级别（由1级到2级），将直接增加7.907元的种苗成本，相应地增加63.26元/t糖（7.9元/t蔗÷12.5×100）吨糖成本，即芽突起程度的经济权重值为?63.26 RMByuan·/t^-1元/t糖。

2  结果与分析

2.1甘蔗目标性状的边际效益

表11列出了基于新植产量（63 t/·/hm²hm^2-1）、商业糖分（12.5%）、纤维分（12%）和甘蔗完整生长周期（1新2宿）条件下的成本投入，生产1  t吨t糖的总成本为4643.99元，其中，蔗农生产成本占总生产成本的68.15%，糖厂生产成本占总生产成本的31.85%。当甘蔗收购价为440元时，蔗农的每吨甘蔗收益为44.38元/t蔗;当市场每吨糖价突破5000元/t糖时，糖厂的每吨糖收益为356.01元/t糖。甘蔗收购价和糖价仍然是影响蔗糖产业总利润的主要因素，应降低各环节成本，使国内食糖有竞争力。

在其他预期条件不变的情况下，每增加1个单位值能带给整个蔗糖产业正效益的性状有：蔗茎产量、糖分、茎径;而带来负效益的性状有纤维分、有效茎、蒲心、毛群、脱叶性、侧芽、芽突起等，其中，蒲心将给整个蔗糖产业带来较大的损害，即增加1个单位级别的蒲心，吨糖成本将增加760元。以TCH、CCS和Fibre为例分析它们三者的经济重要性，当CCS每增加1%时，将给整个蔗糖产业带来的利润是新植蔗公顷产量增加1  t吨t带来利润的8倍多，因此仅仅考虑糖产品而不考虑其他副产品时，筛选高糖材料一直是甘蔗育种的首要目标;纤维分含量对整个制糖产业来说带来负的效益，即生产1  t吨t糖时，每增加1%的纤维分含量将给整个蔗糖产业多投入22.28元的成本，如果将来从纤维分转化为电能或其他可利用资源角度出发，纤维分也将给蔗糖下游产业带来正效益。

2.2 甘蔗目标性状的相对重要性

相对经济权重值指在相同选择强度条件下各个目标性状未来潜在的经济效益值，即：

相对经济权重值（REW）=绝对经济权重值（EW）×遗传增益（ΔG）

式中这里，指广义遗传率，指选择强度，指表型标准偏差。

基于30个随机家系群体2重复随机区组试验测定的各性状遗传参数值（相关试验数据未列出），在相同的选择强度下，设定=1，10个目标性状的相对经济权重值如表12所示。相对经济权重值为正值，依次为商业糖分（400.99 RMByuan·/t^-1元/t糖）、蔗茎产量（130.51 RMByuan·/t^-1元/t糖）和茎徑（36.93 RMByuan·/t^-1元/t糖）;负效益最大值的性状为蒲心（?200.04 RMByuan·/t^-1元/t糖）。另外，脱叶性虽然具有较高的绝对经济权重值，为?320 RMByuan·/t^-1元/t糖，但该性状因遗传方差和遗传率较低，相对经济权重值仅为?21.15 RMByuan·/t^-1元/t糖，说明在相同选择强度下脱叶性的改良相比其他性状（如：糖分、产量、茎径、蒲心）对整个蔗糖产业的增益不大。因此，在甘蔗选育过程中，应重点对糖分、产量、茎径和蒲心进行选择和改良，在此基础上，对其他性状（如：有效茎、脱叶性、毛群、芽突起、侧芽、纤维分等）进行适当选择和改良，从而在兼顾人工收获的基础上达到降低其他环节成本的目的。

3  讨论

3.1目标性状经济权重模型

本研究估计边际效益所涉及的蔗农和糖厂生产成本参数是根据近年来云南蔗区甘蔗的生产经济情况而定的，具有一定的地区代表性，而构建各个目标性状经济权重模型的方法可以应用于其他地区。一直以来，在甘蔗新品种选育及推广应用中，糖厂更加关注蔗糖分，但在国内大部分以人工收获为主的生产操作中，蔗农更加关注蔗茎产量、蔗茎的大小、脱叶的难易和毛群的多少等间接影响甘蔗生产成本的性状。本研究建立的1011个目标性状经济权重模型能够更加客观地评价出各性状对甘蔗生产成本的贡献率，为今后甘蔗新

注：以上性状的遗传参数来源于30个随机选择家系的完全随机区组调查数据分析结果。

Note： These genetic parameters were based on the statistical results of 30 families in RCB design.

品种选育及推广应用提供借鉴。

本研究基于蔗糖产业每生产1 t吨t糖时各个环节的成本投入，不包括糖厂产生的其他副产物（如：酒精、蔗渣、糖蜜等），相对简化了目标性状经济权重模型的构建。基于18家糖厂的问卷调查等历史数据构建了目标性状经济权重模型，得到了与之对应的绝对经济权重值，对目标性状选择提供了借鉴和参考，但未来还需根据市场和甘蔗产业的发展变化及时调整模型参数，使目标性状的筛选和评价更客观、合理，使甘蔗育种工作更有效，目标更明确。

3.2目标性状与最佳选择指数

每位甘蔗种植者和育种家都希望得到诸多优良性状（例如，高产、高糖、抗逆、耐瘠、毛少、易脱叶、茎粗等）于一身的甘蔗品种，实现最大化的经济效益，但在现实的育种过程中，绝大多数遗传群体的重要性状都是相对独立且连续变化的，最终得到所有优良性状汇集于一身的品种是非常困难的，育种家只能采用折中的方式，权衡利弊，综合考虑多个性状的表现进行取舍。在甘蔗杂种圃和选种圃阶段，因为基因型与环境互作的影响或是育种家早期过分关注少数几个性状提前就淘汰掉有潜力的好材料，最终没有育成能推广应用的品种。因此，如何客观、有效地评价和选择早期阶段甘蔗材料成为摆在每一位育种家面前的难题。

最佳选择指数理论综合所有可以利用的信息（经济因素、遗传因素、相关因素），提供了一种客观排序候选基因型的方法。但在甘蔗育种中并没有得到广泛的应用，原因在于一些育种家对选择指数理论的了解掌握程度不够，在实际操作过程中，对所有群体材料涉及到的多个目标性状进行的测量和对目标性状经济影响的估计较为繁琐，造成了选择指数理论没有得到很好的应用和推广。育种过程中仍然存在靠经验或是主观臆断或是田间表现直接进行选种，简单、快速但最终成效不大。本研究对1011个目标性状经济权重模型的构建是甘蔗育种经济权重选择指数法应用研究的一部分，今后还将结合杂种圃、选种圃数据更深入地展开对多个目标性状的筛选，优化实践操作，为最终形成一套客观高效的甘蔗育种评价体系奠定基础。

4  结论

本研究在借鉴澳大利亚机械化操作下的甘蔗育种经济权重模型的基础上，结合目前我国甘蔗生产的实际情况，利用边际效益的方法构建了甘蔗人工收获条件下的1011个目标性状经济权重模型，估计了在目前国内蔗糖市场生产条件下各性状的绝对经济权重值。结果表明，糖分、蔗茎产量、茎径的经济权重值为正值，对总成本有积极的影响;纤维分、有效茎、蒲心、毛群、脱叶性、侧芽、芽体大小的经济权重值为负值，对总成本有消极的影响。从相对经济权重值来看，糖分、蔗茎产量、茎径和蒲心对整个蔗糖产业的成本影响较大。蔗农的生产成本仍然是影响总成本的主要因素，降低人工操作成本，整合甘蔗生产资源，推行甘蔗全程机械化，是增加国内蔗糖竞争力的有效途径。本研究针对不同性状所构建的经济权重模型可以为将来制定甘蔗育种目标提供参考和依据。

致谢  非常感谢澳大利亚联邦科学院（CSIRO）甘蔗首席科学家Jackson Phillip博士和澳大利亚甘蔗产业研究机构（SRA）甘蔗育种家韦先明博士对本研究的指导和帮助;感谢云南省18家糖厂对调研数据的大力支持。

參考文献

[1] 彭绍光. 甘蔗育种学[M]. 北京： 农业出版社， 1984： 235-254.

[2] 李杨瑞. 现代甘蔗学[M]. 北京： 中国农业出版社， 2010： 122-128.

[3] 邓祖湖， 徐良年， 韦先明， 等. 经济遗传值在甘蔗选育种的应用研究Ⅰ.经济遗传值及性状经济权重的确定[J]. 中国糖料， 2011（1）： 39-43.

[4] Smith H. A discriminant function for plant selection[J]. Annals of Eugenics， 1936， 7： 240-250.

[5] Hazel L. The genetic basis for constructing selection indexes[J]. Genetics， 1943， 28（6）： 476-490.

[6] Cheng J， Newcom D W， Schutz M M，et al. Evaluation of current United States swine selection indexes and indexes designed for Chinese pork production[J]. The Professional Animal Scientist， 2018， 34（5）： 474-487.

[7] Fernandes G， Savegnago R， El L，et al. Economic values and selection index in different Angus-Nellore cross-bred production systems[J]. Journal of Animal Breeding and Genetics， 2018， 135（3）： 208-220.

[8] Ochsner K P， Macneil M D， Lewis R M，et al. Economic selection index development for Beefmaster cattle I： Terminal breeding objective1[J]. Journal of Animal Science， 2017， 95（3）： 1063-1070.

[9] Agudelo-Gómez D A， Agudelo-Trujillo J H， Cerón-Mu?oz M F. Selection index for meat and milk traits of buffaloes in Colombia[J]. Livestock Science， 2016， 191： 6-11.

[10] Ochsner K P， Macneil M D， Lewis R M，et al. Economic selection index development for Beefmaster cattle II： General-purpose breeding objective 1[J]. Journal of Animal Science， 2017， 95（5）： 1913-1920.

[11] Wei X M， Nuno M G B. Objectives and selection criteria for pulp production of eucalyptus urophylla plantations in south east China[J]. Forest Geneics， 1999， 6（3）： 181-190.

[12]Cotterill P P， Dean C A. Successful Tree tree Breeding breeding with Index index Selectionselection[G]. Melbourne： CSIRO Publications， 1990.

[13]Zhang S， Jiang J， Luan Q. Index selection for growth and construction wood properties inPinus elliottiiopen-pol lin ated families in southern China[J]. Southern Forests： a Jou rnal of Forest Science， 20172018， 80（3）： 209-216.

[14]Sharma R C， Duveiller E. Selection index for improving helminthosporium leaf blight resistance， maturity， and kernel weight in spring wheat[J]. Crop Science， 2003， 43： 2031-2036.

[15]Sabouri H， Rabiei B， Fazlalipour M. Use of selection indices based on multivariate analysis for improving grain yield in rice[J]. Rice Science， 2008， 15（4）： 303-310.

[16]Zhang W， Xu H， Zhu J. Index selection on seed traits under direct， cytoplasmic and maternal effects in multiple environments[J]. Journal of Genetics and Genomics， 2009， 36（1）： 41-49.

[17]Silva L A， Teodoro P E， Peixoto L A， et al. Selecting sugarcane genotypes by the selection index reveals high gain for technological quality traits[J]. Genetics and Molecular Research， 2017， 16（2）： 1-12.

[18]Shanthi P M， Reddy K H P， Hemanth K M，et al. Selection indices for cane yield in sugarcane （SACCHARUM SPP.）[J]. Indian Journal of plant Plant sciencesSciences， 2013， 2（3）： 77-81.

[19]Wei X M， Jackson P A， Cox M C，et al. Maximising economic benefits to the whole sugarcane industry from the BSES-CSIRO sugarcane improvement program[J]. Proceedings Australia Society Sugar Cane Technologists， 2006， 28： 1-6.

[20]Jackson P A， Mcrae T A， Hogarth M. Selection of sugarcane families across variable environments I. Sources of variation and an optimal selection index[J]. Field Crops Research， 1995， 43（2）： 109-118.

[21]Jackson P A， Mcrae T A. Selection of sugarcane clones in small plots： effects of plot size and selection criteria[J]. Crop Science， 2001， 41（2）： 315-322.

[22]Wei X M， Jackson P A， Stringer J K，et al. Relative economic genetic value （rEGV）-an improved selection index to replace net merit grade （NMG） in the Australian sugarcane variety improvement program[JC]//.Proceedings 30th Australian Society of Sugarcane Technologists Conference. Townsville， 29 April-2 May，  Proceedings Australia Society Sugar Cane Technologists， 2008， 30： 174-181.

[23]Jackson P A， Wei X M， Felicity A. Optimal selection indices in early stage trials in sugarcane breeding programs[JC]// Proceedings of the 37th Conference of the Australian Society of Sugar Cane Technologists. Mackay： Proceedings Australian Society  of Sugar Cane Technologists， 2015， 37： 244-251.

[24] 徐良年， 邓祖湖， 林彦铨， 等. 经济遗传值在甘蔗选育种应用研究系列（二）甘蔗亲本育种值和家系遗传值分析[J]. 中国糖料， 2012（4）： 5-9， 12.

[25] 徐良年， 邓祖湖， 林彦铨， 等. 经济遗传值在甘蔗选育种应用研究系列（三）甘蔗亲本经济育种值和家系经济遗传值分析[J]. 中国糖料， 2013（1）： 5-8.

[26] 王勤南， 刘少谋， 符  成， 等. 甘蔗常用亲本及杂交组合经济育种值分析[J]. 热带亚热带植物学报， 2013， 21（2）： 155-160.

[27] 安汝东， 周清明， 俞华先， 等. 9个云南甘蔗创新亲本作为父本的经济育种值分析[J]. 湖南农业大学学报（自然科学版）， 2015， 41（2）： 113-118.

[28] 王勤南， 谢  静， 张垂明， 等. 含斑茅血缘甘蔗亲本及组合经济育种值评价[J]. 热带作物学报， 2017， 38（7）： 1274- 1279.

[29] Gravois K A， Milligan S B， Martin F A. The role of pith， tube， and stalk density in determining sugarcane sucrose content and stalk weight[J]. Theoretical and Applied Genetics， 1990， 79（2）： 273-277.

[30] Wynne A T， Antwerpen R V， Edgecombe M. Factors affecting the economics of trashing[JC]. CongressProceedings of The South African Sugar Technologists' Association， 20054， 78： 207-214.

[31] 蔡  青， 范源洪. 甘蔗種质资源描述规范和数据标准[M]. 北京： 中国农业出版社， 2006： 15-16.