DTOPSIS法在结球甘蓝适应性综合评价中的应用

杨昕蕾，雷霆，刘亚萍，石潞荣，惠麦侠，张恩慧

（西北农林科技大学园艺学院，陕西杨凌，712100）

结球甘蓝属于十字花科芸薹属植物，又称卷心菜、洋白菜、圆白菜、高丽菜等，耐寒性好、抗病性和适应性强、耐贮运、产量高，深受人们喜爱。结球甘蓝在我国种植面积稳定在90万hm2，年产量达到220万t[1]，在蔬菜出口贸易中占据重要地位，远销东南亚、俄罗斯等地[2]。

在高山冷凉地区种植越夏结球甘蓝可增加淡季蔬菜的供应[3]，对稳定“菜篮子”工程和促进农业增效、农民增收有积极作用，因此筛选出适合在高山冷凉地区种植的结球甘蓝品种具有重要意义。太白县位于陕西省宝鸡市东南部，平均海拔1 000 m以上，冬季寒冷、夏季凉爽湿润，土壤肥沃、空气和水质清洁，无工业污染，因此在太白地区种植结球甘蓝具有得天独厚的条件，可免受高温胁迫带来的伤害。

单一或几个性状指标的品种评价方法不够合理，得到的评价结果不够准确、客观，品种比较需要将多个性状指标进行综合评价分析。作物性状综合评价方式的广泛应用有利于快速、准确地筛选出优良品种，DTOPSIS法（Dynamic TOPSIS）是一种逼近理想解的排序方法，需要找出所选取性状指标的正理想解和负理想解，使指标变得能够直接比较，已经广泛应用于番茄[4]、甘蔗[5]、棉花[6]、水稻[7]、玉米[8]、烟草[9]等作物的综合评价中。DTOPSIS法能够减少人为因素的干扰，使研究结果更加准确，此方法在结球甘蓝品种的应用上鲜有报道。本研究应用DTOPSIS法对15个结球甘蓝品种的植物学性状和产量水平进行综合评价，以期筛选出满足市场需求和适宜在太白高山冷凉地区种植的结球甘蓝品种。

1 材料与方法

1.1 试验材料及试验地概况

供试品种共15个，以当地的主栽品种华耐超越为对照，材料来源见表1。田间试验设在西北农林科技大学太白蔬菜试验示范基地（位于陕西省宝鸡市太白县方才关村），试验地海拔1 543 m，夏季平均气温19℃，无霜期158 d，平均降雨量751 mm。试验地土壤有机质含量为10.83 g/kg，有效磷含量为34.14 mg/kg，速效钾含量为89.02 mg/kg，速效氮含量为41.09 mg/kg。试验地前茬为结球甘蓝，冬季深翻越冬，春季土壤解冻后施基肥，基肥为复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15），每667 m2施60 kg，再旋耕覆膜。

表1 试验材料及其来源

1.2 试验方法

①试验设计 试验于2019年4月24日采用漂浮育苗，6月12日定植大田。随机区组排列，每个小区种植50株，3次重复，共45个小区，每个小区长10 m、宽1 m，面积10 m2。每畦栽2行，株行距为0.40 m×0.50 m，并在试验田周围设保护行。采用当地常规覆膜的种植方式，统一进行水肥管理，在甘蓝结球期配合浇水追施1次尿素，每667 m2施用20 kg，其他管理同常规栽培。

表2 参试结球甘蓝品种的主要植物学性状

②调查项目与方法2019年8月12日结球甘蓝叶球收获期，每个小区随机选10株，测定不同品种的株高、株幅、中心柱高和单球质量等，并计算小区产量和折合667 m2产量。小区产量（kg）=50×平均单球质量，折合667 m2产量（kg）=667 m2×小区产量/小区面积。植株病害、植物学性状和产量水平调查方法和分级标准均参考结球甘蓝种质资源描述规范和数据标准[10]。

1.3 数据统计分析

试验数据的整理和DTOPSIS法各运算步骤采用Excel 2010处理，使用SPSS 20.0进行单因素方差分析（One-way ANOVA），Duncan's新复极差法进行多重比较。

①DTOPSIS法指标无量纲化处理DTOPSIS法是多指标综合评价方法，其评价的结果较为全面、客观，更为合理，具体方法参照卢为国等[11]。

将参试品种的性状指标分为2类，一是正向指标，二是负向指标。正向指标的最优解取参试品种中该性状的最大值，负向指标的最优解取参试品种中该性状的最小值。无量纲化处理公式如下：Zij表示Z中第i个品种第j个性状的对应值，无量纲化Zij={Yij/Yjmax，Yjmax=max（Yij）}（正 向 指 标 计 算），Zij={Yjmin/Yij，Yimin=min（Yij）}（负向指标计算）。

②建立决策矩阵 将各个性状指标赋予不同的权重Wj，决策矩阵R可根据公式Rij=Wj×Zij计算出，Rij为R中第i个品种的第j个性状的相应值。

③各品种理想解相对接近度（Ci）的计算 根据决策矩阵，求出各性状值的正理想解和负理想解。正理想解计算公式：X+=（X1+，X2+……Xn+），其中X+=max（Rij），负理想解计算公式：X-=（X1-，X2-……Xn-），其中X-=min（Rij）。根据欧几里德范数计算各品种与正、负理想解的距离，得到S+及S-，并根据公式Ci=S-/（S-+S+），Ci∈[0，1]，i=1，2…m，计算出Ci值。按照Ci值的大小排序，Ci值越大的品种，综合性状越好，反之越差。

2 结果与分析

2.1 参试品种主要植物学性状分析

由表2可知，品种间植株高度变化范围26.0～32.3 cm，CR-绿崎最矮，威名177最高；株幅变化范围43.0～55.8 cm，绿抗9号的株幅最小，超越的株幅最大；外叶数的变化范围8.5～17.0片；外长的变化范围在22.0～28.8 cm；外叶宽的变化范围在24.9～32.6 cm。

叶球横径变化范围在12.8～15.0 cm，变化幅度较小，CR-绿崎叶球横径最小，威风01、华耐超越（CK）叶球横径最大；叶球纵径变化范围在13.5～16.2 cm，艾菲尔叶球纵径最小，贝莱胜叶球纵径最大；威风01、CR-绿崎、特抗CR-16、绿抗9号、中甘590、中甘596、华耐绿宝、艾菲尔的叶球紧实，贝莱胜、超越、绿宝石、先甘336、XHR041、华耐超越（CK）球形紧实度为中等，威名177叶球松散；球形指数变化范围在1.0～1.2，贝莱胜、CR-绿崎、特抗CR-16的球形指数为1.2，球形指数较大，为扁圆形，其余品种的球形指数中等，为圆球形；中心柱高变化范围在3.4～6.0 cm，绿宝石、艾菲尔、华耐超越（CK）的中心柱高/叶球纵径的数值为0.4，其他品种的中心柱高/叶球纵径的数值为0.2或0.3。

太白高山冷凉地区病虫害少、发病轻，15个结球甘蓝品种对病毒病和黑腐病均表现出高抗和抗病，因此此处不陈列。

表3 参试结球甘蓝品种的产量水平

表4 DTOPSIS法无量纲化处理

2.2 参试品种产量水平分析

由表3可知，15个结球甘蓝品种的平均单球质量在0.71～1.57 kg，威风01与贝莱胜、超越、绿宝石、特抗CR-16、威名177、XHR041、艾菲尔的平均单球质量差异明显；威名177与威风01、CR-绿崎、中甘590、中甘596、华耐超越、先甘336的平均单球质量差异显著。15个结球甘蓝品种的小区产量在35.5～78.5 kg，折合667 m2产量2 367.9～5 236.0 kg，威风01的折合667 m2产量最高，为5 236.0 kg，较对照增产1 234.0 kg，增产率30.8%；CR-绿崎居第2，折合667 m2产量4 602.3 kg，较对照增产600.3 kg，增产率15.0%；中甘596居第3，折合667 m2产量4 202.1 kg，较对照增产200.1 kg，增产率5.0%；先甘336、中甘590折合667 m2产量为4 168.8 kg，较对照增产166.8 kg，增产率4.2%；其余品种均较对照减产。

2.3 DTOPSIS法建模评价结球甘蓝品种

参试结球甘蓝品种15种，参考性状指标选择6个，分别为株幅、球形指数、中心柱高、中心柱高/叶球纵径、叶球紧实度、折合667 m2产量。将这6个指标分为2类，一是正向指标：球形指数、折合667 m2产量，叶球紧实度（1松散，2中，3紧实）；二是负向指标：中心柱高、中心柱高/叶球纵径，进行无量纲化处理，得到表4。根据当地的生产及市场所需比重，赋予株幅、球形指数、中心柱高、中心柱高/叶球纵径、叶球紧实度、折合667 m2产量各个指标 的 权 重Wj分 别 为0.10、0.10、0.18、0.12、0.15、0.35，得到决策矩阵R，如表5。

各 性 状 的 正 理 想 解X+={0.10，0.10，0.18，0.12，0.15，0.35}，负 理 想 解X-={0.077 1，0.083 3，0.102 0，0.060 0，0.081 8，0.158 3}，计算各品种理想解相对近似度Ci。由表6可知，按Ci值大小各品种依次排序为：威风01＞CR-绿崎＞中甘596＞华耐绿宝＞中甘590＞绿抗9号＞先甘336＞华耐超越(CK)＞特抗CR-16＞艾菲尔＞XHR041＞超越＞威名177＞贝莱胜＞绿宝石。结合品种的产量指标，威风01、CR-绿崎、中甘596的产量排名在前3，因此，威风01、CR-绿崎、中甘596更适合在太白高山冷凉地区种植。

表5 DTOPSIS法决策矩阵R

表6 DTOPSIS法计算结果

3 讨论与结论

高山冷凉地区要求结球甘蓝品种早熟、抗先期抽薹、品质优、商品性好。在15个参试结球甘蓝品种中，威风01、CR-绿 崎、中 甘596的 株 高 在26.0～27.7 cm，处于中间位置；品种的栽培密度取决于株幅大小[12]，威风01、CR-绿崎、中甘596的株幅在49.7～52.2 cm，因此适于密植；外叶数在11.5～14.7片，数值较为合理；CR-绿崎的球形为扁圆形，威风01、中甘596的球形为圆球形；威风01、CR-绿崎和中甘596的中心柱高分别为5.7、4.9、4.2 cm，中心柱高是衡量结球甘蓝品质的重要指标之一，并且中心柱短的品种抗先期抽薹[13]，因此CR-绿崎更耐抽薹；威风01、CR-绿崎和中甘596折合667 m2产量分别为5 236.0、4 602.3、4 202.1 kg。

本试验运用DTOPSIS法对15个参试结球甘蓝品种进行评价，将植株的株幅、球形指数、中心柱高、中心柱高/叶球纵径、叶球紧实度及折合667 m2产量共6个性状指标列入评价指标。运用DTOPSIS法计算出绿宝石的Ci序值为第15，而其产量排序为第10；先甘336的Ci序值为第7，其产量排序为第4，华耐超越（CK）的Ci序值为第8，其产量排序为第5。由此可得，产量高的品种其综合表现不一定表现良好，DTOPSIS法能够综合考虑比较多个性状指标，有利于快速、准确地筛选出优良品种。

本试验观测了太白高山种植的15个结球甘蓝品种的植物学性状和产量水平，并运用DTOPSIS法对其适应性进行综合评价，最终筛选出3个优良品种，即威风01、CR-绿崎、中甘596，其球形圆正、中心柱高/叶球纵径的数值在0.4以内，抗抽薹、品质较好、叶面蜡粉少、结球紧实、产量高、商品性好，适宜在太白高山冷凉地区种植。