基于雷達(dá)圖分析法的特色馬鈴薯品種綜合評(píng)價(jià)

基于雷達(dá)圖分析法的特色馬鈴薯品種綜合評(píng)價(jià)

馬蹄是貴州省重要的糧食、蔬菜和動(dòng)物之一。近年來(lái)，貴州省祁鮮市產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。2011年，種植面積為66.8hm，排名第一。馬鈴薯已成為貴州的優(yōu)勢(shì)和特色產(chǎn)業(yè)之一,為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收作出了重要貢獻(xiàn)。馬鈴薯的薯肉、薯皮多為黃色或白色,近年來(lái),隨著人們對(duì)馬鈴薯消費(fèi)觀念的轉(zhuǎn)變,特色馬鈴薯品種(肉色或薯皮色為紅色、紫色等)越來(lái)越受到消費(fèi)者青睞,市場(chǎng)價(jià)格顯著高于普通品種,但特色品種大都存在適應(yīng)性不廣,抗性較弱等問(wèn)題,因此,需要對(duì)引進(jìn)的特色品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。雷達(dá)圖分析法(radarchart)亦稱綜合財(cái)務(wù)比率分析圖法,可稱為戴布拉圖、螂蛛網(wǎng)圖、蜘蛛圖,是企業(yè)界進(jìn)行綜合實(shí)力評(píng)估廣泛采用的一種財(cái)務(wù)狀況綜合評(píng)價(jià)方法。是一種基于評(píng)價(jià)對(duì)象構(gòu)建的多變量的對(duì)比分析方法,能夠直觀、形象的反映評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合特性。目前,已有學(xué)者將雷達(dá)圖法應(yīng)用于農(nóng)作物的綜合評(píng)價(jià)上,魏春陽(yáng)等采用雷達(dá)圖分析法對(duì)烤煙外觀質(zhì)量進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)研究,馬劍雄等在對(duì)美國(guó)引進(jìn)的烤煙品種NC297和NC102進(jìn)行香韻特征分析時(shí)也引入了雷達(dá)圖分析法,劉魁等在烤煙品種試驗(yàn)中采用雷達(dá)圖分析法對(duì)參試品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),其評(píng)價(jià)結(jié)果與品種實(shí)際表現(xiàn)吻合,說(shuō)明雷達(dá)圖分析法對(duì)試驗(yàn)品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)是可行的。但未見(jiàn)此方法在馬鈴薯上應(yīng)用的研究報(bào)道。為探索雷達(dá)圖分析法在馬鈴薯新品種篩選中的適用性,筆者運(yùn)用雷達(dá)圖分析法,從產(chǎn)量、薯型、肉色、晚疫病抗性等9個(gè)方面對(duì)特色馬鈴薯品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)篩選研究,構(gòu)建基于雷達(dá)圖面積和周長(zhǎng)的綜合評(píng)價(jià)函數(shù),給出綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。該研究結(jié)果可為篩選出適合本生態(tài)地區(qū)的特色馬鈴薯品種提供依據(jù),同時(shí)為馬鈴薯品種引進(jìn)與鑒選提供一個(gè)更為客觀和科學(xué)的方法。1材料和方法1.1試驗(yàn)材料1.1.1選擇合適的品種參試品種為6個(gè)薯皮或薯肉顏色特點(diǎn)突出的品種,分別為黑美人、紅寶石、后旗紅、臺(tái)灣紅皮、麗薯7號(hào)、紫云1號(hào),選用市場(chǎng)銷售較好的費(fèi)烏瑞它為對(duì)照。1.1.2計(jì)算鈣鎂肥、尿素、入肥量硫酸鉀型三元復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15),鈣鎂磷肥(P2O5≥15%),尿素(N≥46%),腐熟有機(jī)肥(牛糞)1000kg/667m2。1.2學(xué)習(xí)方法1.2.1栽培區(qū)立地條件試驗(yàn)地點(diǎn)位于貴州省威寧縣麻乍鄉(xiāng)箐巖村,海拔2350m,前茬作物為玉米,土壤類型為黃壤,肥力中等偏上,光照充足,溫度適中,晝夜溫差大,積溫較高,適宜于馬鈴薯生長(zhǎng)。1.2.2底肥施用及防控1)品比試驗(yàn)。采用隨機(jī)區(qū)組排列,3次重復(fù),小區(qū)面積30m2(5m×6m),種植密度為4500株/667m2,試驗(yàn)地四周設(shè)保護(hù)行。底肥施用硫酸鉀型三元復(fù)合肥75kg/667m2+鈣鎂磷肥50kg/667m2+尿素15kg/667m2+腐熟有機(jī)肥(牛糞)1000kg/667m2,一次性施入,結(jié)合中耕培土追肥2次,每次追施尿素10kg/667m2,全生育期防控晚疫病。2)晚疫病抗性試驗(yàn)。栽培方式及水肥管理與篩選試驗(yàn)相同,全生育期不進(jìn)行晚疫病防控,于當(dāng)?shù)貧v年馬鈴薯晚疫病高發(fā)期調(diào)查各參試品種的晚疫病發(fā)生情況,不設(shè)置重復(fù)。1.2.3參試品種測(cè)定以國(guó)家農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《農(nóng)作物種質(zhì)資源鑒定技術(shù)規(guī)程馬鈴薯NY/1303-2007》為參考依據(jù),分別對(duì)參試品種的生育期、產(chǎn)量、薯型、薯皮顏色、薯皮光滑度、肉色、食味、大中薯率、晚疫病抗性等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定評(píng)價(jià)。1.2.4參試品種的雷達(dá)圖針對(duì)每個(gè)參試品種,由綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)形成的數(shù)軸分布在中心圓點(diǎn)周圍,并將各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重轉(zhuǎn)化為相鄰指標(biāo)數(shù)軸的夾角,不同的指標(biāo)數(shù)值體現(xiàn)在對(duì)應(yīng)指標(biāo)的數(shù)軸上,將相鄰的不同數(shù)軸上的指標(biāo)數(shù)值用折線連接成多邊形即形成雷達(dá)圖,此圖可以直觀地反映出參試品種的總體情況。為了能夠獲得更加適于比較的定量結(jié)果,通過(guò)提取雷達(dá)圖的特征向量面積和周長(zhǎng),構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)函數(shù),用評(píng)價(jià)函數(shù)值的大小對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。2結(jié)果與分析2.1馬鈴薯ny/400-2007研究方法馬鈴薯不同品種特征各異,對(duì)其進(jìn)行的綜合評(píng)價(jià)要具備扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ),同時(shí)也難免會(huì)因評(píng)價(jià)人的主觀因素,使得評(píng)價(jià)結(jié)果有失客觀,因此,采用《農(nóng)作物種質(zhì)資源鑒定技術(shù)規(guī)程馬鈴薯NY/1303-2007》為參考依據(jù),對(duì)各參試品種生物學(xué)特征等相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)(表1)。2.2雷達(dá)圖法的綜合評(píng)價(jià)2.2.1測(cè)定指標(biāo)及方法進(jìn)行雷達(dá)圖分析之前要對(duì)表1中的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,通常馬鈴薯產(chǎn)量、大中薯率、市場(chǎng)價(jià)格屬正向指標(biāo),值越大越好;晚疫病抗性屬于與晚疫病發(fā)病率[0,100%]范圍的逆向指標(biāo);生育期、薯型、薯皮光滑度、肉色、食味、芽眼深淺等指標(biāo)為描述性指標(biāo)。對(duì)于描述性指標(biāo)則先按《農(nóng)作物種質(zhì)資源鑒定技術(shù)規(guī)程馬鈴薯NY/1303-2007》結(jié)合品種篩選需求采取主觀定權(quán)法制定10分制評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(表2),按評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)描述性指標(biāo)評(píng)分。然后按公式(1)對(duì)3類指標(biāo)采取不同方式的轉(zhuǎn)換,將值約束在范圍內(nèi)(表3)。r′ij={rijmaxrij正向指標(biāo)、描述性指標(biāo)處理1-rijmaxrij逆向指標(biāo)處理(1)r′ij=?????????rijmaxrij正向指標(biāo)、描述性指標(biāo)處理1?rijmaxrij逆向指標(biāo)處理(1)其中,rij為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)值,r′ij為評(píng)價(jià)指標(biāo)轉(zhuǎn)化值。2.2.2各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的雷達(dá)圖描述評(píng)價(jià)指標(biāo)中有m個(gè)指標(biāo)X1,X2,…,Xm,則在雷達(dá)圖中繪制m條數(shù)軸,根據(jù)篩選要求對(duì)各個(gè)參試品種的評(píng)價(jià)指標(biāo)間設(shè)置不同權(quán)重,各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重用雷達(dá)圖中各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)軸的夾角表示。具體步驟:先通過(guò)公式(2)將權(quán)重W1,W2,…,Wm轉(zhuǎn)化為角度(表4),然后將無(wú)量綱化處理數(shù)據(jù)投影在對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)軸上連線形成雷達(dá)圖,即可對(duì)參試品種進(jìn)行直觀的評(píng)價(jià)。θi=360Wi(2)其中,θi為夾角角度,Wi為權(quán)重。繪圖時(shí),相鄰2條數(shù)軸Xi,Xj的夾角為θij,θij=θi,Σθij=360°。2.2.3黑美人綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)比對(duì)參試品種各評(píng)價(jià)指標(biāo)值進(jìn)行無(wú)量綱化處理,數(shù)值越接近1表明性狀越好,采用不同相鄰評(píng)價(jià)指標(biāo)的夾角突出評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重,通過(guò)Excel2013繪制各參試品種雷達(dá)圖(圖示)。從圖可直觀反映出各參試品種的綜合表現(xiàn),其中:黑美人在生育期、產(chǎn)量、肉色、食味、晚疫病抗性、大中薯率等多項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)表現(xiàn)均衡且較好;麗薯7號(hào)、后旗紅表現(xiàn)中等偏上,各項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)為中等偏上但特色不突出;紫云1號(hào)則表現(xiàn)為除大中薯率不高外,其他的各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)優(yōu)勢(shì)均較突出;臺(tái)灣紅皮、費(fèi)烏瑞它表現(xiàn)出晚疫病抗性很差的缺點(diǎn);紅寶石則表現(xiàn)為除薯肉顏色特點(diǎn)突出外,其他評(píng)價(jià)指標(biāo)表現(xiàn)一般。2.2.4雷達(dá)圖的均衡性為了全面反映參試品種的綜合水平及各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的均衡性,采取提取雷達(dá)圖的面積和周長(zhǎng)兩個(gè)特征量,構(gòu)造一個(gè)二維特征量來(lái)計(jì)算綜合評(píng)價(jià)值的函數(shù)。但是在應(yīng)用過(guò)程中,當(dāng)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)確定時(shí),評(píng)價(jià)指標(biāo)在雷達(dá)圖中排列順序發(fā)生變化時(shí),雷達(dá)圖的性狀、面積、周長(zhǎng)也隨之發(fā)生變化,導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果可能發(fā)生變化;但對(duì)應(yīng)雷達(dá)圖的平均面積和平均周長(zhǎng)是固定的。因此,選用雷達(dá)圖的平均面積與平均周長(zhǎng)作為評(píng)價(jià)函數(shù)的特征量,綜合評(píng)價(jià)各參試品種。1)特征量的計(jì)算。在由m個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)組成的雷達(dá)圖中,其面積由m個(gè)三角形組成,而三角形的2條邊是由m條數(shù)軸中任意兩條組成的,夾角由不同評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算得出。根據(jù)公式(3)、(4)計(jì)算出各參試品種雷達(dá)圖的平均面積與周長(zhǎng)(無(wú)量綱)?！x=mn-1∑i=1n∑i＜j12RiRjsinθijC2n(3)Sˉˉx=m∑i=1n?1∑i＜jn12RiRjsinθijC2n(3)ˉLx=mn-1∑i=1n∑i＜j√R2i+R2j-2RiRjcosθijC2n(4)Lˉˉˉx=m∑i=1n?1∑i＜jnR2i+R2j?2RiRjcosθij√C2n(4)ˉSxSˉˉx為雷達(dá)圖平均面積,ˉLxLˉˉˉx為雷達(dá)圖周長(zhǎng),m為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù),R為數(shù)軸形成的邊,i、j為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)中的第i、j個(gè)指標(biāo),θ為兩條邊夾角,x為評(píng)價(jià)品種。2)評(píng)價(jià)函數(shù)構(gòu)造及綜合評(píng)價(jià)。據(jù)此,以特征向量ˉSSˉˉ、ˉL為基礎(chǔ)構(gòu)造評(píng)價(jià)向量,令V表示評(píng)價(jià)對(duì)象雷達(dá)圖的評(píng)價(jià)向量。則:V=(ˉSx?ˉVx)(5)其中,ˉSx表示面積評(píng)價(jià)向量,數(shù)值越大說(shuō)明該品種總體優(yōu)勢(shì)越強(qiáng),反之則較弱?！x表示周長(zhǎng)評(píng)價(jià)向量,表示參評(píng)品種雷達(dá)圖平均面積與等同于該雷達(dá)圖周長(zhǎng)的圓面積的比值,反映各評(píng)價(jià)指標(biāo)均衡性,其數(shù)值越大均衡性越好,反之則較差?！x=ˉSxπ(ˉLx/2π)2(6)最后,根據(jù)評(píng)價(jià)向量構(gòu)造綜合評(píng)價(jià)函數(shù)(7),并根據(jù)評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算各評(píng)價(jià)對(duì)象的評(píng)價(jià)值Y:Y=√ˉSx×ˉVx(7)從表5可見(jiàn),通過(guò)綜合評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算各參試品種的評(píng)價(jià)值,各參試品種綜合評(píng)價(jià)排序?yàn)楹诿廊?gt;紫云1號(hào)>麗薯7號(hào)>后旗紅>紅寶石>費(fèi)烏瑞它(CK)>臺(tái)灣紅皮。3各參試馬鈴薯品種性狀綜合評(píng)價(jià)1)該研究提出了雷達(dá)圖分析法對(duì)特色馬鈴薯品種進(jìn)行綜合篩選評(píng)價(jià)的方法。雷達(dá)圖分析法通過(guò)二維圖形直觀反映出馬鈴薯品種多個(gè)性狀間的關(guān)系,方便比較品種間性狀的差異;通過(guò)雷達(dá)圖的面積、周長(zhǎng)可綜合評(píng)價(jià)品種的特征。較常規(guī)方法客觀、科學(xué)。2)采用雷達(dá)圖分析法對(duì)參試的7個(gè)馬鈴薯品種的9個(gè)性狀特征指標(biāo)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。從雷達(dá)圖可直觀看出:黑美人在生育期、產(chǎn)量、肉色、食味、晚疫病抗性、大中薯率等多項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)表現(xiàn)均衡且較好;麗薯7號(hào)、后旗紅的各項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)為中等偏上但特色不突出;紫云1號(hào)則表現(xiàn)為除大中薯率不高外,其他的各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)優(yōu)勢(shì)