基于雷達(dá)圖分析法的特色馬鈴薯品種綜合評價

基于雷達(dá)圖分析法的特色馬鈴薯品種綜合評價

馬蹄是貴州省重要的糧食、蔬菜和動物之一。近年來，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,隨著人們對馬鈴薯消費觀念的轉(zhuǎn)變,特色馬鈴薯品種(肉色或薯皮色為紅色、紫色等)越來越受到消費者青睞,市場價格顯著高于普通品種,但特色品種大都存在適應(yīng)性不廣,抗性較弱等問題,因此,需要對引進(jìn)的特色品種進(jìn)行綜合評價。雷達(dá)圖分析法(radarchart)亦稱綜合財務(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)行綜合實力評估廣泛采用的一種財務(wù)狀況綜合評價方法。是一種基于評價對象構(gòu)建的多變量的對比分析方法,能夠直觀、形象的反映評價對象的綜合特性。目前,已有學(xué)者將雷達(dá)圖法應(yīng)用于農(nóng)作物的綜合評價上,魏春陽等采用雷達(dá)圖分析法對烤煙外觀質(zhì)量進(jìn)行了綜合評價研究,馬劍雄等在對美國引進(jìn)的烤煙品種NC297和NC102進(jìn)行香韻特征分析時也引入了雷達(dá)圖分析法,劉魁等在烤煙品種試驗中采用雷達(dá)圖分析法對參試品種進(jìn)行綜合評價,其評價結(jié)果與品種實際表現(xiàn)吻合,說明雷達(dá)圖分析法對試驗品種進(jìn)行綜合評價是可行的。但未見此方法在馬鈴薯上應(yīng)用的研究報道。為探索雷達(dá)圖分析法在馬鈴薯新品種篩選中的適用性,筆者運用雷達(dá)圖分析法,從產(chǎn)量、薯型、肉色、晚疫病抗性等9個方面對特色馬鈴薯品種進(jìn)行綜合評價篩選研究,構(gòu)建基于雷達(dá)圖面積和周長的綜合評價函數(shù),給出綜合評價結(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),同時為馬鈴薯品種引進(jìn)與鑒選提供一個更為客觀和科學(xué)的方法。1材料和方法1.1試驗材料1.1.1選擇合適的品種參試品種為6個薯皮或薯肉顏色特點突出的品種,分別為黑美人、紅寶石、后旗紅、臺灣紅皮、麗薯7號、紫云1號,選用市場銷售較好的費烏瑞它為對照。1.1.2計算鈣鎂肥、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)立地條件試驗地點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。1.2.2底肥施用及防控1)品比試驗。采用隨機區(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。栽培方式及水肥管理與篩選試驗相同,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)。1.2.3參試品種測定以國家農(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)行測定評價。1.2.4參試品種的雷達(dá)圖針對每個參試品種,由綜合評價指標(biāo)形成的數(shù)軸分布在中心圓點周圍,并將各評價指標(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,通過提取雷達(dá)圖的特征向量面積和周長,構(gòu)建綜合評價函數(shù),用評價函數(shù)值的大小對應(yīng)評價對象的綜合評價結(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,對其進(jìn)行的綜合評價要具備扎實的專業(yè)基礎(chǔ),同時也難免會因評價人的主觀因素,使得評價結(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),對各參試品種生物學(xué)特征等相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行評價(表1)。2.2雷達(dá)圖法的綜合評價2.2.1測定指標(biāo)及方法進(jìn)行雷達(dá)圖分析之前要對表1中的評價指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,通常馬鈴薯產(chǎn)量、大中薯率、市場價格屬正向指標(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分制評分標(biāo)準(zhǔn)(表2),按評分標(biāo)準(zhǔn)對描述性指標(biāo)評分。然后按公式(1)對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為評價指標(biāo)數(shù)值,r′ij為評價指標(biāo)轉(zhuǎn)化值。2.2.2各評價指標(biāo)權(quán)重的雷達(dá)圖描述評價指標(biāo)中有m個指標(biāo)X1,X2,…,Xm,則在雷達(dá)圖中繪制m條數(shù)軸,根據(jù)篩選要求對各個參試品種的評價指標(biāo)間設(shè)置不同權(quán)重,各評價指標(biāo)權(quán)重用雷達(dá)圖中各項評價指標(biāo)數(shù)軸的夾角表示。具體步驟:先通過公式(2)將權(quán)重W1,W2,…,Wm轉(zhuǎn)化為角度(表4),然后將無量綱化處理數(shù)據(jù)投影在對應(yīng)的評價指標(biāo)數(shù)軸上連線形成雷達(dá)圖,即可對參試品種進(jìn)行直觀的評價。θi=360Wi(2)其中,θi為夾角角度,Wi為權(quán)重。繪圖時,相鄰2條數(shù)軸Xi,Xj的夾角為θij,θij=θi,Σθij=360°。2.2.3黑美人綜合評價指標(biāo)對比對參試品種各評價指標(biāo)值進(jìn)行無量綱化處理,數(shù)值越接近1表明性狀越好,采用不同相鄰評價指標(biāo)的夾角突出評價指標(biāo)權(quán)重,通過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、大中薯率等多項評價指標(biāo)表現(xiàn)均衡且較好;麗薯7號、后旗紅表現(xiàn)中等偏上,各項指標(biāo)表現(xiàn)為中等偏上但特色不突出;紫云1號則表現(xiàn)為除大中薯率不高外,其他的各個評價指標(biāo)優(yōu)勢均較突出;臺灣紅皮、費烏瑞它表現(xiàn)出晚疫病抗性很差的缺點;紅寶石則表現(xiàn)為除薯肉顏色特點突出外,其他評價指標(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評價指標(biāo)的均衡性,采取提取雷達(dá)圖的面積和周長兩個特征量,構(gòu)造一個二維特征量來計算綜合評價值的函數(shù)。但是在應(yīng)用過程中,當(dāng)評價指標(biāo)數(shù)確定時,評價指標(biāo)在雷達(dá)圖中排列順序發(fā)生變化時,雷達(dá)圖的性狀、面積、周長也隨之發(fā)生變化,導(dǎo)致評價結(jié)果可能發(fā)生變化;但對應(yīng)雷達(dá)圖的平均面積和平均周長是固定的。因此,選用雷達(dá)圖的平均面積與平均周長作為評價函數(shù)的特征量,綜合評價各參試品種。1)特征量的計算。在由m個評價指標(biāo)組成的雷達(dá)圖中,其面積由m個三角形組成,而三角形的2條邊是由m條數(shù)軸中任意兩條組成的,夾角由不同評價指標(biāo)權(quán)重計算得出。根據(jù)公式(3)、(4)計算出各參試品種雷達(dá)圖的平均面積與周長(無量綱)?！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,m為評價指標(biāo)數(shù),R為數(shù)軸形成的邊,i、j為綜合評價指標(biāo)中的第i、j個指標(biāo),θ為兩條邊夾角,x為評價品種。2)評價函數(shù)構(gòu)造及綜合評價。據(jù)此,以特征向量ˉSSˉˉ、ˉL為基礎(chǔ)構(gòu)造評價向量,令V表示評價對象雷達(dá)圖的評價向量。則:V=(ˉSx?ˉVx)(5)其中,ˉSx表示面積評價向量,數(shù)值越大說明該品種總體優(yōu)勢越強,反之則較弱?！x表示周長評價向量,表示參評品種雷達(dá)圖平均面積與等同于該雷達(dá)圖周長的圓面積的比值,反映各評價指標(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)評價向量構(gòu)造綜合評價函數(shù)(7),并根據(jù)評價函數(shù)計算各評價對象的評價值Y:Y=√ˉSx×ˉVx(7)從表5可見,通過綜合評價函數(shù)計算各參試品種的評價值,各參試品種綜合評價排序為黑美人>紫云1號>麗薯7號>后旗紅>紅寶石>費烏瑞它(CK)>臺灣紅皮。3各參試馬鈴薯品種性狀綜合評價1)該研究提出了雷達(dá)圖分析法對特色馬鈴薯品種進(jìn)行綜合篩選評價的方法。雷達(dá)圖分析法通過二維圖形直觀反映出馬鈴薯品種多個性狀間的關(guān)系,方便比較品種間性狀的差異;通過雷達(dá)圖的面積、周長可綜合評價品種的特征。較常規(guī)方法客觀、科學(xué)。2)采用雷達(dá)圖分析法對參試的7個馬鈴薯品種的9個性狀特征指標(biāo)進(jìn)行了綜合評價。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、大中薯率等多項評價指標(biāo)表現(xiàn)均衡且較好;麗薯7號、后旗紅的各項指標(biāo)表現(xiàn)為中等偏上但特色不突出;紫云1號則表現(xiàn)為除大中薯率不高外,其他的各個評價指標(biāo)優(yōu)勢