一种基于方差分析的农艺性状多指标综合评价方法与流程

1.本发明属于作物农艺性状差异评价的技术领域，具体涉及一种基于方差分析的农艺性状多指标综合评价方法。


背景技术：

2.农艺性状(agronomic traits)指农作物的生育期、株高、叶面积、果实重量等可以代表作物品种特点的相关性状；如小麦的农艺性状：生育期、株高、叶数、分蘖数、小穗数、穗粒数、千粒重......；水稻的农艺性状：生育期、有效分蘖数、主茎叶数、株高、剑叶长、剑叶宽、穗数、穗长、穗粒数、穗实粒数、千粒重....；玉米的农艺性状：千粒重、穗粗、株高、穗行数、行粒数、穗重....；大豆的农艺性状：单株粒数、百粒重、单株荚数、株高。
3.在作物大田试验和示范比较中，常使用作物大田长势作为目标性状，比较不同处理间的差异。当前，作物大田长势的判断标准分为定性判断和定量判断。定性判断一般描述为强、中、弱，优点是结论明确，缺点是主观判断、标准模糊。定量判断一般是测量株高、节距、茎围、叶面积、叶数等农艺性状，通过数值大小来做比较，优点是每个农艺性状都能够准确地比较出处理间差异，缺点是不同农艺性状的处理间差异不相同、处理间的农艺性状综合差异无法下结论。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种基于方差分析的农艺性状多指标综合评价方法，以解决现有不同农艺性状的处理间差异不相同、处理间的农艺性状综合差异无法评价的问题。
5.为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
6.一种基于方差分析的农艺性状多指标综合评价方法，其包括以下步骤：
7.s1、选择目标作物，确定目标作物处理为不同品种、不同栽培措施或不同生态区间，将若干组目标作物处理种植于预设区域内，并进行随机区组试验设计；
8.s2、在预设时间段后，分别获取多组目标作物处理的多个农艺性状数据；
9.s3、对每一组目标作物处理的多个农艺性状数据进行方差分析和多重比较；
10.s4、基于方差分析和多重比较的结果，对农艺性状进行定性赋值；
11.s5、计算农艺性状定性赋值后的均值和标准差，并基于该均值和标准差计算得到农艺性状定性赋值的标准化数值；
12.s6、对每一个农艺性状对应的标准化数值进行权重赋值；
13.s7、根据农艺性状的权重赋值、标准化数值以及环境影响因子，计算得到每一个处理的农艺性状评价综合指数；
14.s8、基于所述农艺性状评价综合指数对目标作物处理的农艺性状进行综合评价。
15.进一步地，步骤s1具体包括：
16.目标作物选取云烟87，试验种植的预设区域为海拔400米，试验地土壤ph7.26、有
机质含量14.37g/kg、碱解氮72.0mg/kg、有效磷含量4.8mg/kg、速效钾含量124mg/kg；
17.目标作物处理为：
18.有机肥种类包括蚯蚓粪、油饼和酒糟，化肥减施量包括较常规用量减少5％、10％、15％，对照为常规施肥；
19.设计10组试验，10组试验各处理为：
20.处理1，烟草专用肥60kg/亩；
21.处理2，蚯蚓粪200kg/亩+烟草专用肥57kg/亩；
22.处理3，蚯蚓粪200kg/亩+烟草专用肥54kg/亩；
23.处理4，蚯蚓粪200kg/亩+烟草专用肥51kg/亩；
24.处理5，油饼50kg/亩+烟草专用肥57kg/亩；
25.处理6，油饼50kg/亩+烟草专用肥54kg/亩；
26.处理7，油饼50kg/亩+烟草专用肥51kg/亩；
27.处理8，酒糟50kg/亩+烟草专用肥57kg/亩；
28.处理9，酒糟50kg/亩+烟草专用肥54kg/亩；
29.处理10，酒糟50kg/亩+烟草专用肥51kg/亩。
30.进一步地，步骤s2获取多组目标作物处理的多个农艺性状数据，包括：株高、茎围、节距、有效叶数、最大叶面积。
31.进一步地，步骤s4基于方差分析和多重比较的结果，对农艺性状进行定性赋值，包括：
32.按照方差分析和多重比较结果，确定字母总数为r；
33.各处理从高到低排序，将多重比较字母都含有a的，赋值为r；
34.字母含有a的赋值完后，剩余处理从高到底排序，将多重比较字母都含有b的，赋值为r-1；
35.字母含有b的赋值完后，剩余处理从高到底排序，将多重比较字母都含有c的，赋值为r-2；
36.依次类推，直至最后一个处理，赋值为1。
37.进一步地，步骤s5计算农艺性状定性赋值后的均值和标准差，并基于该均值和标准差计算得到农艺性状定性赋值的标准化数值，包括：
[0038][0039]
其中，为农艺性状定性赋值的均值，x为农艺性状定性赋值，x'为标准化数值，sd为农艺性状定性赋值的标准差。
[0040]
进一步地，s7根据农艺性状的权重赋值、标准化数值以及环境影响因子，计算得到每一个处理的农艺性状评价综合指数，包括：
[0041]
m(n)＝α1x'1+α2x'2+α3x'3+α4x'4+α5x'5+β
[0042]
β＝loga(t-6)τ
[0043][0044]
其中，m(n)为农艺性状评价综合指数，n为10组处理的序号，α1、α2、α3、α4和α5分别为株高、茎围、节距、有效叶数和最大叶面积对应的农艺性状定性赋值的权重；x'1、x'2、x'3、
x'4和x'5分别为株高、茎围、节距、有效叶数和最大叶面积对应的农艺性状定性赋值的标准化数值；β为环境影响因子；a为底数；t为一天中白天日照的平均温度，τ为日照调整系数；h1为一天中日照射有效时间，即光照强度大于阈值的时间，h2为一天中日照总时间。
[0045]
本发明提供的基于方差分析的农艺性状多指标综合评价方法，具有以下有益效果：
[0046]
本发明可用于不同处理间(例如品种间、不同栽培措施间、不同生态区间等)，评价比较作物大田农艺性状综合差异。
[0047]
本发明采用方差分析和多重比较进行作物农艺性状的赋值，赋值后对其进行标准化处理得到农艺性状定性赋值的标准化数值，再根据专家经验对每一个处理中的每一个农艺性状进行权重赋值，同时，结合环境影响因子计算得到每一个处理的农艺性状评价综合指数，并按照农艺性状评价综合指数大小进行评价比较，综合指数越大，农艺性状越好。
[0048]
本发明采用了农艺性状综合评价指数来比较各处理，综合评价指数兼顾了各农艺性状的差异，评价具有全面性。
附图说明
[0049]
图1为本发明的评价流程图。
具体实施方式
[0050]
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
[0051]
根据本技术的一个实施例，参考图1，本方案的基于方差分析的农艺性状多指标综合评价方法，具体包括以下步骤：
[0052]
步骤s1、选择目标作物，确定目标作物处理为不同品种、不同栽培措施或不同生态区间等，将若干组目标作物处理种植于预设区域内，并进行随机区组试验设计；
[0053]
本实施例的材料选择为：
[0054]
化学肥料为烟草专用肥(npk10:10:25)；有机肥为蚯蚓粪、饼肥和酒糟；目标作物的种植品种为云烟87。
[0055]
本实施例的有机肥种类包括蚯蚓粪、油饼、酒糟；化肥减施量有较常规用量减少5％、10％、15％，对照为常规施肥。
[0056]
种植的预设区域，即小区设计为6行，每行长度8米，小区面积为52.8m2，行株距为1.1
×
0.55m，共84株。
[0057]
各处理分别包括：处理1(ck)，烟草专用肥60kg/亩；
[0058]
处理2，蚯蚓粪200kg/亩+烟草专用肥57kg/亩(较常规用量减少5％)；
[0059]
处理3，蚯蚓粪200kg/亩+烟草专用肥54kg/亩(较常规用量减少10％)；
[0060]
处理4，蚯蚓粪200kg/亩+烟草专用肥51kg/亩(较常规用量减少15％)；
[0061]
处理5，油饼50kg/亩+烟草专用肥57kg/亩(较常规用量减少5％)；
[0062]
处理6，油饼50kg/亩+烟草专用肥54kg/亩(较常规用量减少10％)；
[0063]
处理7，油饼50kg/亩+烟草专用肥51kg/亩(较常规用量减少15％)；
[0064]
处理8，酒糟50kg/亩+烟草专用肥57kg/亩(较常规用量减少5％)；
[0065]
处理9，酒糟50kg/亩+烟草专用肥54kg/亩(较常规用量减少10％)；
[0066]
处理10，酒糟50kg/亩+烟草专用肥51kg/亩(较常规用量减少15％)。
[0067]
步骤s2、在预设时间段后，分别获取多组目标作物处理的多个农艺性状数据；
[0068]
本实施例的云烟87的农艺性状数据包括株高、茎围、节距、有效叶数和最大叶面积。
[0069]
步骤s3、对每一组目标作物处理的多个农艺性状数据进行方差分析和多重比较；
[0070]
分别获取10个处理中云烟87的多个株高、茎围、节距、有效叶数和最大叶面积；并分别对获取的株高、茎围、节距、有效叶数和最大叶面积进行方差计算，随后再方差计算的基础上进行多重比较；
[0071]
需要注意的是，本实施例的方差计算是直接采用的现有数理统计公式，由于其为本领域成熟的技术方案，故不再赘述方差计算的具体流程。
[0072]
对于多重比较计算方法，其同样直接采用现有的方法进行计算，其结果如表1所示：
[0073]
表1各处理农艺性状的综合评价
[0074][0075]
步骤s4、基于方差分析和多重比较的结果，对农艺性状进行定性赋值，其赋值具体包括：
[0076]
如表1所示；
[0077]
按照方差分析多重比较结果，确定字母总数为r；
[0078]
各处理从高到低排序，将多重比较字母都含有a的，赋值为r；
[0079]
字母含有a的赋值完后，剩余处理从高到底排序，将多重比较字母都含有b的，赋值为r-1；
[0080]
字母含有b的赋值完后，剩余处理从高到底排序，将多重比较字母都含有c的，赋值为r-2；依次类推，直至最后一个处理，赋值为1。
[0081]
步骤s5、计算农艺性状定性赋值后的均值和标准差，并基于该均值和标准差计算得到农艺性状定性赋值的标准化数值，其具体为：
[0082][0083]
其中，为农艺性状定性赋值的均值，x为农艺性状定性赋值，x'为标准化数值，sd为农艺性状定性赋值的标准差。
[0084]
步骤s6、对每一个农艺性状对应的标准化数值进行权重赋值；
[0085]
本实施例采用专家经验赋值法，专家依据试验材料农艺性状的遗传特性，对处理农艺性状的整体情况和处理间的差异性进行分析，确定各农艺性状表现处理差异的重要程度，然后进行赋值。
[0086]
步骤s7、根据农艺性状的权重赋值、标准化数值以及环境影响因子，计算得到每一个处理的农艺性状评价综合指数，其具体包括：
[0087]
s7根据农艺性状的权重赋值、标准化数值以及环境影响因子，计算得到每一个处理的农艺性状评价综合指数，包括：
[0088]
m(n)＝α1x'1+α2x'2+α3x'3+α4x'4+α5x'5+β
[0089]
β＝loga(t-6)τ
[0090][0091]
其中，m(n)为农艺性状评价综合指数，n为10组处理的序号，α1、α2、α3、α4和α5分别为株高、茎围、节距、有效叶数和最大叶面积对应的农艺性状定性赋值的权重；x'1、x'2、x'3、x'4和x'5分别为株高、茎围、节距、有效叶数和最大叶面积对应的农艺性状定性赋值的标准化数值；β为环境影响因子；a为底数；t为一天中白天日照的平均温度，τ为日照调整系数，一般选取为0.01～0.05；h1为一天中日照射有效时间，一般为5～8小时，即光照强度大于阈值的时间，h2为一天中日照总时间。
[0092]
需要说明的是，本实施例在同一区域内进行的10组处理试验，故每一组的环境影响因子β均相同，在此基础上可以统一将其定义为0；若10组处理试验并不在同一区域内进行，则可以选取光照作为核心影响因子，以对作物的处理间的差异性进行综合评价。
[0093]
步骤s8、基于所述农艺性状评价综合指数对目标作物处理的农艺性状进行综合评价，按照农艺性状评价综合指数大小进行评价比较，综合指数越大，农艺性状越好。
[0094]
结合表1可见，方差分析多重比较结果表明，各处理在5个农艺性状的差异表现不一，例如处理3在茎围、节距、有效留叶数上表现上，在最大叶面积上表现中上，在株高上表现差。
[0095]
随后根据多重比较结果进行定性赋值；各处理的株高虽有差异，但都大于125cm，从质量上看都属于长势强，有效叶数9个处理无显著差异，节距与株高、有效叶数高度相关，
因而茎围和最大叶面积成为各处理间农艺性状差异的关键指标，对株高、茎围、节距、有效叶片数、最大叶面积的权重分配依次为0.05、0.3、0.05、0.3、0.3。随后计算出各处理的农艺性状综合评价指数，结果为处理2＝处理5》处理3》处理8》处理6》处理7》处理1(ck)》处理9》处理4》处理10。综上所述，处理2和处理5的农艺性状表现最好，其次为处理3，再次为处理8。
[0096]
本发明采用了农艺性状综合评价指数来比较各处理，综合评价指数兼顾了各农艺性状的差异，评价具有全面性；且本发明可用于不同处理间，例如品种间、不同栽培措施间、不同生态区间等，评价比较作物大田农艺性状综合差异。
[0097]
虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。