通过优化方法和执行时期结合TOPSIS多准则分析评估核桃（*Juglans regia* L.）嫁接性能

《Horticulturae》：Evaluation of Walnut (Juglans regia L.) Grafting Performance by Optimizing Methods and Execution Periods Using TOPSIS Multicriteria Analysis

　　

为了获得高质量的种植材料，核桃繁殖技术包括嫁接，随后在受控微气候条件下的保护空间内强制生长，最后在田间条件下进行驯化。本研究证实了一个假设，即使用保护空间（聚乙烯隧道）能够严格限制某些关键因素。本文的主要目标是：比较评估两种嫁接方法（嵌片芽接和贴片芽接）对八个本地基因型（‘Anica’、‘Gr?dinar’、‘Miroslava’、‘Velni?a’、‘B?l???i’、‘Belce?ti’、‘S?b?uani’ 和 ‘?orogari’）在‘B?l?a?i’本地生物型上嫁接成功率的影响；通过确定最大化嫁接结合成功率的时间窗口（4月与8月）来确定最佳嫁接时机。这项研究于2022年至2024年进行，评估了在高隧道条件下执行的嵌片芽接和贴片芽接的性能，通过横截面显微镜和图像分析软件量化了接穗/砧木生长、愈伤组织形成和解剖共生体相似性（测量导管数量、密度和直径）；结果以实验期间三年重复的平均值呈现。初步结果表明嵌片芽接方法具有更优的效率，成功率为51.3%，而贴片芽接方法为32.9%。该研究的另一个目标是对实验变体进行排序。因此，采用逼近理想解排序法（TOPSIS），一种多准则决策分析方法，对实验变体进行排序，并确定在所有分析的生理和形态参数中，4月进行的嵌片芽接（变体a1/b2）为最优方案。这些发现对苗圃行业具有重要意义，因为它们表明从不可预测的田间条件向受控的高隧道条件的转变稳定了生产成果。通过建立清晰的方法学层级和精确的时间窗口，本研究为标准化核桃繁殖、减轻季节性气候风险以及显著提高优质认证种植材料的产量提供了可操作的指导方针。

这篇发表在《Horticulturae》上的论文题为《通过优化方法和执行时期结合TOPSIS多准则分析评估核桃（Juglans regia L.）嫁接性能》。研究背景在于：核桃作为重要的营养来源和战略资源，其繁殖技术中嫁接难度较大，主要受限于解剖学特性（如枝条结构中含有大面积的非生殖性髓组织）。现有研究表明，嫁接的成功受嫁接技术（常用嵌片芽接或贴片芽接）、微气候参数（温度、湿度、光照）、生化指标（激素平衡、酚类化合物）、生物体成熟度以及干预时机等因素的复杂交互影响。尽管已有研究在控制环境和田间条件下评估了嫁接性能，但关于保护空间（聚乙烯高隧道）内不同嫁接方法与执行时期的系统比较仍不充分，尤其缺乏通过多准则决策分析（MCDA）来整合多种生理和形态参数进行综合排序的研究。因此，本研究旨在通过优化方法和执行时期，利用CRITIC和TOPSIS算法，筛选出最佳的核桃嫁接技术组合，以稳定并提高优质种植材料的产量。

研究人员于2022年至2024年在罗马尼亚Ia?i县Belce?ti的一个聚乙烯高隧道（长20 m、宽10 m、中心高4.5 m）内建立了苗圃。该地区为温带气候，年平均气温9.8°C，年平均降水量488 mm。砧木为‘B?l?a?i’本地生物型的实生苗（种子经8周4–5°C沙藏层积处理后播种）。接穗为八个罗马尼亚本地核桃基因型：四个栽培品种（‘Anica’、‘Velni?a’、‘Gr?dinar’、‘Miroslava’）和四个地方选系（‘B?l?a?i’、‘Belce?ti’、‘S?b?uani’、‘?orogari’）。共设置四种实验变体：两种嫁接方法（a1 = 嵌片芽接；a2 = 贴片芽接）与两个执行时期（b1 = 8月夏季嫁接，使用当年生半木质化枝条的成熟休眠芽；b2 = 4月春季嫁接，使用上一季木质化枝条的冬季休眠芽）。每年重复实验，总计1600株幼苗（每变体200株），数据采用三年平均值。主要关键技术方法包括：（1）组织保存切片技术：使用Slee Mainz CUT 6062切片机制作15–22 μm的横纵切片，经MOTIC B系列光学显微镜观察，结合MOTIC Image Plus 2.0和ImageJ软件测量木质部导管数量、密度、直径；（2）解剖相似性指数（ASIS）计算：基于接穗、砧木和嫁接区的导管数目与平均直径，公式值越接近1.0表示兼容性越好；（3）多准则决策分析（MCDA）：采用CRITIC法客观确定各评估准则（嫁接成功率、愈伤组织等级、接穗高度、接穗直径、砧木直径、ASIS）的权重，再通过TOPSIS法对所有实验变体进行排序，识别最优组合；（4）统计分析：采用Duncan多重比较（p ≤ 0.05）。

研究结果按三个分析阶段呈现：

3.1 环境条件对嫁接成功的影响：嫁接后25天的微气候记录显示，4月平均温度（23.3°C）接近最适愈伤组织形成范围（25–28°C），而8月平均温度（32.33°C）过高，导致嫁接成功率显著下降。4月嵌片芽接在三年内保持最稳定可靠的成功率（50.1%–52.6%）。

3.2 嫁接区解剖和形态变化（15天和30天后，嵌片芽接法）：15天时观察到结构不连续，新形成木质部导管呈近水平方向，表明高温波动延迟了愈伤组织形成。30天后，嵌片芽接变体中成功建立了维管连续性，形成层细胞从愈伤组织分化出功能性的木质部和韧皮部。基因型间差异不显著，但‘Anica’、‘Miroslava’和‘Velni?a’在嫁接区表现出较高的导管数量和对称性。ASIS值显示：‘Anica’ (1.07)、‘Velni?a’ (0.96)、‘Miroslava’ (1.02)、‘Gr?dinar’ (0.95) 接近1.0，表明兼容性良好；而‘S?b?uani’ (1.2)、‘B?l?a?i’ (1.28)、‘Belce?ti’ (1.29)、‘?orogari’ (1.31) 偏离1.0，指示中等或后期兼容。

3.3 嫁接方法和时间对愈伤组织、嫁接成功率和植株生长的影响：嵌片芽接在4月（a1/b2）实现最高成功率（51.3%）和最好的愈伤组织质量（评分3.7–3.8）。相同时期贴片芽接（a2/b2）成功率32.9%。8月嫁接成功率大幅下降至19.7%–20.8%。4月嵌片芽接的接穗高度（167.9 cm）、接穗直径（2.42 cm）、砧木直径（2.85 cm）均为最大，且芽萌发率最高（47.8%）。8月嵌片芽接的存活植株叶片数最多（143.37），但整体发育不如春季。

3.4 基于TOPSIS方法的变体排序：采用CRITIC法确定的各准则权重显示，8月嫁接中砧木直径权重最高（29%），而a2/b1变体中ASIS权重（23%）成为主要指标。TOPSIS排序结果：所有实验变体中，前七位均来自a1/b2（4月嵌片芽接）方案。基因型‘Velni?a’、‘Miroslava’、‘Anica’、‘Gr?dinar’占据前四位。雷达图显示‘Velni?a’在接穗直径和嫁接成功率方面表现最优，‘Gr?dinar’在ASIS和砧木直径方面突出。相反，‘?orogari’、‘S?b?uani’、‘B?l???i’、‘Belce?ti’的排名高度依赖于具体的嫁接方法和时期，表现出较大的变异性。

讨论部分指出：在高隧道内进行嫁接成功缓解了罗马尼亚田间条件的波动。4月嫁接效果优于8月，与近期文献中最佳愈伤形成温度（约27°C）和湿度（40%–70%）一致。嵌片芽接在早春阶段提供更坚韧的形成层接触，优于贴片芽接。观察到的水平方向木质部导管是一种动态适应机制，用于在垂直连续建立之前实现横向水分和养分桥接。TOPSIS方法有效整合了多项参数，识别出最优变体。CRITIC方法揭示了夏季嫁接中砧木直径是主要限制因素。基因型间的稳定性差异（G×E互作）表明，‘Velni?a’和‘Gr?dinar’等基因型具有内在生理可塑性，适合集约化苗圃生产。

研究结论部分翻译如下：在聚乙烯高隧道内评估核桃嫁接性能，采用两种嫁接方法和两个不同的执行时期，凸显了嵌片芽接方法的高效率。嵌片芽接法明显优于贴片芽接，平均成功率显著更高。此外，春季嫁接（4月）被证明是最佳时机，在保护条件下增强了嫁接建立和随后的新梢生长。显微分析证实了嫁接后30天内木质部完全连续，验证了所研究的本地基因型与‘B?l?a?i’砧木之间的生理兼容性。此外，TOPSIS多准则决策分析有效地对实验变体进行了排序，确定4月嵌片芽接（变体a1/b2）为所有分析的生理和形态参数中的最优技术方案。在所评估的品种中，基因型‘Anica’、‘Velni?a’、‘Gr?dinar’和‘Miroslava’始终排名最高。尽管它们内部的确切层级因具体的嫁接方法和时期而异，但这一顶级组的整体组成保持稳定。这种一致性不仅表明嫁接愈合处的有效愈伤和维管连续性的成功恢复，还表明对外部技术和环境波动的敏感性较低。总之，核桃嫁接成功的关键取决于执行时期与植物遗传之间的协同作用。尽管4月春季嵌片芽接优化了环境条件，但所研究基因型之间的显著差异凸显出接穗基因型对于确保高嫁接兼容性和长期繁殖效率同样至关重要。