趙冰雪，周 琳，黃清俊，楊柳燕，姚建軍，張永春*

(1.上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院林木果樹(shù)研究所／上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201403；2.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)生態(tài)技術(shù)與工程學(xué)院, 上海 201418；3.上海虹華園藝有限公司, 上海 201606)

微型月季為薔薇科薔薇屬多年生木本花卉，因其株型矮小、花型小巧緊湊、花色豐富且花期較長(zhǎng)，廣泛應(yīng)用于室內(nèi)栽培、花壇布置、道路綠化美化、微型盆景制作等[1—2]。如今小型盆栽花卉作為家庭園藝的重要組成部分，逐漸成為花卉產(chǎn)業(yè)新趨勢(shì)。微型月季的種苗需求量逐年增加，月季優(yōu)質(zhì)種苗繁育技術(shù)急需提升。扦插是微型月季種苗生產(chǎn)的主要繁殖方法，具有成本低、繁殖快、操作簡(jiǎn)便、出苗整齊且保留親本優(yōu)良性狀等特點(diǎn)。在以往的研究中，通常以生根率和成活率來(lái)評(píng)價(jià)插穗的扦插效果，但也有研究表明生根數(shù)[3]、最長(zhǎng)根長(zhǎng)[4]、平均根長(zhǎng)[5]、根徑[6]、新芽率[7]等均可用作評(píng)估扦插品質(zhì)的指標(biāo)。微型月季品種繁多，目前通過(guò)比較部分微型月季生根指標(biāo)，篩選出‘火影’、‘米奇’、‘小丁香’等生根性強(qiáng)的微型月季品種[8—9]，這些研究雖然篩選出扦插效果較好的月季品種，但評(píng)價(jià)方法主要集中在根系形態(tài)指標(biāo)的直觀比較，缺少綜合評(píng)價(jià)。

主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)是通過(guò)正交變換將一組可能存在相關(guān)性的變量轉(zhuǎn)換為一組線性不相關(guān)的變量，以少數(shù)幾個(gè)主成分來(lái)揭示多個(gè)變量的統(tǒng)計(jì)方法[10]。主成分分析法可用于觀賞植物的栽培基質(zhì)配方篩選[11]、觀賞價(jià)值評(píng)價(jià)[12]、抗性評(píng)價(jià)[13]、功能成分分析[14]。此外，主成分分析法可應(yīng)用于扦插生根效果分析[15—18]。目前，月季扦插生根效果綜合評(píng)價(jià)的研究較少，吳海東等[19]利用主成分分析法對(duì) 18個(gè)月季品種(包含雜交茶香月季和豐花月季)扦插效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果表明提取的4個(gè)主成分(累計(jì)貢獻(xiàn)率93.229%)可代表測(cè)定的7個(gè)形態(tài)指標(biāo)，從中篩選出11個(gè)扦插效果較好的月季品種。

微型月季品種豐富，以往研究表明不同品種微型月季的生根能力存在顯著差異[8—9]。為了更有效篩選出生根性強(qiáng)的微型月季品種，對(duì)微型月季的扦插生根能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)有一定的必要性。本文以 7個(gè)微型月季品種半木質(zhì)化插穗為試材，采用主成分分析、隸屬函數(shù)法和聚類(lèi)分析等方法對(duì)其根系形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行分析，綜合評(píng)價(jià)不同品種的扦插生根能力，篩選出生根性強(qiáng)的微型月季品種，為微型月季的種苗規(guī)?；a(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料選擇上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院林木果樹(shù)研究所收集保存的 7個(gè)微型月季()品種：‘靈感’(Inspiration)、‘女兒紅’(Nu Hong)、‘春色’(Spring Color)、‘絕戀’(Jue Lian)、‘紅色戀人’(Red Lover)、‘淑女’(Lady)和‘維納斯’(Venus)(圖1)。選擇健壯、無(wú)病蟲(chóng)害的半木質(zhì)化枝條作插穗。

圖1 7個(gè)微型月季品種Fig. 1 Seven varieties of miniature rose

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2020年8～9月在上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院奉浦院區(qū)玻璃溫室(121°48′E、30°95′N(xiāo))進(jìn)行，扦插期間溫度保持在 25～30 ℃，相對(duì)濕度控制在 75%～85%，光照強(qiáng)度600～1000 lx。

將健康無(wú)病害枝條剪成插穗，兩個(gè)芽點(diǎn)間為一個(gè)插穗，插穗上端剪成平切口，下端剪成馬蹄形斜切口，每個(gè)插穗留有1個(gè)芽點(diǎn)，芽點(diǎn)上保留5片以上完整的葉，確保整片葉舒展?jié)駶?rùn)。扦插基質(zhì)選用木纖維基質(zhì)(比利孚園藝上海有限公司，泥炭:木纖維:椰糠:珍珠巖體積比為5:2:2:1)，多次澆水以保證基質(zhì)達(dá)到高含水量。扦插前將整條插穗用螺螨酯5000倍液和唑醚·氟酰胺1000倍液的混合溶液浸泡消毒3 min，插穗取出后蘸取Rhizopon生根粉(北京華云智源科技有限公司，主要成分為 0.25%吲哚丁酸IBA粉劑)并扦插。扦插后，噴灑一定水分確保插穗濕潤(rùn)，在插穗上方覆蓋一層白色透明薄膜(厚度0.06 mm)。期間玻璃溫室打開(kāi)內(nèi)外遮陽(yáng)網(wǎng)遮陰，防止強(qiáng)光照射。7 d后揭膜，每天噴水一次，確?；|(zhì)濕潤(rùn)。每品種均設(shè)置3組重復(fù)，每組重復(fù)50條插穗。待第28天，每組隨機(jī)抽取5根插穗測(cè)定平均根數(shù)、平均根長(zhǎng)、最長(zhǎng)根長(zhǎng)、平均根徑和最大根徑，其中成活率和新芽率通過(guò)記錄每組成活的插穗數(shù)和長(zhǎng)出新芽的插穗數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，利用SPSS 21.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析和聚類(lèi)分析。

公式中，Vj為初始因子載荷矩陣，λi為第i個(gè)主成分的特征值，ZXj是原始指標(biāo)影響系數(shù)α經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的值[20]。

公式中，D為扦插生根效果的綜合值[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 微型月季品種根系指標(biāo)多重比較

不同品種微型月季各項(xiàng)根系指標(biāo)表現(xiàn)不同(表1)。平均根數(shù)以‘淑女’最多，有4.93條，極顯著高于‘靈感’(1.53條) (P＜0.01)，但‘靈感’與其他品種差異不顯著?！缗钠骄L(zhǎng)最長(zhǎng)，達(dá)22.27 mm，顯著高于‘靈感’的9.56 mm (P＜0.05)，但二者與其他品種差異不顯著。最長(zhǎng)根長(zhǎng)、最大根徑和平均根徑方面，不同品種間差異不顯著(P＞0.05)。在扦插成活率方面，‘淑女’最高，達(dá)74.00%，是指標(biāo)均值的2倍，極顯著高于其他品種(P＜0.01)；其次為‘紅色戀人’(52.00%)和‘維納斯’(35.33%)，其中，‘紅色戀人’顯著高于除‘淑女’外的其他品種(P＜0.05)。新芽率方面，‘淑女’新芽率最高(24.00%)，極顯著高于其他品種(P＜0.01)；‘靈感’、‘春色’的新芽率較低，分別為3.33%、4.67%。

表1 微型月季不同品種的根系指標(biāo)及扦插成活率比較Table 1 Comparison on root system indexes and cutting survival rate of various mini rose varieties

2.2 單項(xiàng)指標(biāo)的影響系數(shù)α值及標(biāo)準(zhǔn)化處理值

將表1中各微型月季品種的7項(xiàng)生根指標(biāo)均值和單一指標(biāo)均值通過(guò)公式(1)轉(zhuǎn)化，獲得單項(xiàng)指標(biāo)的影響系數(shù)α值(表2)。月季扦插生根是一個(gè)復(fù)雜的綜合過(guò)程，7個(gè)微型月季品種的 7個(gè)指標(biāo)變化趨勢(shì)各不相同，說(shuō)明不能通過(guò)單一指標(biāo)評(píng)價(jià)月季品種的扦插生根能力。為方便分析與計(jì)算，對(duì)單項(xiàng)指標(biāo)影響系數(shù)α值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理(表2)，以便利用主成分分析法評(píng)價(jià)7個(gè)微型月季的扦插效果。

表2 各月季品種單項(xiàng)指標(biāo)影響系數(shù)α值(%)及其標(biāo)準(zhǔn)化處理Table 2 The value of the influence coefficient α (%) of the individual index of each rose variety and its standardized processing

2.3 指標(biāo)間相關(guān)性分析

在進(jìn)行主成分分析之前，使用相關(guān)系數(shù)矩陣的直觀檢驗(yàn)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行適應(yīng)性檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)(表 3)。7個(gè)生根指標(biāo)間存在正相關(guān)和負(fù)相關(guān)，其中，平均根徑、新芽率與平均根長(zhǎng)相互間呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，成活率和新芽率呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。整體上，7個(gè)形態(tài)指標(biāo)間相關(guān)性較強(qiáng)，可用主成分分析法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

表3 指標(biāo)間相關(guān)系數(shù)矩陣Table 3 Correlation coefficient matrix between indicators

2.4 微型月季扦插生根能力的主成分分析和綜合評(píng)價(jià)

對(duì)7個(gè)微型月季品種7個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理值進(jìn)行主成分分析(表4)。根據(jù)累計(jì)貢獻(xiàn)率大于85%的主成分選取原則，CI(1)、CI(2)和 CI(3)的貢獻(xiàn)率分別為61.690%、19.584%和14.558%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為95.832%，可將測(cè)定的7個(gè)指標(biāo)用3個(gè)相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)代替，即第1主成分、第2主成分和第3主成分。這 3個(gè)綜合指標(biāo)代表原來(lái) 7個(gè)指標(biāo)的95.832%，能夠綜合評(píng)價(jià)7個(gè)月季品種的扦插生根效果，鑒定出扦插生根性強(qiáng)的品種。

表4 總方差分解及初始因子載荷矩陣Table 4 Total variance decomposition and initial factor loading matrix

根據(jù)表4中的數(shù)據(jù)，使用公式(2)獲得3個(gè)主成分表達(dá)式：

由公式(3)計(jì)算各品種的隸屬函數(shù)值μ(Xj)。依據(jù)公式(4)，并通過(guò)3個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率，計(jì)算綜合指標(biāo)的權(quán)重Wj值，分別是0.644、0.204和0.152。再通過(guò)公式(5)計(jì)算各品種的綜合評(píng)價(jià)值D，結(jié)果如表5所示。其中D越大，表明該品種扦插生根效果越好。因此，根據(jù)各微型月季品種的綜合評(píng)價(jià)值D對(duì)其扦插生根能力從高到低排序：‘淑女’、‘紅色戀人’、‘絕戀’、‘女兒紅’、‘維納斯’、‘春色’、‘靈感’。

表5 各品種綜合指標(biāo)值CI、隸屬函數(shù)值μ(Xj)、權(quán)重Wj值及綜合評(píng)價(jià)值DTable 5 Comprehensive index value CI, membership function value μ(Xj), weight Wj value and comprehensive evaluation value D of each variety

2.5 微型月季品種扦插生根效果聚類(lèi)分析

以綜合評(píng)價(jià)值為指標(biāo)，對(duì)7個(gè)微型月季品種的扦插效果進(jìn)行聚類(lèi)分析(圖2)。其中，綜合評(píng)價(jià)值越大，扦插效果越好。各品種間的映射距離越小，品種間的差異越小，可將7個(gè)微型月季品種分為4個(gè)等級(jí)，扦插效果最好的是‘淑女’，其次是‘紅色戀人’和‘絕戀’，扦插效果稍弱的是‘女兒紅’和‘維納斯’，扦插效果最弱的是‘春色’和‘靈感’。

圖2 微型月季7個(gè)品種扦插生根效果聚類(lèi)分析Fig. 2 Dendrogram of cluster analysis of rooting effect of cuttings of seven miniature rose varieties

3 結(jié)論與討論

目前，常用的評(píng)價(jià)月季品種扦插效果的指標(biāo)可分為兩類(lèi)，一是根系形態(tài)指標(biāo)，包括平均生根數(shù)、平均根長(zhǎng)、最長(zhǎng)根長(zhǎng)、根徑、根干重，與根系的品質(zhì)有關(guān)；二是體現(xiàn)扦插成活的難易程度的指標(biāo)，包括生根率、成活率、腐爛率、新芽數(shù)、新芽率等[8,19,23]。這些指標(biāo)雖可從不同角度反映月季扦插的生根效果，但生根過(guò)程較為復(fù)雜，單一生根指標(biāo)難以綜合評(píng)價(jià)其品種的自身生根能力。插穗的位置及木質(zhì)化程度對(duì)不定根的形成和扦插成活率起至關(guān)重要的作用[24]。Otiende 等[25]比較了兩個(gè)月季品種(‘Natal briar’和‘Rosa progress’)枝條不同部位的扦插生根率和成活率，證實(shí)上部插穗生根率和成活率明顯優(yōu)于中部和底部插穗。而Tadele等[26]認(rèn)為月季半木質(zhì)化和木質(zhì)化插穗因含大量促進(jìn)其生長(zhǎng)和發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(碳水化合物、蛋白質(zhì))和激素(IAA和細(xì)胞分裂素等)，插穗產(chǎn)生的根系更旺盛。試驗(yàn)前期篩選出半木質(zhì)化枝條較適合用作微型月季扦插插穗，基于文獻(xiàn)參考和前期預(yù)試驗(yàn)，本試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)7個(gè)微型月季品種的半木質(zhì)化插穗在扦插第28 d時(shí)7個(gè)根系形態(tài)生長(zhǎng)指標(biāo)(平均生根數(shù)、平均根長(zhǎng)、最長(zhǎng)根長(zhǎng)、平均根徑、最大根徑、成活率、新芽率)，用于月季品種扦插生根效果的評(píng)價(jià)。

植物的扦插生根評(píng)價(jià)除了確定合適的指標(biāo)外，評(píng)價(jià)方法也尤為重要。目前常用的方法是主成分分析法和隸屬函數(shù)法。通過(guò)降維將多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為2～3個(gè)新的相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)，用于計(jì)算綜合評(píng)價(jià)值 D，減少了數(shù)據(jù)分析的繁瑣性。本試驗(yàn)通過(guò)主成分分析和隸屬函數(shù)分析，將7個(gè)生根指標(biāo)轉(zhuǎn)換為 3個(gè)新的主成分，其中 3個(gè)新的主成分總貢獻(xiàn)率為95.832%，這3個(gè)相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)不但能夠全面評(píng)價(jià)7個(gè)月季品種的扦插生根效果，而且使評(píng)價(jià)結(jié)果具有科學(xué)性、準(zhǔn)確性。

月季品種間的生根能力存在差異，綜合評(píng)價(jià)值D越大，扦插生根效果越好。因此，7個(gè)微型月季品種扦插生根能力從高到低依次為：‘淑女’、‘紅色戀人’、‘絕戀’、‘女兒紅’、‘維納斯’、‘春色’、‘靈感’，可以篩選出1個(gè)扦插效果最好的微型月季品種，即為‘淑女’，生產(chǎn)上可采用常規(guī)扦插方法即可保證插穗較高的成活率與扦插苗的品質(zhì)；扦插效果較好的微型月季品種是‘紅色戀人’和‘絕戀’。但從‘淑女’的單一指標(biāo)來(lái)看，某一指標(biāo)值小于扦插生根效果差的月季品種，說(shuō)明不同月季品種的扦插生根表現(xiàn)和機(jī)制不完全一致。扦插過(guò)程受多項(xiàng)因素影響，合適的基質(zhì)[27]、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑[26]和環(huán)境因子[28]對(duì)插穗扦插生根起促進(jìn)作用，本試驗(yàn)扦插生根過(guò)程受木纖維基質(zhì)、Rhizopon生根粉、溫濕度和光照強(qiáng)度等外部因素的綜合影響。因此，可通過(guò)不斷優(yōu)化基質(zhì)的種類(lèi)與配比、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的種類(lèi)和濃度以及適宜的環(huán)境溫濕度，以提高微型月季扦插生根能力，為微型月季在上海地區(qū)的推廣和應(yīng)用提供理論依據(jù)。