趙玉紅，孫 濤，朱柯鈺，張 琪，高子星，胡曉輝,3

(1 西北農林科技大學 園藝學院，陜西 楊凌712100；2 農業(yè)農村部西北設施園藝工程重點實驗室，陜西 楊凌712100；3 陜西省設施農業(yè)工程技術研究中心，陜西 楊凌712100)

陜北設施農業(yè)地區(qū)的水資源承載能力低，水質硬度高[1]。近年來，隨著陜北地區(qū)設施農業(yè)的快速發(fā)展，土壤連作障礙、土傳病害、土壤鹽漬化等問題日益嚴重，設施蔬菜產量和品質不斷下降[2]，大大限制了該地區(qū)設施農業(yè)的發(fā)展，因此改變蔬菜的種植模式刻不容緩[3]?；|栽培能夠使植物擺脫對土壤的依賴，較土壤栽培具有增產提質的優(yōu)點，同時可以克服土壤連作障礙，減少土傳病害，節(jié)水節(jié)肥[4-8]，是適合陜北地區(qū)推廣的種植模式。

櫻桃番茄(LycopersiconesculentumMill.)是一種高檔的蔬菜水果，其香味獨特，色彩鮮艷，酸甜可口，含豐富的番茄紅素、維生素C和礦物質，具有防癌、抗衰老的保健作用，受到廣大消費者的喜愛[9-12]。目前適合陜北地區(qū)栽培的優(yōu)良櫻桃番茄品種較少，且適合基質栽培的品種更為缺乏，限制了基質栽培模式優(yōu)勢的發(fā)揮。引進優(yōu)良的櫻桃番茄品種不但可以提高產量，而且還可以滿足消費者對高品質櫻桃番茄的需求[13]，對促進設施櫻桃番茄增產、提質具有重要意義。

本研究以15個櫻桃番茄品種為試材，在延安進行基質栽培試驗,利用主成分分析法和模糊隸屬函數(shù)綜合評價法對其產量和品質進行綜合評價，以期篩選出適合陜北地區(qū)基質栽培的高品質櫻桃番茄品種。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

15個供試櫻桃番茄品種分別為夏日陽光(山東壽佳種業(yè))、黃金貝(北京瑞盛元國際種業(yè))、甜禧(北京瑞盛元國際種業(yè))、浙櫻粉1號(浙江勿忘農種業(yè))、黃珍珠(山東宏偉種業(yè))、粉貝貝(山東北蔬農業(yè))、紫貝貝(山東宏偉種業(yè))、千禧(山東壽佳種業(yè))、粉佳人(山東金鵬種業(yè))、粉水晶(山東金鵬種業(yè))、串紅(山東金鵬種業(yè))、金珠(山東問天種業(yè))、黑珍珠(山東問天種業(yè))、紅珍珠(山東金鵬種業(yè))、紅玉(山東問天種業(yè))，其中粉貝貝為延安當?shù)刂髟云贩N。

1.2 栽培管理方法

本試驗于2020年2-7月在西北農林科技大學延安蔬菜試驗示范站(北緯36°87′，東經(jīng)109°32′，海拔1 009.23 m)下沉式日光溫室(長110 m，寬12 m，下沉深度1 m)內進行。供試櫻桃番茄采用基質袋栽培，基質袋大小為80 cm×20 cm×16 cm，每袋定植2株。于2020-02-22選取生長勢一致的各品種櫻桃番茄幼苗定植于基質袋中，株行距35 cm×40 cm，采用水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)供應肥水，各品種管理方式相同，九穗果采收后拉秧。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 產 量 果實進入成熟期后，每個品種選取6株，將每次采摘的果實用電子天平(YP，上海衡際科技儀器有限公司，精度0.001 g)稱質量，最后統(tǒng)計單株產量。

1.3.2 果實品質 果實成熟期在植株相同的部位取30個果實，用于各品種果實品質指標的測定。果實縱徑(果實最粗處的直徑)用數(shù)顯游標卡尺測量，橫徑(果基到果頂?shù)拈L度)用數(shù)顯游標卡尺測量，果形指數(shù)為果實縱徑與橫徑之比，硬度用數(shù)顯果實硬度計(FHM-5日本)測定。可溶性固形物含量和糖酸比采用糖酸一體機(PLA-BX/ACID日本)測定，可溶性總糖含量采用蒽酮比色法測定[14]，還原糖含量采用3,5-二硝基水楊酸(DNS)法測定[14]，維生素C含量采用鉬藍比色法測定[14]，番茄紅素含量采用分光光度法測定[14]，可滴定酸含量采用氫氧化鈉滴定法測定[14]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用“平均值±標準誤”表示，采用單因素(one-way ANOVA)和Duncan’s 法(P<0.05)進行方差分析和多重比較，各指標間的相關性采用 Pearson 相關系數(shù)進行分析，采用SPSS 20軟件進行主成分分析，用Microsoft Excel 2007繪圖。

變異系數(shù)的計算公式如下：

CV=SD/AVG×100%。

(1)

式中:CV代表變異系數(shù)，SD代表標準差，AVG代表平均值。

模糊隸屬函數(shù)綜合評價法的計算,參照李美娟等[15]改進的歸一化方法，對15個櫻桃番茄品種的13個指標構成的決策矩陣X=(x)m×n進行歸一化處理。先將負向指標(可滴定酸)轉化為正向指標，公式如下：

Xij′=maxXij-Xij+minXij(1≤i≤n)。

(2)

各項指標按式(3)進行歸一化處理，得到新的決策矩陣Y=(y)m×n。

(3)

正向指標隸屬函數(shù)值計算公式如下：

Xij(u)=(Xij′-minXij′)/(maxXij′-minXij′)。

(4)

平均隸屬度值計算公式如下：

Xi(u)=[∑Xij(u)/n]。

(5)

式中:Xij′為第i個品種第j個指標轉化后的正向指標值；Xij為第i個品種的第j個測定值；minXij為第i個品種第j個指標的最小值；maxXij為第i個品種第j個指標的最大值；minXij′為第i個品種第j個指標轉化后正向指標的最小值；maxXij′為第i個品種第j個指標轉化后正向指標的最大值；∑Xij(u)表示第i個品種第j個指標的累加隸屬函數(shù)值；m表示櫻桃番茄品種數(shù)，n表示指標數(shù)，本試驗中m=15，n=13。

2 結果與分析

2.1 不同品種櫻桃番茄外觀品質和產量的比較

不同品種櫻桃番茄外觀品質和產量如表1所示。

表1 不同品種櫻桃番茄外觀品質和產量的比較Table 1 Comparison of appearance quality and yield of different cherry tomato cultivars

表1(續(xù)) Continued table 1

由表1可知，櫻桃番茄品種間各外觀品質和產量指標差異顯著，單果質量、縱徑、橫徑、硬度、果形指數(shù)、單株產量的變異系數(shù)分別為45.59%，13.60%，15.98%，23.47%，18.02%和35.91%。單果質量最大的是串紅(37.63 g)，其次是粉水晶(25.57 g)、粉貝貝(21.94 g)、紫貝貝(19.32 g)，最小的是夏日陽光(7.43 g)。果實縱徑最大的品種是紅玉(36.38 mm)，最小的是夏日陽光(22.65 mm)。果實橫徑最大的品種是串紅(41.62 mm)，最小的是夏日陽光(24.13 mm)。果實硬度最大的品種是紫貝貝(24.70 kg/cm2)，最小的是黑珍珠(9.90 kg/cm2)。單株產量最高的是粉貝貝(3.61 kg)，最低的是浙櫻粉1號(1.21 kg)。

2.2 不同品種櫻桃番茄營養(yǎng)品質的比較

不同品種櫻桃番茄營養(yǎng)品質如表2所示。

表2 不同品種櫻桃番茄營養(yǎng)品質的比較Table 2 Nutritional quality comparison of different cherry tomato cultivars

由表2可以看出，不同品種櫻桃番茄之間營養(yǎng)品質指標均存在顯著差異，可滴定酸、番茄紅素、可溶性總糖、還原糖、維生素C、可溶性固形物含量及糖酸比的變異系數(shù)分別為24.54%，54.15%，25.02%，30.29%，39.95%，17.63%和17.93%。可滴定酸含量最高的是黃珍珠(4.55%)，含量較高的品種有紫貝貝(4.22%)、粉水晶(4.11%)、黑珍珠(4.05%)，含量最低的是黃金貝(1.91%)。番茄紅素含量最高的是紅玉(38.43 mg/hg)，含量較高的有浙櫻粉1號(35.35 mg/hg)、紫貝貝(33.28 mg/hg)、串紅(28.02 mg/hg)等品種，含量最低的品種是夏日陽光(0.61 mg/hg)?？扇苄钥偺呛孔罡叩钠贩N是浙櫻粉1號(5.67%)，含量比較高的品種有黃金貝(4.83%)、黃珍珠(4.80%)、金珠(4.77%)等，含量最低的品種是紅珍珠(1.82%)。還原糖含量最高的品種是浙櫻粉1號(3.90%)，含量比較高的品種有黃金貝(3.15%)、黑珍珠(2.92%)、粉貝貝(2.91%)等，含量最低的品種是紅珍珠(1.75%)。維生素C含量最高的品種是紫貝貝(1.32 mg/hg)，含量比較高的有粉佳人(0.86 mg/hg)、粉水晶(0.76 mg/hg)、串紅(0.75 mg/hg)等品種，含量最低的品種是黃金貝(0.24 mg/hg)?？扇苄怨绦挝锖孔罡叩钠贩N是浙櫻粉1號(9.87%)，含量較高的有黃珍珠(9.03%)、黃金貝(8.67%)、粉佳人(8.63%)等品種，含量最低的品種是紅珍珠(5.20%)。糖酸比最高的品種是粉佳人(19.93)，較高的品種有紅玉(19.40)、浙櫻粉1號(17.97)、黃金貝(17.23)等，糖酸比最低的品種是粉水晶(11.53)。

2.3 櫻桃番茄各指標間的Pearson相關性分析

如表3所示，可溶性固形物含量與可溶性總糖、還原糖含量呈極顯著正相關(P<0.01)，與果實縱徑、橫徑呈極顯著負相關(P<0.01)；維生素C含量與番茄紅素、可滴定酸含量呈極顯著正相關(P<0.01)；可滴定酸含量與糖酸比、果實縱徑、果形指數(shù)呈極顯著負相關(P<0.01)；單果質量與果實硬度呈顯著正相關(P<0.05)，與可溶性固形物含量呈極顯著負相關(P<0.01)，與糖酸比呈極顯著負相關(P<0.01)；單株產量與可滴定酸含量呈顯著正相關(P<0.05)。直接利用這些指標提供的信息來評價櫻桃番茄的綜合品質，很容易導致信息的重疊，進而影響評價結果[16]；而利用單個指標無法得出櫻桃番茄綜合品質的優(yōu)劣，因此應綜合各品質和產量指標進行綜合評價。

表3 櫻桃番茄各指標間的Pearson相關性分析Table 3 Pearson correlation analysis on various indexes of cherry tomato

2.4 不同品種櫻桃番茄各指標的主成分分析

對15個櫻桃番茄品種的13個產量和品質指標進行主成分分析。以特征值大于1的原則提取主成分，共提取4個主成分，其累積方差貢獻率達83.408%，保留了大部分的原始信息。主成分的相關矩陣特征值及方差貢獻率見表4，各品種指標的主成分載荷矩陣見表5。

表4 櫻桃番茄各指標的主成分分析Table 4 Principal component analysis on various indexes of cherry tomato

表5 櫻桃番茄各指標的主成分載荷矩陣Table 5 Principal component load matrix of various indexes of cherry tomato

由表4和表5可知，第1主成分方差貢獻率達34.703%，由單果質量、單株產量、橫徑?jīng)Q定，主要包含了櫻桃番茄的單果質量及產量信息，可命名為產量因子。第2主成分方差貢獻率達23.337%，主要由果實縱徑、果形指數(shù)決定，該主成分決定著櫻桃番茄的形狀，可命名為果形因子。第3主成分方差貢獻率達17.423%，主要由維生素C和番茄紅素含量決定，可命名為營養(yǎng)因子。第4主成分方差貢獻率達7.945%，主要由可滴定酸含量決定，可命名為口感因子。

依據(jù)林海明等[17]的方法, 以橫徑(X1)、單果質量(X2)、單株產量(X3)、可溶性固形物含量(X4)、糖酸比(X5)、還原糖含量(X6)、縱徑(X7)、可滴定酸含量(X8)、果形指數(shù)(X9)、維生素C含量(X10)、番茄紅素含量(X11)、硬度(X12)、可溶性總糖含量(X13)13個指標建立4個線性表達式，各主成分的表達式如下：

Y1=0.443X1+0.426X2+0.385X3-0.320X4-0.318X5-0.291X6+0.085X7+0.131X8-0.282X9+0.111X10+0.108X11+

0.115X12-0.214X13；

圖6顯示，總出成除在只重為5.10×500g時略有反彈外，總體呈下降趨勢，由最高點88.26%一直下降到87.99%，前后出成相差0.27%。毛雞只重對產品總出成的影響很大，合理控制上游養(yǎng)殖端毛雞只重對企業(yè)在每日的數(shù)據(jù)分析中起到一定的理論指導作用。

(6)

Y2=0.022X1+0.095X2-0.111X3-0.270X4+0.338X5-0.184X6+0.495X7-0.459X8+0.393X9-0.016X10+0.294X11+

0.129X12-0.208X13；

(7)

Y3=0.122X1+0.129X2+0.058X3+0.324X4+0.120X5+0.344X6+0.100X7+0.108X8-0.021X9+0.484X10+0.446X11+

0.413X12+0.317X13；

(8)

Y4=-0.185X1-0.202X2+0.059X3-

0.048X4-0.190X5-0.030X6+0.240X7+0.411X8+0.345X9+0.560X10+

0.016X11-0.370X12-0.293X13；

(9)

(10)

根據(jù)式(6)～(9)計算每一個主成分的得分，根據(jù)式(10)計算每個櫻桃番茄品種的綜合得分。由于各主成分的因子在因子得分中的方差貢獻率不同，因此以各主成分的方差貢獻率作為權重，構建綜合評價體系(式10)。由表6可知，綜合得分排名前5的櫻桃番茄品種為黃金貝(0.662)、浙櫻粉1號(0.526)、紅玉(0.483)、粉貝貝(0.374)、粉佳人(0.334)，綜合得分比較靠后的櫻桃番茄品種為千禧(-0.592)、夏日陽光(-0.453)、紅珍珠(-0.391)。

表6 不同品種櫻桃番茄各主成分得分及排名Table 6 Principal component scores and ranking of different cherry tomatoes cultivars

2.5 不同品種櫻桃番茄各指標的模糊隸屬度函數(shù)綜合評價

分別對15個櫻桃番茄品種的13個指標進行模糊隸屬函數(shù)綜合評價，各指標隸屬函數(shù)值及排名如表7所示，排名在前5的櫻桃番茄品種有紅玉(0.638)、粉佳人(0.587)、紫貝貝(0.551)、浙櫻粉1號(0.539)、黃金貝(0.504)。而夏日陽光、黑珍珠、黃珍珠這3個品種排名靠后，其隸屬函數(shù)值分別為0.245，0.335和0.361。

表7 不同品種櫻桃番茄各指標的隸屬函數(shù)值及排名Table 7 The index membership function value and ranking of different cherry tomato cultivars

表7(續(xù)) Continued table 7

3 討 論

高品質的櫻桃番茄應具備良好的外觀品質(單果質量、果實形狀、果實硬度等)和內在品質(可溶性固形物、可溶性糖、維生素C、可滴定酸含量等)。張向梅等[18]指出，果實大小對番茄品質有一定影響，本試驗中浙櫻粉1號單果質量較小，可溶性固形物和可溶性總糖含量最高，而串紅單果質量最大，可溶性固形物和可溶性總糖含量很低。劉維俠等[19]通過分析比較315份番茄的果實品質發(fā)現(xiàn)，小果形的番茄含糖量要高于大果形的番茄。表明櫻桃番茄的果實大小與風味因子之間存在一定的關系，可通過控制果實的大小來控制其品質[20]。本試驗中櫻桃番茄的縱徑、橫徑與可溶性固形物含量均呈極顯著負相關關系(P<0.01)，與可溶性總糖含量呈顯著負相關關系(P<0.05)，這與薛俊等[21]的研究結果一致。梁梅等[22]也指出果形指數(shù)是影響番茄可溶性總糖含量的主要因素。

番茄果實最佳風味的形成需要較高的糖度和相對較高的酸度，糖度、酸度過高或過低都會降低番茄品質[23]。本試驗中，還原糖含量與糖酸比呈顯著正相關(P<0.05)，說明還原糖、總酸含量是構成糖酸比的重要品質指標，這與楊玉珍等[24]的研究結果一致。番茄紅素是番茄營養(yǎng)品質的重要指標，對人體健康有益，番茄紅素和可溶性固形物含量是評價櫻桃番茄品質的重要指標[25]。本試驗中紅玉的番茄紅素含量最高，黃果番茄黃金貝、黃珍珠、金珠、夏日陽光較紅果番茄的番茄紅素含量低，原因是黃果番茄中番茄紅素所占比例很小[26]，這與曲瑞芳等[27]的研究結果一致。程遠等[20]分析比較了8個櫻桃番茄品種的品質，其中浙櫻粉1號的可溶性固形物、可溶性總糖、有機酸含量較高，這與本試驗結果一致，但其糖酸比處于較低水平，而本試驗中浙櫻粉1號的糖酸比處于較高水平，可能是基質栽培促進了櫻桃番茄對水肥的吸收，提高了水肥利用率，利于果實中可溶性總糖的積累，進而提高了糖酸比。

單果質量 、縱徑、橫徑、果形指數(shù)及糖酸比、維生素C、番茄紅素、可溶性固形物、可溶性總糖、還原糖、可滴定酸含量等是評價櫻桃番茄綜合品質的重要指標。目前，國內外建立的多目標綜合評價分析方法很多，在農業(yè)方面應用較多的有層次分析法、主成分分析法(PCA)、模糊隸屬函數(shù)綜合評價法、灰色關聯(lián)度分析法等[28-29]。各評價方法對評價對象的綜合評價結果不同，這是由于評價方法本身的特點決定的[13,25,30]。高子星等[31]采用層次分析法對18個大果番茄的品質進行綜合分析，結果表明適合青海樂都等高寒地區(qū)栽培的品種為德賽圣帝和德賽裕寶。張靜等[32]對60個櫻桃番茄品種的品質進行主成分分析，將12個指標轉換成5個主成分因子，累積方差貢獻率達到80.234%。王曉靜等[33]根據(jù)果形因子、風味因子、硬度因子和營養(yǎng)因子對18份番茄種質資源進行了綜合評價。由于各個指標之間存在相關性，本試驗采用主成分分析法將15個櫻桃番茄品種的13個指標通過降維簡化成4個主成分因子，累積方差貢獻率達到83.408%，保留了原始數(shù)據(jù)的大部分信息。通過因子分析，確定影響櫻桃番茄綜合性狀的因子依次為產量因子、果形因子、營養(yǎng)因子和口感因子，對各因子綜合得分進行排序，排名前5的櫻桃番茄品種有黃金貝、浙櫻粉1號、紅玉、粉貝貝、粉佳人。對15個櫻桃番茄品種的13個指標進行模糊隸屬函數(shù)綜合評價，綜合品質排名前5的品種有紅玉、粉佳人、紫貝貝、浙櫻粉1號、黃金貝。2種評價方法的評價結果基本一致，主成分分析中粉貝貝可溶性總糖和還原糖含量較高，模糊隸屬函數(shù)綜合評價中紫貝貝維生素C和可滴定酸含量較高，可根據(jù)當?shù)叵M者需求來選擇相應品種。