孫 濤，甘海玲，周道明，黃文獻(xiàn)，胡曉輝,3

(1 西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院，陜西 楊凌712100；2 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北設(shè)施園藝工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌712100；3 陜西省設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，陜西 楊凌712100)

甜瓜作為高效率、高價值農(nóng)產(chǎn)品之一，在我國園藝作物生產(chǎn)中占有重要地位。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)統(tǒng)計，中國甜瓜總種植面積占全世界甜瓜種植面積的45%以上，產(chǎn)量占50%左右[6-7]。有關(guān)資料顯示，華北地區(qū)冬春茬薄皮甜瓜一般情況下每畝收益可達(dá)到5萬元，且栽培周期較短，因此吸引了較多的農(nóng)戶種植[8]。陜北地區(qū)薄皮甜瓜種植區(qū)域大，受眾群體廣，但優(yōu)良品種匱乏且缺乏基質(zhì)栽培管理經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而導(dǎo)致整體甜瓜產(chǎn)量低品質(zhì)差[9]。篩選引進(jìn)適合陜北地區(qū)有機(jī)基質(zhì)栽培優(yōu)質(zhì)甜瓜品種，可為促進(jìn)陜北地區(qū)有機(jī)基質(zhì)栽培技術(shù)發(fā)展提供選擇。

本研究以14個薄皮甜瓜品種為對象，利用主成分分析法和優(yōu)劣解距離法(TOPSIS)對其產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行綜合評價，篩選適合陜北地區(qū)有機(jī)基質(zhì)栽培的高品質(zhì)薄皮甜瓜品種，以期為陜北地區(qū)有機(jī)基質(zhì)栽培薄皮甜瓜種植提供優(yōu)質(zhì)品種。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

14個供試薄皮甜瓜品種為：青農(nóng)甜寶(沈陽青農(nóng)種業(yè))、玲瓏黃(天津科潤種業(yè))、日本甜寶(大連米可多國際種業(yè))、青農(nóng)翠寶(沈陽青農(nóng)種業(yè))、京玉352(京研益農(nóng)種業(yè))、凌甜綠冠(楊凌秦瑞種業(yè))、gk-03(齊齊哈爾大學(xué)提供)、ze-04(齊齊哈爾大學(xué)提供)、中原9016(鄭州中原西甜瓜研究所)、金帝(湖南鼎牌種業(yè))、冰糖王子(壽光欣欣然種業(yè))、澤甜四號(齊齊哈爾市澤甜種業(yè))、 吉創(chuàng)20B(乾源種業(yè))和綠博特(河北粒而甜種業(yè))，其中綠博特為延安當(dāng)?shù)刂髟云贩N。

1.2 栽培管理

試驗(yàn)于2021年3―6月在西北農(nóng)林科技大學(xué)延安蔬菜試驗(yàn)示范站(北緯36°87′，東經(jīng)109°32′，海拔1 009.23 m)的下沉式日光溫室(長110 m，寬12 m，下沉深度1 m)內(nèi)進(jìn)行。供試甜瓜品種采用有機(jī)基質(zhì)袋栽培，栽培基質(zhì)用羊糞、菇渣、珍珠巖三者按體積比2∶4∶1配成，其理化性質(zhì)為：有效氮1 780.5 mg/kg，速效磷788.7 mg/kg，有效鉀1985.5 mg/kg，總氮18.85 mg/g，總磷6.85 mg/g，總鉀18.65 mg/g，pH值6.82，EC值2.4 mS/cm?；|(zhì)袋大小為70 cm×20 cm×16 cm，每袋定植2株甜瓜苗。采用水肥一體化設(shè)備(水源、PLC控制器、管道、流量計、電磁閥、毛管、滴箭，每個滴頭額定流速為1.2 L/h)進(jìn)行灌溉施肥，每天上午按照單株500 mL的量供應(yīng)1個劑量的日本山崎甜瓜專用營養(yǎng)液(陰雨天除外)。試驗(yàn)植株行株距為0. 8 m×0.4 m，每個小區(qū)種植44株，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，每個品種設(shè)置3次重復(fù)，試驗(yàn)布局采取隨機(jī)分布。試驗(yàn)采用人工授粉，單蔓整枝法整枝打叉，在第9～15節(jié)位子蔓留瓜，第22～25節(jié)位摘心。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 產(chǎn) 量 每個品種隨機(jī)選取10 株，單個品種株系單層果60%以上果實(shí)轉(zhuǎn)色成熟后進(jìn)行采摘，用電子天平(YP，上海衡際科技儀器有限公司，精度0.001 g)測定單果質(zhì)量和小區(qū)產(chǎn)量，記錄單株果數(shù)，整個生育期采摘6次?？偖a(chǎn)量由小區(qū)產(chǎn)量折算，小區(qū)產(chǎn)量=單株產(chǎn)量×小區(qū)株數(shù)。

1.3.2 果實(shí)品質(zhì) 在2層甜瓜果實(shí)采收期，分別在植株相同坐果位點(diǎn)取樣，選取同一天授粉且大小和色澤基本相同的果實(shí)進(jìn)行品質(zhì)測定?？扇苄缘鞍缀坎捎每捡R斯亮藍(lán)G-250染色法[10]測定；維生素C含量采用鉬藍(lán)比色法[10]測定；可溶性總糖含量采用蒽酮比色法[10]測定；有機(jī)酸含量采用氫氧化鈉滴定法[10]測定；游離氨基酸含量采用茚三酮顯色法[10]測定；可溶性固形物含量和糖酸比采用糖酸一體機(jī)(PLA-BX/ACID日本)測定；固酸比為可溶性固形物與可滴定酸之比；果肉厚度、橫徑、縱徑采用游標(biāo)卡尺測量，果形指數(shù)=果實(shí)縱徑/果實(shí)橫徑、坐果數(shù)每次采摘時記錄。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用 SPSS 23.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和主成分分析，Duncan’s法[11]進(jìn)行多重比較(P<0.05)，采用單因素(one-way ANOVA)進(jìn)行方差分析，采用Pearson相關(guān)系數(shù)對各指標(biāo)間的相關(guān)性進(jìn)行分析，參考胡曉輝等[12]的方法進(jìn)行TOPSIS綜合分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種甜瓜果實(shí)品質(zhì)的比較

不同品種甜瓜果實(shí)品質(zhì)各指標(biāo)之間存在較大差異(表1)。其中，日本甜寶的可溶性蛋白含量最高(4.19 mg/g)；日本甜寶、金帝和青農(nóng)甜寶的維生素C含量(依次為60.86，60.56和58.07 mg/hg)顯著高于其余品種(P<0.05)；中原9016的可溶性總糖含量、可溶性固形物含量和糖酸比(72.98%，15.63%，43.88)顯著高于其余品種(P<0.05)；青農(nóng)翠寶的有機(jī)酸含量最高(2.24%)；金帝、中原9016和澤甜四號的游離氨基酸含量相對較高，分別為2 985.22，2 964.28和2 913.09 μg/g；中原9016和吉創(chuàng)20B的固酸比(9.41，8.87)顯著高于其余品種(P<0.05)；ze-04的果肉厚度和單果質(zhì)量(17.46 mm和363.59 g)顯著高于其余品種(P<0.05)；吉創(chuàng)20B的果形指數(shù)最高(1.15)；玲瓏黃、冰糖王子的坐果數(shù)最高(均為4.67)。

在發(fā)展休閑農(nóng)業(yè)之前，鄉(xiāng)村旅游資源主要以鄉(xiāng)村本身自然風(fēng)光以及地理?xiàng)l件作為依托，所采用的經(jīng)營模式較為傳統(tǒng)。對于現(xiàn)代休閑農(nóng)業(yè)而言，可以將其和其他產(chǎn)業(yè)結(jié)合在一起。對鄉(xiāng)村旅游做出規(guī)范化管理，提升管理水平。進(jìn)一步發(fā)展休閑農(nóng)業(yè)以及鄉(xiāng)村旅游，必須高度重視旅游地飲食衛(wèi)生和公共安全等，進(jìn)一步提升服務(wù)質(zhì)量，采取科學(xué)方式避免開展旅游導(dǎo)致的當(dāng)?shù)丨h(huán)境受到污染。結(jié)合實(shí)際情況，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并且加大管理力度，確保餐飲食譜綠色衛(wèi)生，對當(dāng)?shù)胤N植業(yè)以及養(yǎng)殖業(yè)衛(wèi)生清潔，從而確保前來旅游的游客健康安全，

表1 不同品種薄皮甜瓜果實(shí)品質(zhì)的比較

表1(續(xù)) Continued table 1

由表1還可知，可溶性蛋白含量、維生素C含量、可溶性總糖含量、有機(jī)酸含量、游離氨基酸含量、可溶性固形物含量、固酸比、糖酸比、果肉厚度、單果質(zhì)量、果形指數(shù)和坐果數(shù)最低的品種分別為：玲瓏黃(2.63 mg/g)、ze-04(26.23 mg/hg)、青農(nóng)翠寶(20.17%)、吉創(chuàng)20B(1.33%)、青農(nóng)甜寶(1 421.52 μg/g)、青農(nóng)翠寶(11.33%)、青農(nóng)翠寶(4.06)、青農(nóng)翠寶(7.22)、綠博特(9.66 mm)、日本甜寶(180.51 g)、gk-03(0.77)和京玉352、凌甜綠寶、ze-04、中原9016(均為3.33)。

2.2 甜瓜品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性分析

對試供14個甜瓜品種12個果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果見表2。由表2可知，可溶性蛋白含量與果肉厚度呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)；維生素C含量與單果質(zhì)量呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與果形指數(shù)呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；可溶性總糖含量與有機(jī)酸含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與可溶性固形物含量、固酸比、糖酸比、單果質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與游離氨基酸含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；有機(jī)酸含量與固酸比、糖酸比均呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與果形指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；游離氨基酸含量與糖酸比呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；可溶性固形物含量與固酸比、糖酸比、單果質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與果肉厚度、果形指數(shù)均呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；固酸比與糖酸比呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與果形指數(shù)呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；糖酸比和果肉厚度均與單果質(zhì)量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；坐果數(shù)與其余指標(biāo)均無顯著相關(guān)性?？梢姴煌鸸掀贩N除坐果數(shù)外的其他品質(zhì)指標(biāo)間存在不同程度的相關(guān)性，表明甜瓜11項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)間存在信息重疊，為避免綜合評價結(jié)果出現(xiàn)偏差，必須剔除重復(fù)信息[13]。

表2 不同品種薄皮甜瓜品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性分析

2.3 基于甜瓜果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的主成分分析

對不同薄皮甜瓜品種除坐果數(shù)外的11項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，以篩選能表征薄皮甜瓜品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)[14]。結(jié)果(表3)發(fā)現(xiàn)，前4個主成分的特征值分別為4.39，2.39，1.72和1.04，均大于1，且累計方差貢獻(xiàn)率為86.65%，表明前4個主成分包含了14個薄皮甜瓜11個品質(zhì)指標(biāo)86.65%的信息，能夠代表甜瓜的品質(zhì)表現(xiàn)。

成分荷載是主成分與變量的相關(guān)系數(shù)，其數(shù)值大小表示原有變量在降維后的綜合變量中貢獻(xiàn)率高低，荷載絕對值越大表示主成分與該變量關(guān)系越密切，也更能代表這個變量[15]。由表3可知，第1主成分的方差貢獻(xiàn)率為39.90%，表明第1主成分可表示甜瓜品質(zhì)指標(biāo)信息的39.90%。

表3 14個薄皮甜瓜品種主成分的特征值及方差貢獻(xiàn)率

由表4和表5綜合分析可得出，第1主成分主要包含固酸比、糖酸比和可溶性總糖含量，其中固酸比和糖酸比起決定性作用，該主成分主要反映果實(shí)的糖酸度，可命名為風(fēng)味因子。第2主成分的方差貢獻(xiàn)率為21.68%，主要包含維生素C含量和單果質(zhì)量，其中維生素C含量起決定性作用，因此命名為抗氧化因子。第3主成分的方差貢獻(xiàn)率為15.64%，主要包含果肉厚度和可溶性蛋白含量,其中果肉厚度起決定作用，其是反映薄皮甜瓜可食用部分的重要指標(biāo)，因此將該部分命名為食用因子。第4主成分的方差貢獻(xiàn)率為9.44%，主要由游離氨基酸含量決定，游離氨基酸含量是果實(shí)品質(zhì)的重要組成部分，參與果實(shí)其他品質(zhì)特征成分和風(fēng)味物質(zhì)的合成，因此命名為合成因子。

表4 14個薄皮甜瓜品種果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的成分荷載矩陣

2.4 14個薄皮甜瓜品種果實(shí)品質(zhì)的綜合評價

根據(jù)表3～表5的成分荷載矩陣和主成分特征值，計算各主成分因子得分(Yi,i=1,2,3,4)。

表5 14個薄皮甜瓜品種果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)旋轉(zhuǎn)后的成分荷載矩陣

Y1=0.01X1-0.01X2+0.45X3-0.36X4+0.15X5+0.35X6+0.45X7+0.46X8+0.07X9+0.26X10+0.18X11。

(1)

Y2=0.39X1+0.51X2-0.05X3-0.31X4+0.11X5-0.18X6+0.15X7+0.08X8-0.46X9-0.41X10+0.20X11。

(2)

Y3=-0.46X1+0.27X2-0.08X3+0.01X4-0.44X5+0.23X6+0.05X7-0.05X8+0.22X9-0.27X10+0.59X11。

(3)

Y4=-0.18X1+0.31X2+0.10X3+0.08X4+0.69X5-0.23X6-0.10X7+0.06X8+0.53X9-0.15X10+0.08X11。

(4)

式中：X1～X11依次代表可溶性蛋白、維生素C、可溶性總糖、有機(jī)酸、游離氨基酸、可溶性固形物含量、固酸比、糖酸比、果肉厚度、單果質(zhì)量和果形指數(shù)等11個品質(zhì)指標(biāo)，Y1～Y4為主成分1～4得分。以各主成分的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重，構(gòu)建品質(zhì)性狀綜合評價方程為：

F=0.40Y1+0.22Y2+0.16Y3+0.09Y4。

(5)

式中：F為14個薄皮甜瓜品種11個品質(zhì)指標(biāo)的綜合得分。不同甜瓜品種11個品質(zhì)性狀的綜合得分及排序見表6。由表6可知，主成分1中排名前5的品種為中原9016(4.84)、吉創(chuàng)20B(3.64)、ze-04(0.95)、綠博特(0.52)和澤甜四號(0.45)，表明這5個品種的風(fēng)味因子即糖酸度明顯優(yōu)于其余品種；主成分2中排名前5的品種為日本甜寶(2.61)、金帝(2.39)、綠博特(1.01)、京玉352(0.62)和中原9016(0.54)，表明這5個品種的抗氧化因子即維生素C含量顯著優(yōu)于其他品種；主成分3中排名前5的品種為青農(nóng)甜寶(2.26)、澤甜四號(1.25)、日本甜寶(0.97)、ze-04(0.55)和冰糖王子(-0.20)，表明這5個品種的食用因子即果肉厚度顯著優(yōu)于其他品種。主成分4中排名前5的品種為澤甜四號(2.08)、金帝(1.23)、凌甜綠寶(0.80)、中原9016(0.33)和冰糖王子(0.31)，表明這5個品種的合成因子即游離氨基酸含量顯著優(yōu)于其他品種。綜合得分排名前5的品種為中原9016(1.92)、吉創(chuàng)20B(1.28)、澤甜四號(0.62)、金帝(0.59)和日本甜寶(0.24)，表明這5個品種在果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)方面優(yōu)于其他品種，與實(shí)測結(jié)果一致。

表6 14個薄皮甜瓜品種果實(shí)品質(zhì)綜合評價得分及排名

2.5 基于TOPSIS法的14個薄皮甜瓜品種果實(shí)產(chǎn)量、品質(zhì)綜合評價

通過主成分分析確定影響甜瓜品質(zhì)的代表性指標(biāo)為固酸比、糖酸比、維生素C、果肉厚度和游離氨基酸。分別對14個薄皮甜瓜品種的果實(shí)產(chǎn)量以及上述5個代表性果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的實(shí)測值歸一化，進(jìn)行TOPSIS綜合評價。利用TOPSIS法可得到各處理的相對貼合度(Ci)值(表7)，Ci值大小可反映各處理產(chǎn)量品質(zhì)綜合評價的優(yōu)劣。表7中排名前5的品種分別為中原9016(0.77)、吉創(chuàng)20B(0.61)、金帝(0.47)、澤甜四號(0.41)、冰糖王子(0.36)；排名后3的品種為青農(nóng)翠寶(0.18)、玲瓏黃(0.21)、凌甜綠寶(0.26)；當(dāng)?shù)仄贩N綠博特排名第6，其Ci為0.31。

表7 基于TOPSIS法的14個薄皮甜瓜品種果實(shí)品質(zhì)、產(chǎn)量綜合評價及排序

3 討 論

甜瓜的優(yōu)秀品質(zhì)主要表現(xiàn)在外觀形狀、果肉厚度、糖分、質(zhì)地、口感和產(chǎn)量等方面。甜瓜中含有大量的可溶性固形物、可溶性糖、維生素C和有機(jī)酸等[169]，而糖的組成和含量是影響甜瓜果實(shí)品質(zhì)的重要因素，其主要影響果實(shí)的甜度[17]。本試驗(yàn)中，中原9016、吉創(chuàng)20B、金帝和綠博特等5個薄皮甜瓜品種果實(shí)的可溶性總糖含量較高，且以中原9016薄皮甜瓜最高。水果甜酸風(fēng)味主要由糖、酸含量及其比值決定[18]。研究顯示，含糖量高或極高、含酸量低或中等的果實(shí)風(fēng)味佳；含酸量極高者，無論含糖量高低，風(fēng)味均不理想[19]。本試驗(yàn)通過主成分分析發(fā)現(xiàn)，影響甜瓜品質(zhì)的主要指標(biāo)為糖酸比和固酸比，這與前人的研究結(jié)果[20]相似。固酸比和糖酸比前3的品種分別為中原9016、吉創(chuàng)20B、京玉352和中原9016、吉創(chuàng)20B、金帝。

園藝產(chǎn)品品質(zhì)的綜合評價是指通過采用科學(xué)的分析方法，綜合分析園藝產(chǎn)品單方面或多方面的品質(zhì)指標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)對園藝產(chǎn)品品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化評價，達(dá)到簡化評價程序，建立合適品質(zhì)評價體系的目的[21]。主成分綜合評價法是一種將大量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)降維的分析方法，可將原有多個具有一定相關(guān)性的變量，重新組合成一組新的、相互無關(guān)的綜合指標(biāo)來代替原有變量[22]。馬慶華等[23]采用這種方法將棗的品質(zhì)因子歸納為果實(shí)甜脆因子、內(nèi)質(zhì)因子、質(zhì)地因子、外觀因子和其他因子，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良品質(zhì)單株的目標(biāo)。本研究通過主成分分析法對14個薄皮甜瓜品種的11個果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析，最終得到代表甜瓜品質(zhì)性狀86.65%信息的4個主成分因子，根據(jù)其代表性品質(zhì)指標(biāo)分別命名為風(fēng)味因子、抗氧化因子、食用因子和合成因子；按綜合得分對14個甜瓜品種進(jìn)行排名，依次為中原9016、吉創(chuàng)20B、澤甜四號、金帝、日本甜寶、綠博特、青農(nóng)甜寶、ze-04、京玉352、凌甜綠寶、冰糖王子、gk-03、玲瓏黃和青農(nóng)翠寶。TOPSIS多目標(biāo)決策方法通過評估不同對象之間的相對相似度以及積極和消極的理想狀態(tài)來計算綜合效益[24]，可為兼顧果實(shí)品質(zhì)、產(chǎn)量等指標(biāo)提供解決方案[25]。本研究將主成分分析得到的代表性品質(zhì)指標(biāo)與產(chǎn)量結(jié)合進(jìn)行TOPSIS綜合評價，最終獲得各品種綜合排名依次為中原9016、吉創(chuàng)20B、金帝、澤甜四號、冰糖王子、綠博特、日本甜寶、ze-04、京玉352、gk-03、青農(nóng)甜寶、凌甜綠寶、玲瓏黃和青農(nóng)翠寶。

綜上可見，中原9016、吉創(chuàng)20B、金帝和澤甜四號等薄皮甜瓜品種品質(zhì)表現(xiàn)優(yōu)于其余品種，更適宜在陜北地區(qū)進(jìn)行有機(jī)基質(zhì)栽培。