中圖分類號：S641.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1008-1038（2025）04-0041-07

DOI：10.19590/j.cnki.1008-1038.2025.04.007

Growth Adaptation of Pepper Varieties Based on Principal Component Analysis and Cluster Analysis

WEN Yinhua'， XIE Shuqin'， GUO Zijun'， WEI Yongpin'， CAO Liqiang'， CHEN Liping2， LIU Kun'， WANG Panpan'，WANG Jiaominl* （1. Dingxi Academy of Agricultural Sciences， Dingxi 743000， China； 2.People's Govermment of Fengxiang Town， Anding District， Dingxi 743000， China）

Abstract： In order to more accurately screen out high-quality pepper varieties suitable for cultivation in Dingxi region，this paper used principalcomponent analysis and cluster analysis to conduct acomprehensive evaluation of 10 indicators of25 introducedpepper varieties.Theresults showed thatthequantitativefunction model，constructed based on threeprincipalcomponent factors，indicated thatthesixvarieties， including“Tianjiao20'‘Yunchi‘‘Sujiu 19′‘Sujiu 22'“Tianjiao 16'，and‘2774'had the highest comprehensive trait scores.By using the cluster dendrogram to systematically classify different pepper varieties，the 25 varieties were clustered into three major categories basedon10traitindicators.Among them，the six varieties of“Tianjiao16’‘274'‘Yunchi’“Sujiu 19' ‘Sujiu 22’“Tianjiao 16'hadlongerfruit lengths，larger singlefruit weights，higher yields，and good comprehensive traits.This result was basically consistent with thefield growth situation，indicating thatthe reliability of the compreensive evaluation results was relatively high. The comprehensive analysis showed that‘Tianjiao 16' ‘2774'‘Yunchi’“Sujiu 19'“Sujiu 22'，and‘Tianjiao 20' weresuitableforcultivation in Dingxiregion and were varieties with market potential.

Keywords： Pepper； principal component analysis； cluster analysis； comprehensive evaluation

辣椒（CapsicumannunmL.）是茄科辣椒屬蔬菜，果皮含有辣椒素而有辣味，能增強(qiáng)食欲，具有很好的抗衰老作用，而且營養(yǎng)價值高，能提供人體所需的維生素 C，β 胡蘿卜素、葉酸等營養(yǎng)物質(zhì)[-2]。我國是世界上辣椒栽培范圍最廣的國家，據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）統(tǒng)計(jì)，截至2022年，我國辣椒種植面積達(dá)76萬 ，居全球首位。我國也是辣椒出口最多的國家。辣椒成為我國市場消費(fèi)量最大、加工方式最多和種植風(fēng)險較小的蔬菜產(chǎn)業(yè)，具有良好的產(chǎn)業(yè)前景。近年來，甘肅省定西地區(qū)辣椒栽培面積不斷擴(kuò)大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，定西地區(qū)辣椒種植面積2015年 年 ，增幅達(dá) 25.5% 0同時，栽培辣椒的科技含量不斷提升，貯運(yùn)設(shè)施逐步強(qiáng)大，市場營銷體系不斷形成，但辣椒的選育進(jìn)程跟不上更新?lián)Q代的步伐，嚴(yán)重制約著辣椒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。加快高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆等具有優(yōu)良性狀的辣椒新品種的引進(jìn)篩選，仍然是解決當(dāng)?shù)乩苯菲贩N多而雜、產(chǎn)量低而不穩(wěn)、品質(zhì)參差不齊、主栽品種不突出等重要問題的措施，因此，引進(jìn)優(yōu)質(zhì)的辣椒品種是當(dāng)前實(shí)際生產(chǎn)的迫切需要。

近年來，辣椒品種引進(jìn)篩選研究多以品質(zhì)、抗逆性和產(chǎn)量指標(biāo)作為評價因子89，此類分析方法不能綜合評價品種的所有特性，而對品種綜合性狀的疊加評價，涉及多個有關(guān)品質(zhì)、產(chǎn)量性狀指標(biāo)，進(jìn)而增加了分析的復(fù)雜性，因此需要探索更好的多性狀綜合選擇的方法\"。主成分分析和聚類分析方法是采用降維的分析方法，通過數(shù)學(xué)運(yùn)算剔除次要內(nèi)容保留重要信息，用少量綜合指標(biāo)代替原來多個指標(biāo)絕大部分信息\"-12。聚類分析是對給定對象應(yīng)用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行研究和處理的分類3，該綜合評價方法已用于分析辣椒番茄蜜橘獼猴桃等果蔬產(chǎn)品的多樣性、多指標(biāo)的品質(zhì)分析，并已取得很好的效果，然而采用該方法對辣椒品質(zhì)、產(chǎn)量的綜合評價報道較少。本文借助主成分分析與聚類分析等多元統(tǒng)計(jì)分析方法，對不同辣椒品種的門椒高度、株高等指標(biāo)進(jìn)行綜合評價，以期構(gòu)建一種有效的辣椒引種篩選體系，為引進(jìn)適合當(dāng)?shù)胤N植的優(yōu)良品種提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種共有25個，分別為‘布蘭妮’‘黃歐寶2號'“運(yùn)馳”，由先正達(dá)種子公司引進(jìn)；‘天椒20”天椒16”，由天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所引進(jìn)；‘隴椒9'‘隴椒10’‘隴椒11'‘隴椒12”‘隴椒16’，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院引進(jìn)；‘肅椒22號\"肅椒19號\"肅椒18號’肅椒16號’肅椒15號\"肅椒12號\"肅椒8號\"2776\"‘2774\"‘長豐\"‘豐收線’‘長美’‘嬌美’‘紅龍 紫色螺旋椒'，均由甘肅隴歡種業(yè)有限責(zé)任公司引進(jìn)。

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在甘肅省定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院設(shè)施農(nóng)業(yè)創(chuàng)新園（東經(jīng) ，北緯 ）內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)采取小區(qū)比較，不設(shè)重復(fù)。小區(qū)面積 采用高壟覆白膜栽培，株行距為 50cm×50cm ，每 種植2668株。

2023年3月8日在溫室播種育苗，播種前用 溫水處理種子后催芽，種子露白 70% 后單粒點(diǎn)播到穴盤。栽前每 施生物有機(jī)肥 320kg ，黑金氮磷鉀復(fù)合肥 40kg ，中微量元素 5kg5 月15日辣椒幼苗移栽到大田，澆透保苗水，后期根據(jù)土壤干濕情況適時澆水。

在初花期每 隨水追施磷酸二銨 20～30kg 開花結(jié)果期，隨水追施氮磷鉀三元復(fù)合肥，每 用量為 15～20kg 同時，葉面噴施 0.3% 磷酸二氫鉀、 0.2% 硼砂，每隔半個月噴施1次。7月中旬青熟果顏色深綠、果面發(fā)亮后開始采摘，9月底采摘結(jié)束。其他管理同常規(guī)田間管理。試驗(yàn)區(qū)土壤為中黏土，土壤初始pH為8.05，0～20cm 耕層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別是 14.2 g/kg.1.1g/kg.79.5mg/kg.27.4 mg/kg. 58.3mg/kg 。試驗(yàn)地前茬種植芹菜。

1.3 測定項(xiàng)目

各小區(qū)隨機(jī)選取5個點(diǎn)，每個點(diǎn)選3株掛牌標(biāo)記，記錄各品種的單果質(zhì)量和單株累計(jì)產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀、果實(shí)成熟期。每個處理選取具有代表性且形狀均一的10個果實(shí)進(jìn)行長度及直徑等數(shù)據(jù)的測定。

用卷尺測量門椒高度 、辣椒株高 始花節(jié)位 冠幅 果長 指標(biāo)，用游標(biāo)卡尺測量果肩直徑 、果肉厚度 指標(biāo)，用天平測量單果質(zhì)量 等指標(biāo)，同時調(diào)查不同辣椒品種的單株結(jié)果數(shù) 果形、果色、果面性狀和辣味。按選取的點(diǎn)將整個生育期內(nèi)每次采收辣椒產(chǎn)量進(jìn)行記錄，換算成每 產(chǎn)量 O

1.4數(shù)據(jù)分析

采用Excel2020進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，利用SPSS25.0對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用降維-因子分析法、系統(tǒng)聚類-平方歐氏距離法對各性狀指標(biāo)進(jìn)行主成分分析及聚類分析[181。

2 結(jié)果與分析

2.1供試?yán)苯分饕仓晷誀钪笜?biāo)

從表1可以看出，不同品種辣椒的門椒高度差異較大，為 6.8～23.7cm ，其中‘肅椒22號'的門椒最高，與“運(yùn)馳”‘隴椒 “肅椒19號'和‘2776'差異不顯著；‘黃歐寶2號'的門椒最低，顯著低于其他品種。不同品種辣椒的株高為 82.1～111.9cm ，其中‘運(yùn)馳'最高，與‘布蘭妮’肅椒19號’肅椒18號\"肅椒12號'和‘豐收線'差異不顯著，顯著高于其他品種；隴椒9號'最矮，為 82.1cm 與‘天椒20'差異不顯著，這兩個品種顯著低于其他品種。不同品種辣椒的始花節(jié)位差異性較小，為 8.7～13.2 cm，其中‘布蘭妮'最高，為 13.2cm ，‘豐收線'最低，為8.7cm 。不同品種辣椒的冠幅為 73.1～94.2cm ，其中‘肅椒19號'最高，‘天椒20'最低。辣椒的單株結(jié)果數(shù)為 7.4～ 40.6，‘天椒20”最多，其次是‘肅椒22號”，這兩個品種顯著高于其他品種，兩品種間無顯著性差異，‘黃歐寶2號'單株結(jié)果數(shù)最少。可見，肅椒22號’運(yùn)馳'等品種植株長勢較好，單株結(jié)果數(shù)較多，表現(xiàn)較好。

2.2供試?yán)苯饭麑?shí)性狀及產(chǎn)量比較

從表2可以看出，不同品種辣椒的果肩直徑為 2.4～ 7.9cm ，除‘布蘭妮'和‘黃歐寶2號'外，其他品種之間無顯著性差異。不同品種辣椒的果長差異性顯著，最高的為肅椒16號” （26.8cm） ，最低的為‘黃歐寶2號’ （8.4cm） ，其中“肅椒16號’‘肅椒8號’紫色螺旋椒’隴椒 肅椒18號'和‘隴椒16'顯著高于其他處理，屬長羊角型螺絲椒。單果質(zhì)量方面，各品種的差異較顯著，最大的品種為“黃歐寶2號' .162.8g. ），顯著高于其他品種，屬于甜椒，無辣味，單果質(zhì)量最小的品種為‘豐收線” 39.9g ，為線椒，辣味足；在長羊角型螺絲椒中，單果質(zhì)量最高的品種為‘天椒 ，顯著高于其他螺絲椒。

不同品種辣椒的果肉厚度為 1.4～3.3mm ，最高為‘布蘭妮’，最低的為‘隴椒 。不同品種辣椒的產(chǎn)量差異較大，每 產(chǎn)量最高的是‘天椒 ，為 4936.5kg 顯著高于其他品種；‘肅椒19號’‘運(yùn)馳’肅椒22號'分別位居第二、三、四位，產(chǎn)量分別為4790.0、4767.3、4724.3kg ，這3個品種差異不顯著；‘天椒16”‘2774'產(chǎn)量也較高，僅次于前四個品種，‘紫色螺旋椒'產(chǎn)量最低，每 產(chǎn)量僅為 可見，‘天椒 肅椒19號\"運(yùn)馳'等6個品種不僅果長較長，單果質(zhì)量較大，產(chǎn)量也較高。

2.3主要性狀指標(biāo)的主成分分析

為了去除余信息，對研究對象更加客觀地進(jìn)行描述，對25個辣椒品種的10個性狀指標(biāo)進(jìn)行Bartlett球形檢驗(yàn)，結(jié)果見表3。由表可知，卡方值為 240.094，P 值為0.0018。當(dāng)KMO取值大于0.5，且Sig值小于0.05，說明各指標(biāo)具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，數(shù)據(jù)可適用主成分分析方法處理。

特征向量值的大小可評價主成分中不同性狀指標(biāo)影響力的高低與方向，采用DPS降維處理對性狀指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表4。由表可知，依據(jù)其特征值 gt;1.0 的提取標(biāo)準(zhǔn)選取了前3個主成分。主成分1的貢獻(xiàn)率為 45.884% ，載荷量從大到小依次為株高、冠幅、始花節(jié)位、單株結(jié)果數(shù)、果長、果肉厚度、門椒高度，主成分2的貢獻(xiàn)率為 22.570% ，載荷量較大的為果肩直徑、單果質(zhì)量、產(chǎn)量，主成分3的貢獻(xiàn)率為 13.128% ，載荷量較大的為產(chǎn)量、單果質(zhì)量、果肩直徑，前3個主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率為 81.582% ，涵蓋了辣椒10個性狀指標(biāo)絕大部分的信息，說明前3個主成分的載荷量越大，辣椒當(dāng)?shù)卦耘噙m應(yīng)性越強(qiáng)?？梢娪绊懤苯吩耘噙m應(yīng)性的主要因素依次是株高、冠幅、始花節(jié)位、單株結(jié)果數(shù)、果長、果肉厚度、門椒高度、果肩直徑、單果質(zhì)量和產(chǎn)量，因此前3個主成分可以作為定西地區(qū)辣椒品種栽培適應(yīng)性評價的綜合指標(biāo)。

為定量化的描述各品種，根據(jù)10個性狀3個主成分因子得分結(jié)果，構(gòu)建主成分PC1～PC3的因子關(guān)系式和綜合評價函數(shù)模型F。

×F3

計(jì)算得到評價函數(shù)式 F=0.562F1+0.277F2+0.161F3 O

其中，1、2和3分別為PC1～PC3對應(yīng)的特征值，綜合得分見表5。由表知，P4（天椒 ）得分最高，其次為P3（運(yùn)馳'）P12（肅椒19號'）P11（肅椒22號'）P5（‘天椒16'）P19（“2774'）；結(jié)合農(nóng)藝性狀發(fā)現(xiàn)，得分越高，說明品種綜合性狀越突出，各因子協(xié)調(diào)程度越高。

2.4不同辣椒品種聚類分析

依據(jù)主成分分析中10個性狀指標(biāo)結(jié)果，對25個不同辣椒品種進(jìn)行系統(tǒng)分類，聚類譜系圖分析見圖1。歐氏距離為5時，25個品種依據(jù)10個性狀指標(biāo)聚成三大類，I類包括‘隴椒16”‘豐收線”‘隴椒10’‘隴椒11’‘布蘭妮’‘長豐\"‘長美”肅椒16號’‘黃歐寶2號’‘肅椒8號”

肅椒18號”‘紅龍 ‘隴椒12'和‘紫色螺旋椒'14個品種，表現(xiàn)為門椒高度、果長、單株結(jié)果數(shù)、果肩直徑、單果質(zhì)量表現(xiàn)為中下等，產(chǎn)量較低，和其他類別差別較大；Ⅱ類包括‘隴椒9號’‘肅椒15號’‘嬌美’‘肅椒12號’“2776'等5個品種，表現(xiàn)為品種單株結(jié)果數(shù)、單果質(zhì)量表現(xiàn)為中上等，產(chǎn)量適中；Ⅱ類包括‘天椒16”‘2774”‘運(yùn)馳'肅椒19號’肅椒22號’天椒20”等6個品種，表現(xiàn)為果長較長，單果質(zhì)量大，產(chǎn)量高，綜合性狀好，顯著好于其他類別。結(jié)果證明，聚類分析和主成分分析結(jié)果基本一致，主成分分析得分相近的品種基本歸為同類。

注：圖中 Δy 軸數(shù)字1～25依次代表‘布蘭妮’黃歐寶2號’‘運(yùn)馳”天椒20”‘天椒16”隴椒9”隴椒 隴椒11'隴椒12'‘隴椒16\"肅椒22號”肅椒19號’肅椒18號’肅椒16號’“肅椒15號”肅椒12號”‘肅椒8號”‘2776”‘2774”‘長豐”‘豐收線”長美”嬌美”紅龍 紫色螺旋椒’。

3討論與結(jié)論

基于主成分分析、聚類分析、相關(guān)性分析的農(nóng)藝性狀鑒定是評價辣椒品種最基礎(chǔ)的方法，可以簡單、直觀、全面地分析辣椒品種特性及各品種在種植地的適應(yīng)性，也是鑒定和描述種質(zhì)資源研究最基本的方法和途徑[19-20不僅為目標(biāo)育種提供參考依據(jù)，更為品種篩選提供參考依據(jù)。本研究對25個辣椒品種的10個性狀指標(biāo)進(jìn)行主成分分析和聚類分析。主成分分析結(jié)果表明，得分前6位的品種依次是‘天椒20’‘運(yùn)馳’‘肅椒19號”“肅椒22號’‘天椒16'‘2774'，這6個品種綜合性狀突出，產(chǎn)量均較高。對10個性狀指標(biāo)結(jié)果繪制聚類分析，將25品種分為3類，其中Ⅱ類包含的6個品種‘天椒16'‘2774”‘運(yùn)馳”‘肅椒19號”‘肅椒22號”‘天椒20'聚為一類，表現(xiàn)為果長較長，單果質(zhì)量大，產(chǎn)量高，綜合性狀好；該結(jié)果與田間生長情況基本一致，說明綜合評價結(jié)果的可靠性較高。I類包含的14個辣椒品種為‘隴椒16”‘豐收線’‘隴椒 隴椒11’‘布蘭妮’‘長豐’‘長美'“肅椒16號’‘黃歐寶2號”‘肅椒8號”‘肅椒18號’‘紅龍23’‘隴椒12'和‘紫色螺旋椒'，表現(xiàn)為產(chǎn)量水平較低，各農(nóng)藝指標(biāo)表現(xiàn)差，種植經(jīng)濟(jì)價值不高，不建議在本地推廣種植。綜合分析表明，‘天椒16”‘2774”‘運(yùn)馳”‘肅椒19號’‘肅椒22號’‘天椒20'6個品種表現(xiàn)為綜合性狀優(yōu)，產(chǎn)量高，綜合得分高，說明各因子之間的協(xié)調(diào)性較好，適合定西地區(qū)栽培，是適宜推廣并具有應(yīng)用潛力的品種。

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