基于主成分分析的宁南山区露地栽培小型甘蓝品种的综合评价

2020-12-23冯海萍苏存录谢华杨冬艳

中国瓜菜 2020年11期

冯海萍苏存录谢华杨冬艳

摘要：为客观准确地综合评价宁南山区种植的小型甘蓝品种的栽培适应性，通过大田试验，比较分析了9个小型甘蓝品种的生物学特性、产量、营养品质等主要性状，并应用主成分分析法对不同小型甘蓝品种在宁南山区的种植进行综合评价。结果表明，不同小型甘蓝品种的产量性状、营养品质主要指标含量存在差异，与对照相比，‘爱绿‘元宝‘金日绿丰分别增产7.40%、3.85%、2.37%，‘金日绿丰‘邢甘23‘爱绿的维生素C含量较对照分别显著提高22.95%、9.47%、8.28%，‘绿宝‘金日绿丰‘世农2145‘华耐碧绿‘邢甘23的可溶性固形物含量分别显著提高8.83%、8.38%、6.80%、5.23%、3.42%，‘邢甘23‘金日绿丰‘新碧绿1号可溶性蛋白质分别显著提高11.38%、10.62%、10.00%。主成分分析综合得分超过‘中甘21号的有‘爱绿‘金日绿丰‘元宝‘邢甘23等4个品种，可作为今后宁南山区露地小型甘蓝栽培的优势品种发展。

关键词：小型甘蓝;产量;营养品质;主成分分析

中图分类号：S635 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2020）11-068-05

Abstract： The biological characteristics，yield and nutritional quality of nine miniature cabbage were studied in order to comprehensive evaluation the cultivation adaptability of miniature cabbage varieties in the mountainous area of southern Ningxia based on principal components analysis. The results showed that the biological characteristics ，yield traits and nutritional quality vaied among varieties. The yield of ‘Ailü‘Yuanbaoand‘Jinrilüfengvarieties increased by 7.40%， 3.85% and 2.37% respectively compared with CK ，meanwhile the vitamin C of ‘Jinrilüfeng‘Xinggan23and‘Ailüvarieties was significantly increased by 22.95%， 9.47% and 8.28% respectively. The soluble solid content of ‘Lübao‘Jinrilüfeng‘Shinong2145‘Xinggan23and ‘Huanaibilüvarieties significantly increased by 8.83%， 8.38%， 6.80%， 5.231% and3.42% respectively. The soluble protein content of‘Xinggan23‘Jinrilüfengand‘XinBilüvarieties significantly increased by 11.38%， 10.62% and 10.00% respectively. The comprehensive scores showed that composite scores of ‘Ailü‘Jinrilüfeng‘Yuanbaoand‘Xinggan23were higher than CK， These varieties can be developed as miniature cabbage of open field broccoli in the future.

Key words： Miniature cabbage varieties; Yield; Quality; Principal components analysis

甘藍（Brassica oleracea L.）为芸薹属十字花科植物，主要变种有花椰菜、结球甘蓝、羽衣甘蓝、野甘蓝和芥蓝等，富含硫苷、维生素 C、矿物质营养并具有保健功能，深受消费者喜爱，已经成为我国各地广泛种植的一种重要蔬菜作物[1-2]。研究证明，人们多吃甘蓝等十字花科蔬菜，在一定程度上可以提高人体免疫力，降低癌症发生的概率[3-5]。

近年来，随着国内蔬菜周年供应需求及出口贸易的增加，甘蓝种植面积呈逐年扩大的趋势，现已达到约90万hm2，且在我国各省、自治区、直辖市基本实现了全覆盖种植，产品基本上实现了周年供应[6-7]。随着国内市场对甘蓝需求的不断扩大和农业结构调整的逐步深入，甘蓝的种植面积在宁夏地区也逐年扩大，现已在宁夏冷凉蔬菜产业中发展成为主要外销蔬菜的骨干种类之一，尤其是在宁夏环六盘山区域，近3年以甘蓝、花椰菜、娃娃菜等为主要种类，栽培面积稳定在2.67万hm2，主要分布于宁夏固原市原州区、西吉县、隆德县等，地方特色突出，产量高，品质优，上市季节优势明显，产品销往区内外市场。小型甘蓝在宁夏发展势头良好，但在实际生产中，依然存在区域布局主栽蔬菜品种特色优势不明显、产量品质不稳定等技术问题。为此，笔者以宁夏南部山区冷凉蔬菜中的小型甘蓝为主要研究对象，进行小型甘蓝大田栽培品比筛选试验，并应用主成分分析法对不同品种在宁南山区的栽培适应性进行综合评价，以期筛选出适宜本地栽培的小型甘蓝品种，为丰富宁夏露地冷凉蔬菜产业品种类型提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为9个甘蓝品种，材料名称及来源见表1。

1.2 试验设计

试验于2019年5月中下旬至7月下旬在宁夏西吉县硝河乡隆堡村冷凉蔬菜种植基地内进行。供试土壤为壤土，肥力中等，水源为井水滴灌，水质较好，前茬为青花菜。试验采用单因素随机区组排列，每个品种为1个处理，共设9个处理，以‘中甘21为对照（CK），每个处理3次重复，小区面积为3.2 m×10 m，每个小区栽植320株，共计27个小区。各品种均于4月10日育苗，5月12日定植，采用露地起垄覆膜4行种植，垄面宽1.20 m、高15 cm，垄间距40 cm，移栽株行距为25 cm×40 cm。整地时施入氮磷钾三元复合肥（17-17-17）50 kg·667 m-2，腐熟鸡粪400 kg·667 m-2，灌水方式采用膜下滴灌，其他管理同大田。

1.3 方法

于7月14日在每小区随机取10株，采用常规测量方法进行株高、外茎高、株幅、产量等性状的测定;维生素C含量采用紫外分光光度法测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，可溶性蛋白及可溶性固形物含量采用考马斯亮蓝染色法测定[8];主成分分析的综合评价采用马林龙等[9]的方法。

1.4 数据处理

采用Excel 2016和DPS 7.05对数据进行统计与显著性差异分析，采用SPSS 26.0对数据进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同甘蓝品种生物学特征比较

由图1可以看出，不同小型甘蓝品种的植株高度、外茎高度差异显著，‘中甘21号（CK）‘金日绿丰‘邢甘23‘爱绿‘元宝‘华耐碧绿植株高度均在30.73～36.45 cm之间，其他品种均在30 cm以下，其中以‘元宝株高最高，其次是‘爱绿，2个处理均显著高于其他处理，2个处理间无显著差异;在花球外茎高度高于4cm主要为‘金日绿丰‘邢甘23‘绿宝‘元宝‘中甘21号（CK），其他均在4 cm以下，其中以‘金日绿丰外茎高度最高，显著高于其他处理，‘邢甘23‘绿宝‘元宝‘华耐碧绿与‘中甘21号（CK）均无显著差异外，其他处理与CK存在显著差异。

2.2 不同小型甘蓝品种主要产量性状比较

由表1可以看出，不同小型甘蓝品种的叶球纵径、叶球横径、单球质量、产量有差异。参试的9个小型甘蓝品种的叶球纵径在12.63～15.27 cm范围，叶球横径在13.20～15.13 cm范围;在单球质量和667 m2产量方面，‘爱绿单球质量和产量最高，分别为1.21 kg和8 067.07 kg·667 m-2，其次是‘元宝，再次是‘金日绿丰，均与‘中甘21号（CK）无显著差异，分别较对照增产7.40%、3.85%、2.37%，‘新碧绿1号单球质量和产量最低，分别为0.82 kg和5 489.16 kg·667 m-2，显著低于CK。

2.3 不同小型甘蓝品种主要营养品质分析

由表2可以看出，不同小型甘蓝品种的主要营养品质指标间存在差异，参试品种的维生素C含量最高的是‘金日绿丰，為16.86 mg·100 g-1，显著高于其他处理，其次是‘邢甘23，再次是‘爱绿，各处理均与CK存在显著差异;可溶性糖含量最高的是‘世农2145，为25.21 g·100 g-1，显著高于其他出处理，可溶性糖含量最低品种是‘元宝，为18.65 g·100 g-1;所有参试品种的可溶性蛋白质含量均高于CK，除‘金日绿丰‘邢甘23‘新碧绿1号显著高于对照外，其他均与CK无显著差异;可溶性固形物含量显著高于对照的有‘绿宝‘金日绿丰‘世农2145‘华耐碧绿‘邢甘23等5个品种，其中含量最高的是‘绿宝，其次为‘金日绿丰，再次是‘世农2145，3个处理间无显著差异，含量最少的为‘元宝，含量为4.32 g·100 g-1。

2.4 不同小型甘蓝品种栽培适应性的综合评价分析

对不同小型甘蓝品种的7个代表性状植株高度、叶球纵径、叶球横径、单球质量、维生素C含量、可溶性固形物含量、可溶性蛋白含量进行主成分分析。由表3可知，前 2个主成分对应特征值均大于1，且累计方差贡献率达到 85.21%，基本解释6个变量中的大部分信息。因此，取前两个主成分分别为第一主成分PC1、第二主成分PC2，并通过对 2个主成分的特征向量分析（表3）和 X1～X7性状指标数值的标准化处理，建立前2个主成分的线性回归方程如下：

PC1=0.199X1+0.206X2+0.207X3+0.205X4+0.171X5-0.112X6-0.019X7;

PC2=-0.171X1-0.038X2-0.009X3+0.009X4+0.367X5+0.493X6+0.675X7。

式中，X1～X7依次代表植株高度、叶球纵径、叶球横径、单球质量、维生素C含量、可溶性固形物含量、可溶性蛋白含量指标。

第1主成分PC1主要综合了叶球纵径、叶球横径、单球质量等产量性状信息，解释了总变异信息的68.69%，在这些信息中载荷值最大的是叶球横径，其次是叶球纵径，再次是单球质量，且这些信息在第1主成分上呈正向分布，因此将 PC1 称为产量性状因子。第 2 主成分 PC2主要综合了维生素C含量、可溶性固形物含量、可溶性蛋白含量信息，解释了总变异信息的16.52%，在这些信息中载荷值最大的是可溶性蛋白含量，其次是可溶性固形物含量，再次是维生素C含量，且这些信息在第2主成分上呈正向分布，因此将 PC2称为营养品质因子。

利用前2个主成分因子得分与其对应特征值的贡献率建立综合评价模型，S=（a1×PC1+a2×PC2）/（a1+a2），通过该公式计算得到9个品种的综合得分（表4），并按得分大小进行排序，综合得分越高，说明该品种在当地的适应性越强。试验表明，综合得分超过‘中甘21号的有‘爱绿‘金日绿丰‘元宝‘邢甘23等4个品种，其他参试综合得分均低于‘中甘21号。

3 讨论与结论

冷凉蔬菜也称为高原夏菜、高山蔬菜、错季蔬菜、反季节蔬菜等，是以市场需求为导向、利用高海拔地区夏季凉爽、日照充足、昼夜温差大等自然条件特点，生产出富含维生素C、蛋白质等营养物质的高品质蔬菜[10]，作物产量和品质受品种遗传特性、栽培措施、生长环境等综合影响，品种的遗传特性是决定其产量的内在因素，栽培措施、生长环境是决定其产量的外在因素[11-12]，产量是衡量品种生产潜能与栽培适应性的重要标准[13]，甘蓝单位面积产量由植株结球率、单球质量和总株数等因子构成，其中结球率受双亲遗传基因、纯度及制种效果决定，单球质量受双亲配合力决定，单位面积总株数受植株开展度决定[14]。品质是实现其商品价值的重要因素，可滴定酸、可溶性糖、维生素C、可溶性固形物含量是影响蔬菜营养品质的几个重要指标[6]，且均与果实的口感、风味以及营养价值有着密切关系，维生素C是维持人体机能一种必要的营养物质和抗氧化剂，人类自身不能合成，只能依靠食物摄取[15]，可溶性固形物含量衡量蔬菜水果等作物的成熟情况[6]。可溶性糖含量对贮藏和运输有着重要影响[16]。本试验结果表明，不同小型甘蓝品种的產量性状、营养品质主要指标间存在差异，与‘中甘21号（CK）相比，‘爱绿‘元宝‘金日绿丰分别较对照增产7.40%、3.85%、2.37%，但均与对照无显著差异;与‘中甘21号（CK）相比，‘金日绿丰‘邢甘23‘爱绿的维生素C含量较对照分别显著提高22.95%、9.47%、8.28%，‘绿宝‘金日绿丰‘世农2145‘华耐碧绿‘邢甘23的可溶性固形物含量较对照分别显著提高8.83%、8.38%、6.80%、5.23%、3.42%，‘邢甘23‘金日绿丰 ‘新碧绿1号可溶性蛋白质较对照分别显著提高11.38%、10.62%、10.00%。

采用主成分综合分析法对茶树、大豆、玉米、栀子、燕麦、葡萄等作物品种栽培适应性综合评价应用广泛[9，13，17-20]，该方法是利用降维的思维，运用线性变化将多个变量简化成少数综合变量的一种统计分析方法，且变量相互独立，避免了重复信息的干扰，可以全面权衡每个性状在某个品种中所处的位置和分量，充分考虑每个品种在当地的适应性，具有较强的代表性和可信度，较为科学准确地评价作物的适应性[18-20]。本试验利用主成分分析对品种的栽培适应性进行综合评价，综合得分超过‘中甘21号的有‘爱绿‘金日绿丰‘元宝‘邢甘23等4个品种，其中‘爱绿‘元宝这2个品种的综合评价得分高于‘中甘21号（CK），主要原因可能是‘爱绿‘元宝在产量性状中表现突出，‘金日绿丰‘邢甘23在产量和营养品质方面综合表现较好，为适宜在宁夏南部山区及相似冷凉区推广应用的品种，且在推广应用中需注意定植后要保证水分供给，结球期提供充足的肥水，及时防治病虫害，适时采收。

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