中国优质大蒜品种区域试验评价

李夏夏， 张思语， 程智慧

（西北农林科技大学园艺学院，陕西 杨凌 712100）

大蒜（Allium sativumL.）原产于中亚地区[1]，是我国出口创汇的主要蔬菜之一，除食用外，还广泛应用于医疗、保健和化妆品等领域[2]。

大蒜是无性繁殖蔬菜，在自然界中，长期无性繁殖的作物均受到退化危害，种性退化现象是目前大蒜生产中存在的主要问题[3]。大蒜栽培品种大多为当地品种，农户通过自留种进行繁殖栽培。无性繁殖的特性使病毒病通过亲代传递逐年积累，严重影响大蒜品质[4]。解决种性退化的措施有设立大蒜种子田、采取提纯复壮措施、进行合理有效的田间管理或异地引种等。异地引种不仅可以避免种性退化，在一定范围内异地交换，还能有效提高种性和产量[5]。

多年来，在大蒜生产发展过程中有较多异地引种成功的例子[6-9]。随意地引进大蒜品种可能会由于环境反应敏感，表现出适应性不佳、品质和产量下降、抗逆性差等问题。因此，需要进行栽培适应性鉴定，对引进品种作出综合评估，才能避免盲目性，促使引种成功[10]。

综合评价植物引种适应性的常见方法有主成分分析法、模糊数学分析法、灰色关联度分析法等。目前，在大蒜种质资源分析和引种栽培适应性评价中多采用主成分分析法[11-13]。主成分分析法利用“降维”思想，在最大程度减少信息损失的前提下选用几个综合因子代表原来繁杂的变量指标，这些综合因子尽可能地覆盖原有信息量，且综合因子间互不相关，以此达到简化的目的，有利于繁杂变量的处理和分析[14]。同时，主成分分析法能减少由变量间相关性引起的误差，通过各主成分得分及权重计算出综合评价得分[15]，从而对不同大蒜品种栽培适应性进行综合评估。

前人对大蒜引种栽培的研究多为单点引种，且观测指标主要为产量性状，未结合品质和有效功能成分进行全面考量。因此，本研究将优质大蒜品种分别引种到3个春播地区和3个秋播地区进行区域试验，基于所观测的产量及品质成分指标建立综合评价体系，对每个品种的栽培适应性进行综合评估，为大蒜引种栽培适应性的综合评价提供参考，为各个大蒜春播和秋播试验点的品种引进提供初步理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

基于课题组前期对全国主产区大蒜品种的引进和分析[16]，选择7 份优质春播品种和10 份优质秋播品种开展区域试验，试验品种信息详见表1。

表1 大蒜区域试验种质信息Table 1 Germplasm information of garlic regional trial

1.2 试验设计

选择3个春播试验点和3个秋播试验点分别进行品种区域试验。春播试验点及气候为：陕西省太白蔬菜试验示范基地（E 107.32°，N 34.07°），海拔1 543 m，年均气温7.7 ℃，年均降雨量800 mm；山西省大同市云岗区金农农业专业合作社（E 113.26°，N 40.02°），海拔 1 036 m，年均气温6.4 ℃，年均降雨量396.4 mm，且集中在每年7—9月；青海省西宁市青海大学园艺试验站（E 101.78°，N 36.66°），海拔 2 333 m，年平均气温4.9 ℃，年平均降雨量345 mm。

秋播试验点及气候为：陕西省杨凌农业综合试验示范站（E 107.57°，N 34.18°），海拔543 m，年均气温13 ℃，年均降雨量635.1～663.9 mm，且分配不均，主要集中在7—9月；江苏省邳州市宿羊山镇农技推广中心（E 34.40°，N 117.77°），海拔25 m，年均气温14℃，年均降雨量867.8 mm；山东省金乡县大蒜产业创新平台（E 35.05°，N 116.32°），海拔38 m，年均气温13.8 ℃，年均降雨量694.5 mm。

根据当地农业气候情况，大蒜秋播区域试验于2018年9—10月播种，春播区域试验于2020年3—4月播种，采用单因素随机区组设计，每个试验点设3个重复，按株行距8 cm×25 cm 种植，秋播区各试验点每个品种约种植1 800株，春播区各试验点每个品种约种植1 200株。大蒜播种后整个生育期均按照当地气候条件及大蒜栽培习惯进行常规管理。采收鳞茎后测定其产量及大蒜素、可溶性糖、可溶性蛋白、硒元素、锗元素的含量。

1.3 测定指标及方法

大蒜鳞茎收获后摊开存放于阴凉干燥处，2周后进行测产。分别将各个试验点每个重复中的每个品种取50 头大小均一的鳞茎称总重后算出单头重，按照株行距折算为单位面积产量（kg·m-2），最终计算出3个重复的平均值。

大蒜素含量采用高效液相色谱法测定[17]，可溶性糖采用蒽铜比色法[18]测定，可溶性蛋白采用考马斯亮蓝G-250 法[19]测定，可溶性糖和可溶性蛋白标准曲线的制作和试剂配制参照《植物生理学实验指导》[20]进行。硒和锗元素含量采用电感耦合等离子质谱（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）法[21]测定。

1.4 数据统计与分析

采用Excel 2019 进行数据整理和分析，使用SPSS 21.0 进行多重比较、相关性分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 春播大蒜品种差异性比较

春播区域试验各大蒜品种的产量及品质如表2所示。

表2 大蒜春播区域试验品种差异性比较Table 2 Comparison of garlic varieties in spring sowing area trial

在山西大同试验点，7个品种的产量均值为1.03 kg·m-2，其中，甘05的产量最高，为1.59 kg·m-2，显著高于其他品种；新09的产量最低，仅0.63 kg·m-2。大蒜素含量平均7.03 mg·g-1，其中，黑02 大蒜素含量最高，达 8.83 mg·g-1；晋 01 大蒜素含量最低，仅4.57 mg·g-1。可溶性蛋白含量平均 19.43 mg·g-1，其中，新 09 可溶性蛋白含量最高，为26.04 mg·g-1；晋01 可溶性蛋白含量最低，仅 14.94 mg·g-1。可溶性糖含量平均76.25%，其中，黑01 可溶性糖含量最高，为89.61%；甘05可溶性糖含量最低，仅64.66%。锗元素含量平均 1.04 μg·kg-1，其中，新 09 锗含量最高，达 1.32 μg·kg-1；黑 01 锗含量最低，仅0.72 μg·kg-1。硒元素含量平均66.09 μg·kg-1，其中，甘 05 硒含量最高，达92.07 μg·kg-1，显著高于其他品种；辽01硒含量最低，仅46.07 μg·kg-1。6个指标中，产量的变异系数最大，为31.54%；可溶性糖含量的变异系数最小，为11.55%，说明其在不同品种间差异较小。

在青海西宁点，7个品种的产量均值为1.27 kg·m-2，其中，青02 产量最高，达1.63 kg·m-2；辽01 产量最低，仅1.01 kg·m-2。大蒜素含量平均7.02 mg·g-1，其中，黑 02 大蒜素含量最高，达到8.60 mg·g-1；黑01大蒜素含量最低，为5.53 mg·g-1。可溶性蛋白含量平均18.44 mg·g-1，其中，黑 02 可溶性蛋白含量最高，为 22.65 mg·g-1；新 09 可溶性蛋白含量最低，仅15.25 mg·g-1。可溶性糖含量平均74.56%，其中，新09 可溶性糖含量最高，为80.54%；甘05可溶性糖含量最低，仅70.98%。锗元素含量平均 1.02 μg·kg-1，其中，晋 01 锗含量最高，达 1.23 μg·kg-1；甘 05 锗含量最低，为0.73 μg·kg-1。硒元素含量平均 68.33 μg·kg-1，其中，黑 01 硒含量最高，达 72.09 μg·kg-1；晋 01 硒含量最低，为58.96 μg·kg-1。6个指标中，可溶性蛋白的变异系数最大，为16.92%；产量次之；可溶性糖变异系数最小，仅4.68%。

在陕西太白试验点，7个品种的产量均值为0.88 kg·m-2，整体低于山西大同和青海西宁试验点，其中，甘 05 产量最高，为 1.07 kg·m-2；新 09 产量最低，仅0.37 kg·m-2，显著低于其他品种。大蒜素含量平均 7.95 mg·g-1，其中，甘 05 大蒜素含量最高，达 10.41 mg·g-1；新 09 大蒜素含量最低，为6.18 mg·g-1。可溶性蛋白含量平均 18.80 mg·g-1，其中，甘05可溶性蛋白含量最高，为22.91 mg·g-1；新09可溶性蛋白仅14.85 mg·g-1，含量显著低于其他品种。可溶性糖含量平均77.72%，新09可溶性糖含量最高，为90.69%；黑01可溶性糖含量最低，仅65.02%。锗元素含量平均1.19 μg·kg-1，其中，辽01锗含量最高，达1.51 μg·kg-1；黑01锗含量最低，为0.72 μg·kg-1。硒元素含量平均75.99 μg·kg-1，其中，晋01硒含量最高，达107.81 μg·kg-1，显著高于其他品种；黑 02 硒含量最低，为 61.53 μg·kg-1。6个指标中，产量的变异系数最大，为27.79%；锗元素次之；可溶性糖变异系数最小，为10.99%。

2.2 秋播大蒜品种差异性比较

秋播区域试验不同大蒜品种的产量及品质如表3所示。

表3 大蒜秋播区域试验品种差异性比较Table 3 Comparison of garlic varieties in autumn sowing area trial

在山东金乡点，10个大蒜品种的产量均值为1.95 kg·m-2，其中，贵04的产量最高，达2.28 kg·m-2；贵01 的产量最低，为1.44 kg·m-2。大蒜素含量平均 5.72 mg·g-1，其中，川 03 大蒜素含量最高，为6.65 mg·g-1；贵02大蒜素含量最低，为4.68 mg·g-1。可溶性蛋白含量平均 23.55 mg·g-1，其中，贵 02 可溶性蛋白含量最高，为 26.55 mg·g-1；贵 01 可溶性蛋白最低，为18.24 mg·g-1。可溶性糖含量均值为90.45%，其中，皖01 可溶性糖含量最高，为97.91%；G025可溶性糖含量最低，为86.55%。锗元素含量均值为0.89 μg·kg-1，其中，川02锗含量最高，达 1.15 μg·kg-1；贵 04 锗含量最低，为 0.66 μg·kg-1。硒元素含量均值为62.01 μg·kg-1，其中，川02硒含量最高，为 76.68 μg·kg-1，川 01 硒含量最低，为52.57 μg·kg-1。6个指标中，锗元素含量的变异系数最高，为16.04%；产量次之；可溶性糖含量的变异系数最小，为4.13%。

在江苏邳州试验点，10个大蒜品种的产量均值为 1.43 kg·m-2，其中，G024 产量最高，达 2.00 kg·m-2；贵01 产量最低，为0.91 kg·m-2。大蒜素含量均值为 7.65 mg·g-1，其中，川 03 大蒜素含量最高，为 8.75 mg·g-1；川 01 大蒜素含量最低，为 6.41 mg·g-1。可溶性蛋白含量均值为 20.23 mg·g-1，其中，贵 02 可溶性蛋白含量最高，为 23.18 mg·g-1；贵03 可溶性蛋白含量最低，为17.93 mg·g-1。可溶性糖含量均值为90.19%，其中，G024 可溶性糖含量最高，为97.30%；皖01可溶性糖含量最低，为85.98%。锗元素含量均值为 1.03 μg·kg-1，其中，贵01锗含量最高，达1.53 μg·kg-1，显著高于其他品种；贵02锗含量最低，为0.72 μg·kg-1。硒元素含量均值为 71.31 μg·kg-1，其中，G025 硒含量最高，为83.03 μg·kg-1；贵01硒含量最低，为63.24 μg·kg-1。6个性状中，产量性状的变异系数最大，为20.83%；可溶性糖含量的变异系数最小，为4.38%。

在陕西杨凌试验点，10个大蒜品种的产量均值为1.37 kg·m-2，其中，G024产量显著高于其他品种，达 2.25 kg·m-2；贵 01 产量最低，为 0.95 kg·m-2。大蒜素含量均值为 11.19 mg·g-1，其中，川 02 大蒜素含量最高，为 14.19 mg·g-1，贵 02 大蒜素含量最低，为7.24 mg·g-1。可溶性蛋白含量均值为20.25 mg·g-1，其中，川03 可溶性蛋白含量最高，为26.80 mg·g-1；G024可溶性蛋白含量显著低于其他品种，仅9.88 mg·g-1。可溶性糖含量均值为83.21%，其中，G024 可溶性糖含量最高，为94.34%；G025 可溶性糖含量最低，为74.22%。锗元素含量均值为 0.96 μg·kg-1，其中，G025 锗含量最高，达 1.46 μg·kg-1；川03 锗含量最低，为 0.64 μg·kg-1。硒元素含量均值为89.23 μg·kg-1，其中，G025硒含量显著高于其他品种，为 105.90 μg·kg-1；贵 02 硒含量最低，为76.20 μg·kg-1。6个性状中，产量和锗元素含量的变异系数较大，分别为28.25%和29.48%；可溶性糖含量的变异系数最小，为7.01%。

2.3 大蒜区域试验适应性综合评价

春播和秋播区域试验中不同大蒜品种在产量、大蒜素、可溶性蛋白、可溶性糖、硒元素、锗元素含量上各有优劣，因此，需要对品种进行综合评价来评估各个品种的适应性。对6个指标进行相关性分析（表4）表明，多数指标间的相关系数均较高（＞0.3），因此，可以使用主成分分析对各个试验点大蒜品种的适应性进行综合评价[22]。

表4 大蒜产量与品质性状间的相关性分析Table 4 Correlation coefficient between yield and quality components of garlic

主成分分析（表5）表明，前3个主成分的特征值大于1，方差贡献率分别为38.326%，27.931%，17.645%，累积贡献率为83.902%。白沙沙等[23]表明主成分累计贡献率为80%～85%以上为佳，因此，选用前3个主成分进行后续分析。由旋转后的因子负荷矩阵[24]（旋转在5次迭代后收敛）（表6）可知，第1 主成分中产量与可溶性糖含量的负荷值较高；第2 主成分中大蒜素和硒元素含量的负荷值较高；第3 主成分中可溶性蛋白和锗元素含量的负荷值较大。

表5 主成分分析Table 5 Principal component analysis

表6 旋转后的因子负荷矩阵Table 6 Factor load matrix after rotation

根据每个品种3个主成分各自所占的方差贡献率加权计算得出综合得分F，即F=0.383 26F1+0.279 31F2+0.176 45F3。根据F值分别将各个试验点中不同大蒜品种的适应性进行分类[24]：第一类：较适应（F≥0.5）；第二类：表现一般（0≤F＜0.5）；第三类：较不适应（F＜0）。

根据上述综合评价方法得出春播区域试验各个试验点大蒜品种的综合评价结果（表7）。在山西大同试验点，甘05 表现出较好的适应性；黑02和晋 01 表现一般；新 09、黑 01、辽 01 和青 02 表现为较不适应。在青海西宁试验点，新09和青02表现出较好的适应性；除辽01较不适应外，甘05、黑01、黑02和晋01表现为一般适应性。在陕西太白试验点，甘05 表现出较好的适应性；新09 和黑01表现出较不适应；黑 02、辽 01、青 02 和晋 01 表现为一般适应性品种。

表7 春播大蒜各品种的主成分得分与综合评价Table 7 Principal component scores and comprehensive evaluation of spring sowing garlic

秋播区域试验各试验点不同大蒜品种的综合评价结果如表8 所示。在山东金乡试验点，G024和贵04 表现出较好的适应性；川02、贵02、贵03和皖01 表现一般；G025、川01、川03 和贵01 表现为较不适应。在江苏邳州试验点，G024、川01、川02、贵 02 表现出较好的适应性；G025、川 03 和皖01 表现一般；贵 01、贵 03 和贵 04 表现为较不适应。在陕西杨凌试验点，G024表现出较好的适应性；G025、川 02、贵 03 和贵04 表现一般；川01、川03、贵01、贵02和皖0表现为较不适应。

表8 秋播大蒜各品种的主成分得分与综合评价Table 8 Principal component scores and comprehensive evaluation of autumn sown garlic

3 讨论

本研究选用优质大蒜品种分别在春播和秋播试验点开展引种试验，通过主成分分析对产量和品质成分全面考量进行综合评价，根据品种在试验点的表型将其评定为较适应、一般和较不适应3个等级，为各试验点大蒜引种栽培提供了理论依据和参考价值。李攀龙[16]通过主成分分析对来自全国大蒜主产区的58个品种在陕西杨凌的生长适应性进行综合评价，筛选出10个适应性良好的大蒜品种。王薇薇等[9]通过主成分分析基于12个大蒜品种的23个数量性状进行综合评价，最终筛选出综合得分最高的蒜头蒜薹两用型大蒜品种。由此说明，主成分分析可以有效地对大蒜种质进行综合评价，并筛选出符合要求的优质品种。

产量是衡量引种栽培适应性极为重要的参数，研究表明，大蒜产量与鳞茎横径、纵径、鳞芽数等具有显著正相关关系[13,16,25]。大蒜素、硒元素、锗元素是大蒜的高功能成分，且大蒜对硒元素和锗元素有很强的富集作用。可溶性糖和可溶性蛋白是大蒜具有代表性的营养成分[16-17]。因此，本研究从大蒜的产量、营养品质和功能成分等全面评估各品种的栽培适应性，为大蒜品种栽培适应性评价提供更加准确的科学依据。

在大蒜春播区域试验中，甘05 在山西大同和陕西太白试验点均表现出较好的适应性；新09 和青02 在青海西宁试验点表现出较好的适应性。在大蒜秋播区域试验中，G024 在山东金乡、江苏邳州和陕西杨凌3个试验点均表现出较好的适应性；贵04 在山东金乡试验点表现出较好的适应性；川01、川02、贵02在江苏邳州试验点表现出较好的适应性。综合评价结果表明，品种的栽培适应性与其来源地并不完全一致，例如在山西大同试验点，来自甘肃的甘05 表现出较好的适应性，而来自山西的晋01 表现一般；在青海试验点表现为较适应的品种是本地品种青02 和来自新疆的新09。这可能由于晋01来自山西晋中地区，而山西大同试验点处于晋北地区，气候较为寒冷，且与甘肃纬度相近；青海与新疆同处于西北地区。另外，不少产区蒜农有异地换种的习惯，容易造成本

地与外地品种混杂的现象，因此，一些大蒜品种的来源地可能并不准确。由此表明，品种来源地可能不能作为引种栽培可行性的参考依据，大蒜引种栽培需对品种进行综合评价及引种实践。