基于主成分分析的寧南山區(qū)露地栽培小型甘藍品種的綜合評價

馮海萍 蘇存錄 謝華 楊冬艷

摘 ? ?要：為客觀準確地綜合評價寧南山區(qū)種植的小型甘藍品種的栽培適應性，通過大田試驗，比較分析了9個小型甘藍品種的生物學特性、產量、營養(yǎng)品質等主要性狀，并應用主成分分析法對不同小型甘藍品種在寧南山區(qū)的種植進行綜合評價。結果表明，不同小型甘藍品種的產量性狀、營養(yǎng)品質主要指標含量存在差異，與對照相比，‘愛綠‘元寶‘金日綠豐分別增產7.40%、3.85%、2.37%，‘金日綠豐‘邢甘23‘愛綠的維生素C含量較對照分別顯著提高22.95%、9.47%、8.28%，‘綠寶‘金日綠豐‘世農2145‘華耐碧綠‘邢甘23的可溶性固形物含量分別顯著提高8.83%、8.38%、6.80%、5.23%、3.42%，‘邢甘23‘金日綠豐‘新碧綠1號可溶性蛋白質分別顯著提高11.38%、10.62%、10.00%。主成分分析綜合得分超過‘中甘21號的有‘愛綠‘金日綠豐‘元寶‘邢甘23等4個品種，可作為今后寧南山區(qū)露地小型甘藍栽培的優(yōu)勢品種發(fā)展。

關鍵詞：小型甘藍;產量;營養(yǎng)品質;主成分分析

中圖分類號：S635 文獻標志碼：A 文章編號：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.）為蕓薹屬十字花科植物，主要變種有花椰菜、結球甘藍、羽衣甘藍、野甘藍和芥藍等，富含硫苷、維生素 C、礦物質營養(yǎng)并具有保健功能，深受消費者喜愛，已經成為我國各地廣泛種植的一種重要蔬菜作物[1-2]。研究證明，人們多吃甘藍等十字花科蔬菜，在一定程度上可以提高人體免疫力，降低癌癥發(fā)生的概率[3-5]。

近年來，隨著國內蔬菜周年供應需求及出口貿易的增加，甘藍種植面積呈逐年擴大的趨勢，現(xiàn)已達到約90萬hm2，且在我國各省、自治區(qū)、直轄市基本實現(xiàn)了全覆蓋種植，產品基本上實現(xiàn)了周年供應[6-7]。隨著國內市場對甘藍需求的不斷擴大和農業(yè)結構調整的逐步深入，甘藍的種植面積在寧夏地區(qū)也逐年擴大，現(xiàn)已在寧夏冷涼蔬菜產業(yè)中發(fā)展成為主要外銷蔬菜的骨干種類之一，尤其是在寧夏環(huán)六盤山區(qū)域，近3年以甘藍、花椰菜、娃娃菜等為主要種類，栽培面積穩(wěn)定在2.67萬hm2，主要分布于寧夏固原市原州區(qū)、西吉縣、隆德縣等，地方特色突出，產量高，品質優(yōu)，上市季節(jié)優(yōu)勢明顯，產品銷往區(qū)內外市場。小型甘藍在寧夏發(fā)展勢頭良好，但在實際生產中，依然存在區(qū)域布局主栽蔬菜品種特色優(yōu)勢不明顯、產量品質不穩(wěn)定等技術問題。為此，筆者以寧夏南部山區(qū)冷涼蔬菜中的小型甘藍為主要研究對象，進行小型甘藍大田栽培品比篩選試驗，并應用主成分分析法對不同品種在寧南山區(qū)的栽培適應性進行綜合評價，以期篩選出適宜本地栽培的小型甘藍品種，為豐富寧夏露地冷涼蔬菜產業(yè)品種類型提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為9個甘藍品種，材料名稱及來源見表1。

1.2 試驗設計

試驗于2019年5月中下旬至7月下旬在寧夏西吉縣硝河鄉(xiāng)隆堡村冷涼蔬菜種植基地內進行。供試土壤為壤土，肥力中等，水源為井水滴灌，水質較好，前茬為青花菜。試驗采用單因素隨機區(qū)組排列，每個品種為1個處理，共設9個處理，以‘中甘21為對照（CK），每個處理3次重復，小區(qū)面積為3.2 m×10 m，每個小區(qū)栽植320株，共計27個小區(qū)。各品種均于4月10日育苗，5月12日定植，采用露地起壟覆膜4行種植，壟面寬1.20 m、高15 cm，壟間距40 cm，移栽株行距為25 cm×40 cm。整地時施入氮磷鉀三元復合肥（17-17-17）50 kg·667 m-2，腐熟雞糞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日在每小區(qū)隨機取10株，采用常規(guī)測量方法進行株高、外莖高、株幅、產量等性狀的測定;維生素C含量采用紫外分光光度法測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，可溶性蛋白及可溶性固形物含量采用考馬斯亮藍染色法測定[8];主成分分析的綜合評價采用馬林龍等[9]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016和DPS 7.05對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與顯著性差異分析，采用SPSS 26.0對數(shù)據(jù)進行主成分分析。

2 結果與分析

2.1 不同甘藍品種生物學特征比較

由圖1可以看出，不同小型甘藍品種的植株高度、外莖高度差異顯著，‘中甘21號（CK）‘金日綠豐‘邢甘23‘愛綠‘元寶‘華耐碧綠植株高度均在30.73～36.45 cm之間，其他品種均在30 cm以下，其中以‘元寶株高最高，其次是‘愛綠，2個處理均顯著高于其他處理，2個處理間無顯著差異;在花球外莖高度高于4cm主要為‘金日綠豐‘邢甘23‘綠寶‘元寶‘中甘21號（CK），其他均在4 cm以下，其中以‘金日綠豐外莖高度最高，顯著高于其他處理，‘邢甘23‘綠寶‘元寶‘華耐碧綠與‘中甘21號（CK）均無顯著差異外，其他處理與CK存在顯著差異。

2.2 不同小型甘藍品種主要產量性狀比較

由表1可以看出，不同小型甘藍品種的葉球縱徑、葉球橫徑、單球質量、產量有差異。參試的9個小型甘藍品種的葉球縱徑在12.63～15.27 cm范圍，葉球橫徑在13.20～15.13 cm范圍;在單球質量和667 m2產量方面，‘愛綠單球質量和產量最高，分別為1.21 kg和8 067.07 kg·667 m-2，其次是‘元寶，再次是‘金日綠豐，均與‘中甘21號（CK）無顯著差異，分別較對照增產7.40%、3.85%、2.37%，‘新碧綠1號單球質量和產量最低，分別為0.82 kg和5 489.16 kg·667 m-2，顯著低于CK。

2.3 不同小型甘藍品種主要營養(yǎng)品質分析

由表2可以看出，不同小型甘藍品種的主要營養(yǎng)品質指標間存在差異，參試品種的維生素C含量最高的是‘金日綠豐，為16.86 mg·100 g-1，顯著高于其他處理，其次是‘邢甘23，再次是‘愛綠，各處理均與CK存在顯著差異;可溶性糖含量最高的是‘世農2145，為25.21 g·100 g-1，顯著高于其他出處理，可溶性糖含量最低品種是‘元寶，為18.65 g·100 g-1;所有參試品種的可溶性蛋白質含量均高于CK，除‘金日綠豐‘邢甘23‘新碧綠1號顯著高于對照外，其他均與CK無顯著差異;可溶性固形物含量顯著高于對照的有‘綠寶‘金日綠豐‘世農2145‘華耐碧綠‘邢甘23等5個品種，其中含量最高的是‘綠寶，其次為‘金日綠豐，再次是‘世農2145，3個處理間無顯著差異，含量最少的為‘元寶，含量為4.32 g·100 g-1。

2.4 不同小型甘藍品種栽培適應性的綜合評價分析

對不同小型甘藍品種的7個代表性狀植株高度、葉球縱徑、葉球橫徑、單球質量、維生素C含量、可溶性固形物含量、可溶性蛋白含量進行主成分分析。由表3可知，前 2個主成分對應特征值均大于1，且累計方差貢獻率達到 85.21%，基本解釋6個變量中的大部分信息。因此，取前兩個主成分分別為第一主成分PC1、第二主成分PC2，并通過對 2個主成分的特征向量分析（表3）和 X1～X7性狀指標數(shù)值的標準化處理，建立前2個主成分的線性回歸方程如下：

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、葉球縱徑、葉球橫徑、單球質量、維生素C含量、可溶性固形物含量、可溶性蛋白含量指標。

第1主成分PC1主要綜合了葉球縱徑、葉球橫徑、單球質量等產量性狀信息，解釋了總變異信息的68.69%，在這些信息中載荷值最大的是葉球橫徑，其次是葉球縱徑，再次是單球質量，且這些信息在第1主成分上呈正向分布，因此將 PC1 稱為產量性狀因子。第 2 主成分 PC2主要綜合了維生素C含量、可溶性固形物含量、可溶性蛋白含量信息，解釋了總變異信息的16.52%，在這些信息中載荷值最大的是可溶性蛋白含量，其次是可溶性固形物含量，再次是維生素C含量，且這些信息在第2主成分上呈正向分布，因此將 PC2稱為營養(yǎng)品質因子。

利用前2個主成分因子得分與其對應特征值的貢獻率建立綜合評價模型，S=（a1×PC1+a2×PC2）/（a1+a2），通過該公式計算得到9個品種的綜合得分（表4），并按得分大小進行排序，綜合得分越高，說明該品種在當?shù)氐倪m應性越強。試驗表明，綜合得分超過‘中甘21號的有‘愛綠‘金日綠豐‘元寶‘邢甘23等4個品種，其他參試綜合得分均低于‘中甘21號。

3 討論與結論

冷涼蔬菜也稱為高原夏菜、高山蔬菜、錯季蔬菜、反季節(jié)蔬菜等，是以市場需求為導向、利用高海拔地區(qū)夏季涼爽、日照充足、晝夜溫差大等自然條件特點，生產出富含維生素C、蛋白質等營養(yǎng)物質的高品質蔬菜[10]，作物產量和品質受品種遺傳特性、栽培措施、生長環(huán)境等綜合影響，品種的遺傳特性是決定其產量的內在因素，栽培措施、生長環(huán)境是決定其產量的外在因素[11-12]，產量是衡量品種生產潛能與栽培適應性的重要標準[13]，甘藍單位面積產量由植株結球率、單球質量和總株數(shù)等因子構成，其中結球率受雙親遺傳基因、純度及制種效果決定，單球質量受雙親配合力決定，單位面積總株數(shù)受植株開展度決定[14]。品質是實現(xiàn)其商品價值的重要因素，可滴定酸、可溶性糖、維生素C、可溶性固形物含量是影響蔬菜營養(yǎng)品質的幾個重要指標[6]，且均與果實的口感、風味以及營養(yǎng)價值有著密切關系，維生素C是維持人體機能一種必要的營養(yǎng)物質和抗氧化劑，人類自身不能合成，只能依靠食物攝取[15]，可溶性固形物含量衡量蔬菜水果等作物的成熟情況[6]。可溶性糖含量對貯藏和運輸有著重要影響[16]。本試驗結果表明，不同小型甘藍品種的產量性狀、營養(yǎng)品質主要指標間存在差異，與‘中甘21號（CK）相比，‘愛綠‘元寶‘金日綠豐分別較對照增產7.40%、3.85%、2.37%，但均與對照無顯著差異;與‘中甘21號（CK）相比，‘金日綠豐‘邢甘23‘愛綠的維生素C含量較對照分別顯著提高22.95%、9.47%、8.28%，‘綠寶‘金日綠豐‘世農2145‘華耐碧綠‘邢甘23的可溶性固形物含量較對照分別顯著提高8.83%、8.38%、6.80%、5.23%、3.42%，‘邢甘23‘金日綠豐 ‘新碧綠1號可溶性蛋白質較對照分別顯著提高11.38%、10.62%、10.00%。

采用主成分綜合分析法對茶樹、大豆、玉米、梔子、燕麥、葡萄等作物品種栽培適應性綜合評價應用廣泛[9，13，17-20]，該方法是利用降維的思維，運用線性變化將多個變量簡化成少數(shù)綜合變量的一種統(tǒng)計分析方法，且變量相互獨立，避免了重復信息的干擾，可以全面權衡每個性狀在某個品種中所處的位置和分量，充分考慮每個品種在當?shù)氐倪m應性，具有較強的代表性和可信度，較為科學準確地評價作物的適應性[18-20]。本試驗利用主成分分析對品種的栽培適應性進行綜合評價，綜合得分超過‘中甘21號的有‘愛綠‘金日綠豐‘元寶‘邢甘23等4個品種，其中‘愛綠‘元寶這2個品種的綜合評價得分高于‘中甘21號（CK），主要原因可能是‘愛綠‘元寶在產量性狀中表現(xiàn)突出，‘金日綠豐‘邢甘23在產量和營養(yǎng)品質方面綜合表現(xiàn)較好，為適宜在寧夏南部山區(qū)及相似冷涼區(qū)推廣應用的品種，且在推廣應用中需注意定植后要保證水分供給，結球期提供充足的肥水，及時防治病蟲害，適時采收。

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