中國優(yōu)質(zhì)大蒜品種區(qū)域試驗評價

李夏夏， 張思語， 程智慧

（西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

大蒜（Allium sativumL.）原產(chǎn)于中亞地區(qū)[1]，是我國出口創(chuàng)匯的主要蔬菜之一，除食用外，還廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、保健和化妝品等領(lǐng)域[2]。

大蒜是無性繁殖蔬菜，在自然界中，長期無性繁殖的作物均受到退化危害，種性退化現(xiàn)象是目前大蒜生產(chǎn)中存在的主要問題[3]。大蒜栽培品種大多為當(dāng)?shù)仄贩N，農(nóng)戶通過自留種進行繁殖栽培。無性繁殖的特性使病毒病通過親代傳遞逐年積累，嚴(yán)重影響大蒜品質(zhì)[4]。解決種性退化的措施有設(shè)立大蒜種子田、采取提純復(fù)壯措施、進行合理有效的田間管理或異地引種等。異地引種不僅可以避免種性退化，在一定范圍內(nèi)異地交換，還能有效提高種性和產(chǎn)量[5]。

多年來，在大蒜生產(chǎn)發(fā)展過程中有較多異地引種成功的例子[6-9]。隨意地引進大蒜品種可能會由于環(huán)境反應(yīng)敏感，表現(xiàn)出適應(yīng)性不佳、品質(zhì)和產(chǎn)量下降、抗逆性差等問題。因此，需要進行栽培適應(yīng)性鑒定，對引進品種作出綜合評估，才能避免盲目性，促使引種成功[10]。

綜合評價植物引種適應(yīng)性的常見方法有主成分分析法、模糊數(shù)學(xué)分析法、灰色關(guān)聯(lián)度分析法等。目前，在大蒜種質(zhì)資源分析和引種栽培適應(yīng)性評價中多采用主成分分析法[11-13]。主成分分析法利用“降維”思想，在最大程度減少信息損失的前提下選用幾個綜合因子代表原來繁雜的變量指標(biāo)，這些綜合因子盡可能地覆蓋原有信息量，且綜合因子間互不相關(guān)，以此達到簡化的目的，有利于繁雜變量的處理和分析[14]。同時，主成分分析法能減少由變量間相關(guān)性引起的誤差，通過各主成分得分及權(quán)重計算出綜合評價得分[15]，從而對不同大蒜品種栽培適應(yīng)性進行綜合評估。

前人對大蒜引種栽培的研究多為單點引種，且觀測指標(biāo)主要為產(chǎn)量性狀，未結(jié)合品質(zhì)和有效功能成分進行全面考量。因此，本研究將優(yōu)質(zhì)大蒜品種分別引種到3個春播地區(qū)和3個秋播地區(qū)進行區(qū)域試驗，基于所觀測的產(chǎn)量及品質(zhì)成分指標(biāo)建立綜合評價體系，對每個品種的栽培適應(yīng)性進行綜合評估，為大蒜引種栽培適應(yīng)性的綜合評價提供參考，為各個大蒜春播和秋播試驗點的品種引進提供初步理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

基于課題組前期對全國主產(chǎn)區(qū)大蒜品種的引進和分析[16]，選擇7 份優(yōu)質(zhì)春播品種和10 份優(yōu)質(zhì)秋播品種開展區(qū)域試驗，試驗品種信息詳見表1。

表1 大蒜區(qū)域試驗種質(zhì)信息Table 1 Germplasm information of garlic regional trial

1.2 試驗設(shè)計

選擇3個春播試驗點和3個秋播試驗點分別進行品種區(qū)域試驗。春播試驗點及氣候為：陜西省太白蔬菜試驗示范基地（E 107.32°，N 34.07°），海拔1 543 m，年均氣溫7.7 ℃，年均降雨量800 mm；山西省大同市云崗區(qū)金農(nóng)農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社（E 113.26°，N 40.02°），海拔 1 036 m，年均氣溫6.4 ℃，年均降雨量396.4 mm，且集中在每年7—9月；青海省西寧市青海大學(xué)園藝試驗站（E 101.78°，N 36.66°），海拔 2 333 m，年平均氣溫4.9 ℃，年平均降雨量345 mm。

秋播試驗點及氣候為：陜西省楊凌農(nóng)業(yè)綜合試驗示范站（E 107.57°，N 34.18°），海拔543 m，年均氣溫13 ℃，年均降雨量635.1～663.9 mm，且分配不均，主要集中在7—9月；江蘇省邳州市宿羊山鎮(zhèn)農(nóng)技推廣中心（E 34.40°，N 117.77°），海拔25 m，年均氣溫14℃，年均降雨量867.8 mm；山東省金鄉(xiāng)縣大蒜產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺（E 35.05°，N 116.32°），海拔38 m，年均氣溫13.8 ℃，年均降雨量694.5 mm。

根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)氣候情況，大蒜秋播區(qū)域試驗于2018年9—10月播種，春播區(qū)域試驗于2020年3—4月播種，采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，每個試驗點設(shè)3個重復(fù)，按株行距8 cm×25 cm 種植，秋播區(qū)各試驗點每個品種約種植1 800株，春播區(qū)各試驗點每個品種約種植1 200株。大蒜播種后整個生育期均按照當(dāng)?shù)貧夂驐l件及大蒜栽培習(xí)慣進行常規(guī)管理。采收鱗莖后測定其產(chǎn)量及大蒜素、可溶性糖、可溶性蛋白、硒元素、鍺元素的含量。

1.3 測定指標(biāo)及方法

大蒜鱗莖收獲后攤開存放于陰涼干燥處，2周后進行測產(chǎn)。分別將各個試驗點每個重復(fù)中的每個品種取50 頭大小均一的鱗莖稱總重后算出單頭重，按照株行距折算為單位面積產(chǎn)量（kg·m-2），最終計算出3個重復(fù)的平均值。

大蒜素含量采用高效液相色譜法測定[17]，可溶性糖采用蒽銅比色法[18]測定，可溶性蛋白采用考馬斯亮藍G-250 法[19]測定，可溶性糖和可溶性蛋白標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作和試劑配制參照《植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)》[20]進行。硒和鍺元素含量采用電感耦合等離子質(zhì)譜（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）法[21]測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2019 進行數(shù)據(jù)整理和分析，使用SPSS 21.0 進行多重比較、相關(guān)性分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 春播大蒜品種差異性比較

春播區(qū)域試驗各大蒜品種的產(chǎn)量及品質(zhì)如表2所示。

表2 大蒜春播區(qū)域試驗品種差異性比較Table 2 Comparison of garlic varieties in spring sowing area trial

在山西大同試驗點，7個品種的產(chǎn)量均值為1.03 kg·m-2，其中，甘05的產(chǎn)量最高，為1.59 kg·m-2，顯著高于其他品種；新09的產(chǎn)量最低，僅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，達 8.83 mg·g-1；晉 01 大蒜素含量最低，僅4.57 mg·g-1?？扇苄缘鞍缀科骄?19.43 mg·g-1，其中，新 09 可溶性蛋白含量最高，為26.04 mg·g-1；晉01 可溶性蛋白含量最低，僅 14.94 mg·g-1?？扇苄蕴呛科骄?6.25%，其中，黑01 可溶性糖含量最高，為89.61%；甘05可溶性糖含量最低，僅64.66%。鍺元素含量平均 1.04 μg·kg-1，其中，新 09 鍺含量最高，達 1.32 μg·kg-1；黑 01 鍺含量最低，僅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，達92.07 μg·kg-1，顯著高于其他品種；遼01硒含量最低，僅46.07 μg·kg-1。6個指標(biāo)中，產(chǎn)量的變異系數(shù)最大，為31.54%；可溶性糖含量的變異系數(shù)最小，為11.55%，說明其在不同品種間差異較小。

在青海西寧點，7個品種的產(chǎn)量均值為1.27 kg·m-2，其中，青02 產(chǎn)量最高，達1.63 kg·m-2；遼01 產(chǎn)量最低，僅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，達到8.60 mg·g-1；黑01大蒜素含量最低，為5.53 mg·g-1?？扇苄缘鞍缀科骄?8.44 mg·g-1，其中，黑 02 可溶性蛋白含量最高，為 22.65 mg·g-1；新 09 可溶性蛋白含量最低，僅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，為80.54%；甘05可溶性糖含量最低，僅70.98%。鍺元素含量平均 1.02 μg·kg-1，其中，晉 01 鍺含量最高，達 1.23 μg·kg-1；甘 05 鍺含量最低，為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，達 72.09 μg·kg-1；晉 01 硒含量最低，為58.96 μg·kg-1。6個指標(biāo)中，可溶性蛋白的變異系數(shù)最大，為16.92%；產(chǎn)量次之；可溶性糖變異系數(shù)最小，僅4.68%。

在陜西太白試驗點，7個品種的產(chǎn)量均值為0.88 kg·m-2，整體低于山西大同和青海西寧試驗點，其中，甘 05 產(chǎn)量最高，為 1.07 kg·m-2；新 09 產(chǎn)量最低，僅0.37 kg·m-2，顯著低于其他品種。大蒜素含量平均 7.95 mg·g-1，其中，甘 05 大蒜素含量最高，達 10.41 mg·g-1；新 09 大蒜素含量最低，為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，為22.91 mg·g-1；新09可溶性蛋白僅14.85 mg·g-1，含量顯著低于其他品種?？扇苄蕴呛科骄?7.72%，新09可溶性糖含量最高，為90.69%；黑01可溶性糖含量最低，僅65.02%。鍺元素含量平均1.19 μg·kg-1，其中，遼01鍺含量最高，達1.51 μg·kg-1；黑01鍺含量最低，為0.72 μg·kg-1。硒元素含量平均75.99 μg·kg-1，其中，晉01硒含量最高，達107.81 μg·kg-1，顯著高于其他品種；黑 02 硒含量最低，為 61.53 μg·kg-1。6個指標(biāo)中，產(chǎn)量的變異系數(shù)最大，為27.79%；鍺元素次之；可溶性糖變異系數(shù)最小，為10.99%。

2.2 秋播大蒜品種差異性比較

秋播區(qū)域試驗不同大蒜品種的產(chǎn)量及品質(zhì)如表3所示。

表3 大蒜秋播區(qū)域試驗品種差異性比較Table 3 Comparison of garlic varieties in autumn sowing area trial

在山東金鄉(xiāng)點，10個大蒜品種的產(chǎn)量均值為1.95 kg·m-2，其中，貴04的產(chǎn)量最高，達2.28 kg·m-2；貴01 的產(chǎn)量最低，為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，為6.65 mg·g-1；貴02大蒜素含量最低，為4.68 mg·g-1?？扇苄缘鞍缀科骄?23.55 mg·g-1，其中，貴 02 可溶性蛋白含量最高，為 26.55 mg·g-1；貴 01 可溶性蛋白最低，為18.24 mg·g-1?？扇苄蕴呛烤禐?0.45%，其中，皖01 可溶性糖含量最高，為97.91%；G025可溶性糖含量最低，為86.55%。鍺元素含量均值為0.89 μg·kg-1，其中，川02鍺含量最高，達 1.15 μg·kg-1；貴 04 鍺含量最低，為 0.66 μg·kg-1。硒元素含量均值為62.01 μg·kg-1，其中，川02硒含量最高，為 76.68 μg·kg-1，川 01 硒含量最低，為52.57 μg·kg-1。6個指標(biāo)中，鍺元素含量的變異系數(shù)最高，為16.04%；產(chǎn)量次之；可溶性糖含量的變異系數(shù)最小，為4.13%。

在江蘇邳州試驗點，10個大蒜品種的產(chǎn)量均值為 1.43 kg·m-2，其中，G024 產(chǎn)量最高，達 2.00 kg·m-2；貴01 產(chǎn)量最低，為0.91 kg·m-2。大蒜素含量均值為 7.65 mg·g-1，其中，川 03 大蒜素含量最高，為 8.75 mg·g-1；川 01 大蒜素含量最低，為 6.41 mg·g-1?？扇苄缘鞍缀烤禐?20.23 mg·g-1，其中，貴 02 可溶性蛋白含量最高，為 23.18 mg·g-1；貴03 可溶性蛋白含量最低，為17.93 mg·g-1?？扇苄蕴呛烤禐?0.19%，其中，G024 可溶性糖含量最高，為97.30%；皖01可溶性糖含量最低，為85.98%。鍺元素含量均值為 1.03 μg·kg-1，其中，貴01鍺含量最高，達1.53 μg·kg-1，顯著高于其他品種；貴02鍺含量最低，為0.72 μg·kg-1。硒元素含量均值為 71.31 μg·kg-1，其中，G025 硒含量最高，為83.03 μg·kg-1；貴01硒含量最低，為63.24 μg·kg-1。6個性狀中，產(chǎn)量性狀的變異系數(shù)最大，為20.83%；可溶性糖含量的變異系數(shù)最小，為4.38%。

在陜西楊凌試驗點，10個大蒜品種的產(chǎn)量均值為1.37 kg·m-2，其中，G024產(chǎn)量顯著高于其他品種，達 2.25 kg·m-2；貴 01 產(chǎn)量最低，為 0.95 kg·m-2。大蒜素含量均值為 11.19 mg·g-1，其中，川 02 大蒜素含量最高，為 14.19 mg·g-1，貴 02 大蒜素含量最低，為7.24 mg·g-1?？扇苄缘鞍缀烤禐?0.25 mg·g-1，其中，川03 可溶性蛋白含量最高，為26.80 mg·g-1；G024可溶性蛋白含量顯著低于其他品種，僅9.88 mg·g-1?？扇苄蕴呛烤禐?3.21%，其中，G024 可溶性糖含量最高，為94.34%；G025 可溶性糖含量最低，為74.22%。鍺元素含量均值為 0.96 μg·kg-1，其中，G025 鍺含量最高，達 1.46 μg·kg-1；川03 鍺含量最低，為 0.64 μg·kg-1。硒元素含量均值為89.23 μg·kg-1，其中，G025硒含量顯著高于其他品種，為 105.90 μg·kg-1；貴 02 硒含量最低，為76.20 μg·kg-1。6個性狀中，產(chǎn)量和鍺元素含量的變異系數(shù)較大，分別為28.25%和29.48%；可溶性糖含量的變異系數(shù)最小，為7.01%。

2.3 大蒜區(qū)域試驗適應(yīng)性綜合評價

春播和秋播區(qū)域試驗中不同大蒜品種在產(chǎn)量、大蒜素、可溶性蛋白、可溶性糖、硒元素、鍺元素含量上各有優(yōu)劣，因此，需要對品種進行綜合評價來評估各個品種的適應(yīng)性。對6個指標(biāo)進行相關(guān)性分析（表4）表明，多數(shù)指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)均較高（＞0.3），因此，可以使用主成分分析對各個試驗點大蒜品種的適應(yīng)性進行綜合評價[22]。

表4 大蒜產(chǎn)量與品質(zhì)性狀間的相關(guān)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個主成分的特征值大于1，方差貢獻率分別為38.326%，27.931%，17.645%，累積貢獻率為83.902%。白沙沙等[23]表明主成分累計貢獻率為80%～85%以上為佳，因此，選用前3個主成分進行后續(xù)分析。由旋轉(zhuǎn)后的因子負荷矩陣[24]（旋轉(zhuǎn)在5次迭代后收斂）（表6）可知，第1 主成分中產(chǎn)量與可溶性糖含量的負荷值較高；第2 主成分中大蒜素和硒元素含量的負荷值較高；第3 主成分中可溶性蛋白和鍺元素含量的負荷值較大。

表5 主成分分析Table 5 Principal component analysis

表6 旋轉(zhuǎn)后的因子負荷矩陣Table 6 Factor load matrix after rotation

根據(jù)每個品種3個主成分各自所占的方差貢獻率加權(quán)計算得出綜合得分F，即F=0.383 26F1+0.279 31F2+0.176 45F3。根據(jù)F值分別將各個試驗點中不同大蒜品種的適應(yīng)性進行分類[24]：第一類：較適應(yīng)（F≥0.5）；第二類：表現(xiàn)一般（0≤F＜0.5）；第三類：較不適應(yīng)（F＜0）。

根據(jù)上述綜合評價方法得出春播區(qū)域試驗各個試驗點大蒜品種的綜合評價結(jié)果（表7）。在山西大同試驗點，甘05 表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性；黑02和晉 01 表現(xiàn)一般；新 09、黑 01、遼 01 和青 02 表現(xiàn)為較不適應(yīng)。在青海西寧試驗點，新09和青02表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性；除遼01較不適應(yīng)外，甘05、黑01、黑02和晉01表現(xiàn)為一般適應(yīng)性。在陜西太白試驗點，甘05 表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性；新09 和黑01表現(xiàn)出較不適應(yīng)；黑 02、遼 01、青 02 和晉 01 表現(xiàn)為一般適應(yīng)性品種。

表7 春播大蒜各品種的主成分得分與綜合評價Table 7 Principal component scores and comprehensive evaluation of spring sowing garlic

秋播區(qū)域試驗各試驗點不同大蒜品種的綜合評價結(jié)果如表8 所示。在山東金鄉(xiāng)試驗點，G024和貴04 表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性；川02、貴02、貴03和皖01 表現(xiàn)一般；G025、川01、川03 和貴01 表現(xiàn)為較不適應(yīng)。在江蘇邳州試驗點，G024、川01、川02、貴 02 表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性；G025、川 03 和皖01 表現(xiàn)一般；貴 01、貴 03 和貴 04 表現(xiàn)為較不適應(yīng)。在陜西楊凌試驗點，G024表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性；G025、川 02、貴 03 和貴04 表現(xiàn)一般；川01、川03、貴01、貴02和皖0表現(xiàn)為較不適應(yīng)。

表8 秋播大蒜各品種的主成分得分與綜合評價Table 8 Principal component scores and comprehensive evaluation of autumn sown garlic

3 討論

本研究選用優(yōu)質(zhì)大蒜品種分別在春播和秋播試驗點開展引種試驗，通過主成分分析對產(chǎn)量和品質(zhì)成分全面考量進行綜合評價，根據(jù)品種在試驗點的表型將其評定為較適應(yīng)、一般和較不適應(yīng)3個等級，為各試驗點大蒜引種栽培提供了理論依據(jù)和參考價值。李攀龍[16]通過主成分分析對來自全國大蒜主產(chǎn)區(qū)的58個品種在陜西楊凌的生長適應(yīng)性進行綜合評價，篩選出10個適應(yīng)性良好的大蒜品種。王薇薇等[9]通過主成分分析基于12個大蒜品種的23個數(shù)量性狀進行綜合評價，最終篩選出綜合得分最高的蒜頭蒜薹兩用型大蒜品種。由此說明，主成分分析可以有效地對大蒜種質(zhì)進行綜合評價，并篩選出符合要求的優(yōu)質(zhì)品種。

產(chǎn)量是衡量引種栽培適應(yīng)性極為重要的參數(shù)，研究表明，大蒜產(chǎn)量與鱗莖橫徑、縱徑、鱗芽數(shù)等具有顯著正相關(guān)關(guān)系[13,16,25]。大蒜素、硒元素、鍺元素是大蒜的高功能成分，且大蒜對硒元素和鍺元素有很強的富集作用?？扇苄蕴呛涂扇苄缘鞍资谴笏饩哂写硇缘臓I養(yǎng)成分[16-17]。因此，本研究從大蒜的產(chǎn)量、營養(yǎng)品質(zhì)和功能成分等全面評估各品種的栽培適應(yīng)性，為大蒜品種栽培適應(yīng)性評價提供更加準(zhǔn)確的科學(xué)依據(jù)。

在大蒜春播區(qū)域試驗中，甘05 在山西大同和陜西太白試驗點均表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性；新09 和青02 在青海西寧試驗點表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性。在大蒜秋播區(qū)域試驗中，G024 在山東金鄉(xiāng)、江蘇邳州和陜西楊凌3個試驗點均表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性；貴04 在山東金鄉(xiāng)試驗點表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性；川01、川02、貴02在江蘇邳州試驗點表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性。綜合評價結(jié)果表明，品種的栽培適應(yīng)性與其來源地并不完全一致，例如在山西大同試驗點，來自甘肅的甘05 表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性，而來自山西的晉01 表現(xiàn)一般；在青海試驗點表現(xiàn)為較適應(yīng)的品種是本地品種青02 和來自新疆的新09。這可能由于晉01來自山西晉中地區(qū)，而山西大同試驗點處于晉北地區(qū)，氣候較為寒冷，且與甘肅緯度相近；青海與新疆同處于西北地區(qū)。另外，不少產(chǎn)區(qū)蒜農(nóng)有異地換種的習(xí)慣，容易造成本

地與外地品種混雜的現(xiàn)象，因此，一些大蒜品種的來源地可能并不準(zhǔn)確。由此表明，品種來源地可能不能作為引種栽培可行性的參考依據(jù)，大蒜引種栽培需對品種進行綜合評價及引種實踐。