基于模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法的南太行地區(qū)西瓜品種綜合評價

李秀啟，尹國紅，賈寶華，尹雪斌，郝浩浩，張慶社

（1.濟(jì)源市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 濟(jì)源 459002；2.蘇州硒谷科技有限公司/江蘇省硒生物工程技術(shù)研究中心，江蘇 蘇州 215000；3.中國科技大學(xué)蘇州高等研究院/功能農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 蘇州 215123)

河南省在西瓜生產(chǎn)區(qū)域空間布局方面已經(jīng)發(fā)展成為我國第一大主產(chǎn)區(qū)之一，規(guī)模優(yōu)勢正在逐步顯現(xiàn)。其中，周口、商丘、開封、南陽及駐馬店5個地區(qū)西瓜種植面積占到河南省西瓜種植總面積的近70%。南太行地區(qū)位于河南省西北部，雖非西瓜主產(chǎn)區(qū)，但是由于干旱半干旱氣候加上丘陵山區(qū)晝夜溫差大等特殊自然條件，區(qū)域內(nèi)西瓜病蟲害較輕、用藥少、無污染、含糖量高、品質(zhì)優(yōu)，特別是濟(jì)源示范區(qū)從2018年起在當(dāng)?shù)卮蛟旄晃鞴稀疤鹞稀逼放疲r(nóng)戶種植效益迅速提升，西瓜產(chǎn)業(yè)地方特色突顯。楊念等在“燕山—太行山扶貧區(qū)”通過引進(jìn)新品種、推廣新技術(shù)等方式，轉(zhuǎn)變了西甜瓜傳統(tǒng)種植觀念，提高了種植技術(shù)水平，增加了效益，取得了成功經(jīng)驗(yàn)。為引導(dǎo)南太行地區(qū)西瓜產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，篩選適合南太行地區(qū)早春種植的優(yōu)良品種，推進(jìn)河南省西瓜產(chǎn)業(yè)均衡發(fā)展，選擇國內(nèi)不同單位選育的西瓜品種進(jìn)行比較試驗(yàn)，并利用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)分析法進(jìn)行綜合分析，以期為南太行特色西瓜品種的篩選與引種工作提供指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在濟(jì)源市農(nóng)業(yè)科學(xué)院西瓜科技示范基地（濟(jì)源市承留鎮(zhèn)衛(wèi)佛安村）進(jìn)行，該地處于河南省西北部、太行山南麓，屬暖溫帶季風(fēng)氣候，年平均溫度14.5 ℃，平均降雨量567.9 mm，土壤類型為褐土，試驗(yàn)前采用梅花形布點(diǎn)法采集0～20 cm土層土壤樣品，測得基礎(chǔ)理化性狀為：含有機(jī)質(zhì)18.00 g/kg、全氮1.38 g/kg、有效磷31.80 mg/kg、速效鉀343.00 mg/kg、總硒0.23 mg/kg，pH值7.98。

1.2 試驗(yàn)材料

參試7個品種西瓜名稱及來源見表1。

表1 參試西瓜品種及其來源

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)7個品種處理，每處理3次重復(fù)，采取隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積6 m×5 m，雙行定植30株。3月6日播種育苗，4月2日定植，人工輔助授粉，每株留瓜1個。在授粉后噴施含硒葉面肥600倍液2次，間隔10 d。田間管理措施均一致。

1.3.2 指標(biāo)測定

觀察記錄物候期（現(xiàn)蕾期、開花期、坐果期、成熟期）；采收前在每個小區(qū)隨機(jī)選取3株測定植株蔓長、莖粗（生長點(diǎn)下20 cm處）、節(jié)間長度（生長點(diǎn)下第1片完全葉至生長點(diǎn)下第5片完全展開葉的平均節(jié)間長）、最大葉長和葉寬（坐瓜節(jié)位前1片功能葉）；于膨瓜期每小區(qū)隨機(jī)選取3株，每株選取葉齡一致的功能葉，于晴天上午9：30—10：30用英國ADC公司的LCi便攜式光合儀測定凈光合速率（）、氣孔導(dǎo)度（）、蒸騰速率（）和細(xì)胞間CO濃度（InTCO）。

收獲時記錄各處理的產(chǎn)量，并折合成每667 m產(chǎn)量；每個小區(qū)隨機(jī)取3個西瓜，用TD-55數(shù)顯折光儀測定中心可溶性固形物含量和邊部可溶性固形物含量；每個小區(qū)隨機(jī)取10個西瓜，將每個西瓜8等分后取1/8可食用部分果肉制成混合樣，樣品密封冷藏保鮮后委托農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測測試中心（鄭州）進(jìn)行總硒含量測定，測定方法參照GB 5009.93—2017《氫化物原子熒光光譜法》；果實(shí)特性的記載方法參考《西瓜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》。

1.3.3 品種的綜合評價

依據(jù)陳德明等的方法，采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對參試品種產(chǎn)量、中心可溶性固形物含量、邊部可溶性固形物含量、果肉總硒含量、、蔓長、莖粗6個指標(biāo)進(jìn)行綜合評價，通過下述公式計(jì)算隸屬函數(shù)值；累加得到各品種各指標(biāo)的總隸屬函數(shù)值，對品種進(jìn)行綜合排名。

（X）＝（x－x）/（x－x）

式中，（X）為各品種測定指標(biāo)的隸屬函數(shù)值，x為品種指標(biāo)測定值；x為品種指標(biāo)最小測定值；x為品種指標(biāo)最大測定值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用IBM SPSS Statistics 20及Excel 2003進(jìn)行分析處理，數(shù)據(jù)多重比較選用LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同西瓜品種生育期比較

由表2可知，不同西瓜品種在南太行地區(qū)果實(shí)發(fā)育期為32～35 d，全生育期為98～104 d，各品種果實(shí)發(fā)育期與全生育期基本一致，同屬于中早熟類型品種，其中豫藝甜寶最為早熟。

2.2 不同西瓜品種生長指標(biāo)比較

由表2還可知，秀都、美都、麒麟及中科3號4個品種蔓長均超過了300.0 cm，麒麟莖蔓最長，達(dá)322.6 cm，其次為秀都，為307.6 cm，豫藝甜寶莖蔓最短，蔓長為288.0 cm；麒麟和中科182莖粗最大，同為6.4 cm，其余品種莖粗基本一致，在5.6～5.7 cm范圍內(nèi)；節(jié)間距以麒麟最大，達(dá)21.7 cm，其次為秀都、美都，分別為20.1 cm、19.3 cm，節(jié)間距最短者為豫藝甜寶，為16.8 cm；以葉片長、寬衡量葉片大小，麒麟葉片最大，最大葉長和葉寬分別為16.6 cm和18.5 cm，其次為秀都、豫藝甜寶、美莎特。

表2 不同西瓜品種生育期和生長指標(biāo)比較

2.3 不同西瓜品種果實(shí)特性及品質(zhì)比較

如表3所示，7個西瓜品種果實(shí)整齊度均較好，果形指數(shù)介于1.02～1.06，都為圓形、果皮淡綠色覆墨綠色條紋類型，田間均未出現(xiàn)裂果現(xiàn)象，果肉紅色、質(zhì)地脆甜，其中美莎特和豫藝甜寶果肉酥脆；果皮厚度為8.3～10.8 mm，以麒麟最薄，其次為美莎特，均顯著小于秀都，秀都果皮最厚，為10.8 mm。

可溶性固形物含量是衡量西瓜品種市場前景的關(guān)鍵因素之一。參試品種中心可溶性固形物含量最高的是秀都和豫藝甜寶，同為11.8%，與美莎特差異不顯著，但極顯著高于美都、麒麟、中科3號和中科182；美莎特含量次之，顯著高于美都，極顯著高于麒麟、中科3號和中科182；中科182含量最低，與麒麟、中科3號差異不顯著。邊部可溶性固形物含量以豫藝甜寶最大，其次是秀都，二者與美莎特差異均不顯著，但均極顯著高于美都、麒麟、中科3號和中科182；美莎特顯著高于美都、麒麟、中科3號和中科182（表3）。

果肉總硒含量最高的品種是豫藝甜寶，為0.30 mg/k g，極顯著高于其他品種；其次是美莎特，為0.19 mg/kg；最低的是中科182，為0.10 mg/kg，極顯著低于其他品種。說明豫藝甜寶品種硒富集能力極顯著高于其他品種（表3）。

表3 不同西瓜品種的果實(shí)特征與品質(zhì)比較

2.4 不同西瓜品種產(chǎn)量比較

產(chǎn)量是衡量西瓜品種市場前景的另一關(guān)鍵因素。從表4可以看出，中科182品種單瓜質(zhì)量和667 m產(chǎn)量均最高，分別為4.15 kg和4 565.00 kg，其次是中科3號、美莎特、麒麟、豫藝甜寶，667 m產(chǎn)量都超過了3 000.00 kg。

2.5 不同西瓜品種葉片光合特性比較

由表4可知，參試品種最高的是美都，最低的是秀都，各品種間差異不顯著；G最大的品種是美莎特，其次是豫藝甜寶，二者差異不顯著，其中美莎特與其他5個品種差異均達(dá)顯著水平；T最高的是豫藝甜寶，最小的是秀都，二者差異顯著，其余品種間差異不顯著；InTCO最高的是美莎特，其次是豫藝甜寶，二者差異不顯著，但均顯著高于麒麟、中科3號和中科182。

表4 不同西瓜品種產(chǎn)量性狀和葉片光合特性比較

2.6 不同西瓜品種綜合評價

產(chǎn)量和可溶性固形物含量是西瓜新品種評價的主要指標(biāo)，目前這2個指標(biāo)之間一般都是獨(dú)立描述的。利用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對參試品種進(jìn)行綜合評價，隸屬函數(shù)值越大表明該品種這一性狀表現(xiàn)越好。由表5結(jié)果可知，在產(chǎn)量方面，中科182隸屬函數(shù)值最大，為0.87，說明該品種的產(chǎn)量性狀表現(xiàn)突出；在果實(shí)中心可溶固形物含量方面，隸屬函數(shù)值以秀都和豫藝甜寶最大，都為0.80，其次是美莎特，為0.66；邊部可溶性固形物含量隸屬函數(shù)值排名前3的也是豫藝甜寶、秀都和美莎特，說明這3個品種果實(shí)可溶固形物含量均較高；果肉總硒含量方面，以豫藝甜寶隸屬函數(shù)值最大，表明其硒富集能力較強(qiáng)；的隸屬函數(shù)值以美都最大，其次為豫藝甜寶、中科3號和美莎特；蔓長的隸屬函數(shù)值以麒麟最大，其次為秀都；莖粗的隸屬函數(shù)值以中科182最大，其次為麒麟。各西瓜品種總隸屬函數(shù)值大小依次分別為豫藝甜寶＞美莎特＞秀都＞麒麟＞中科182＞中科3號＞美都，說明豫藝甜寶綜合表現(xiàn)最好，其次是美莎特和秀都。

表5 不同西瓜品種各性狀指標(biāo)隸屬函數(shù)值

3 討論與結(jié)論

干旱是限制南太行地區(qū)西瓜生產(chǎn)的關(guān)鍵因素，西瓜產(chǎn)業(yè)只有選好品種、做出特色才能走出高質(zhì)量發(fā)展之路。利用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法，可以對不同品種多個性狀進(jìn)行綜合分析，且已在糧食、蔬菜、果樹、中藥材等作物品種上得到應(yīng)用。發(fā)展功能農(nóng)業(yè)，有利于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級、提質(zhì)增效、供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新動能培育，篩選硒富集能力強(qiáng)的品種對于指導(dǎo)發(fā)展富硒西瓜特色產(chǎn)業(yè)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本試驗(yàn)參試7個西瓜品種物候期基本一致，由于南太行地區(qū)的特殊地理環(huán)境和氣候條件，西瓜品種較平原地區(qū)生長滯后，果實(shí)發(fā)育期有所延長；品種田間整齊度較好，生長勢以麒麟和中科182品種表現(xiàn)較強(qiáng)；秀都、美莎特、豫藝甜寶的果實(shí)可溶固形物含量表現(xiàn)較突出；豫藝甜寶硒富集能力最強(qiáng)；產(chǎn)量以中科182最高，屬高產(chǎn)品種。利用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對參試品種產(chǎn)量、品質(zhì)、生長指標(biāo)等進(jìn)行綜合排名，結(jié)果表明豫藝甜寶、美莎特、秀都3個品種綜合表現(xiàn)優(yōu)良，推薦在南太行地區(qū)進(jìn)行示范應(yīng)用。

本試驗(yàn)結(jié)果有待進(jìn)一步進(jìn)行多點(diǎn)和多年觀測檢驗(yàn)，由于試驗(yàn)當(dāng)年氣候原因，西瓜果實(shí)可溶固形物含量整體較往年積累減少；另外，由于試驗(yàn)在生茬地進(jìn)行，加之南太行地區(qū)特殊氣候條件，西瓜田間病害發(fā)生極少，品種的綜合抗性有待進(jìn)一步觀察。