基于主成分分析的不同碧桃品種在甘肅地區的適應性評價

摘 要：【目的】篩選適合高寒地區栽培的碧桃品種。【方法】以引進的9 個碧桃新品種黃金美麗、紅菊花、灑紅、麗桃白、麗桃紅、紅葉重瓣、滿天紅、粉菊花、萬重紅為研究對象，2016—2018 年從每年4 月上旬開始進行持續定株觀測，對其在甘肅地區的物候期、觀賞性、適應性表現進行研究，并對各性狀指標進行主成分分析、相關性分析、聚類及線性回歸分析，對各品種的表現進行綜合評價。【結果】各碧桃品種在4 月初陸續萌芽、開花，平均花期為26.6 d。對新梢長度、新梢直徑、主枝數、冠高、地徑、枝干（側枝與主干）夾角、枝下高、花期時長、花瓣數、花徑、葉芽長度、花芽長度、葉芽萌發率、花芽萌發率和枝條枯死率共15 個性狀因子進行主成分分析，結果表明前5 個主成分的累計方差貢獻率達到94.666%。以前5 個主成分的線性回歸方程和貢獻率構建適應性綜合評價模型，綜合得分較高的3 個品種分別是紅葉重瓣、滿天紅和黃金美麗，3 個品種花期時長平均為33.67 d，葉芽和花芽的平均長度分別為15.63、12.22 mm，花徑平均值為38.25 mm。【結論】供試9 個碧桃品種的物候期、觀賞性及對環境的適應性具有一定的差異，其中紅葉重瓣、黃金美麗和滿天紅3 個品種受溫度、海拔影響較小，能夠較好地適應當地的氣候環境，可作為甘肅高海拔地區的園林綠化品種。

關鍵詞：碧桃；物候期；觀賞性；適應性；主成分分析

中圖分類號：S685.99 文獻標志碼：A 文章編號：1003—8981（2023）01—0236—09

碧桃Prunus persica 又名千葉桃花，隸屬薔薇科Rosaceae 李屬Prunus，為落葉小喬木，高度一般為3 ～ 8 m。小枝紅褐色，無毛；葉橢圓狀披針形，長7 ～ 15 cm，先端漸尖；花單生或2 朵生于葉腋。碧桃原產于中國，《詩經》中就有觀賞桃的記載，至今已有3 000 多年的栽培歷史，目前主要分布在西北、華北、華東、西南等地，現已引種至全世界[1-3]。碧桃具有株形緊湊易控、花朵豐腴且色彩艷麗、花態別致、花型多、花期長等特點，具有較高的觀賞價值，是著名的園林景觀樹種，在園林綠化中用途廣泛，可作為園林中的觀賞品種或是濱河道路的綠化布景。目前主栽的品種包括白碧桃、紅碧桃、五色碧桃、菊花碧桃、垂枝碧桃和壽星碧桃等，栽植當年即可呈現良好的綠化效果[4-5]。

植物物候期是指植物的生理作用應對外界氣候條件變化，而表現出不同狀態的時期。掌握植物的物候變化特征，可為種植規劃、園林配置、景觀設計以及制訂栽培技術提供生物學依據[6-7]。碧桃喜溫好陽，耐寒性強，能在-25 ℃的自然環境下安全越冬，對土壤要求不高，耐貧瘠、鹽堿和干旱，被許多地方引進作為主要的景觀植物[8]。受全球氣候變暖影響，植物普遍出現不同程度的春季物候提前、秋季物候推遲以及生長季延長的現象，另外緯度和海拔同樣會對植物物候期產生影響[9-13]。我國植被物候相關研究的試驗地主要集中在我國的北溫帶以及高海拔地區，特別是秦嶺地區、青藏高原和內蒙古地區，并且研究已取得一定的成果[14-19]。雖然，碧桃在國內的種植區域范圍較廣，但由于各地生態環境存在差異，同一碧桃品種可能會因為海拔、氣候及土壤等條件的不同而表現出不同的特性。所以，對引進新品種進行適應性評價是品種應用和推廣的先決條件和重要環節。鑒于此，本研究中以物候期調查為切入點，對所引進9 個碧桃新品種的觀賞性狀和適應性進行分析，以期為甘肅高寒地區碧桃資源的推廣和應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗地設在甘肅省臨夏州永靖縣峴塬鎮劉家村，海拔1 850 m，年降水量400 mm，年平均氣溫7.5 ℃，不小于10 ℃的年活動積溫1 930 ℃，無霜期160 d，土壤為黃綿土。

1.2 研究對象

2016 年4 月，從鄭州果樹研究所引進9 個碧桃新品種嫁接苗（1 年生），包括黃金美麗、紅菊花、灑紅、麗桃白、麗桃紅、紅葉重瓣、滿天紅、粉菊花、萬重紅。剪除腐爛根系，用多菌靈300 倍液浸泡20 ～ 30 min，然后將苗木的根系在水中浸泡1.5 ～ 2.0 h，采用3 m×4 m 的株行距定植，定植后灌足水。生長期進行除草、灌水、病蟲害防治、整形修剪等常規管理。定植后，選擇各品種生長健壯且具有代表性的5 株植株作為樣株。

1.3 試驗方法

1.3.1 物候期觀測

在2016—2018 年，以每年4 月上旬為起始時間進行持續定株觀測。

物候期標準：芽開放期的特征是樹冠上10%的芽鱗裂開，上端露出初葉尖或初梢；抽梢展葉期的特征是新梢迅速生長，樹冠上10% 的新生葉展開；開花始期的特征是樹冠上10% 的花朵完全開放；開花末期的特征是樹冠上90% 的花朵敗落；落葉初期的特征是樹冠上10% 的葉片脫落；落葉末期的特征是樹冠上90% 的葉片脫落。在觀測指標滿足相應特征后進行統計和后續分析。

1.3.2 適應性觀測

在自然條件下觀測反映樣株適應性和抗逆性等的表型指標，包括新梢長度、新梢直徑、主枝數、冠高、地徑、枝干（側枝與主干）夾角、枝下高、花期時長、花瓣數、花徑、葉芽長度、花芽長度、葉芽萌發率、花芽萌發率和枝條枯死率。花芽、花徑及葉芽長度使用電子游標卡尺（DL911504，浙江）測量。

1.4 數據處理與分析

使用Excel 2016 軟件進行數據處理和圖表繪制，使用IBM SPSS 19.0 統計軟件進行數據分析。采用Duncan 氏新復極差法進行處理間差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同碧桃品種的物候期

部分供試碧桃品種花的色澤及形態如圖1 所示。由圖1 可見，碧桃花朵豐腴，色彩鮮艷豐富，花型較多，具有較高的觀賞價值。

不同碧桃品種的物候期見表1。由表1 可知，各品種在4月初陸續萌芽、開花，平均花期為26.6 d。

從萌芽期到落葉末期，紅菊花最長，為251 d，粉菊花最短，為215 d。供試品種中以黃金美麗和紅菊花的花期較長，分別為38、37 d，花期較短的粉菊花和萬重紅的觀賞期也達到20 d。

2.2 不同碧桃品種的觀賞性

對引進碧桃品種的樹冠形狀、花色、花徑、花瓣數、花瓣型進行了觀測，結果見表2。由表2可知，引種碧桃的冠形有漏斗形、盤狀和杯狀。各品種花色各異，且同一棵樹，從始花期到開花末期，花色逐漸變淺。多數品種的花為重瓣花，花瓣數為13 ～ 29，側枝與主干夾角為25° ～ 80°。其中，粉菊花、灑紅、黃金美麗和滿天紅的花瓣數較多，且與其他品種之間存在顯著差異（P ＜ 0.05）。花徑也是影響觀賞性的重要指標，各品種的花徑為21.2 ～ 46.7 mm，其中：黃金美麗的花徑最大，為46.7 mm；紅菊花花徑的最小，為21.2 mm。

2.3 不同碧桃品種的適應性

不同碧桃品種的生長適應性見表3。由表3 可知：供試各品種的樹冠高度為1.94 ～ 2.68 m；麗桃紅和麗桃白的主枝數為14.4 ～ 14.6，與其他品種有顯著差異（P ＜ 0.05），其次為紅菊花和黃金美麗，主枝數為6.4 ～ 2.2，且后兩者的發枝能力較強；萬重紅花芽和葉芽的長度均最高，分別為19.55、15.90 mm，與其他品種有顯著差異（P ＜ 0.05）。

不同碧桃品種枝干生長的動態變化如圖2 所示。由圖2 可見：不同碧桃品種在生長112 d 后，紅葉重瓣的新梢長度和新梢直徑均最大，分別為160.6、147.0 mm，其次為黃金美麗、滿天紅和粉菊花；紅菊花的地徑最大，為9.7 cm，其次為紅葉重瓣、萬重紅和黃金美麗。

2.4 不同碧桃品種觀賞性及適應性的綜合評價

對9 個碧桃品種的觀賞性及適應性相關性狀指標進行相關性分析，結果如表4 所示。由表4 可見：新梢長度和新梢直徑與冠高呈正相關，相關系數為0.95（P ＜ 0.01）；主枝數與枝下高呈正相關，相關系數為0.97（P ＜ 0.01），與地徑及側枝和主干的夾角均呈負相關，相關系數分別為-0.89（P ＜ 0.01）和-0.94（P ＜ 0.01）；花芽萌發率與葉芽萌發率和冠高均呈正相關，相關系數分別為0.87（P ＜ 0.01）和0.69（P ＜ 0.05）；枝條枯死率與葉芽萌發率和花芽萌發率均呈負相關，相關系數分別為-0.71（P＜ 0.05）和-0.74（P＜ 0.05）。

對15 個主要性狀指標進行主成分分析，結果見表5。由表5 可知，前5 個主成分的累計方差貢獻率達到94.666%，可以解釋15 個指標的大部分信息。

將新梢長度、新梢直徑、主枝數、冠高、地徑、側枝與主干夾角、枝下高、花期時長、花瓣數、花徑、葉芽長度、花芽長度、葉芽萌發率、花芽萌發率和枝條枯死率等性狀指標數值進行標準化處理，按順序依次定義為Z1 ～ Z15。根據各指標的主成分載荷，建立前5 個主成分的線性回歸方程：P1=0.248Z1+0.4Z2-0.894Z3+0.578Z4+0.752Z5+0.7Z6-0.893Z7-0.09Z8+0.391Z9-0.103Z10-0.185Z11-0.277Z12+0.807Z13+0.846Z14-0.81Z15；

P2=0.81Z1+0.757Z2+0.34Z3+0.715Z4-0.284Z5-0.576Z6+0.395Z7+0.002Z8-0.531Z9-0.027Z10-0.816Z11-0.563Z12+0.02Z13+0.226Z14-0.058Z15；

P3=0.361Z1+0.373Z2-0.223Z3+0.053Z4+0.444Z5+0.274Z6-0.075Z7+0.502Z8-0.612Z9+0.381Z10+0.319Z11+0.37Z12-0.523Z13-0.301Z14-0.124Z15；

P4=0.258Z1+0.326Z2-0.056Z3-0.378Z4-0.224Z5+0.13Z6-0.054Z7-0.684Z8+0.136Z9+0.457Z10-0.364Z11+0.583Z12+0.06Z13-0.092Z14-0.073Z15；

P5=-0.081Z1-0.071Z2+0.147Z3+0.044Z4-0.311Z5-0.254Z6+0.054Z7+0.517Z8+0.29Z9+0.759Z10+0.12Z11+0.065Z12+0.174Z13+0.293Z14-0.344Z15。

式中：P1 ～ P5 分別為第1 ～ 5 主成分的得分。

以前5 個主成分的方差貢獻率作為權重系數α（α1=36.752，α2=24.962，α3=13.263，α4=10.487，α5=9.203），建立綜合評價模型S=（α1×P1+α2×P2+α3×P3+α4×P4+α5×P5）/（α1+α2+α3+α4+α5）。根據前5個主成分的線性回歸方程及綜合評價模型，計算9 個碧桃品種各主成分得分和綜合得分，并按分值排序，結果如表6 所示。由表6 可知，綜合得分排在前3 位的分別是紅葉重瓣、滿天紅、黃金美麗，綜合得分均超過90 分，說明這3 個品種在甘肅省臨夏地區的適應性要優于其他品種，在田間的表現較好，如發枝能力較強、花徑較大、花瓣數較多等，適宜在高海拔地區大面積推廣應用，而麗桃紅和麗桃白的綜合得分較低，不適宜在高寒地區生長。

3 結論與討論

綜上所述，在高海拔地區栽培的碧桃品種，紅葉重瓣、滿天紅和黃金美麗，在高寒地區的生長適應狀況良好，可作為園林綠化的首選品種。

碧桃在我國的種植歷史悠久，碧桃的繁殖和栽培管理技術較為成熟，也有關于部分地區引種的報道[2，20]。在碧桃的引種和馴化過程中，不同品種的表型除了受其自身遺傳因素影響外，還受環境因素的影響和調控[21-22]。環境溫度對花芽和葉芽萌動的影響較大，隨著溫度的升高，植物芽體發育的速度加快，不同植物品種的表現不同，適應性強的品種的變異系數較小，反之變異系數較大[23]。例如，月季Rosa chinensis、牡丹Paeonia ×suffruticosa、櫻花Prunus × yedoensis、黃花風鈴木Handroanthus chrysanthus 等園林植物對環境條件的要求相對較高[24-26]。甘肅省臨夏市海拔1 992 m，溫度為-27.8 ～ 33.6 ℃，生育期平均溫度12.6 ℃，引種觀賞性園林植物具有一定的難度[27]。從抗逆性來看，供試的9 個品種中，紅菊花和灑紅在越冬時有抽條現象，枝條抽干長度8 ～ 10 cm，其他品種正常越冬，未受低溫影響。在修剪整形方面，9 個品種均以保持樹冠圓滿為宜，剪除下垂枝，適當回縮主枝延長枝，另外對發枝能力強的黃金美麗、紅菊花品種以疏為主，主枝伸展空間搭配均勻，不擁擠，使其正常發芽、開花、生長。田間表現較好的3 個品種紅葉重瓣、滿天紅和黃金美麗，綜合得分均超過90 分，表現優異，對試驗地的環境溫度變化不敏感，能較好適應甘肅省的高寒地區。

環境對植物生長和發育的影響是個極其復雜的過程，包含了有機物質的產生、積累和消耗，可以用植物的物候現象來評價環境因素對于植物影響的總體效果。本研究結果表明，碧桃品種年生長量與各物候因子存在一定的相關性，根據單一因子的排序無法準確評價品種間性狀的差異。

本研究中所探討的15 個物候因子中，6 個屬于觀賞性因子（主枝數、冠高、地徑、花瓣數、花期時長和花徑），通過主成分分析發現，前5 個主成分的累計貢獻率達94.666%，根據前5 個主成分的貢獻率權重計算各品種的綜合得分，篩選出3 個適合高寒地區的推廣品種，該方法已經在茶樹Camellia sinensis、柑橘Citrus reticulata、柳樹Salix、紫丁香Syringa oblata 和櫻花等植物在不同地區的適應性研究中得到應用[28-31]。

植物生長受到其本身特性、光照條件、管理水平和生長環境等因素的影響[32-33]。在引種觀賞桃時，要結合城市園林綠化及植物配置的原則，選擇能夠適應引種地氣候和土壤的品種。在甘肅地區營建桃花園或桃花景觀時，建議選用紅葉重瓣、滿天紅和黃金美麗3 個品種。本研究中觀測了9 個碧桃品種的物候期，綜合評價了其觀賞性和適應性，但甘肅省內其他地區氣候、海拔及土壤結構與本研究區存在一定的差異，可根據不同碧桃品種的物候差異因地制宜地安排栽培管理，提高工作效率，縮短育種周期，后續擬篩選用于當地城市綠化和景觀配置的最佳品種，從而為觀賞桃在甘肅地區的園林綠化應用提供參考。

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[ 本文編校：聞 麗]