適合無土栽培設施種植的櫻桃番茄品種篩選
2024-12-06 00:00:00劉志新鄭北平張洪亮阿克拜爾江·卡德爾楊碩施仕勝王建科鄭麗邱首哲夏文娟黃遠徐繩武
江蘇農業科學 2024年21期
摘要：為篩選出適宜湖北省咸寧市當地栽培且農藝性狀優良的櫻桃番茄品種，調查18份櫻桃番茄品種植株生長、果實品質及產量相關的16個性狀指標，比較分析不同品種櫻桃番茄（Solanum lycopersicum var. cerasiforme）在湖北省咸寧市連棟溫室無土栽培模式下的產量和品質。利用變異系數分析、相關性分析、聚類分析、灰色關聯度分析進行綜合評價，結果表明，18份櫻桃番茄品種生育期在5～209 d之間，株高、莖粗、單株產量等各性狀指標間存在差異且變異豐富，變異系數在6.01%～58.97%之間，各品種單果重在6.16～15.20 g之間，小區產量在4.04～26.91 kg之間。相關性分析結果表明，單果重與果實縱徑呈顯著正相關，莖粗與葉綠素相對含量、果形指數呈顯著負相關，莖粗與果實縱徑呈極顯著負相關。系統聚類分析將18份櫻桃番茄品種在相似度為72%處劃分為5類，進一步運用灰色關聯度評價方法進行綜合評價，各性狀權重系數依次為葉綠素含量gt;株高gt;莖粗gt;節間距gt;第一雌花節位gt;單果重gt;可溶性固形物含量gt;維生素C含量gt;單株產量gt;單株結果數gt;小區產量gt;游離氨基酸含量gt;可滴定酸含量，加權后排名前三的品種依次為錢江紅珠、錢江金珠、粉鈴。錢江金珠和粉鈴單株結果數多、產量高，錢江紅珠維生素C含量高、可滴定酸含量低，風味品質較佳，3個品種綜合表現較好，適宜作為咸寧地區連棟溫室無土栽培的優質高產櫻桃番茄品種。
關鍵詞：櫻桃番茄；變異系數；聚類分析；灰色關聯度分析
中圖分類號：S641.203.7；S641.204 文獻標志碼：A
文章編號：1002-1302（2024）21-0166-09
收稿日期：2023-11-28
基金項目：湖北省現代農業產業技術體系建設專項（編號：2023HBSTX4-06）；湖北省咸寧市科技局農業類重點研發專項（編號：2022NYYF016）。
作者簡介：劉志新（1997—），男，湖北紅安人，碩士，實習研究員，主要從事蔬菜栽培生理研究。E-mail：986352202@qq.com。
通信作者：徐繩武，正高級農藝師，主要從事蔬菜栽培生理及品種選育研究。E-mail：541748162@qq.com。
櫻桃番茄（Solanum lycopersicum var. cerasiforme）別稱圣女果、小番茄，原產于南美洲，為茄科番茄屬栽培變種，果實營養價值高、色彩豐富，深受消費者喜愛［1］。隨著消費者生活水平的提高，他們對櫻桃番茄的需求逐漸從高產向優質轉變，營養品質、口感風味被廣泛關注，但現階段生產出高品質的櫻桃番茄仍受到品種和栽培管理的制約，影響了櫻桃番茄產業的發展［2-3］。不同栽培方式會顯著影響櫻桃番茄的品質和營養價值，選擇優良的品種并匹配合適的栽培模式，對后續櫻桃番茄品種培育具有重要意義［4］。采用變異系數法、相關性分析、聚類分析、灰色關聯度分析反映不同種質資源的品種特性和性狀優良程度，目前已被應用于多種作物，是進行種質資源綜合評價的有效方法［5-7］。宋麗娜等利用60對SNP標記，運用聚類分析法、主成分分析法對504份番茄種質資源進行遺傳多樣性研究［8］；王珊珊等利用PARMS技術對59個櫻桃番茄種質資源進行抗病基因檢測，并綜合營養品質與風味品質進行優異資源篩選［9］；周艷超等對不同櫻桃番茄品種品質性狀進行研究，同時構建判別函數進行模型交叉驗證［10］；趙云霞等對不同櫻桃番茄品種在日光溫室中的生長表現進行綜合評價［11］。實際生產中，櫻桃番茄多采用設施栽培方式，分為基質無土栽培和有土栽培2種［12］。前人對櫻桃番茄種質資源及遺傳多樣性進行了大量研究，多基于土壤栽培，關注其產量和品質的差異，但并未充分利用現有設施無土栽培和水肥一體化模式，對設施無土栽培用櫻桃番茄品種的報道也較少［13］。本試驗在連棟溫室椰糠基質無土栽培條件下，以18份櫻桃番茄品種為試驗材料，調查18份櫻桃番茄品種植物學、果實品質及產量相關的16個性狀指標，運用相關性分析、聚類分析、灰色關聯度分析等從形態學水平上進行遺傳多樣性分析。分析比較18份櫻桃番茄品種農藝性狀和果實品質在湖北省咸寧市的表現，確定適宜的評價指標，篩選出適宜當地設施無土栽培的優質、高產櫻桃番茄品種，以期為今后開展設施高品質櫻桃番茄生產提供理論基礎。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
選用18份櫻桃番茄品種為試驗材料，引自浙江省、北京市、陜西省、四川省等地（表1）。
1.2 試驗設計
試驗于2022年12月至2023年7月在咸寧市農業科學院楊畈試驗基地連棟塑料大棚內進行。櫻桃番茄育苗采用50孔穴盤育苗，育苗基質配比為草炭∶蛭石=7∶3，在幼苗生長至4～5張真葉時定植。采用椰糠基質槽無土栽培，種植基質槽寬 40 cm，高30 cm，兩基質槽間距150 cm；椰糠磚充分泡發去除鹽分后裝入基質槽中，鋪設高度28 cm。試驗采用隨機區組設計，3次重復；小區內采用單槽雙行種植，行距20 cm，株距 40 cm，每個小區定植 30株。營養液配方為改良 Hoagland 配方（表2）。營養液pH值控制在5.8～6.0，電導率（EC值）控制在1.8～2.9 mS/cm，栽培期間統一管理。在櫻桃番茄生育期內，利用光照傳感器測定設施內每天 08：00、12：00、16：00的光照度，利用溫度、濕度傳感器測定設施內每天00：00、04：00、08：00、12：00、16：00、20：00 的溫度、濕度，計算平均值后得到櫻桃番茄生育期內設施環境參數（圖1）。
1.3 測定項目及調查方法
1.3.1 植物學性狀調查 在植株生長適期，參照李錫香等在《番茄種質資源描述規和數據標準》中的具體要求，對蔓長、莖粗、節間距、第一雌花節位、單果重等性狀進行調查，每個小區隨機選擇5株進行測定［14］。其中，蔓長用卷尺測量（精度為1 cm）；莖粗、節間距、果實縱徑等用數顯式游標卡尺測量。
1.3.2 植株產量指標的測定 采用稱重累計法測量，從始收期至末收期，每天08：00采摘，用1%精度的電子天平稱重，按標記單株和小區分別記錄采收果實重量，最后匯總計算單株產量和小區產量［15］。
1.3.3 果實品質指標的測定 在結果盛期隨機選取長勢一致的商品果5個，取果實中部果肉測定品質。總酸含量使用滴定法測定；維生素C含量使用二甲苯萃取比色法測定；游離氨基酸含量使用茚三酮顯色法測定；測定方法參照《植物生理生化實驗原理和技術》［16］。可溶性固形物含量使用PAL-1儀測定，葉綠素相對含量（以SPAD值計）使用SPAD儀測定。
1.4 數據處理和分析
使用Excel 2019進行試驗測定數據統計，使用SPSS 25.0進行差異顯著分析，使用Origin 2022進行相關性分析和聚類分析。使用灰度關聯分析法進行綜合評價，計算公式如下，其中：ρ=0.5［17］。
關聯度系數：ζi（k）=minmin|x0（k）-xi（k）|+ρmaxmax|x0（k）-xi（k）|/|x0（k）-xi（k）|+ρmaxmax|x0（k）-xi（k）|；（1）
等權關聯度：Ri=1/n∑n/i=1ζi（k）；（2）
權重系數：ωi=Ri/∑Ri；（3）
加權關聯度：Gi=∑n/i=1（ζi×ωi）。（4）
2 結果與分析
2.1 不同櫻桃番茄品種生育期觀察
由表3可知，18份品種櫻桃番茄于2022年12月26日播種育苗，3月15日移栽定植。錢江金珠開花最早，黃星7號開花最晚；各品種收獲期均在5月下旬至7月下旬，其中，粉鈴始收期最早。紅千禧和黃星7號生育期最長，為209 d，粉鈴和錢江紅珠生育期最短，為195 d。
2.2 不同櫻桃番茄品種植物學性狀分析
對18份櫻桃番茄品種的株高、莖粗、節間距、第一雌花節位、葉綠素含量、單株結果數等性狀進行統計分析（表4），可見各性狀之間存在差異且變異豐富。其中，單株結果數的變異系數最高，為33.09%；其次為第一雌花節位、株高、莖粗，變異系數分別為10.67%、9.37%、7.62%；節間距和葉綠素含量的變異系數最低，分別為6.56%、6.01%。另外，金凱娜和彩星1號的株高顯著低于其他品種；黃星7號莖粗最大，為12.01 mm，粉星2號莖粗最小，為8.48 mm；紅美人節間距最小，為9.74 cm；綠星二號第一雌花節位最低，為7.80節，其他品種在8.00～10.80節之間；參試品種葉片葉綠素相對含量（以SPAD值計）在36.76～45.40之間；錢江金珠單株結果數最多，為69.80個，其他品種在19.80～65.20個之間。
2.3 不同櫻桃番茄品種果實品質性狀分析
對18份櫻桃番茄品種的果實縱徑、果實橫徑、果形指數、可滴定酸含量、可溶性固形物含量、游離氨基酸含量、維生素C含量等果實外觀、營養品質性狀進行統計分析（表5），可見游離氨基酸含量的變異系數最大，為58.97%；果實橫徑變異系數最小，為9.82%；其他5個性狀變異系數在14.32%～25.62%之間。結合圖2可知，白妃、紅千禧、彩星1號、粉星2號、黃星1號果實為橢圓形，其他品種果實為近圓形；除綠星2號、黃星7號外，其他品種果實均為2心室；金凱娜品種存在一定程度的混雜。由表5還可知，彩星1號的可滴定酸含量和維生素C含量最高，分別為1.87%、85.67 mg/100 g；舒哥1號游離氨基酸含量最高，為2 233.76 mg/kg；浙櫻粉1號和白妃可溶性固形物含量顯著高于其他品種。
2.4 不同櫻桃番茄品種產量性狀差異分析
由表6可知，紅美人單果重顯著低于其他品種，為6.16 g，其他品種單果重在9.41～15.20 g之間；錢江金珠單株產量最高，為832.96 g，紅美人單株產量最低，為122.96 g；對參試品種小區產量進行排序，排名前5的品種為錢江金珠、錢江紅珠、粉鈴、金凱娜、黃妃，小區產量分別為26.91、23.62、20.70、20.37、19.95 kg。
2.5 不同櫻桃番茄品種植物學性狀、品質性狀、產量性狀的相關性分析
對18份櫻桃番茄品種所測定的植株學性狀、品質性狀、產量性狀進行相關性分析（圖3），可見各性狀指標之間存在相關性：株高與節間距呈極顯著正相關，單株結果數與單株產量、小區產量呈極顯著正相關，果形指數與果實縱徑呈極顯著正相關，單果重與果實縱徑呈顯著正相關；株高與可滴定酸含量呈顯著負相關，莖粗與葉綠素含量、果形指數呈顯著負相關，莖粗與果實縱徑呈極顯著負相關，果實橫徑與果形指數呈極顯著負相關。
2.6 不同櫻桃番茄品種各性狀指標的聚類分析
利用Origin 2022軟件對18份櫻桃番茄品種所測定的16個性狀指標進行系統聚類，在相似度72%處將18個櫻桃番茄品種劃分為5類。第 Ⅰ 類包含粉鈴、紫星2號、黃星7號、錢江金珠、白妃、錢江紅珠、浙櫻粉1號、黃妃、綠星二號共9個品種，第Ⅰ類櫻桃番茄果實總體上看為近圓形，單果重較大，可溶性固形物含量較高。第Ⅱ類包含金凱娜、黃星1號、太空紅鉆、紅美人共4個品種，第Ⅱ類櫻桃番茄可滴定酸含量和游離氨基酸含量較接近。第Ⅲ類包含彩星1號和粉星2號2個品種，第Ⅲ類櫻桃番茄葉綠素含量、單株產量、單株結果數無顯著性差異。第Ⅳ類包含紅鈴和紅千禧2個品種，其株高、莖粗、節間距無明顯差異，可溶性固形物含量在7.70%～7.80%之間。第Ⅴ類為舒哥1號，游離氨基酸含量在18個品種中最高（圖4）。
2.7 不同櫻桃番茄品種植物學性狀、品質性狀、產量性狀的綜合評價
將18份櫻桃番茄品種的6個植物學性狀指標、4個果實性狀指標、3個產量性狀指標看作一個整體，以株高、莖粗、葉綠素含量、單株結果數、可溶性固形物含量、游離氨基酸含量、維生素C含量、單果重、單株產量、小區產量取最大值，節間距、第一雌花節位、可滴定酸含量取最小值構建理想參考品種，即株高3.15 m、莖粗12.01 mm、節間距 9.74 mm、第一雌花節位7.80節、葉綠素相對含量45.40、單株結果數69.80個、可滴定酸含量0.84%、可溶性固形物含量9.70%、氨基酸含量 2 233.76 mg/kg、維生素C含量87.89 mg/100 g、單果重15.2 g、單株產量832.96 g、小區產量 26.91 kg；因消費者對果實外觀品質無明顯偏好，故不參與綜合評價計算。在對矩陣進行無量綱化并求得絕對差值的基礎上，根據公式（1）求得相對應的關聯系數，根據公式（2）和公式（3）計算各性狀指標的等權關聯度與權重系數（表7），關聯度與權重系數排序為葉綠素含量gt;株高gt;莖粗gt;節間距gt;第一雌花節位gt;單果重gt;可溶性固形物含量gt;維生素C含量gt;單株產量gt;單株結果數gt;小區產量gt;氨基酸含量gt;可滴定酸含量。加權關聯度可客觀反映參試品種與理想品種的差異，利用公式（4）計算各品種加權關聯度并進行排序（表8），18個品種的加權關聯度排序為錢江紅珠gt;錢江金珠gt;粉鈴gt;浙櫻粉1號gt;金凱娜gt;太空紅鉆gt;舒哥1號gt;紅千禧gt;白妃gt;粉星2號gt;紅鈴gt;黃星7號gt;黃妃gt;彩星1號gt;紫星2號gt;黃星1號gt;綠星二號gt;紅美人。
3 討論
不同栽培環境條件對櫻桃番茄生長和品質的影響不同，咸寧地區夏季高溫高濕、冬季低溫嚴重制約著優良品質櫻桃番茄的周年生產和供應［18］。因此，篩選優質櫻桃番茄品種，優化設施栽培手段，對櫻桃番茄設施生產具有重要意義［19-20］。本研究對不同櫻桃番茄品種生育期進行統計發現，18份供試品種生育期表現出不同熟性，品種生育期在195～209 d之間，了解不同品種的生育期可對品種的生產安排、果實上市時間提供幫助。18份供試品種除金凱娜外，一致性較強，篩選一致性較強的品種，有利于統一生產上的栽培管理，保證上市后的經濟效益。
18份櫻桃番茄品種各數量性狀指標之間存在不同程度的差異性，其中，變異系數大于30%的4個性狀指標為單株結果數、游離氨基酸含量、單株產量及小區產量，其他性狀變異系數在6.01%～25.62%之間。王娟等對39份燕麥材料進行農藝性狀分析發現，當性狀變異系數大于10%時，樣本差異較大，表明18份櫻桃番茄品種存在較高的遺傳多樣性［21］。對供試品種16個數量性狀指標進行相關性分析，發現單果重與果實縱徑呈顯著正相關；果實橫徑與果形指數呈極顯著負相關，這與文軍琴等的研究結果［22］基本一致；莖粗與葉綠素相對含量呈顯著負相關，表明當葉綠素含量過高時，植株營養生長旺盛，會抑制其莖稈加粗，造成徒長。
根據育種目標劃分不同的材料類群，可直觀反映不同類型的品質差異，還可以有效提升品種篩選的工作效率，聚類分析中將遺傳背景相似的材料聚為一類，在櫻桃番茄種質資源研究中也已被廣泛應用［23-25］。本研究中的第Ⅰ類群櫻桃番茄可溶性固形物含量較高，第Ⅴ類群櫻桃番茄包含1個品種，游離氨基酸含量最高，可為后續高品質櫻桃番茄品種選育提供一定基礎。由于櫻桃番茄各性狀指標之間均存在差異，很難通過1個或幾個指標對不同櫻桃番茄品種進行評價。灰色關聯度模型以發展趨勢做分析，對樣本量沒有過多要求，也不需要典型的分布規律，結果與定性分析較吻合。因此，利用灰色關聯度分析法對不同指標進行綜合分析，該方法也是解決品種篩選過程中綜合評價的關鍵方法［26］。各性狀指標的加權關聯度表明，各指標對櫻桃番茄綜合評價的影響由大到小為葉綠素相對含量gt;株高gt;莖粗gt;節間距gt;第一雌花節位gt;單果重gt;可溶性固形物含量gt;維生素C含量gt;單株產量gt;單株結果數gt;小區產量gt;游離氨基酸含量gt;可滴定酸含量，說明大部分植物學性狀指標、產量指標和部分營養品質指標是判斷櫻桃番茄商品價值的重要指標。
4 結論
本研究運用灰色關聯度法對18個櫻桃番茄品種進行綜合評價，在計算性狀等權關聯度值與權重系數后，計算各品種加權關聯度并排序，結合田間表現，本研究結果客觀可靠，排名前三且得分由高到低的品種依次為錢江紅珠、錢江金珠、粉鈴，可進一步在本地區推廣應用。作物的品質和產量表現除受品種特性影響外，還受環境因素影響［27］；不同設施類型、茬口、栽培管理方式均會影響參試材料的表現，從而影響分析結果。本研究僅對櫻桃番茄設施無土栽培早春茬的田間表觀性狀和營養品質性狀進行探索，對櫻桃番茄秋冬茬的表現評價和周年生產仍需進一步深入研究。
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