加工番茄品質與影響因素的相關性分析

朱婷婷 姜波

摘要：為探索加工番茄品質與其影響因素的內在關聯(lián)性，選取番茄紅素、可溶性固形物、色差3種品質性狀作為母因素，平均氣溫、灌水總量、氮肥投入量、磷肥投入量、鉀肥投入量作為子因素，通過關聯(lián)分析法得出上述番茄品質性狀與影響因素的關聯(lián)程度，并對關聯(lián)結果進行了優(yōu)勢分析。結果表明，上述影響因素與番茄紅素的關聯(lián)度次序為平均氣溫>灌水總量>鉀肥投入量>氮肥投入量>磷肥投入量，且最大關聯(lián)度數(shù)值達0.760 4；與可溶性固形物含量的關聯(lián)度次序為氮肥投入量>灌水總量>鉀肥投入量>磷肥投入量>平均氣溫，氮肥投入量與可溶性固形物顯著相關，數(shù)值達0.786 6；與色差的關聯(lián)度次序為灌水總量>氮肥投入量>磷肥投入量>平均氣溫>鉀肥投入量，色差與灌水總量相關性最大，數(shù)值為0.697 0。根據(jù)關聯(lián)矩陣優(yōu)勢分析結果，得出灌水總量為相對優(yōu)勢因素，其對番茄品質的相對影響最大。

關鍵詞：番茄品質；關聯(lián)性；可溶性固形物；灌水總量；氮肥投入量

中圖分類號：S641.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）21-5334-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.21.032

Correlation Analyses of Processing Tomato Quality and Influence Factors

ZHU Ting-ting1， JIANG Bo2

（1. Department of Electric Engineering， Xinjiang Institue of Engineering， Urumqi 830023， China； 2.School of Electrical Engineering， Xinjiang University， Urumqi 830047， China）

Abstract： In order to explore the intrinsic relevance of processing tomato quality with influence factors， lycopene， soluble solids content and color difference were selected as the mother factors， average temperature， total irrigation， nitrogen， phosphate，and potassium fertilizer inputs were selected as sub-factors. Through correlation analysis method， the association degree of the tomato quality traits and factors were obtained， furthermore， the advantage analysis of correlation results was conducted. The results showed that the correlation degree of lycopene with the influencing factors followed this order： average temperature>total irrigation>potassium fertilizer inputs>nitrogen fertilizer inputs>phosphate fertilizer inputs，and the maximum value is 0.760 4； The related degree order of soluble solids content with the influencing factors is： nitrogen fertilizer inputs>total irrigation>potassium fertilizer inputs>phosphate fertilizer inputs>average temperature. Soluble solids content is significantly correlated with nitrogen fertilizer inputs， the value is 0.786 6； the correlation order of color difference with the influencing factors is：total irrigation>nitrogen fertilizer inputs>phosphate fertilizer inputs average temperature>potassium fertilizer inputs. Thus color difference has the largest correlation of 0.697 0 with the total irrigation. According to the correlation matrix analysis results， the total irrigation is comparative advantage factors and have the greatest relative impact with tomato quality.

Key words： tomato quality； correlation； soluble solids content； total irrigation； nitrogen inputs

加工番茄品質不僅受品種基因的影響，還與其生長環(huán)境有著密切的聯(lián)系，包括光照、氣溫、水、肥等因素[1-3]。因此，探索其不同品質性狀與影響因素之間的內在聯(lián)系對番茄優(yōu)勢育種、提高果實品質具有重要意義。近年來，有關加工番茄品質與其影響因素的研究多集中在分析某一種或幾種因素對番茄品質的影響[4-13]方面，而關于番茄品質與影響因素內在的關聯(lián)關系并分析其優(yōu)勢因素的研究較少。為此，本文嘗試研究加工番茄不同品質性狀與其影響因素的關聯(lián)關系，并對關聯(lián)結果進行優(yōu)勢分析，識別相對優(yōu)勢因素，以期為加工番茄的種植管理提供決策支持。

1 基礎數(shù)據(jù)

本研究基于新疆天山北坡某加工番茄試驗田四年的試驗數(shù)據(jù)。番茄采用壟單行鋪膜栽種模式，溝心距130 cm，溝深20 cm，壟背寬100～110 cm，株距22 cm。土壤狀況：含氮45.4 mg/kg、磷6.1 mg/kg、鉀174 mg/kg、有機質1.42 mg/kg，土壤偏堿性。灌溉方式為加壓滴管方式。本文選取與番茄生產加工相關的3個重要品質性狀[14，15]番茄紅素、可溶性固形物、色差為分析母因素。田間管理信息及品質性狀數(shù)據(jù)如表1（溫度信息為當?shù)貧庀笳咎峁?/p>

2 加工番茄品質與影響因素的相關性分析

研究采用關聯(lián)分析法進行加工番茄品質與影響因素的關聯(lián)分析[16，17]。

2.1 原始數(shù)據(jù)的初始化

為消除量綱間的差異，番茄性狀及影響因素的數(shù)值必須進行初值化。令{X}與{X′}為兩離散函數(shù)，μ為映射。

μi：{X}→{X′}，μi∈μ

μi：{X}=■，■，…，■

=x′i（1），x′i（2），…，x′i（n） （1）

其中，Xi為X′i的原函數(shù)；X′i為Xi的像函數(shù)，亦可稱為初值化函數(shù)或純量函數(shù)；μi稱為初值化映射。由式（1）得：

X′0=■，■，■，■

=■，■，■，■

=1，0.957 6，1.228 8，1.017 0

同理可得：

X′1=1，0.872 3，1.021 3，0.914 9

X′2=1，1.053 3，1.065 6，0.942 6

X′3=1，0.903 1，1.255 5，1.167 4

X′4=1，0.900 9，1.104 9，0.992 6

X′5=1，0.889 8，1.060 6，0.079 9

X′6=1，0.875 0，1.285 3，1.214 7

X′7=1，0.875 0，1.235 3，1.178 9

2.2 計算關聯(lián)系數(shù)

關聯(lián)系數(shù)是各離散點上因素與目標函數(shù)的關聯(lián)程度，由式（2）：

？著i（k）=■ （2）

其中，Δmin=■·■|x′0（1）-x′i（k）|；

Δmax=■·■|x′0（1）-x′i（k）|；

Δ（k）=|x′0（1）-x′i（k）|；

k∈N（數(shù)列的個數(shù)）；

i∈I（因素數(shù)）；

？孜∈（0，1）為分辨系數(shù)（指定實數(shù)）。

？著i（k）=？著i（1），？著i（2），…，？著i（N）為關聯(lián)離散函數(shù)。

為求？著i（k），需要進行下列步驟。

由于本文研究影響因素與番茄3種品質性狀的關聯(lián)性分析，首先針對番茄紅素（x0）進行上述5種影響因素的關聯(lián)性分析。

1）求差序列 Δ1i（k）。

Δ11（k）=|x′0（k）-x′3（k）|

={（1-1），（0.957 6-0.903 1），（1.255 5-1.228 8），（1.1674-1.017 0）}

={0，0.054 5，0.026 7，0.150 4}

同理可得

Δ12（k）=|x′0（k）-x′4（k）|={0，0.056 7，0.124 3，0.024 4}

Δ13（k）=|x′0（k）-x′5（k）|={0，0.067 8，0.168 2，0.062 9}

Δ14（k）=|x′0（k）-x′6（k）|={0，0.082 6，0.056 5，0.197 7}

Δ15（k）=|x′0（k）-x′7（k）|={0，0.082 6，0.006 5，0.161 9}

2）求Δmin和Δmax。

Δmin=■·■{|x′0（k）-x′i（k）|}

=■·■{Δ（k）}

=■{Δ11（1），Δ12（1），Δ13（1），Δ14（1），Δ15（1）}

=0

Δmax=■·■{|x′0（k）-x′i（k）|}=■·■{Δ（k）}

=■{Δ11（4），Δ12（4），Δ13（4），Δ14（4），Δ15（4）}

=0.197 7

3）求關聯(lián)系數(shù)？著i（k）（?。孔?0.5，Δmin=0，Δmax=0.197 7）。

由式2得：

？孜11（k）={1，0.642 3，0.787 3，0.396 1}

？孜12（k）={1，0.635 5，0.443 0，0.802 0}

？孜13（k）={1，0.593 2，0.370 2，0.611 1}

？孜14（k）={1，0.548 8，0.636 3，0.333 3}

？孜15（k）={1，0.544 8，0.938 3，0.379 1}

2.3 計算關聯(lián)度

由于關聯(lián)系數(shù)的數(shù)目較多，信息過于分散，不便比較，為此取平均關聯(lián)系數(shù)作為關聯(lián)度。

r1i=■■？孜1i（k） （3）

由式（3）可得：r11=0.760 4，r12=0.720 1，r13=0.643 6，r14=0.628 6，r15=0.715 6。

上述過程通過計算確定番茄紅素（x0）與平均氣溫（x3）、灌水總量（x4）、氮肥（x5）、磷肥（x6）和鉀肥（x7）投入量5種影響因素的關聯(lián)度。同理可得到可溶性固形物（x1）、色差（x2）與上述5種影響因素的關聯(lián)度如下。

r21=0.648 1，r22=0.774 3，r23=0.786 6，r24=0.663 6，r25=0.684 9

r31=0.528 5，r32=0.697 0，r33=0.683 9，r34=0.617 8，r35=0.518 7

由此得出關聯(lián)度矩陣：

R=r11 r12 r13 r14 r15r21 r22 r23 r24 r25r31 r32 r33 r34 r35

=0.760 4 0.720 1 0.643 6 0.628 6 0.715 60.648 1 0.774 3 0.786 6 0.663 6 0.684 90.528 5 0.697 0 0.683 9 0.617 8 0.518 7

將上述關聯(lián)度矩陣數(shù)據(jù)結果列入表2。

由表2可以得出，番茄紅素含量與上述影響因素的關聯(lián)度次序為：平均氣溫>灌水總量>鉀肥投入量>氮肥投入量>磷肥投入量，可以看出平均氣溫對番茄紅素的積累影響最大?？扇苄怨绦挝锖颗c上述影響因素的關聯(lián)度次序為：氮肥投入量>灌水總量>鉀肥投入量>磷肥投入量>平均氣溫，此結果與適量施用氮肥可顯著提高番茄可溶性固形物含量及含氮物質含量[18]等研究結果一致。此外，灌水總量也是影響固形物含量的重要因素，劉明池等[19]研究表明，不同時期虧缺灌溉對果實品質和產量有顯著影響。因此，為提高番茄可溶性固形物含量，應考慮固形物含量與氮肥投入量及灌水總量的顯著相關性。色差與上述影響因素的關聯(lián)度次序為：灌水總量>氮肥投入量>磷肥投入量>平均氣溫>鉀肥投入量，可見色差與灌水總量相關性最大。

由于某一影響因素的部分動態(tài)行為可能比其他影響因素大，但往往又不是處于絕對優(yōu)勢，因此有必要對上述5種影響因素中的相對優(yōu)勢因素進行分析與識別。

2.4 優(yōu)勢分析

為識別優(yōu)勢因素，引入理想數(shù)列，它對系統(tǒng)所有動態(tài)行為的影響都是最大的。則取式（4）和式（5）作為參考數(shù)列。

x*max（i）=■（j=1，2，…，n） （4）

x*min（i）=■（j=1，2，…，n） （5）

由關聯(lián)度矩陣和式（4）和式（5）得出：

x*max=0.760 40.786 60.697 0 x*min=0.628 60.648 10.518 7

將關聯(lián)度矩陣R的每一列作為比較數(shù)列，計算比較數(shù)列與參考數(shù)列的關聯(lián)結果得出：

emax（j）=r（{x*max}，{rj}）=（0.623 2，0.862 4，0.904 8， 0.497 8，0.489 8）（j=1，2，…，5）

emin（j）=r（{x*min}，{rj}）=（0.774 1，0.422 6，0.543 4， 0.698 5，0.746 4）（j=1，2，…，5）

則第j個因素的相對優(yōu)勢為：

e（j）=■=（0.843 8，2.040 7，1.665 1，0.712 7， 0.656 2）（j=1，2，…，5）

由上述相對優(yōu)勢結果得出各因素的e（j）值，次序為：灌水總量>氮肥投入量>平均氣溫>磷肥投入量>鉀肥投入量。研究結果表明，灌水總量是5種影響因素中的相對優(yōu)勢因素，因此在番茄種植管理過程中，為滿足番茄品質性狀不同需求并兼顧其他品質要求，可通過灌水總量與不同性狀的相對優(yōu)勢特點提高加工番茄果實品質。

3 小結與討論

加工番茄生長過程中，平均氣溫、灌水總量、氮肥、磷肥、鉀肥投入量均成為番茄果實品質積累的重要因素。然而這5個因素對番茄不同品質性狀形成過程的影響反映出不同的相關性。因此，為探索番茄品質性狀與影響因素的內在關聯(lián)性，本研究選取番茄紅素、可溶性固形物、色差3個重要品質評價指標作為關聯(lián)因素分析母因素，采用關聯(lián)分析法分別得出3種性狀與上述影響因素的相關性。結果顯示，平均氣溫與番茄紅素的相關系數(shù)最高，為0.760 4；氮肥施入量與番茄可溶性固形物呈顯著相關，相關系數(shù)為0.786 6；上述5個因素中灌水總量對色差影響最大。

通過對關聯(lián)結果進行優(yōu)勢分析，識別出不同品質性狀的相對優(yōu)勢因素。研究發(fā)現(xiàn)，灌水總量為相對優(yōu)勢因素，與番茄紅素、固形物含量、色差具有相對明顯的相關性。期望通過品質與影響因素的關聯(lián)性研究，為提高加工番茄管理模式的精準性和改善果實品質提供理論參考依據(jù)。由于影響番茄品質的因素較多，本研究僅選取了5個主要影響因素，更多影響因素下的關聯(lián)分析有待進一步研究。

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