新疆奎屯墾區(qū)加工番茄品種多性狀綜合評價(jià)

黃 敏，布卡·歐爾娜，宋 梅，杜 晶，毛鵬志，李澤民

（1新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第七師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆 奎屯 833200；2隴東學(xué)院農(nóng)林科技學(xué)院，甘肅 慶陽 745000）

0 引言

加工番茄是普通番茄的一種栽培類型，采用匍匐栽培，其類胡蘿卜素、干物質(zhì)和可溶性固形物等含量較高，是制備番茄醬、番茄汁的理想原料[1]。新疆地區(qū)屬于典型大陸性干旱氣候（晝夜溫差大、日照長、降雨量少），十分適宜番茄的生長發(fā)育，加工番茄在天山北坡經(jīng)濟(jì)帶得到了廣泛種植[2]。與其他番茄主產(chǎn)地相比，新疆生產(chǎn)的番茄具有產(chǎn)量穩(wěn)定、可溶性固形物含量高、番茄紅素含量高、黏度高、霉菌低等特點(diǎn)[3]。加工番茄種植和加工產(chǎn)業(yè)是新疆農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分[4-5]。近年來，新疆通過審定命名的加工番茄品種較多，但是實(shí)際用于種植和加工的品種較少，不能滿足不同地域條件下的種植需求以及不同加工用途要求[6]，因此，根據(jù)當(dāng)前市場的環(huán)境與需求，篩選出符合本地氣候條件且滿足加工番茄育種、加工不同品質(zhì)性狀要求的加工番茄品種尤為重要。加工番茄品種的優(yōu)劣是由多種農(nóng)藝性狀因子綜合體現(xiàn)的，如果形、單株果數(shù)、單果重、產(chǎn)量、可溶性固形物、番茄紅素含量、總酸等。因此，建立量化的加工番茄農(nóng)藝性狀評價(jià)指標(biāo)，探索符合客觀實(shí)際的加工番茄品種綜合評價(jià)方法，對新疆加工番茄產(chǎn)業(yè)具有非常重要的意義。主成分分析法是一種通過降維思想把多個(gè)變量（多指標(biāo)）簡化為少數(shù)幾個(gè)主成分（綜合指標(biāo)）的多元分析方法，這種方法在引進(jìn)多個(gè)變量的同時(shí)將復(fù)雜因素歸結(jié)為幾個(gè)主成分，使問題簡單化，同時(shí)得到的結(jié)果更加科學(xué)有效，避免了選擇評價(jià)因子的主觀性[7-8]。聚類分析可以將分類對象，即加工番茄品種按照一定規(guī)則分成若干類群，劃分在同一類群中的品種具有較高的相似性，分類結(jié)果直觀、細(xì)致、全面，可以真實(shí)反映品種的綜合性狀，從而為育種取材提供客觀依據(jù)[9-10]。傳統(tǒng)的方差分析方法對單一性狀進(jìn)行差異性分析，具有很大的局限性，目前用于品質(zhì)性狀評價(jià)的方法主要有模糊數(shù)學(xué)法[11]、灰色關(guān)聯(lián)法[12]、主成分分析法[13]。品質(zhì)性狀的綜合評價(jià)在玉米[14]、小麥[15]、棗[16]、柿[17]的報(bào)道較多，而專門針對加工番茄品質(zhì)性狀的綜合評價(jià)的研究甚少。袁莉、龐勝群[18-19]利用灰色關(guān)聯(lián)分析法對加工番茄品種進(jìn)行評價(jià)，對加工番茄不同番茄品種的主要性狀和理想（品種）性狀進(jìn)行了關(guān)聯(lián)性分析，其理想（品種）性狀的參數(shù)是人為設(shè)定的，增加了評價(jià)的主觀性。筆者擬采用主成分分析和聚類分析，對6個(gè)奎屯墾區(qū)主栽加工番茄品種和3個(gè)新培育品種的13項(xiàng)農(nóng)藝性狀，從不同的視角給予較全面、客觀的分析，以期為加工番茄優(yōu)質(zhì)品種的選育提供參考，并借此篩選出適合本地區(qū)栽培的優(yōu)良加工番茄品種。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參試品種為新疆奎屯墾區(qū)種植面積較大的品種‘新番15號(hào)’、‘新番29號(hào)’、‘新番30號(hào)’、‘新番71號(hào)’、‘石番46號(hào)’、‘NDM843’，第七師農(nóng)科所近年培育的新品種（系）‘T77’、‘T60’、‘T160’，共計(jì)9份加工番茄種質(zhì)材料。來源均為第七師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間種植試驗(yàn)于2018年在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第七師124團(tuán)4連進(jìn)行，土質(zhì)為沙壤土，土壤肥力均勻，水利條件優(yōu)越，灌溉方式采用滴灌。參試加工番茄9個(gè)品種，連續(xù)3年種植。溫室穴盤點(diǎn)種、育苗，5月1日前后進(jìn)行大田移栽。種子先用溫湯浸種法[10]催芽，而后將發(fā)芽的種子播于裝好基質(zhì)的128孔穴盤內(nèi)，最后將幼苗定植于大田。田間試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)品種設(shè)3個(gè)重復(fù)，共27個(gè)小區(qū)。行株距為0.32 m×0.75 m。所有田間管理措施均按照大田統(tǒng)一管理。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

加工番茄品種品質(zhì)評價(jià)指標(biāo)初步確定為13項(xiàng)農(nóng)藝性狀。每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取50個(gè)有代表性的果實(shí)，采用電子天平稱重，平均值為單果重；加工番茄果實(shí)成熟后測產(chǎn)并折算成公頃產(chǎn)量；使用游標(biāo)卡尺分別測量果實(shí)的縱徑和橫徑，計(jì)算果形指數(shù)[式(1)]；定點(diǎn)定株定期觀察（共調(diào)查50株），詳實(shí)記錄生育期，并根據(jù)調(diào)查的株樹計(jì)算平均株高、平均分枝數(shù)；可溶性固形物、番茄紅素、總酸由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食品監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心（石河子）進(jìn)行測試。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)均為平均值，采用Microsoft Excel 2007對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，用DPS軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析和聚類分析[20-21]，最后計(jì)算綜合得分[式(2)]。

式中，T1為第1個(gè)主成分得分，Tm為第m個(gè)主成分得分。

2 結(jié)果與分析

2.1 加工番茄農(nóng)藝性狀的多樣性分析

9種加工番茄品種的13項(xiàng)農(nóng)藝性狀平均變異系數(shù)為10.23%，其中單株果數(shù)的變異系數(shù)最大(24.97%)，這與植株的個(gè)體差異有關(guān)；果實(shí)的縱徑和橫徑的變異系數(shù)次之，分別為14.22%和13.06%；番茄紅素的變異系數(shù)最小(3.41%)。表明不同加工番茄品種之間差異很大，各農(nóng)藝性狀在不同品種之間存在多樣性（表1），有必要對其進(jìn)行主成分分析和聚類分析。

表1 供試品種主要農(nóng)藝性狀的平均值

2.2 加工番茄品種農(nóng)藝性狀的主成分分析

由表2可知，前3個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別是52.0941%、22.5229%、15.5052%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為90.1222%，這3個(gè)主成分已經(jīng)反映出13項(xiàng)性狀指標(biāo)的絕大多數(shù)信息。因此選取3個(gè)主成分較適宜。

表2 特征值、貢獻(xiàn)率、累計(jì)貢獻(xiàn)率

根據(jù)農(nóng)藝性狀（表3）得分矩陣，得到3個(gè)主成分的函數(shù)，如式(3)～(5)。

表3 主成分載荷得分矩陣

第1主成分的株高、單果重、果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑具有較大的正系數(shù)，分別為0.3660、0.3658、0.3723、0.3514，說明第1主成分主要反映了加工番茄果實(shí)外觀品質(zhì)；第2主成分中，平均產(chǎn)量具有較大的正系數(shù)，為0.5355，表明第2主成分主要反映了加工番茄的產(chǎn)量性狀；第3主成分中，可溶性固形物、番茄紅素、總酸具有較大正系數(shù)，分別為0.5457、0.3498、0.3724，表明第3主成分主要反映了果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)。

由上述分析可知，株高、單果重、果實(shí)縱徑、果實(shí)橫徑、平均產(chǎn)量、可溶性固形物、番茄紅素、總酸8個(gè)性狀是主要性狀，可較準(zhǔn)確地評價(jià)加工番茄品種。

根據(jù)得分矩陣計(jì)算出9個(gè)供試加工番茄品種的綜合得分（表4）。得分前4位的依次是‘T60’、‘新番15號(hào)’、‘新番30號(hào)’和‘新番29號(hào)’，排名最后2位是‘NDM843’和‘石番45號(hào)’。

表4 供試品種的各主成分得分、綜合得分及優(yōu)良排序

2.3 加工番茄農(nóng)藝性狀的聚類分析

9個(gè)不同加工番茄品種的聚類屬于樣品聚類或稱為Q型聚類，筆者采用類平均法。從圖1可以看出，在歐氏距離為5.86時(shí)將所有品種劃分為5個(gè)類群（圖1）。其中第1類群只有‘石番45號(hào)’，此品種產(chǎn)量(132470.85 kg/hm2)和單株果數(shù)（75.33個(gè)）在所有參試品種中是最高和最多的，可見此品種在產(chǎn)量上是很突出的；第2類群也只有‘NDM843’，此品種總酸含量在所有參試品種中是最高的；第3類群也只有‘新番71號(hào)’，該品種產(chǎn)量(123421.8 kg/hm2)及品質(zhì)（可溶性固形物5.79%，番茄紅素15.23 mg/100 g，總酸3.29%）在參試品種中均較高；第4類群僅有‘T160’，該品種產(chǎn)量較高(126271.2 kg/hm2)，單果重較大(65.83 g)，果實(shí)縱徑(7.62 cm)、橫徑(5.58 cm)均較大，說明該品種在加工番茄單果大小上比較突出；第5類群有‘新番15號(hào)’、‘新番29號(hào)’、‘新番30號(hào)’、‘T77’、‘T60’5個(gè)品種，此類群株高較高，分枝數(shù)較多，生育期長。根據(jù)13項(xiàng)指標(biāo)對9個(gè)加工番茄品種進(jìn)行Q型聚類，能夠從不同角度及層面來滿足試驗(yàn)、育種和種植的需要，為其提供一定的科學(xué)依據(jù)，也能一定程度上反映品種間的親緣關(guān)系。

圖1 9種加工番茄的Q型聚類樹形圖

3 結(jié)論

本研究對9個(gè)加工番茄品種的13個(gè)性狀進(jìn)行比較分析，從結(jié)果可知，僅根據(jù)各項(xiàng)單一指標(biāo)對各加工番茄品種進(jìn)行排序的結(jié)果非常不一致，難以做出判斷，因此用多元統(tǒng)計(jì)分析方法中的主成分分析和聚類分析法對各品種進(jìn)行綜合評價(jià)與分析。通過主成分分析將13個(gè)農(nóng)藝性狀指標(biāo)提煉為3個(gè)主成分，分別為果實(shí)外觀品質(zhì)因子、產(chǎn)量因子、果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)因子，可用于加工番茄品質(zhì)的客觀、方便、快速綜合評定；綜合得分排名前4位的依次是‘T60’、‘新番15號(hào)’、‘新番30號(hào)’和‘新番29號(hào)’，可作為今后優(yōu)良品種推廣的理論依據(jù)。

針對9個(gè)加工番茄品種的13個(gè)性狀進(jìn)行Q型聚類分析，將9個(gè)加工番茄品種劃分為5個(gè)類群，更為全面、客觀地評價(jià)番茄品種的優(yōu)劣。

4 討論

本研究選取的6個(gè)品種為當(dāng)?shù)胤N植面積較大的品種，3個(gè)品種為第七師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所近年新培育的品種，具有較好的代表性。本試驗(yàn)選取的13個(gè)農(nóng)藝性狀涵蓋了產(chǎn)量性狀、營養(yǎng)品質(zhì)、風(fēng)味品質(zhì)、外觀品質(zhì)、生理性狀等方面，數(shù)據(jù)較為全面地表征了加工番茄的優(yōu)劣特性，為后續(xù)分析工作提供了參考。

本研究對9個(gè)加工番茄品種的13個(gè)性狀進(jìn)行分析與比較。韓澤群等[22]2014年對22個(gè)加工番茄品種的17項(xiàng)農(nóng)藝性狀進(jìn)行主成分分析和聚類分析，對加工番茄品種多性狀進(jìn)行綜合評價(jià)，用8個(gè)主成分來表示農(nóng)藝性狀指標(biāo)，其中3個(gè)與本研究中的3個(gè)主成分一致，主要性狀中單果重、總酸、番茄紅素、果實(shí)橫徑、果實(shí)縱徑、產(chǎn)量6個(gè)性狀與本研究一致，說明這3個(gè)主成分和6個(gè)性狀具有很好的代表性，為加工番茄主要性狀。王亮等[23]2014年對新疆加工番茄自交系產(chǎn)量與主要農(nóng)藝性狀關(guān)系進(jìn)行了研究，用7個(gè)主成分表示農(nóng)藝性狀指標(biāo)，綜合來說與本研究中3個(gè)主成分一致，說明這3個(gè)主成分具有很好的代表性。

本研究加工番茄農(nóng)藝性狀分類結(jié)果顯示，可將9個(gè)加工番茄品種分為5個(gè)類群，可以滿足加工番茄種植、育種的不同需求。隨著加工番茄生產(chǎn)及食用量的增加，對于加工番茄產(chǎn)品的要求越來越高，對于特殊性狀（高產(chǎn)、營養(yǎng)佳、特殊風(fēng)味）番茄品種選育研究有待進(jìn)一步深入。