適合無土栽培設施種植的櫻桃番茄品種篩選

摘要：為篩選出適宜湖北省咸寧市當?shù)卦耘嗲肄r藝性狀優(yōu)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(chǎn)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(chǎn)量和品質。利用變異系數(shù)分析、相關性分析、聚類分析、灰色關聯(lián)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(chǎn)量等各性狀指標間存在差異且變異豐富，變異系數(shù)在6.01%～58.97%之間，各品種單果重在6.16～15.20 g之間，小區(qū)產(chǎn)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(shù)呈顯著負相關，莖粗與果實縱徑呈極顯著負相關。系統(tǒng)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(lián)度評價方法進行綜合評價，各性狀權重系數(shù)依次為葉綠素含量gt;株高gt;莖粗gt;節(jié)間距gt;第一雌花節(jié)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(chǎn)量gt;單株結果數(shù)gt;小區(qū)產(chǎn)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(shù)多、產(chǎn)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(xiàn)較好，適宜作為咸寧地區(qū)連棟溫室無土栽培的優(yōu)質高產(chǎn)櫻桃番茄品種。

關鍵詞：櫻桃番茄；變異系數(shù)；聚類分析；灰色關聯(lián)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(xiàn)代農業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項（編號：2023HBSTX4-06）；湖北省咸寧市科技局農業(yè)類重點研發(fā)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(chǎn)于南美洲，為茄科番茄屬栽培變種，果實營養(yǎng)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(chǎn)向優(yōu)質轉變，營養(yǎng)品質、口感風味被廣泛關注，但現(xiàn)階段生產(chǎn)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展^［2-3］。不同栽培方式會顯著影響櫻桃番茄的品質和營養(yǎng)價值，選擇優(yōu)良的品種并匹配合適的栽培模式，對后續(xù)櫻桃番茄品種培育具有重要意義^［4］。采用變異系數(shù)法、相關性分析、聚類分析、灰色關聯(lián)度分析反映不同種質資源的品種特性和性狀優(yōu)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(yǎng)品質與風味品質進行優(yōu)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(shù)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(xiàn)進行綜合評價^［11］。實際生產(chǎn)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(chǎn)量和品質的差異，但并未充分利用現(xiàn)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(chǎn)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(lián)度分析等從形態(tài)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(xiàn)，確定適宜的評價指標，篩選出適宜當?shù)卦O施無土栽培的優(yōu)質、高產(chǎn)櫻桃番茄品種，以期為今后開展設施高品質櫻桃番茄生產(chǎn)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(yè)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(fā)去除鹽分后裝入基質槽中，鋪設高度28 cm。試驗采用隨機區(qū)組設計，3次重復；小區(qū)內采用單槽雙行種植，行距20 cm，株距 40 cm，每個小區(qū)定植 30株。營養(yǎng)液配方為改良 Hoagland 配方（表2）。營養(yǎng)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(tǒng)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(huán)境參數(shù)（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(guī)和數(shù)據(jù)標準》中的具體要求，對蔓長、莖粗、節(jié)間距、第一雌花節(jié)位、單果重等性狀進行調查，每個小區(qū)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(jié)間距、果實縱徑等用數(shù)顯式游標卡尺測量。

1.3.2 植株產(chǎn)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(qū)分別記錄采收果實重量，最后匯總計算單株產(chǎn)量和小區(qū)產(chǎn)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?？偹岷渴褂玫味ǚy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(shù)據(jù)處理和分析

使用Excel 2019進行試驗測定數(shù)據(jù)統(tǒng)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(lián)分析法進行綜合評價，計算公式如下，其中：ρ=0.5^［17］。

關聯(lián)度系數(shù)：ζ_i（k）=minmin|x₀（k）-x_i（k）|+ρmaxmax|x₀（k）-x_i（k）|/|x₀（k）-x_i（k）|+ρmaxmax|x₀（k）-x_i（k）|；（1）

等權關聯(lián)度：R_i=1/n∑n/i=1ζ_i（k）；（2）

權重系數(shù)：ω_i=R_i/∑R_i；（3）

加權關聯(lián)度：G_i=∑n/i=1（ζ_i×ω_i）。（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(jié)間距、第一雌花節(jié)位、葉綠素含量、單株結果數(shù)等性狀進行統(tǒng)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(shù)的變異系數(shù)最高，為33.09%；其次為第一雌花節(jié)位、株高、莖粗，變異系數(shù)分別為10.67%、9.37%、7.62%；節(jié)間距和葉綠素含量的變異系數(shù)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(jié)間距最小，為9.74 cm；綠星二號第一雌花節(jié)位最低，為7.80節(jié)，其他品種在8.00～10.80節(jié)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(shù)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(shù)、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(yǎng)品質性狀進行統(tǒng)計分析（表5），可見游離氨基酸含量的變異系數(shù)最大，為58.97%；果實橫徑變異系數(shù)最小，為9.82%；其他5個性狀變異系數(shù)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(chǎn)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(chǎn)量最高，為832.96 g，紅美人單株產(chǎn)量最低，為122.96 g；對參試品種小區(qū)產(chǎn)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(qū)產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(jié)間距呈極顯著正相關，單株結果數(shù)與單株產(chǎn)量、小區(qū)產(chǎn)量呈極顯著正相關，果形指數(shù)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(shù)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(shù)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(tǒng)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(chǎn)量、單株結果數(shù)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(jié)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(chǎn)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(chǎn)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(shù)、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(chǎn)量、小區(qū)產(chǎn)量取最大值，節(jié)間距、第一雌花節(jié)位、可滴定酸含量取最小值構建理想?yún)⒖计贩N，即株高3.15 m、莖粗12.01 mm、節(jié)間距 9.74 mm、第一雌花節(jié)位7.80節(jié)、葉綠素相對含量45.40、單株結果數(shù)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(chǎn)量832.96 g、小區(qū)產(chǎn)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(jù)公式（1）求得相對應的關聯(lián)系數(shù)，根據(jù)公式（2）和公式（3）計算各性狀指標的等權關聯(lián)度與權重系數(shù)（表7），關聯(lián)度與權重系數(shù)排序為葉綠素含量gt;株高gt;莖粗gt;節(jié)間距gt;第一雌花節(jié)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(chǎn)量gt;單株結果數(shù)gt;小區(qū)產(chǎn)量gt;氨基酸含量gt;可滴定酸含量。加權關聯(lián)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(lián)度并進行排序（表8），18個品種的加權關聯(lián)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(huán)境條件對櫻桃番茄生長和品質的影響不同，咸寧地區(qū)夏季高溫高濕、冬季低溫嚴重制約著優(yōu)良品質櫻桃番茄的周年生產(chǎn)和供應^［18］。因此，篩選優(yōu)質櫻桃番茄品種，優(yōu)化設施栽培手段，對櫻桃番茄設施生產(chǎn)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(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，18份供試品種生育期表現(xiàn)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(chǎn)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(tǒng)一生產(chǎn)上的栽培管理，保證上市后的經(jīng)濟效益。

18份櫻桃番茄品種各數(shù)量性狀指標之間存在不同程度的差異性，其中，變異系數(shù)大于30%的4個性狀指標為單株結果數(shù)、游離氨基酸含量、單株產(chǎn)量及小區(qū)產(chǎn)量，其他性狀變異系數(shù)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(fā)現(xiàn)，當性狀變異系數(shù)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(shù)量性狀指標進行相關性分析，發(fā)現(xiàn)單果重與果實縱徑呈顯著正相關；果實橫徑與果形指數(shù)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(yǎng)生長旺盛，會抑制其莖稈加粗，造成徒長。

根據(jù)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(xù)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(lián)度模型以發(fā)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(guī)律，結果與定性分析較吻合。因此，利用灰色關聯(lián)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(lián)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(jié)間距gt;第一雌花節(jié)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(chǎn)量gt;單株結果數(shù)gt;小區(qū)產(chǎn)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(chǎn)量指標和部分營養(yǎng)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(lián)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(lián)度值與權重系數(shù)后，計算各品種加權關聯(lián)度并排序，結合田間表現(xiàn)，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(qū)推廣應用。作物的品質和產(chǎn)量表現(xiàn)除受品種特性影響外，還受環(huán)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(xiàn)，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(yǎng)品質性狀進行探索，對櫻桃番茄秋冬茬的表現(xiàn)評價和周年生產(chǎn)仍需進一步深入研究。

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