利用隶属函数法综合评价8个大白菜品种性状

徐义康，高 飞，施 柳,2，孙夏莉，王 方，许双双，臧运祥

（1.浙江农林大学农业与食品科学学院浙江省农产品品质改良技术研究重点实验室，浙江杭州311300；2.上海市崇明区中兴镇农业技术推广中心，上海202150）

大白菜Brassica rapassp.pekinensis，又称白菜、结球白菜，是十字花科Cruciferaceae芸薹属Brassica的主要叶用蔬菜，含有丰富的糖类、脂肪、蛋白质、膳食纤维、维生素C（VC）、硫苷等营养成分，具有帮助消化、降低血脂、预防心血管疾病和防癌抗癌等功效［1-2］。中国大白菜播种面积近267万hm2·a－1，产值600亿元·a－1［3］。但大白菜不耐高温，耐冷但不耐冻。浙江地区由于夏季高温多雨、冬季低温寒冷，严重制约了大白菜的产量品质和引种推广［4］。环境条件对大白菜生长发育有非常大的影响，尤其是对大白菜生物学性状和营养品质有影响［5-6］。区域间引种是优质种质资源扩大栽培范围和良种选育的前提，对引入区域大白菜的生物学性状和营养品质进行综合评价是引种的重要依据。特定区域蔬菜品种综合评价仅通过单一的营养指标通常很难完成，只有采用多个指标才能比较全面精确地反映不同品种营养品质的差异。与聚类分析和主成分分析法相比，隶属函数法可以较好地对不同生物学性状和营养品质进行综合评价，方法简便，可优先选用［7］。近年来，国内外在莴苣Lactuca sativa，番茄Lycopersicon esculentum，黄瓜Cucumis sativus等营养品质的研究方面有不少报道［8-9］，但对于大白菜生物学性状和营养品质的综合评价却少见报道。本试验以引入的8个大白菜品种为试验材料，测定其主要生物学性状、可溶性糖、可溶性蛋白质、维生素C、纤维素和硫苷等含量，并利用隶属函数法对其适应性和营养品质进行综合评价，以期为大白菜优质种质资源在浙江的选育和推广奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试大白菜包括3个橘红心品种： ‘橘红心’ ‘Juhongxin’（山东省德民种业有限公司）、 ‘沂丰橘红心’ ‘Yifeng Juhongxin’（山东省临朐县沂丰种子有限公司）和 ‘红圣白2号’ ‘Hongshengbai 2’（青岛市胶州大白菜研究所有限公司）；3个普通大白菜品种： ‘夏抗王’ ‘Xiakangwang’（青岛市胶州大白菜研究所有限公司）、 ‘改良新夏阳’ ‘Gailiang Xinxiayang’（香港惟勤企业有限公司）和 ‘菊锦’ ‘Jujin’（日本东北种苗株式会社）；2个娃娃菜品种： ‘佳丽娃娃菜’ ‘Jiali Wawacai’（东部韩农种苗科技有限公司）和 ‘春小黄娃娃菜’ ‘Chunxiaohuang Wawacai’（韩国东部韩农种苗株式会社）。8月下旬在浙江农林大学农学试验基地进行播种育苗，待长出6片真叶后移栽至试验田，株行距为40 cm×50 cm。栽培3个小区·品种-1，60株·小区-1。所有大白菜品种的水肥及病虫害防治等综合管理均采用统一标准。

1.2 试验方法

大白菜长至6片真叶后进行露地移栽，约60株·品种-1·小区-1，莲座期各小区选取10株长势一致的大白菜测定叶片生长情况、开展度等，采收期统计各小区内所有大白菜的包心程度、叶球紧实度以及冻害情况等。包心情况根据采收期大白菜包心株数与总株数之间的比值确定；冻害情况根据采收期大白菜受冻害株数与总株数之间的比值确定；大白菜的株高、叶片生长情况（叶长、叶宽、叶片开展度等）用直尺测量。采收期在每个品种试验地随机取样，设重复3次·样品-1。运至浙江省农产品品质改良技术研究重点实验室，采用四分法取叶片，剪碎混匀，精确称取10 g，平分为3部分：①用于维生素C、可溶性蛋白质测定；②经60℃烘干，粉碎、过筛，贮于干燥器中，用于测定可溶性糖和纤维素；③用液氮速冻、冻干机冻干后，磨成细粉，储于－80℃冰箱中，用于硫苷的测定。

1.3 测定项目及方法

维生素C质量分数测定采用2,6-二氯酚靛酚钠法，可溶性蛋白质质量分数测定采用G-250考马斯亮蓝法，可溶性糖质量分数测定采用蒽酮试剂比色法［10］，纤维素质量分数测定采用蒽酮硫酸比色法［11］。以上均测定的是鲜质量的质量分数。硫苷质量摩尔浓度（干质量）测定参照廖永翠等［12］的试验方法。

1.4 数据分析

试验结果为3次重复的平均值±标准差，数据的差异显著性使用SPSS 17.0软件统计分析。依据各性状之间的关系，建立多层次综合评判模型，并根据各栽培性状的重要性请园艺专家确定各指标权重（图1）。各聚类数分支数值代表响应指标所占的权重。

若该指标与生物学性状、 营养品质呈正相关， 其计算公式为：U（Xi）=（Xi－Xmin）/（Xmax－Xmin），i=1，2，3，…，n，其中：Xi为指标测定值；Xmax和Xmin分别为该指标测定值的最大值和最小值；反之，其计算公式为：U（Xi）=1－（Xi－Xmin）/（Xmax－Xmin），i=1， 2， 3， …，n。 依据模糊数学多因素综合决策原理，运用加权平均法和最大原则，对8个品种大白菜样品的生物学性状和营养品质进行综合评判，并按最终评判结果排序。综合评价结果按模糊隶属函数值UB最大原则进行排序，值越大，样品综合性状越好，反之则越差。UA1=0.022×（UC1+UC2+UC3+UC4+UC5）+0.300×（UC6+UC7）；UA2=0.040×UC8+0.100×UC9+0.050×（UC10+UC11+UC12）；UB=0.710×UA1+0.290×UA2。

图1 大白菜品种生物学性状和营养品质综合评价权重关系树Figure 1 Weight diagram of biological traits and nutritional quality comprehensive evaluationof different Chinese cabbage cultivars

2 结果与分析

2.1 莲座期大白菜生物学性状比较

莲座期是大白菜生长的关键时期，是决定其产量形成的重要阶段。由表1可知：莲座期8个大白菜品种间株高差异较大。株高最高的有 ‘橘红心’和 ‘沂丰橘红心’，株高为20～23 cm的有 ‘红圣白2号’和 ‘夏抗王’，株高为14～18 cm的有 ‘改良新夏阳’ ‘菊锦’ ‘佳丽娃娃菜’和 ‘春小黄娃娃菜’，其中 ‘春小黄娃娃菜’最矮，仅为 ‘橘红心’和 ‘沂丰橘红心’的60.3%。叶长最长的为 ‘红圣白2号’， ‘橘红心’次之，其余品种叶长为20～24 cm，其中 ‘春小黄娃娃菜’叶最短，仅为 ‘红圣白2号’的73.5%。 ‘夏抗王’叶宽大于21 cm，叶宽为18～21 cm的有 ‘橘红心’ ‘沂丰橘红心’ 和 ‘红圣白2号’，叶宽为15～17 cm的有 ‘改良新夏阳’ ‘佳丽娃娃菜’和 ‘春小黄娃娃菜’， ‘菊锦’叶最窄，仅为 ‘夏抗王的’63.1%。叶片数最多的为 ‘沂丰橘红心’， ‘红圣白2号’次之，其余品种叶片数为13～17片，其中 ‘改良新夏阳’和 ‘菊锦’叶片数最少，仅为 ‘沂丰橘红心’叶片数的61.3%。叶开展度最高的为 ‘橘红心’，其次为 ‘沂丰橘红心’ ‘改良新夏阳’和 ‘菊锦’，开展度为36～39 cm的有‘红圣白2号’ ‘夏抗王’和 ‘佳丽娃娃菜’， ‘春小黄娃娃菜’开展度最低，为 ‘橘红心’的77.4%。

表1 大白菜莲座期生物学性状比较Table 1 Comparison of biological traits of different Chinese cabbage cultivars at rosette stage

2.2 采收期大白菜生物学性状比较

由表2可知：采收期8个大白菜品种生物学性状差异较大。2个大白菜品种有冻害发生，冻害情况最严重的为 ‘红圣白2号’，显著高于其他7个品种；其次是 ‘橘红心’，冻害状况略轻，为 ‘红圣白2号’的19.4%。6个大白菜品种表现包心，包心率在80%以上的有 ‘红圣白2号’和 ‘夏抗王’；包心率为50%～79%的有 ‘沂丰橘红心’ ‘改良新夏阳’和 ‘佳丽娃娃菜’； ‘橘红心’包心率低于49%，仅为 ‘夏抗王’的39.1%。 ‘菊锦’和 ‘春小黄娃娃菜’不包心。多数大白菜品种包心后，表现较为紧实，除了‘红圣白2号’。

表2 不同品种大白菜采收期生物学性状比较Table 2 Comparison of biological traits of different Chinese cabbage cultivars at harvest stage

2.3 采收期大白菜硫苷质量摩尔浓度比较

由表3可知：8个大白菜品种间硫苷质量摩尔浓度存在较大差异，尤其是总硫苷质量摩尔浓度。总硫苷质量摩尔浓度最高的是 ‘菊锦’， ‘夏抗王’次之，总硫苷质量摩尔浓度范围5.0～7.0 μmol·g－1的有‘改良新夏阳’和 ‘春小黄娃娃菜’，2.0～4.0 μmol·g－1的有 ‘橘红心’ ‘沂丰橘红心’ ‘红圣白2号’和 ‘佳丽娃娃菜’。与总硫苷质量摩尔浓度表现类似的是，脂肪族硫苷质量摩尔浓度较高的2个品种也是 ‘菊锦’和 ‘夏抗王’，可见大白菜总硫苷与脂肪族硫苷质量摩尔浓度呈正相关关系。脂肪族硫苷质量摩尔浓度为1.0～3.0 μmol·g－1的有 ‘春小黄娃娃菜’ ‘沂丰橘红心’ ‘改良新夏阳’和 ‘佳丽娃娃菜’，低于1.0 μmol·g－1的有 ‘橘红心’和 ‘红圣白2号’，仅为 ‘菊锦’脂肪族硫苷质量摩尔浓度的8.4%和7.6%。8个品种中吲哚族硫苷质量摩尔浓度大于1.3 μmol·g－1品种有 ‘菊锦’ ‘春小黄娃娃菜’和 ‘改良新夏阳’，其中 ‘菊锦’质量摩尔浓度最高；质量摩尔浓度为0.9～1.2 μmol·g－1有的 ‘夏抗王’‘沂丰橘红心’ ‘红圣白2号’；质量摩尔浓度为0.6～0.8 μmol·g－1的有 ‘橘红心’ ‘佳丽娃娃菜’，其中质量摩尔浓度最低的是 ‘橘红心’，仅为 ‘菊锦’的34.9%。8个大白菜品种芳香族硫苷质量摩尔浓度均低于脂肪族硫苷、吲哚族硫苷。 ‘春小黄娃娃菜’和 ‘菊锦’芳香族硫苷质量摩尔浓度显著高于其他6个品种； 芳香族硫苷质量摩尔浓度为 0.5～0.6 μmol·g－1的有 ‘夏抗王’ ‘改良新夏阳’； 0.2～0.4 μmol·g－1的有 ‘橘红心’ ‘沂丰橘红心’ ‘红圣白2号’和 ‘佳丽娃娃菜’，其中质量摩尔浓度最低的是 ‘红圣白2号’，仅为 ‘春小黄娃娃菜’的33.6%。

表3 大白菜品种硫苷质量摩尔浓度比较Table 3 Comparison of glucosinolate content of different Chinese cabbage cultivars

2.4 采收期大白菜品种营养成分质量分数比较

由表4可知：8个大白菜品种间各营养成分质量分数也存在较大差异。可溶性糖质量分数大于190 mg·g－1的品种有 ‘夏抗王’ ‘春小黄娃娃菜’和 ‘菊锦’，质量分数最高的是 ‘菊锦’；170～180 mg·g－1的品种有 ‘橘红心’ ‘红圣白2号’和 ‘改良新夏阳’； ‘沂丰橘红心’和 ‘佳丽娃娃菜’可溶性糖质量分数相近，为140～160 mg·g－1。 ‘橘红心’可溶性蛋白质质量分数最高， ‘菊锦’次之， ‘沂丰橘红心’可溶性蛋白质质量分数最低，为 ‘橘红心’的50.6%，其余品种可溶性蛋白质质量分数为1.5～1.7 mg·g－1。 维生素 C质量分数为 180～210 mg·kg－1的有 ‘红圣白 2号’ ‘改良新夏阳’ 和 ‘菊锦’，其中‘红圣白2号’最高； ‘夏抗王’维生素C质量分数最低，为 ‘红圣白2号’的38.2%；其余品种维生素C质量分数为90～130 mg·kg－1。大白菜不同品种间纤维素质量分数差异较小，纤维素质量分数为140～160 mg·g－1的有 ‘橘红心’ ‘夏抗王’和 ‘春小黄娃娃菜’，质量分数最低的是 ‘改良新夏阳’，其余品种纤维素质量分数为 110～130 mg·g－1。

表4 不同大白菜品种营养成分质量分数比较Table 4 Comparison of nutrient content of different Chinese cabbage cultivars

2.5 大白菜生物学性状和营养品质综合评价比较分析

为了全面反映不同大白菜品种的生物学形状和营养品质差异，采用模糊数学隶属函数法对大白菜的各生物学性状指标和营养指标进行综合评价。大白菜综合性状评价以生物学性状（株高、叶长、叶宽、叶片数量、开展度、包心情况、冻害情况）和营养品质（总硫苷、可溶性糖、可溶性蛋白质、维生素C、纤维素）为基础，根据模糊数学基本原理，运用加权平均法，得到模糊隶属函数值。由表5可知， ‘夏抗王’的隶属函数值最高， ‘改良新夏阳’隶属函数值比 ‘夏抗王’低8.1%， ‘沂丰橘红心’ ‘菊锦’和 ‘佳丽娃娃菜’隶属函数值为0.047～0.055，隶属函数值为0.036～0.047的品种有 ‘橘红心’ ‘红圣白2号’和 ‘春小黄娃娃菜’，其中： ‘春小黄娃娃菜’的隶属函数值最低，为 ‘夏抗王’的53.7%。

3 讨论与结论

大白菜的营养品质与可溶性糖、可溶性蛋白质、维生素C和纤维素质量分数等营养品质指标有极显著的相关性，其中影响最大的是可溶性糖，其次是纤维素、可溶性蛋白质，可溶性糖和可溶性蛋白质起正向作用，纤维素起负向作用［13］。本试验中，可溶性糖质量分数最高的是 ‘菊锦’（225.9 mg·g－1），比‘早熟 5 号’ ‘Zaoshu 5’［14］高 34.2%； 可溶性蛋白质质量分数最高的是 ‘橘红心’ （2.21 mg·g－1）， 为 ‘北京 3号’ ‘Beijing 3’［15］的2.3倍； 维生素C质量分数最高的是 ‘红圣白 2号’ （208.1 mg·kg－1）， 比 ‘金冠 2号’ ‘Jinguan 2’［16］低 16.3%； 纤维素质量分数最低的是 ‘改良新夏阳’（102.3 mg·g－1）， 明显高于张耀伟等［17］的研究结果（0.39%），可能是由于取样时期较晚且取样部位主要集中在外叶造成。有研究表明：可溶性糖含量的增加使大白菜甜度提高，口感改善，品质增强；纤维素含量的增加使大白菜口感发硬并且多渣，严重降低其品质［18-19］。此外，硫苷作为十字花科植物的主要活性成分，且其降解产物也能影响植物的风味和营养品质［20］。本试验发现，8个大白菜品种芳香族硫苷质量摩尔浓度均低于脂肪族硫苷和吲哚族硫苷质量摩尔浓度。 ‘菊锦’总硫苷、脂肪族硫苷和吲哚族硫苷质量摩尔浓度均最高， ‘夏抗王’总硫苷和脂肪族硫苷质量摩尔浓度分别比 ‘菊锦’低46.7%和80.8%。大白菜主要以叶球作为食用器官，中国及东亚其他地区人们均偏好苦味较淡的口感，因此 ‘夏抗王’更符合人民大众的饮食习惯。

表5 大白菜生物学性状和营养品质综合评价比较Table 5 Comparative evaluation of biological characters and nutritional quality of Chinese cabbage cultivars

大白菜引种的关键除营养品质外，还须考虑引入地的纬度、海拔、土壤、气候条件对其生物学特性的影响［21］。本试验发现，8个大白菜品种引入浙江后， ‘红圣白2号’和 ‘橘红心’有冻害情况出现，尤其是 ‘红圣白2号’：冻害发生率高达87.18%。因此， ‘红圣白2号’不适宜在浙江地区引种栽培。引入的大白菜品种包心情况差异较大，6个大白菜品种表现包心，其中 ‘夏抗王’包心率最高，包心紧实。 ‘菊锦’和 ‘春小黄娃娃菜’分别引自日本和韩国，但在浙江地区栽培并没有表现出原产地超强的结球能力，表现为不包心，因此，两者也不适宜在浙江地区引种栽培。

用隶属函数分析法对经济作物等进行综合评价已有报道［22-25］。本试验发现， ‘夏抗王’的隶属函数值最高， ‘改良新夏阳’隶属函数值比 ‘夏抗王’低8.1%， ‘沂丰橘红心’ ‘菊锦’和 ‘佳丽娃娃菜’隶属函数值居中， ‘红圣白2号’ ‘橘红心’和 ‘春小黄娃娃菜’的隶属函数值较低。因此8个大白菜品种中，最适宜在浙江地区引种栽培的品种是 ‘夏抗王’，其次是 ‘改良新夏阳’， ‘橘红心’和 ‘红圣白2号’不耐低温，易受冻害， ‘菊锦’和 ‘春小黄娃娃菜’不包心。这4个大白菜品种均不适宜在浙江引种栽培。

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