陕北基质栽培樱桃番茄品种的筛选

赵玉红，孙 涛，朱柯钰，张 琪，高子星，胡晓辉,3

(1 西北农林科技大学 园艺学院，陕西 杨凌712100；2 农业农村部西北设施园艺工程重点实验室，陕西 杨凌712100；3 陕西省设施农业工程技术研究中心，陕西 杨凌712100)

陕北设施农业地区的水资源承载能力低，水质硬度高[1]。近年来，随着陕北地区设施农业的快速发展，土壤连作障碍、土传病害、土壤盐渍化等问题日益严重，设施蔬菜产量和品质不断下降[2]，大大限制了该地区设施农业的发展，因此改变蔬菜的种植模式刻不容缓[3]。基质栽培能够使植物摆脱对土壤的依赖，较土壤栽培具有增产提质的优点，同时可以克服土壤连作障碍，减少土传病害，节水节肥[4-8]，是适合陕北地区推广的种植模式。

樱桃番茄(LycopersiconesculentumMill.)是一种高档的蔬菜水果，其香味独特，色彩鲜艳，酸甜可口，含丰富的番茄红素、维生素C和矿物质，具有防癌、抗衰老的保健作用，受到广大消费者的喜爱[9-12]。目前适合陕北地区栽培的优良樱桃番茄品种较少，且适合基质栽培的品种更为缺乏，限制了基质栽培模式优势的发挥。引进优良的樱桃番茄品种不但可以提高产量，而且还可以满足消费者对高品质樱桃番茄的需求[13]，对促进设施樱桃番茄增产、提质具有重要意义。

本研究以15个樱桃番茄品种为试材，在延安进行基质栽培试验,利用主成分分析法和模糊隶属函数综合评价法对其产量和品质进行综合评价，以期筛选出适合陕北地区基质栽培的高品质樱桃番茄品种。

1 材料与方法

1.1 试验材料

15个供试樱桃番茄品种分别为夏日阳光(山东寿佳种业)、黄金贝(北京瑞盛元国际种业)、甜禧(北京瑞盛元国际种业)、浙樱粉1号(浙江勿忘农种业)、黄珍珠(山东宏伟种业)、粉贝贝(山东北蔬农业)、紫贝贝(山东宏伟种业)、千禧(山东寿佳种业)、粉佳人(山东金鹏种业)、粉水晶(山东金鹏种业)、串红(山东金鹏种业)、金珠(山东问天种业)、黑珍珠(山东问天种业)、红珍珠(山东金鹏种业)、红玉(山东问天种业)，其中粉贝贝为延安当地主栽品种。

1.2 栽培管理方法

本试验于2020年2-7月在西北农林科技大学延安蔬菜试验示范站(北纬36°87′，东经109°32′，海拔1 009.23 m)下沉式日光温室(长110 m，宽12 m，下沉深度1 m)内进行。供试樱桃番茄采用基质袋栽培，基质袋大小为80 cm×20 cm×16 cm，每袋定植2株。于2020-02-22选取生长势一致的各品种樱桃番茄幼苗定植于基质袋中，株行距35 cm×40 cm，采用水肥一体化智能灌溉系统供应肥水，各品种管理方式相同，九穗果采收后拉秧。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 产 量 果实进入成熟期后，每个品种选取6株，将每次采摘的果实用电子天平(YP，上海衡际科技仪器有限公司，精度0.001 g)称质量，最后统计单株产量。

1.3.2 果实品质 果实成熟期在植株相同的部位取30个果实，用于各品种果实品质指标的测定。果实纵径(果实最粗处的直径)用数显游标卡尺测量，横径(果基到果顶的长度)用数显游标卡尺测量，果形指数为果实纵径与横径之比，硬度用数显果实硬度计(FHM-5日本)测定。可溶性固形物含量和糖酸比采用糖酸一体机(PLA-BX/ACID日本)测定，可溶性总糖含量采用蒽酮比色法测定[14]，还原糖含量采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)法测定[14]，维生素C含量采用钼蓝比色法测定[14]，番茄红素含量采用分光光度法测定[14]，可滴定酸含量采用氢氧化钠滴定法测定[14]。

1.4 数据处理

试验数据用“平均值±标准误”表示，采用单因素(one-way ANOVA)和Duncan’s 法(P<0.05)进行方差分析和多重比较，各指标间的相关性采用 Pearson 相关系数进行分析，采用SPSS 20软件进行主成分分析，用Microsoft Excel 2007绘图。

变异系数的计算公式如下：

CV=SD/AVG×100%。

(1)

式中:CV代表变异系数，SD代表标准差，AVG代表平均值。

模糊隶属函数综合评价法的计算,参照李美娟等[15]改进的归一化方法，对15个樱桃番茄品种的13个指标构成的决策矩阵X=(x)m×n进行归一化处理。先将负向指标(可滴定酸)转化为正向指标，公式如下：

Xij′=maxXij-Xij+minXij(1≤i≤n)。

(2)

各项指标按式(3)进行归一化处理，得到新的决策矩阵Y=(y)m×n。

(3)

正向指标隶属函数值计算公式如下：

Xij(u)=(Xij′-minXij′)/(maxXij′-minXij′)。

(4)

平均隶属度值计算公式如下：

Xi(u)=[∑Xij(u)/n]。

(5)

式中:Xij′为第i个品种第j个指标转化后的正向指标值；Xij为第i个品种的第j个测定值；minXij为第i个品种第j个指标的最小值；maxXij为第i个品种第j个指标的最大值；minXij′为第i个品种第j个指标转化后正向指标的最小值；maxXij′为第i个品种第j个指标转化后正向指标的最大值；∑Xij(u)表示第i个品种第j个指标的累加隶属函数值；m表示樱桃番茄品种数，n表示指标数，本试验中m=15，n=13。

2 结果与分析

2.1 不同品种樱桃番茄外观品质和产量的比较

不同品种樱桃番茄外观品质和产量如表1所示。

表1 不同品种樱桃番茄外观品质和产量的比较Table 1 Comparison of appearance quality and yield of different cherry tomato cultivars

表1(续) Continued table 1

由表1可知，樱桃番茄品种间各外观品质和产量指标差异显著，单果质量、纵径、横径、硬度、果形指数、单株产量的变异系数分别为45.59%，13.60%，15.98%，23.47%，18.02%和35.91%。单果质量最大的是串红(37.63 g)，其次是粉水晶(25.57 g)、粉贝贝(21.94 g)、紫贝贝(19.32 g)，最小的是夏日阳光(7.43 g)。果实纵径最大的品种是红玉(36.38 mm)，最小的是夏日阳光(22.65 mm)。果实横径最大的品种是串红(41.62 mm)，最小的是夏日阳光(24.13 mm)。果实硬度最大的品种是紫贝贝(24.70 kg/cm2)，最小的是黑珍珠(9.90 kg/cm2)。单株产量最高的是粉贝贝(3.61 kg)，最低的是浙樱粉1号(1.21 kg)。

2.2 不同品种樱桃番茄营养品质的比较

不同品种樱桃番茄营养品质如表2所示。

表2 不同品种樱桃番茄营养品质的比较Table 2 Nutritional quality comparison of different cherry tomato cultivars

由表2可以看出，不同品种樱桃番茄之间营养品质指标均存在显著差异，可滴定酸、番茄红素、可溶性总糖、还原糖、维生素C、可溶性固形物含量及糖酸比的变异系数分别为24.54%，54.15%，25.02%，30.29%，39.95%，17.63%和17.93%。可滴定酸含量最高的是黄珍珠(4.55%)，含量较高的品种有紫贝贝(4.22%)、粉水晶(4.11%)、黑珍珠(4.05%)，含量最低的是黄金贝(1.91%)。番茄红素含量最高的是红玉(38.43 mg/hg)，含量较高的有浙樱粉1号(35.35 mg/hg)、紫贝贝(33.28 mg/hg)、串红(28.02 mg/hg)等品种，含量最低的品种是夏日阳光(0.61 mg/hg)。可溶性总糖含量最高的品种是浙樱粉1号(5.67%)，含量比较高的品种有黄金贝(4.83%)、黄珍珠(4.80%)、金珠(4.77%)等，含量最低的品种是红珍珠(1.82%)。还原糖含量最高的品种是浙樱粉1号(3.90%)，含量比较高的品种有黄金贝(3.15%)、黑珍珠(2.92%)、粉贝贝(2.91%)等，含量最低的品种是红珍珠(1.75%)。维生素C含量最高的品种是紫贝贝(1.32 mg/hg)，含量比较高的有粉佳人(0.86 mg/hg)、粉水晶(0.76 mg/hg)、串红(0.75 mg/hg)等品种，含量最低的品种是黄金贝(0.24 mg/hg)。可溶性固形物含量最高的品种是浙樱粉1号(9.87%)，含量较高的有黄珍珠(9.03%)、黄金贝(8.67%)、粉佳人(8.63%)等品种，含量最低的品种是红珍珠(5.20%)。糖酸比最高的品种是粉佳人(19.93)，较高的品种有红玉(19.40)、浙樱粉1号(17.97)、黄金贝(17.23)等，糖酸比最低的品种是粉水晶(11.53)。

2.3 樱桃番茄各指标间的Pearson相关性分析

如表3所示，可溶性固形物含量与可溶性总糖、还原糖含量呈极显著正相关(P<0.01)，与果实纵径、横径呈极显著负相关(P<0.01)；维生素C含量与番茄红素、可滴定酸含量呈极显著正相关(P<0.01)；可滴定酸含量与糖酸比、果实纵径、果形指数呈极显著负相关(P<0.01)；单果质量与果实硬度呈显著正相关(P<0.05)，与可溶性固形物含量呈极显著负相关(P<0.01)，与糖酸比呈极显著负相关(P<0.01)；单株产量与可滴定酸含量呈显著正相关(P<0.05)。直接利用这些指标提供的信息来评价樱桃番茄的综合品质，很容易导致信息的重叠，进而影响评价结果[16]；而利用单个指标无法得出樱桃番茄综合品质的优劣，因此应综合各品质和产量指标进行综合评价。

表3 樱桃番茄各指标间的Pearson相关性分析Table 3 Pearson correlation analysis on various indexes of cherry tomato

2.4 不同品种樱桃番茄各指标的主成分分析

对15个樱桃番茄品种的13个产量和品质指标进行主成分分析。以特征值大于1的原则提取主成分，共提取4个主成分，其累积方差贡献率达83.408%，保留了大部分的原始信息。主成分的相关矩阵特征值及方差贡献率见表4，各品种指标的主成分载荷矩阵见表5。

表4 樱桃番茄各指标的主成分分析Table 4 Principal component analysis on various indexes of cherry tomato

表5 樱桃番茄各指标的主成分载荷矩阵Table 5 Principal component load matrix of various indexes of cherry tomato

由表4和表5可知，第1主成分方差贡献率达34.703%，由单果质量、单株产量、横径决定，主要包含了樱桃番茄的单果质量及产量信息，可命名为产量因子。第2主成分方差贡献率达23.337%，主要由果实纵径、果形指数决定，该主成分决定着樱桃番茄的形状，可命名为果形因子。第3主成分方差贡献率达17.423%，主要由维生素C和番茄红素含量决定，可命名为营养因子。第4主成分方差贡献率达7.945%，主要由可滴定酸含量决定，可命名为口感因子。

依据林海明等[17]的方法, 以横径(X1)、单果质量(X2)、单株产量(X3)、可溶性固形物含量(X4)、糖酸比(X5)、还原糖含量(X6)、纵径(X7)、可滴定酸含量(X8)、果形指数(X9)、维生素C含量(X10)、番茄红素含量(X11)、硬度(X12)、可溶性总糖含量(X13)13个指标建立4个线性表达式，各主成分的表达式如下：

Y1=0.443X1+0.426X2+0.385X3-0.320X4-0.318X5-0.291X6+0.085X7+0.131X8-0.282X9+0.111X10+0.108X11+

0.115X12-0.214X13；

图6显示，总出成除在只重为5.10×500g时略有反弹外，总体呈下降趋势，由最高点88.26%一直下降到87.99%，前后出成相差0.27%。毛鸡只重对产品总出成的影响很大，合理控制上游养殖端毛鸡只重对企业在每日的数据分析中起到一定的理论指导作用。

(6)

Y2=0.022X1+0.095X2-0.111X3-0.270X4+0.338X5-0.184X6+0.495X7-0.459X8+0.393X9-0.016X10+0.294X11+

0.129X12-0.208X13；

(7)

Y3=0.122X1+0.129X2+0.058X3+0.324X4+0.120X5+0.344X6+0.100X7+0.108X8-0.021X9+0.484X10+0.446X11+

0.413X12+0.317X13；

(8)

Y4=-0.185X1-0.202X2+0.059X3-

0.048X4-0.190X5-0.030X6+0.240X7+0.411X8+0.345X9+0.560X10+

0.016X11-0.370X12-0.293X13；

(9)

(10)

根据式(6)～(9)计算每一个主成分的得分，根据式(10)计算每个樱桃番茄品种的综合得分。由于各主成分的因子在因子得分中的方差贡献率不同，因此以各主成分的方差贡献率作为权重，构建综合评价体系(式10)。由表6可知，综合得分排名前5的樱桃番茄品种为黄金贝(0.662)、浙樱粉1号(0.526)、红玉(0.483)、粉贝贝(0.374)、粉佳人(0.334)，综合得分比较靠后的樱桃番茄品种为千禧(-0.592)、夏日阳光(-0.453)、红珍珠(-0.391)。

表6 不同品种樱桃番茄各主成分得分及排名Table 6 Principal component scores and ranking of different cherry tomatoes cultivars

2.5 不同品种樱桃番茄各指标的模糊隶属度函数综合评价

分别对15个樱桃番茄品种的13个指标进行模糊隶属函数综合评价，各指标隶属函数值及排名如表7所示，排名在前5的樱桃番茄品种有红玉(0.638)、粉佳人(0.587)、紫贝贝(0.551)、浙樱粉1号(0.539)、黄金贝(0.504)。而夏日阳光、黑珍珠、黄珍珠这3个品种排名靠后，其隶属函数值分别为0.245，0.335和0.361。

表7 不同品种樱桃番茄各指标的隶属函数值及排名Table 7 The index membership function value and ranking of different cherry tomato cultivars

表7(续) Continued table 7

3 讨 论

高品质的樱桃番茄应具备良好的外观品质(单果质量、果实形状、果实硬度等)和内在品质(可溶性固形物、可溶性糖、维生素C、可滴定酸含量等)。张向梅等[18]指出，果实大小对番茄品质有一定影响，本试验中浙樱粉1号单果质量较小，可溶性固形物和可溶性总糖含量最高，而串红单果质量最大，可溶性固形物和可溶性总糖含量很低。刘维侠等[19]通过分析比较315份番茄的果实品质发现，小果形的番茄含糖量要高于大果形的番茄。表明樱桃番茄的果实大小与风味因子之间存在一定的关系，可通过控制果实的大小来控制其品质[20]。本试验中樱桃番茄的纵径、横径与可溶性固形物含量均呈极显著负相关关系(P<0.01)，与可溶性总糖含量呈显著负相关关系(P<0.05)，这与薛俊等[21]的研究结果一致。梁梅等[22]也指出果形指数是影响番茄可溶性总糖含量的主要因素。

番茄果实最佳风味的形成需要较高的糖度和相对较高的酸度，糖度、酸度过高或过低都会降低番茄品质[23]。本试验中，还原糖含量与糖酸比呈显著正相关(P<0.05)，说明还原糖、总酸含量是构成糖酸比的重要品质指标，这与杨玉珍等[24]的研究结果一致。番茄红素是番茄营养品质的重要指标，对人体健康有益，番茄红素和可溶性固形物含量是评价樱桃番茄品质的重要指标[25]。本试验中红玉的番茄红素含量最高，黄果番茄黄金贝、黄珍珠、金珠、夏日阳光较红果番茄的番茄红素含量低，原因是黄果番茄中番茄红素所占比例很小[26]，这与曲瑞芳等[27]的研究结果一致。程远等[20]分析比较了8个樱桃番茄品种的品质，其中浙樱粉1号的可溶性固形物、可溶性总糖、有机酸含量较高，这与本试验结果一致，但其糖酸比处于较低水平，而本试验中浙樱粉1号的糖酸比处于较高水平，可能是基质栽培促进了樱桃番茄对水肥的吸收，提高了水肥利用率，利于果实中可溶性总糖的积累，进而提高了糖酸比。

单果质量 、纵径、横径、果形指数及糖酸比、维生素C、番茄红素、可溶性固形物、可溶性总糖、还原糖、可滴定酸含量等是评价樱桃番茄综合品质的重要指标。目前，国内外建立的多目标综合评价分析方法很多，在农业方面应用较多的有层次分析法、主成分分析法(PCA)、模糊隶属函数综合评价法、灰色关联度分析法等[28-29]。各评价方法对评价对象的综合评价结果不同，这是由于评价方法本身的特点决定的[13,25,30]。高子星等[31]采用层次分析法对18个大果番茄的品质进行综合分析，结果表明适合青海乐都等高寒地区栽培的品种为德赛圣帝和德赛裕宝。张静等[32]对60个樱桃番茄品种的品质进行主成分分析，将12个指标转换成5个主成分因子，累积方差贡献率达到80.234%。王晓静等[33]根据果形因子、风味因子、硬度因子和营养因子对18份番茄种质资源进行了综合评价。由于各个指标之间存在相关性，本试验采用主成分分析法将15个樱桃番茄品种的13个指标通过降维简化成4个主成分因子，累积方差贡献率达到83.408%，保留了原始数据的大部分信息。通过因子分析，确定影响樱桃番茄综合性状的因子依次为产量因子、果形因子、营养因子和口感因子，对各因子综合得分进行排序，排名前5的樱桃番茄品种有黄金贝、浙樱粉1号、红玉、粉贝贝、粉佳人。对15个樱桃番茄品种的13个指标进行模糊隶属函数综合评价，综合品质排名前5的品种有红玉、粉佳人、紫贝贝、浙樱粉1号、黄金贝。2种评价方法的评价结果基本一致，主成分分析中粉贝贝可溶性总糖和还原糖含量较高，模糊隶属函数综合评价中紫贝贝维生素C和可滴定酸含量较高，可根据当地消费者需求来选择相应品种。