劉志新，鄭北平，楊碩，鄭麗，施仕勝，夏文娟，邱首哲，黃遠，徐繩武
摘? ? 要：為篩選出適宜設施無土栽培的優(yōu)良水果黃瓜品種，以7個水果黃瓜品種為試驗材料，測定了14個農(nóng)藝性狀指標和5個營養(yǎng)品質(zhì)指標，并結(jié)合主成分分析和隸屬函數(shù)分析，對不同品種進行綜合評價。結(jié)果表明，不同水果黃瓜品種間植株性狀、果實品質(zhì)、產(chǎn)量等存在顯著差異；
在7個參試品種中，浙秀6號蔓長、蔓粗、節(jié)間距等均最大，植株營養(yǎng)生長最旺；
浙秀4號可溶性糖含量最高，托尼206可溶性固形物含量最高；
浙秀3號和浙秀4號果實產(chǎn)量最高。對產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀進行主成分分析，提取出3個主成分，累積貢獻率達86.552%；
運用隸屬函數(shù)綜合評價，排名前三且得分由高到低的品種依次為浙秀4號、托尼206、浙秀3號。試驗結(jié)果為篩選適宜設施無土栽培水果黃瓜品種提供了一定的參考。
關(guān)鍵詞：水果黃瓜；
農(nóng)藝性狀；
主成分分析；
隸屬函數(shù)
中圖分類號：S642.2 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2024）06-088-07
Screening fruit cucumber cultivars for soilless cultivation in greenhouse
LIU Zhixin1， ZHENG Beiping2， YANG Shuo1， ZHENG Li1， SHI Shisheng1， XIA Wenjuan1， QIU Shouzhe1， HUANG Yuan2， XU Shengwu1
（1. Xianning Academy of Agriculture Sciences， Xianning 437100， Hubei， China; 2. College of Horticulture and Forestry， Huazhong Agricultural University， Wuhan 430070， Hubei， China）
Abstract：
In order to screen out fruit cucumber cultivars suitable for soilless greenhouse， using 7 cultivars as experimental materials， 14 agronomic traits and 5 nutrition quality of fruit cucumber cultivars were measured. Combined with principal component analysis and membership function analysis， different cultivars were evaluated comprehensively. The results showed that significant differences in plant traits， fruit quality， and yield among different cultivars. Among the 7 tested varieties， Zhexiu 6 had the largest plant height， stem diameter， internode length， and the vegetative growth is most vigorous. Zhexiu 4 had the highest soluble sugar content， and Tuoni 206 had the highest soluble solid content. Zhexiu 4 and Zhexiu 3 had the highest yield. Principal component analysis was conducted on the yield trait and nutrition quality traits and three principal components were proposed， with a cumulative contribution rate of 86.552%. The membership function analysis further suggested that the recommended order of the experimental fruit cucumber cultivars was：
Zhexiu 4 ＞Tuoni 206 ＞Zhexiu 3. This study provides a certain reference for the selection of fruit cucumber cultivars suitable for soilless cultivation in greenhouse.
Key words：
Fruit cucumber; Agronomic trait; Principal component analysis; Membership function method
設施栽培利用現(xiàn)代技術(shù)裝備，對作物生長發(fā)育的環(huán)境參數(shù)進行整體或局部優(yōu)化，可減少自然條件對作物生長的制約，實現(xiàn)作物優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)[1]。當前，我國設施園藝總面積約370萬hm2，在世界范圍內(nèi)占據(jù)首位，其中，設施蔬菜面積約為256.7萬hm2，占設施園藝總面積的69%[2]，且仍處于不斷發(fā)展之中。作為近年來發(fā)展逐漸成熟的新技術(shù)，無土栽培在設施蔬菜種植中得到廣泛應用，是解決設施蔬菜生產(chǎn)土壤連作障礙問題的重要手段[3]。改革開放后，無土栽培在我國迅猛發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計，2023年我國無土栽培面積為1.6萬hm2左右[4]。黃瓜作為無土栽培面積最大的作物之一，在我國設施蔬菜產(chǎn)業(yè)中占有重要地位[5-6]。現(xiàn)階段，水果黃瓜品種篩選已取得大量研究成果。何秀萍等[7]在上海地區(qū)對引進的不同類型水果黃瓜品種進行初步評價，發(fā)現(xiàn)不同品種綜合產(chǎn)量、可溶性固形物含量均存在顯著差異；
劉雪瑩等[8]在北京地區(qū)對13個水果黃瓜品種進行栽培比較試驗，發(fā)現(xiàn)斯托克品種產(chǎn)量高，綜合表現(xiàn)較好，適合塑料大棚秋茬種植。周俊等[9]對7個水果黃瓜品種植物學性狀、果實營養(yǎng)品質(zhì)和產(chǎn)量進行分析和綜合評價，發(fā)現(xiàn)不同品種維生素C含量和抗病性均存在顯著差異。前人對適宜設施種植的水果黃瓜品種進行研究，主要集中在土壤栽培和水肥一體化方面[10]，對設施無土栽培水果黃瓜品種研究較少。筆者在連棟塑料大棚椰糠基質(zhì)無土栽培條件下對不同品種水果黃瓜進行栽培，調(diào)查其生育期、農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量等指標，測定果實營養(yǎng)品質(zhì)指標，以期篩選出適合設施椰糠基質(zhì)無土栽培的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)水果黃瓜品種，旨在為今后設施無土栽培適宜水果黃瓜品種的選擇和生產(chǎn)提供依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 材料
選用7個水果黃瓜品種為試驗材料，均為雜交一代強雌性品種，7份種質(zhì)資源來源信息如表1所示。
1.2 試驗設計
試驗于2023年2－6月在咸寧市農(nóng)業(yè)科學院楊畈試驗基地連棟塑料大棚內(nèi)進行。采用50孔塑料穴盤育苗，育苗基質(zhì)土為V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖=2∶1∶1，幼苗生長至2葉1心時定植。采用椰糠基質(zhì)槽無土栽培，種植基質(zhì)槽寬40 cm、高30 cm，兩基質(zhì)槽間距150 cm；
椰糠磚充分泡發(fā)后裝入基質(zhì)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)設計采用單槽雙行種植，小區(qū)面積為6 m2，植株行距20 cm、株距25 cm，每小區(qū)定植30株。營養(yǎng)液配方為改良Hoagland營養(yǎng)液配方，各組分質(zhì)量濃度如表2所示。營養(yǎng)液EC值控制在2.0～2.7 mS·cm-1，pH值控制在6.5左右，栽培期間統(tǒng)一管理。在水果黃瓜生育期內(nèi)，利用光照傳感器測定設施內(nèi)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(nèi)每天00：00、04：00、08：00、12：00、16：00、20：00的溫度、濕度，計算平均值后得到水果黃瓜生育期內(nèi)設施環(huán)境參數(shù)，如圖1所示。
1.3 測定項目及調(diào)查方法
生育期調(diào)查：記錄不同水果黃瓜品種播種期、定植期、始花期、始收期、終收期，以50%以上植株表現(xiàn)出該物候期所對應的時間為準[11]。
植物學性狀調(diào)查：在植株生長適期，參照李錫香等[12]在《黃瓜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》中的具體要求，對蔓長、蔓粗、節(jié)間距、第一雌花節(jié)位、果形、果色、單瓜質(zhì)量等性狀進行調(diào)查，隨機選擇5株測定。其中，用卷尺測量（精度1 cm）蔓長、葉長、葉寬等；
用數(shù)顯式游標卡尺測量蔓粗、節(jié)間距、果柄長等。
植株產(chǎn)量指標：采用稱質(zhì)量累計法測量[13]，從始收期至末收期，每天08：00采摘，用1%精度的電子天平稱質(zhì)量，最后匯總計算小區(qū)產(chǎn)量。
果實品質(zhì)指標：在結(jié)果盛期隨機選取長勢一致商品瓜3條，取果實中段測定品質(zhì)。采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量；
采用二甲苯萃取比色法測定維生素C含量；
采用滴定法測定總酸含量；
采用茚三酮顯色法測定游離氨基酸含量。測定方法參照《植物生理生化實驗原理和技術(shù)》[14]。使用PAL-1儀測定可溶性固形物含量；
使用SPAD儀測定葉綠素相對含量。
1.4 數(shù)據(jù)處理和分析
試驗測定數(shù)據(jù)使用Excel 2019進行統(tǒng)計，使用SPSS 25.0進行差異顯著分析和主成分分析。使用隸屬函數(shù)法進行綜合評價，利用以下公式計算隸屬函數(shù)值：
Fij=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）；
式中，F(xiàn)ij 表示i種類j成分的隸屬函數(shù)值；
Xij 表示i種類j成分的實際值；
Xjmin表示所有種類j成分的最小值；
Xjmax表示所有種類j成分的最大值；
i表示品種；
j表示主成分[15]。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同水果黃瓜品種物候期觀察
由表 3可知，7個水果黃瓜品種于2023年2月8日播種育苗，3月21日移栽定植。太空水果黃瓜、托尼6615開花最早，定植至開花時間分別為21、23 d；
浙秀4號開花最晚，定植至開花時間為28 d。各品種收獲期均在4—6月，其中，太空水果黃瓜始收期最早。浙秀4號全生育期最長，為136 d；
太空水果黃瓜和托尼6615全生育期均小于130 d。
2.2 不同水果黃瓜品種植物學性狀分析
由表4可知，不同品種所調(diào)查的8個植物學性狀均存在不同程度差異。乾德、托尼206、浙秀3號和浙秀6號蔓長均大于3.00 m，浙秀6號蔓長最長，為3.46 m；
托尼6615蔓長為2.35 m，顯著低于其他品種。浙秀6號莖蔓最粗，為10.36 mm，顯著高于其他品種。托尼6615和太空水果黃瓜節(jié)間距均低于10.00 cm，其他品種節(jié)間距在10.00～12.00 cm。乾德、浙秀4號、浙秀6號第一雌花節(jié)位均在3.00以上，托尼6615第一雌花節(jié)位最低。葉柄長除太空水果黃瓜為27.31 cm外，其他品種葉柄長均在20.00～24.00 cm。葉長除浙秀6號為33.24 cm外，其他品種葉長在26.00～30.00 cm。葉寬浙秀6號最大，為31.99 cm；
浙秀4號最小，為24.00 cm；
其他品種間葉寬無顯著差異。葉綠素相對含量浙秀6號最高，為47.20；
其他品種在37.00～41.00。由葉長、葉寬、葉綠素相對含量等指標可初步判斷浙秀6號植株葉片較大，綠色程度較深，營養(yǎng)生長旺盛。
2.3 不同水果黃瓜品種品質(zhì)性狀分析
由表5和圖2可知，在果實外觀品質(zhì)上，托尼206和托尼6615果形為棒狀，浙秀6號果形為紡錘形，其余均為圓筒形；
果皮顏色除浙秀3號為深綠色外，其余品種均為中綠色；
托尼206果實縱徑最大，為19.93 cm，與其他品種存在顯著差異；
不同品種果實橫徑在3.09～3.41 cm之間，太空水果黃瓜果實橫徑最大，為3.41 cm；
果形指數(shù)作為水果黃瓜商品質(zhì)量的重要指標之一，參試品種果形指數(shù)均在4.00以上，其中，托尼206最大，為6.40，太空水果黃瓜最小，為4.10。
由表6可知，浙秀4號可溶性糖含量最高，為1.13%；
托尼206和浙秀6號可溶性糖含量最低，均為0.67%。游離氨基酸含量（w，后同）最高的品種是浙秀6號，達到331.36 mg·kg-1；
最低的為浙秀4號，為243.30 mg·kg-1。維生素C含量最高的品種為浙秀6號，為33.44 mg·100 g-1；
最低的為托尼6615，為8.46 mg·100 g-1，且含量由高到低為浙秀6號>浙秀4號>托尼206>太空水果黃瓜>浙秀3號>乾德>托尼6615?？偹岷孔罡叩钠贩N為浙秀6號，次高為太空水果黃瓜；
最低為托尼6615，分別為0.32、0.27、0.11 g·kg-1，其余品種間總酸含量無顯著差異?？扇苄怨绦挝锖孔罡叩氖峭心?06，為4.73%；
最低的是乾德，為3.27%。固酸比和糖酸比是評價果實風味的重要指標，固酸比最高的品種為托尼6615，為3.36；
托尼206與浙秀4號次之，均為2.78。糖酸比最高的品種為浙秀4號，為0.75；
托尼6615次之，為0.68。可初步判斷托尼6615和浙秀4號果實風味較好。
2.4 不同水果黃瓜品種產(chǎn)量差異分析
由表7可知，不同水果黃瓜品種單瓜質(zhì)量在 103.08～132.38 g。其中，托尼206單瓜質(zhì)量最大，為132.38 g；
太空水果黃瓜單瓜質(zhì)量最小，為103.08 g。各品種小區(qū)產(chǎn)量在41.79～73.55 kg，浙秀4號小區(qū)產(chǎn)量最高，為73.55 kg；
浙秀6號小區(qū)產(chǎn)量最低，為41.79 kg。進一步對各品種產(chǎn)量進行排序：浙秀4號>浙秀3號>乾德>太空水果黃瓜>托尼206>托尼6615>浙秀6號，除浙秀4號、浙秀3號、乾德小區(qū)產(chǎn)量均高于60 kg外，其他品種間產(chǎn)量無顯著差異。
2.5 不同水果黃瓜品種產(chǎn)量和品質(zhì)性狀綜合評價
將不同水果黃瓜品種單瓜質(zhì)量、果形指數(shù)、小區(qū)產(chǎn)量、可溶性糖含量、游離氨基酸含量、維生素C含量、總酸含量、可溶性固形物含量等8個性狀進行降維處理，如表8所示，提取得到3個主成分PC1、PC2、PC3，特征值分別為3.027、2.328、1.569，均大于1，方差貢獻率分別是37.834%、29.104%、19.614%，累積貢獻率達到86.552%。結(jié)果表明，3個綜合指標覆蓋大部分原始數(shù)據(jù)信息，可用來對7個黃瓜品種進行綜合分析。提取各主成分因子得分矩陣，計算隸屬函數(shù)值。將各主成分方差貢獻率除以累積貢獻率可得到加權(quán)系數(shù)，即可得到各品種綜合得分：F總=F1×43.712%+F2×33.626%+F3×22.662%。從表9可以看出，參試的7個水果黃瓜品種的綜合評價得分高低順序依次為：浙秀4號、托尼206、浙秀3號、乾德、托尼6615、太空水果黃瓜、浙秀6號。
3 討論與結(jié)論
水果黃瓜的全生育期和第一雌花節(jié)位是判斷品種熟性的關(guān)鍵指標[16]，在高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的前提下，早熟性是水果黃瓜設施栽培的重要目標，尤見于早春栽培[17]。結(jié)合全生育期與第一雌花節(jié)位，托尼6615和太空水果黃瓜表現(xiàn)為早熟，其他品種表現(xiàn)為中晚熟。蔓長、蔓粗、葉長、葉寬、相對葉綠素含量等指標反映了植物的光合效率以及營養(yǎng)生長情況[18]，浙秀6號的蔓長、葉長、葉寬、相對葉綠素含量等指標在所有品種中均位列第一，其小區(qū)產(chǎn)量在所有品種中表現(xiàn)最差，可能是浙秀6號旺盛的營養(yǎng)生長對生殖生長產(chǎn)生抑制，導致產(chǎn)量較低。果形指數(shù)、果柄長、果色、單瓜質(zhì)量等是反映果實外觀性狀的重要指標[19]，參試品種果形指數(shù)在4.10～6.40；
參試品種果柄長度在3.95～6.29 cm，除浙秀3號與浙秀6號外，其他品種間無顯著差異。
產(chǎn)量性狀和營養(yǎng)品質(zhì)直接影響著水果黃瓜的經(jīng)濟效益，在水果黃瓜品種篩選的過程中，常將單瓜質(zhì)量、667 m2產(chǎn)量、維生素C含量等性狀進行單一分析評價，具有一定的片面性；
隸屬函數(shù)分析在保留原始數(shù)據(jù)的基礎上，利用統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)降維處理，能更加客觀地評價作物特性[20]。本試驗結(jié)果表明，對影響水果黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的8個性狀進行主成分分析，提取出3個主成分，可分為產(chǎn)量因子和品質(zhì)因子2類，其中，PC1和PC2體現(xiàn)了單瓜質(zhì)量、果形指數(shù)、小區(qū)產(chǎn)量等指標，PC3體現(xiàn)了可溶性糖、維生素C、總酸含量等指標，累積貢獻率達到86.552%，涵蓋大部分性狀指標信息，能較為客觀地反映不同水果黃瓜品種的綜合表現(xiàn)。
對7個水果黃瓜品種進行隸屬函數(shù)分析，綜合評價較好的品種為浙秀4號、托尼206和浙秀3號，但托尼206種子價格較高，產(chǎn)量較低，在水果黃瓜設施無土栽培生產(chǎn)中，可優(yōu)先考慮浙秀3號與浙秀4號，上述品種均可進一步在本地區(qū)推廣應用。作物的產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)除了品種特性外，還受到環(huán)境因素的影響[21]；
設施內(nèi)不同茬口會影響參試品種的表現(xiàn)，從而對分析結(jié)果產(chǎn)生影響。筆者僅對水果黃瓜設施無土栽培早春茬的田間表現(xiàn)和營養(yǎng)品質(zhì)性狀進行了探索，對水果黃瓜夏秋茬的評價和周年生產(chǎn)仍需進一步研究。
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