劉志新，鄭北平，楊碩，鄭麗，施仕勝，夏文娟，邱首哲，黃遠(yuǎn)，徐繩武

摘? ? 要：為篩選出適宜設(shè)施無(wú)土栽培的優(yōu)良水果黃瓜品種，以7個(gè)水果黃瓜品種為試驗(yàn)材料，測(cè)定了14個(gè)農(nóng)藝性狀指標(biāo)和5個(gè)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)，并結(jié)合主成分分析和隸屬函數(shù)分析，對(duì)不同品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，不同水果黃瓜品種間植株性狀、果實(shí)品質(zhì)、產(chǎn)量等存在顯著差異；在7個(gè)參試品種中，浙秀6號(hào)蔓長(zhǎng)、蔓粗、節(jié)間距等均最大，植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)最旺；浙秀4號(hào)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(hào)和浙秀4號(hào)果實(shí)產(chǎn)量最高。對(duì)產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀進(jìn)行主成分分析，提取出3個(gè)主成分，累積貢獻(xiàn)率達(dá)86.552%；運(yùn)用隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)，排名前三且得分由高到低的品種依次為浙秀4號(hào)、托尼206、浙秀3號(hào)。試驗(yàn)結(jié)果為篩選適宜設(shè)施無(wú)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(hào)：S642.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(shè)施栽培利用現(xiàn)代技術(shù)裝備，對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行整體或局部?jī)?yōu)化，可減少自然條件對(duì)作物生長(zhǎng)的制約，實(shí)現(xiàn)作物優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)[1]。當(dāng)前，我國(guó)設(shè)施園藝總面積約370萬(wàn)hm2，在世界范圍內(nèi)占據(jù)首位，其中，設(shè)施蔬菜面積約為256.7萬(wàn)hm2，占設(shè)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(lái)發(fā)展逐漸成熟的新技術(shù)，無(wú)土栽培在設(shè)施蔬菜種植中得到廣泛應(yīng)用，是解決設(shè)施蔬菜生產(chǎn)土壤連作障礙問(wèn)題的重要手段[3]。改革開(kāi)放后，無(wú)土栽培在我國(guó)迅猛發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年我國(guó)無(wú)土栽培面積為1.6萬(wàn)hm2左右[4]。黃瓜作為無(wú)土栽培面積最大的作物之一，在我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)中占有重要地位[5-6]?，F(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(duì)引進(jìn)的不同類型水果黃瓜品種進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，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(duì)13個(gè)水果黃瓜品種進(jìn)行栽培比較試驗(yàn)，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(duì)7個(gè)水果黃瓜品種植物學(xué)性狀、果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和產(chǎn)量進(jìn)行分析和綜合評(píng)價(jià)，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(duì)適宜設(shè)施種植的水果黃瓜品種進(jìn)行研究，主要集中在土壤栽培和水肥一體化方面[10]，對(duì)設(shè)施無(wú)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(wú)土栽培條件下對(duì)不同品種水果黃瓜進(jìn)行栽培，調(diào)查其生育期、農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量等指標(biāo)，測(cè)定果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)，以期篩選出適合設(shè)施椰糠基質(zhì)無(wú)土栽培的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)水果黃瓜品種，旨在為今后設(shè)施無(wú)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(gè)水果黃瓜品種為試驗(yàn)材料，均為雜交一代強(qiáng)雌性品種，7份種質(zhì)資源來(lái)源信息如表1所示。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2023年2－6月在咸寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)院楊畈試驗(yàn)基地連棟塑料大棚內(nèi)進(jìn)行。采用50孔塑料穴盤(pán)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(zhǎng)至2葉1心時(shí)定植。采用椰糠基質(zhì)槽無(wú)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(shè)高度28 cm。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)；小區(qū)設(shè)計(jì)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(yíng)養(yǎng)液配方為改良Hoagland營(yíng)養(yǎng)液配方，各組分質(zhì)量濃度如表2所示。營(yíng)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(cè)定設(shè)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(cè)定設(shè)施內(nèi)每天00：00、04：00、08：00、12：00、16：00、20：00的溫度、濕度，計(jì)算平均值后得到水果黃瓜生育期內(nèi)設(shè)施環(huán)境參數(shù)，如圖1所示。

1.3 測(cè)定項(xiàng)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(duì)應(yīng)的時(shí)間為準(zhǔn)[11]。

植物學(xué)性狀調(diào)查：在植株生長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)》中的具體要求，對(duì)蔓長(zhǎng)、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(jìn)行調(diào)查，隨機(jī)選擇5株測(cè)定。其中，用卷尺測(cè)量（精度1 cm）蔓長(zhǎng)、葉長(zhǎng)、葉寬等；用數(shù)顯式游標(biāo)卡尺測(cè)量蔓粗、節(jié)間距、果柄長(zhǎng)等。

植株產(chǎn)量指標(biāo)：采用稱質(zhì)量累計(jì)法測(cè)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(jì)算小區(qū)產(chǎn)量。

果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)：在結(jié)果盛期隨機(jī)選取長(zhǎng)勢(shì)一致商品瓜3條，取果實(shí)中段測(cè)定品質(zhì)。采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量；采用二甲苯萃取比色法測(cè)定維生素C含量；采用滴定法測(cè)定總酸含量；采用茚三酮顯色法測(cè)定游離氨基酸含量。測(cè)定方法參照《植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)》[14]。使用PAL-1儀測(cè)定可溶性固形物含量；使用SPAD儀測(cè)定葉綠素相對(duì)含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理和分析

試驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)使用Excel 2019進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，使用SPSS 25.0進(jìn)行差異顯著分析和主成分分析。使用隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，利用以下公式計(jì)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(shí)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(gè)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(kāi)花最早，定植至開(kāi)花時(shí)間分別為21、23 d；浙秀4號(hào)開(kāi)花最晚，定植至開(kāi)花時(shí)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(hào)全生育期最長(zhǎng)，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(xué)性狀分析

由表4可知，不同品種所調(diào)查的8個(gè)植物學(xué)性狀均存在不同程度差異。乾德、托尼206、浙秀3號(hào)和浙秀6號(hào)蔓長(zhǎng)均大于3.00 m，浙秀6號(hào)蔓長(zhǎng)最長(zhǎng)，為3.46 m；托尼6615蔓長(zhǎng)為2.35 m，顯著低于其他品種。浙秀6號(hào)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(hào)、浙秀6號(hào)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(zhǎng)除太空水果黃瓜為27.31 cm外，其他品種葉柄長(zhǎng)均在20.00～24.00 cm。葉長(zhǎng)除浙秀6號(hào)為33.24 cm外，其他品種葉長(zhǎng)在26.00～30.00 cm。葉寬浙秀6號(hào)最大，為31.99 cm；浙秀4號(hào)最小，為24.00 cm；其他品種間葉寬無(wú)顯著差異。葉綠素相對(duì)含量浙秀6號(hào)最高，為47.20；其他品種在37.00～41.00。由葉長(zhǎng)、葉寬、葉綠素相對(duì)含量等指標(biāo)可初步判斷浙秀6號(hào)植株葉片較大，綠色程度較深，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)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(shí)外觀品質(zhì)上，托尼206和托尼6615果形為棒狀，浙秀6號(hào)果形為紡錘形，其余均為圓筒形；果皮顏色除浙秀3號(hào)為深綠色外，其余品種均為中綠色；托尼206果實(shí)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(shí)橫徑在3.09～3.41 cm之間，太空水果黃瓜果實(shí)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(biāo)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(hào)可溶性糖含量最高，為1.13%；托尼206和浙秀6號(hào)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(hào)，達(dá)到331.36 mg·kg-1；最低的為浙秀4號(hào)，為243.30 mg·kg-1。維生素C含量最高的品種為浙秀6號(hào)，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(hào)>浙秀4號(hào)>托尼206>太空水果黃瓜>浙秀3號(hào)>乾德>托尼6615。總酸含量最高的品種為浙秀6號(hào)，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(wú)顯著差異。可溶性固形物含量最高的是托尼206，為4.73%；最低的是乾德，為3.27%。固酸比和糖酸比是評(píng)價(jià)果實(shí)風(fēng)味的重要指標(biāo)，固酸比最高的品種為托尼6615，為3.36；托尼206與浙秀4號(hào)次之，均為2.78。糖酸比最高的品種為浙秀4號(hào)，為0.75；托尼6615次之，為0.68。可初步判斷托尼6615和浙秀4號(hào)果實(shí)風(fēng)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(hào)小區(qū)產(chǎn)量最高，為73.55 kg；浙秀6號(hào)小區(qū)產(chǎn)量最低，為41.79 kg。進(jìn)一步對(duì)各品種產(chǎn)量進(jìn)行排序：浙秀4號(hào)>浙秀3號(hào)>乾德>太空水果黃瓜>托尼206>托尼6615>浙秀6號(hào)，除浙秀4號(hào)、浙秀3號(hào)、乾德小區(qū)產(chǎn)量均高于60 kg外，其他品種間產(chǎn)量無(wú)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(píng)價(jià)

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(gè)性狀進(jìn)行降維處理，如表8所示，提取得到3個(gè)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(xiàn)率分別是37.834%、29.104%、19.614%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到86.552%。結(jié)果表明，3個(gè)綜合指標(biāo)覆蓋大部分原始數(shù)據(jù)信息，可用來(lái)對(duì)7個(gè)黃瓜品種進(jìn)行綜合分析。提取各主成分因子得分矩陣，計(jì)算隸屬函數(shù)值。將各主成分方差貢獻(xiàn)率除以累積貢獻(xiàn)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(gè)水果黃瓜品種的綜合評(píng)價(jià)得分高低順序依次為：浙秀4號(hào)、托尼206、浙秀3號(hào)、乾德、托尼6615、太空水果黃瓜、浙秀6號(hào)。

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(biāo)[16]，在高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的前提下，早熟性是水果黃瓜設(shè)施栽培的重要目標(biāo)，尤見(jiàn)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(zhǎng)、蔓粗、葉長(zhǎng)、葉寬、相對(duì)葉綠素含量等指標(biāo)反映了植物的光合效率以及營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)情況[18]，浙秀6號(hào)的蔓長(zhǎng)、葉長(zhǎng)、葉寬、相對(duì)葉綠素含量等指標(biāo)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(hào)旺盛的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)對(duì)生殖生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制，導(dǎo)致產(chǎn)量較低。果形指數(shù)、果柄長(zhǎng)、果色、單瓜質(zhì)量等是反映果實(shí)外觀性狀的重要指標(biāo)[19]，參試品種果形指數(shù)在4.10～6.40；參試品種果柄長(zhǎng)度在3.95～6.29 cm，除浙秀3號(hào)與浙秀6號(hào)外，其他品種間無(wú)顯著差異。

產(chǎn)量性狀和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)直接影響著水果黃瓜的經(jīng)濟(jì)效益，在水果黃瓜品種篩選的過(guò)程中，常將單瓜質(zhì)量、667 m2產(chǎn)量、維生素C含量等性狀進(jìn)行單一分析評(píng)價(jià)，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(chǔ)上，利用統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)降維處理，能更加客觀地評(píng)價(jià)作物特性[20]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)影響水果黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的8個(gè)性狀進(jìn)行主成分分析，提取出3個(gè)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(biāo)，PC3體現(xiàn)了可溶性糖、維生素C、總酸含量等指標(biāo)，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到86.552%，涵蓋大部分性狀指標(biāo)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(duì)7個(gè)水果黃瓜品種進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，綜合評(píng)價(jià)較好的品種為浙秀4號(hào)、托尼206和浙秀3號(hào)，但托尼206種子價(jià)格較高，產(chǎn)量較低，在水果黃瓜設(shè)施無(wú)土栽培生產(chǎn)中，可優(yōu)先考慮浙秀3號(hào)與浙秀4號(hào)，上述品種均可進(jìn)一步在本地區(qū)推廣應(yīng)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(shè)施內(nèi)不同茬口會(huì)影響參試品種的表現(xiàn)，從而對(duì)分析結(jié)果產(chǎn)生影響。筆者僅對(duì)水果黃瓜設(shè)施無(wú)土栽培早春茬的田間表現(xiàn)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀進(jìn)行了探索，對(duì)水果黃瓜夏秋茬的評(píng)價(jià)和周年生產(chǎn)仍需進(jìn)一步研究。

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