15个樱桃番茄品种单株产量与主要农艺性状的灰色关联分析及综合评价

Grey correlation analysis and comprehensive evaluation of the yield per plant and main agronomic characters of 15 cherry tomato varieties

摘要

为丰富太行山冷凉区樱桃番茄品种，提高农民种植效益，满足夏季人们对樱桃番茄的消费需求，对平山县太行山区引进的15个樱桃番茄品种进行植株性状和果实性状等测定，并对主要农艺性状作变异性、相关性和灰色关联分析。结果表明：15个樱桃番茄主要农艺性状变异系数最大的是单果重，其次为穗结果数，变异系数最小的是可溶性固形物含量；各性状间存在不同程度的相关性且绝大部分为显著或极显著相关；每个性状与单株产量存在不同程度关联，关联度排序为果实纵径＞平均单果重＞果实横径＞叶宽＞节间长度＞平均穗结果数＞茎粗＞叶长＞可溶性固形物含量＞叶片数。综合评价发现，樱桃番茄品种‘绿翡翠’‘紫桃二号’‘中樱8号’表现较好，适宜太行山冷凉区种植推广。研究表明，应用灰色关联法对15个樱桃番茄品种的11个性状进行综合评价是可行的。本研究可为太行山冷凉区樱桃番茄优良品种的筛选提供参考，同时对越夏茬口番茄推广种植具有重要意义。

Abstract

Aims of this study were to enrich cherry tomato varieties in the cold area of Taihang Mountain， improve farmers’ planting efficiency and meet consumers’ demand for cherry tomato in summer. Fruit characters of 15 introduced cherry tomato varieties in Taihang Mountain of Pingshan County were measured， and the variability， correlation and grey correlation of main agronomic characters were analyzed. The results showed that the largest coefficient of variation among the main agronomic characters of the 15 cherry tomatoes was single fruit weight， followed by the grains number per spike， and the smallest coefficient of variation was soluble solid content. There are different degrees of correlation among the traits， and the majority of the traits displayed significant or extremely significant correlation； Each trait had different degree of correlation with yield per plant. The correlation between yield per plant and yield-related characters was ranked from high to low as follows： Longitudinal diameter， average fruit weight， transverse diameter of fruit， leaf width， internode length， average panicle number stem size， leaf length， soluble solid content and leaf number. The results of comprehensive evaluation showed that the cherry tomato varieties “Lvfeicui”， “Zitao No. 2” and “Zhongying No. 8” performed well and were suitable for planting and popularizing in the cool area of Taihang Mountain. In conclusion， it is feasible to comprehensively evaluate 11 characters of 15 cherry tomato varieties by grey correlation method. This study can provide reference for the selection of excellent varieties and breeding target of cherry tomato in the cold area of Taihang Mountain， and has important production significance for the popularization of crop tomato planting over summer.

关键词

太行山 / 樱桃番茄 / 灰色关联 / 综合评价

Key words

Taihang Mountain / cherry tomato / grey correlation / comprehensive assessment

樱桃番茄为茄科（Solanceae）番茄属（Solanum）一年生或多年生草本植物，有红、黄、绿和粉等果色；果实小巧鲜艳，酸甜可口，不仅可作为蔬菜，也可作为水果；其营养价值高、品质优良、风味独特，深受消费者喜爱^［1-3］。其中，果实性状如单果大小和可溶性固形物含量是评价其质量的重要指标^［4］。番茄生长喜温暖、忌高温，而河北省大部分地区属于温带大陆性季风季候，四季分明，夏季高温多雨，存在越夏栽培高温障碍，并不适宜越夏茬口番茄栽培生产^［5］。河北省石家庄市平山县合河口乡，地处晋冀两省太行山冷凉区，海拔高度800~2 200 m，属于暖温带半湿润季风大陆性气候，气候凉爽、四季分明，并且该地区土壤肥沃、腐殖质丰富，昼夜温差大、光照充足，气候与环境非常适宜越夏茬口番茄种植生产^［6-7］。目前尚未发现对河北太行山冷凉区樱桃番茄品种进行评价筛选的研究报道，因此，在河北太行山冷凉区开展番茄评价筛选研究，对河北省冷凉山区夏季番茄栽培研究具有重要意义。

近年来，研究者们通过多种方法对番茄品种进行筛选和评价，但主要集中在番茄加工和品质等方面，关于番茄主要农艺性状与产量的灰色关联分析及综合评价相对较少。谭秀英等^［8-9］为丰富清镇地区番茄品种，对43个番茄和18个樱桃番茄进行引种筛选研究，筛选出适宜当地种植的番茄品种。朱艳等^［10］应用主成分分析法对不同滴头埋深和灌水水平下加气灌溉对温室番茄产量和质量进行综合评价，发现了可兼顾节水和温室番茄高产、优质要求的灌水水平和滴头埋深的加气灌溉处理。Raigón等^［11］对传统番茄品种果实品质进行测定分析，为改良番茄品种、恢复过去风味奠定基础。李有福等^［12］采用相关性分析、主成分分析和聚类分析方法，对河西荒漠绿洲区加工番茄果实品质综合评价，筛选出3份适宜用作加工型番茄品种选育和遗传改良的亲本材料。Cheng等^［13］对71份番茄材料风味进行评价，根据DTOPSIS分析结果将71份材料分为了4类，并筛选出7种风味较好的材料。石奡坤等^［14］应用层次分析法筛选出5个优质高产番茄品种。王仁杰等^［15］应用相关性分析和主成分分析对市场上常见的10个番茄品种的营养品质和感官品质进行了综合评价。夏修新等^［16］对国内外17种水果番茄品种进行变异性分析、相关性分析和聚类分析，发现17种水果番茄品种的农艺表型性状具有多样性，且品种之间差异显著。王雪铭等^［17］对新疆11种加工番茄营养成分进行分析研究，筛选出可溶性固形物高、糖酸比适宜和番茄红素含量高的品种‘3535’和‘1015’。韩泽群等^［18］对22个加工番茄品种（系）的17项农艺性状建立加工番茄综合评价，发现主成分分析和聚类分析可以推广应用到番茄选种、育种方面的研究。刘珮君等^［19］对收集到的166份番茄种质资源材料进行遗传多样性分析、相关性分析、主成分分析、聚类分析和综合评价，筛选出综合表现最佳的材料。

灰色关联度分析法是针对灰色系统以决定因素主次及其相关联程度的一种方法^［20］，可较为全面地对品种选择进行综合评价，具有较强的可靠性和可比性。目前灰色关联度分析法在水稻、小麦、玉米、大豆、甘薯和芝麻等品种单株产量和相关农艺性状之间的关联程度及品种筛选中都有报道，而关于樱桃番茄灰色关联分析及综合评价的报道较少。因此，本研究拟选用灰色关联分析法对太行山冷凉区引进的樱桃番茄进行品种单株产量与主要农艺性状的灰色关联分析及综合评价，以期为太行山冷凉区越夏茬口樱桃番茄品种选择提供参考，促进太行山区番茄产业发展。

1　材料与方法

1.1　试验材料

本研究以引进15个樱桃番茄品种为试验材料，名称和编号分别为：‘黄金果’（X₁）、‘美味千禧’（X₂）、‘紫桃二号’（X₃）、‘紫贝贝一号’（X₄）、‘绿翡翠’（X₅）、‘吖蜜’（X₆）、‘中樱8号’（X₇）、‘樱红1号’（X₈）、‘樱粉4号’（X₉）、‘樱黄1号’（X₁₀）、‘浙樱粉1号’（X₁₁）、‘浙樱黄2号’（X₁₂）、‘浙樱粉3号’（X₁₃）、‘橙蜜1号’（X₁₄）和‘橙蜜2号’（X₁₅）。

1.2　研究方法

试验于2022年3—9月在石家庄市平山县合河口乡常峪村塑料大棚进行，定植前安装滴灌，覆盖黑色地膜，正常栽培管理。植株于4月20日定植，株行距40 cm×80 cm。植株6穗果后打顶，单干整枝，盛果期进行植株性状、果实性状和产量性状调查，每个品种调查10株。试验数据使用Excel、SPSS进行数据整理、图表制作及统计分析。

1.3　灰色关联度分析

单株产量及其构成因素用灰色关联度方法分析^［21-23］。把15个樱桃番茄品种单株产量和其他10个主要性状视为一个灰色系统，并将单株产量（Y₀）设定为参考数列，叶长（Y₁）、叶宽（Y₂）、叶片数（Y₃）、节间长度（Y₄）、茎粗（Y₅）、可溶性固形物含量（Y₆）、果实纵径（Y₇）、果实横径（Y₈）、平均穗结果数（Y₉）和平均单果重（Y₁₀）这10个性状设为比较数列。按照式（1）对原始数据标准化处理后，计算各比较数列（Y_i ）与参考数列（Y₀）绝对差值Δ _i （k），再根据式（2）计算单株产量与其他性状关联系数ξ_i （k）。

Y_i(k)=[{Y_i}^{\mathrm{’}}(k)-Y_i]/S_i（1）

{\xi }_i\left(k\right)=\frac{{\mathrm{\Delta }}_i{\left(k\right)}_{\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}+\rho {\mathrm{\Delta }}_i{\left(k\right)}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}}{{\mathrm{\Delta }}_i\left(k\right)+\rho {\mathrm{\Delta }}_i{\left(k\right)}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}}（2）

式中：Y_i （k）为标准化处理后值；Y_i^'（k）为原始数值；Y_i 为同一性状平均值；S_i 为同一性状标准差；ξ_i （k）为关联系数；\rho为分辨系数，取值0.5。Δ _i （k）=|Y_{\mathrm{0}}\left(k\right)-Y_i\left(k\right)|表示标准化处理后的参数与参考数列差数的绝对值。

1.4　综合评价

评价不同品种优劣时，根据刘美茹等^［24］、兰孟焦等^［25］方法，将供试品种的最优值设为理想品种X₀^［26］。方法参考1.3，首先对原始数据进行标准化处理，即参试品种X_i （k）除以理想品种理想值X₀（k），然后计算各参试品种与理想品种各性状绝对差值Δ _i （k），再根据式（2）计算参试品种与理想品种关联系数ξ_i （k）。同一品种各性状ξ_i （k）平均值为该品种等权关联度r_i （k）。根据各性状重要程度赋予不同权重，计算加权关联度r_i^'（k）。

\mathrm{等权}\mathrm{关联}\mathrm{度}:r_i\left(k\right)=\frac{\mathrm{1}}{n}{\displaystyle \sum _{k=\mathrm{1}}^n}{\xi }_i\left(k\right)（3）

\mathrm{加权}\mathrm{关联}\mathrm{度}:{\mathrm{r}}_i^{\mathrm{\text{'}}}\left(k\right)=\frac{\mathrm{1}}{n}{\displaystyle \sum _{k=\mathrm{1}}^n}Wk{\xi }_i\left(k\right)（4）

式中：n为评价性状个数；k为评估的性状数；Wk为各关联系数的权重。

2　结果与分析

2.1　樱桃番茄主要农艺性状表现及变异分析

对引进樱桃番茄品种的叶长、叶宽、叶片数、节间长度、茎粗、可溶性固形物含量、果实纵径、果实横径、平均穗结果数、平均单果重和平均单株产量这11个性状进行描述统计分析（表1），其变异系数分别为16.01%、17.93%、9.27%、17.72%、15.53%、8.06%、32.57%、23.39%、59.11%、81.11%和44.04%。表明引进的樱桃番茄品种在植株性状和果实性状上存在丰富的多样性，其中平均单果重变异最丰富，其次是平均穗结果数和平均单株产量。‘绿翡翠’平均单果数最重为68.07 g，平均单株产量最大为4.25 kg；‘中樱8号’叶宽最大为49.80 cm，茎粗最大为18.51 mm，表明植株性状表现较好；‘浙樱黄2号’平均穗结果数最大为52个，但平均单果重较小为4.12 g，说明此品种在管理中应及时整穗，调整穗结果数与单果重的大小关系。

2.2　樱桃番茄各性状间的相关性分析

对樱桃番茄农艺性状进行相关分析（表2）。结果显示：叶长与叶宽、茎粗呈极显著正相关（P<0.01），相关系数为0.901和0.884；叶宽与茎粗呈极显著正相关（P<0.01），相关系数为0.781；可溶性固形物含量与果实纵径、果实横径、平均单果重、平均单株产量呈极显著负相关（P<0.01），相关系数为-0.704、-0.733、-0.788和-0.810。以上结果说明，樱桃番茄叶宽和叶长的生长受到茎粗的影响，果实纵径、果实横径、平均单果重和平均单株产量是可溶性固形物含量的限制因素。

果实纵径与果实横径、平均单果重和平均单株产量呈极显著正相关（P<0.01），相关系数为0.822、0.927和0.908；果实纵径与平均穗结果数呈显著负相关（P<0.05），相关系数为-0.617；果实横径与平均单果重、平均单株产量呈极显著正相关（P<0.01），相关系数为0.928和0.766；果实横径与平均穗结果数呈极显著负相关（P<0.01），相关系数为-0.731；平均穗结果数与平均单果重呈显著负相关（P<0.05），相关系数为-0.558；平均单果重与平均单株产量呈极显著正相关（P<0.01），相关系数为0.905。以上结果说明果实纵径、果实横径及平均单果重影响平均单株产量，并且相互间呈极显著正相关。

2.3　樱桃番茄单株产量及主要农艺性状的灰色关联分析

将15个樱桃番茄品种各性状测定值进行标准化处理（表3），并求出初值化后Y₀与Y_i 各对应点的绝对差值（表4），获得Δ _i （k）_min和Δ _i （k）_max分别为0.002 5和4.617 9。

根据关联系数计算公式，进一步得出每个性状与单株产量关联系数和关联度，结果如表5所示。单株产量与各产量相关性状关联度排序为果实纵径＞平均单果重＞果实横径＞叶宽＞节间长度＞平均穗结果数＞茎粗＞叶长＞可溶性固形物含量＞叶片数。关联度反映各因子重要性差异，关联度越大表示该因子贡献作用越大，即对樱桃番茄产量影响越大。本研究表明：对樱桃番茄单株产量影响最大的是果实纵径，其次为平均单果重和果实横径，叶片数对其影响最小。

2.4　基于灰色关联分析樱桃番茄品种综合评价

进一步对15个樱桃番茄品种生产性能进行综合评价，将15个樱桃番茄品种各性状测定值标准化处理，计算绝对差值Δ_i（k），获得Δ _i （k）_min、Δ _i （k）_max分别为0和0.939 5。计算得到15个樱桃番茄品种各性状与理想品种关联系数ξ_i （k）。根据ξ_i （k），计算获得参试品种与理想品种等权关联度r_i （k）；采用赋值法确定权重系数，据此计算加权关联度r_i^'（k）^［27-28］。

根据表6进一步计算可得到不同番茄品种与理想品种的等权关联度，等权关联度越大的品种与理想品种最为接近。由等权关联度排序可知（表7），‘绿翡翠’（0.779 6）综合评价最接近理想品种，其次为‘紫桃二号’（0.677 9）、‘中樱8号’（0.677 7）、‘橙蜜1号’（0.675 7）、‘樱粉4号’（0.654 9）。在实际生产中，各性状指标的重要性不同，所以要根据实际对不同性状指标赋予不同的权重系数，进而计算加权关联度。由加权关联度排序可知（表7），‘绿翡翠’（2.786 5）综合评价最接近理想品种，其次是‘紫桃二号’（2.365 4）、‘中樱8号’（2.187 7）、‘樱粉4号’（2.090 2）、‘樱红1号’（2.002 5）。

对等权关联度和加权关联度进行比较可以看出，二者最终结果相差不大，等权关联度排序前5名樱桃番茄品种依次为‘绿翡翠’‘紫桃二号’‘中樱8号’‘橙蜜1号’‘樱粉4号’，加权关联度排序前5名依次为‘绿翡翠’‘紫桃二号’‘中樱8号’‘樱粉4号’‘樱红1号’。加权处理后，由于产量方面优势更加突出，因此产量较高的‘樱粉4号’‘樱红1号’位次提前。综合评价得出，品种‘绿翡翠’的综合性状最佳，其次为‘紫桃二号’‘中樱8号’，‘美味千禧’‘紫贝贝一号’‘吖蜜’表现较差，其他品种表现一般。

3　讨　论

3.1　灰色关联法在综合评价中的应用

植株主要农艺性状与产量密切相关，研究主要农艺性状与单株产量的关系，可找出与产量相关的内在性状，为番茄栽培推广及育种研究提供参考依据。虽然目前报道的番茄品种筛选和综合评价较多，但进行品种单株产量与主要农艺性状灰色关联分析研究的甚少。灰色关联法广泛应用于品种筛选及主要农艺性状与单株产量的关系分析中，可客观对所选品种进行综合评价，且克服了层次分析法、主成分法和隶属函数法需要大量样本的局限性，计算公式简单，便于工作者掌握和应用。但在生产实际中，在不同品种和环境因素的影响下，主要性状的相对重要程度可能不同，应根据品种和栽培环境等具体情况具体分析。

3.2　樱桃番茄主要性状表现分析

通过对引进的15个樱桃番茄品种和11个性状进行变异性分析，可知平均单果重的变异系数最高，高达81.11%，说明樱桃番茄单果重存在丰富的变异性。这与张逸鸣等^［29］对番茄自交系农艺性状的表型分析研究一致，但与贾晓军等^［30］对鲜食番茄农艺性状和产量的相关性分析结果不一致，这可能与品种间的性状差异或环境有关。本研究通过对主要性状做相关性分析，发现各性状间存在不同程度的相关性且绝大部分为显著或极显著相关，其中可溶性固形物含量与果实纵径、果实横径、平均单果重、平均单株产量呈极显著负相关，果实纵径与果实横径、平均单果重、平均单株产量呈极显著正相关，果实纵径与平均穗结果数呈显著负相关，果实横径与平均单果重、平均单株产量呈极显著正相关，果实横径与平均穗结果数呈极显著负相关，平均单果重与平均单株产量呈极显著正相关，平均穗结果数与平均单果重呈显著负相关。说明平均单果重越大，可溶性固形物含量越小，平均穗结果数越少，这与潘英杰等^［31］对基于不同品种和园区的番茄果实可溶性固形物含量对表型性状的响应研究结果一致。因此在生产中发现畸形花、畸形果应及时摘除，以免养分消耗影响单果重，同时应加大肥水管理以免因养分供应不足，影响产量和口感。

3.3　不同樱桃番茄品种灰色关联分析

对单株产量与各产量相关性状进行灰色关联分析，发现每个性状与单株产量存在不同程度关联。其中对樱桃番茄单株产量影响最大的是果实纵径，其次为平均单果重和果实横径，叶片数对其影响最小，表明可以通过改良果实纵径、平均单果重及果实横径提高单株产量，继而提高番茄产量。进一步对15个樱桃番茄品种综合分析，发现等权关联度和加权关联度排序最终结果相差不大，等权关联度排序前5位分别是‘绿翡翠’‘紫桃二号’‘中樱8号’‘橙蜜1号’‘樱粉4号’，加权关联度排序前5位分别是‘绿翡翠’‘紫桃二号’‘中樱8号’‘樱粉4号’‘樱红1号’。因时间关系本研究只评价植株性状和果实性状对樱桃番茄品种单株产量的影响，未考虑品种品质、抗逆性及气象资料等关键因子对产量的影响，后续有待进一步深入研究。

4　结　论

本研究通过对引进的15个樱桃番茄品种和11个性状进行变异分析、相关性分析和灰色关联分析，发现平均单果重、平均穗结果数、平均单株产量及果实纵径的变异系数较大；各性状间存在不同程度的相关性且绝大部分为显著或极显著相关；单株产量与各产量相关性状关联度排序为果实纵径＞平均单果重＞果实横径＞叶宽＞节间长度＞平均穗结果数＞茎粗＞叶长＞可溶性固形物含量＞叶片数。进一步对15个樱桃番茄品种综合分析，发现与理想品种关联度最大的3个樱桃番茄品种依次为‘绿翡翠’‘紫桃二号’‘中樱8号’，表明这3个品种综合表现较好，适宜太行山冷凉区推广种植。

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基金资助

河北省重点研发计划项目(20326911D)

河北省农业科技成果转化资金项目(21626903D)

河北省现代农业产业技术体系设施蔬菜创新团队项目(HBCT2023100203)