娃娃菜属十字花科芸薹属白菜亚种,因其叶球小巧、口感脆嫩,被誉为“微型大白菜”,深受消费者青睐
[1]。作为一种半耐寒蔬菜,娃娃菜生长适温为5~25 ℃
[2],对栽培环境要求较高,品种间适应性差异显著。引种是丰富品种资源、提升区域生产效益的重要途径。不同生态区的气候土壤条件各异,因地制宜筛选适宜品种,才能充分发挥品种潜力,实现产业增效与农民增收
[3]。近年来,国内围绕娃娃菜引种开展了大量研究:魏廷珍等
[4]通过对8个娃娃菜品种的生育期、植物学性状、芽期耐寒性、商品性及产量进行比较,筛选出适宜高寒冷凉区推广的品种小黄蜂;李英等
[5]基于植物学性状、产量、抗病性及抽薹率等指标,从8个娃娃菜品种中筛选出3个适宜南京春季栽培的品种;冯海萍等
[6]采用主成分分析法对13个娃娃菜品种的生物学性状、产量性状及营养品质进行综合评价,筛选出韩童、春秋贝贝、金娃、田娃、帝国、金皇后等6个适宜宁夏南部山区种植的优良品种;余阳俊等
[7]在北京通州基地开展露地筛选试验,从10个娃娃菜品种中筛选出7个耐抽薹、黄心类型新品种,为春夏茬口品种布局提供了依据。
宁夏固原市地处六盘山东麓、黄土高原中西部,海拔1 248~2 945 m,全年日照时数超过3 000 h,有效积温3 300 ℃,无霜期约160 d,光热资源充沛,昼夜温差大,夏季气候冷凉干燥,土壤有机质丰富,环境清洁,病虫害发生较轻,是露地娃娃菜越夏栽培的理想区域
[8]。近年来,随着宁夏冷凉蔬菜产业快速发展,市场对娃娃菜品质、抗病性、丰产性及商品性等综合性状的要求不断提高,亟需引进和筛选适于本地生态条件且适销对路的优良品种,以支撑产业提质增效与可持续发展。本研究以引进的23个娃娃菜品种为试验材料,于宁夏农林科学院头营科研试验基地开展田间比较试验,系统测定并分析了36项涵盖表型性状、品质性状及抗病性的关键指标,结合相关性分析与熵权TOPSIS法进行多指标综合评价,旨在客观、精准地筛选出综合性状优良、适宜宁夏冷凉区越夏栽培的娃娃菜品种,以期为区域品种更新与生产布局提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
参试材料为引进的23份娃娃菜商品种,其中华耐金皇后、华耐金珑黄,由北京华耐农业发展有限公司提供;金娃2号由北京农醒达种业有限公司提供;尚金、金品,由福建金品农业科技股份有限公司提供;京春娃4号、京春娃3号、京箭65、京春娃2号,由京研益农(北京)农业科技有限公司提供;庆农夏阳、超级台宝、庆农45、金春宝,由厦门中厦种籽有限公司提供;春小宝、吉红,由中蔬种业科技(北京)有限公司提供;黄灿,由太原市颗赛颗种业有限公司提供;盛世,由北京金种惠农农业科技发展有限公司提供;金小童、益农皇妃、福将,由宁夏巨丰种苗有限责任公司提供;韩童,由北京农兴达种子有限责任公司提供;利宏,由河北利宏种业有限公司提供;金典、金娃,由北京东汇盛种业科技有限公司提供。参试娃娃菜品种生育期为55~60 d,以当地主栽品种华耐金皇后为对照(CK)。
1.2 试验地概况
试验地位于宁夏六盘山区露地娃娃菜越夏生产主产区固原市原州区宁夏农林科学院头营科研 试验基地。该地海拔1 545 m,年平均气温9 ℃,≥10 ℃有效积温2 500 ℃,无霜期165 d,年均降雨量439 m,属于半干旱气候区。土壤为浅黄土,0~20 cm土层土壤养分状况:有机质含量11.40 g/kg,全氮含量7.7 g/kg,全磷含量5.3 g/kg,全钾含量9.5 g/kg,碱解氮含量56.67 mg/kg,有效磷含量58.83 mg/kg,速效钾含量227.00 mg/kg。试验地前茬作物为芹菜。
1.3 试验方法
试验于2024年5月中旬至7月中旬进行越夏茬种植。试验采用随机区组设计,设置24个处理,每品种为1个处理,华耐金皇后为对照,株行距30 cm×30 cm,小区面积16 m2,垄面宽60 cm,垄沟宽40 cm,垄长8 m,每垄2行。每个处理定植106株,3次重复,试验区两边各设保护行1垄。机械整地覆膜,定植前结合整地基施有机肥(腐熟鸡粪)3 000 kg/hm2,复合肥(N、P和K质量比为15∶15∶15)450 kg/hm2,于4月上旬在当地日光温室进行穴盘育苗,5月上旬机械定植,苗龄30 d。常规大田管理,各处理田间管理一致。
1.4 测定指标及方法
1.4.1 表型性状调查
每处理随机取10株,参考国家农作物种质资源平台国家作物科学数据中心发布的《大白菜种质资源描述规范》,调查记录娃娃菜的株高、株幅、中肋长、中肋宽、中肋厚、外叶数、叶球纵径、叶球横径、短缩茎高、短缩茎横径、净菜率、叶球质量、单株总质量、生物产量、经济产量等数量性状,以及株型、叶形、叶色、中肋色、叶缘波纹、叶面、叶面毛刺、叶球形状、叶球抱合类型、叶球颜色、叶球内叶颜色等质量性状。
用直尺测量株高、株幅、中肋长、叶球纵径、叶球横径;用游标卡尺测量中肋宽、中肋厚、短缩茎高、短缩茎横径;用电子天平测量叶球质量、单株总质量,计算净菜率(净菜率=叶球质量/单株总质量);收获后每小区单收测量总质量,折算每公顷产量。用RSH Colour Chart比色卡测量叶色、中肋色、叶球颜色、叶球内叶颜色。
1.4.2 品质指标测定
按照食品安全国家标准,分别对参试品种的品质指标进行测定。粗纤维含量采用过滤法
[9]测定,抗坏血酸(Vc)含量采用2,6-二氯靛酚滴定法
[10]测定,可溶性糖含量采用3,5-二硝基水杨酸比色法
[11]测定,脂肪含量采用索氏抽提法和酸水解法
[12]测定,水分含量采用直接干燥法
[13]测定,蛋白质含量采用凯氏定氮法
[14]测定,干物质含量采用烘干法
[15]测定。
1.4.3 干烧心病和软腐病情况调查
每小区选中间垄种植的50株,调查干烧心病及软腐病发病情况。参考李雨桐
[16]、Tsuda等
[17]对娃娃菜软腐病、干烧心病的单株分级标准进行调查统计,计算各处理的病情指数。
软腐病病情分级标准:0级,无症状;1级,外围叶轻微少量水浸状病斑;2级,外围叶片水浸状病斑明显可见;3级,外围叶片腐烂,内部叶片水浸状病斑明显可见;4级,腐烂部分体积占植株总体积2/3 以上。
干烧心病病情分级标准:0级,无症状;1级,叶缘开始出现黄化;2级,叶缘褪绿黄化,发病面积占叶面积的25%以下;3级,叶缘中度黄化干枯面积占叶面积的 25%~50%;4级,叶缘黄化干枯部分占叶面积50% 以上。
软腐病、干烧心病抗性划分指标(病情指数) :高抗(HR),0.00~11.11;抗病(R),11.12~33.33;耐病(T),33.34~55.55;感病(S),55.56~77.77;易感(HS),77.78~100.00
[18]。
病情指数=∑(病情等级×发病株数)/(最高级数×调查总株数)×100。
1.5 品种综合评价
参考李曼宁等
[19]、宋慧等
[20]的方法,将参试娃娃菜品种的上述指标作为熵权TOPSIS法的原始数据矩阵,依次对其进行标准化处理、权重计算、加权矩阵构建、正负理想解距离计算,最后进行优劣性排序。
1.6 数据统计与分析
使用Excel 2017整理试验数据,用SPSS 21.0进行方差分析,用Origin 2021进行绘图。
2 结果与分析
2.1 不同娃娃菜品种数量性状分析
由
表2可知,娃娃菜表型性状中15个数量性状的变异系数为0.07~0.57,其中中肋长、短缩茎高的变异系数均大于0.2,表明参试娃娃菜品种在这两个性状上变异程度较大,具有较大选择潜力和改良空间。短缩茎横径和净菜率的变异系数均小于0.1,表明参试娃娃菜品种的这两个性状离散程度低。
调查发现,参试娃娃菜品种中,超级台宝和庆农夏阳的短缩茎高分别为10.59和10.51 cm,远远高于其他品种,表现出易抽薹、不耐寒的特性,因娃娃菜生产中先期抽薹后就完全失去商品价值,因此这2个娃娃菜品种不适宜在本地区栽培。京箭65的叶球纵径最大,为36.50 cm,叶球横径最小,为9.33 cm,叶球形状为长筒型,比较特殊。春小宝的叶球质量最小,为0.73 kg;经济产量最低,为58.28 t/hm2。韩童的叶球质量也较小,为0.87 kg;生物产量最低,为86.45 t/hm2。福将的叶球质量(1.74 kg)、单株总质量(2.62 kg)、生物产量(174.68 t/hm2)和经济产量(116.01 t/hm2)均为最高,可作为高产娃娃菜品种推广。
2.2 不同娃娃菜品种质量性状分析
由
表3可知,参试娃娃菜品种表型大多为株型直立或半直立、外叶绿或灰绿、中肋白或绿白、叶球炮弹型或短筒型或长筒型、叶球叠抱或合抱、叶球内叶黄色,其中符合当前大部分市场要求的娃娃菜叶球表型(叶球炮弹型或短筒型,抱合类型为叠抱或合抱,叶球内叶黄色)的品种有尚金、京春娃4号、京春娃3号、京春娃2号、盛世、金小童、益农皇妃、韩童、华耐金珑黄、利宏、金典、金春宝、福将、金娃等。23个娃娃菜品种中,表型比较特殊的品种有京箭65和吉红,其中京箭65表现为叶形长椭圆、绿白色中肋、叶球长筒型、拧抱、黄绿色、内叶浅黄;吉红表现为叶色浅绿、叶面无毛刺、叶球炮弹型、叠抱、叶球绿色、内叶橘黄,这2个品种可在适宜栽培区域依据市场需要作为特色品种生产。
2.3 不同娃娃菜品种品质性状分析
由
表4可以看出,参试娃娃菜品质性状中粗纤维、可溶性糖、脂肪、蛋白质含量的变异系数较高,均大于0.2,表明参试娃娃菜的这4个性状离散程度较高;水分含量的变异系数最小,仅0.01,表明娃娃菜水分含量变异程度较低。
由
表4还可以看出,参试娃娃菜品种的粗纤维含量平均为8.83 g/kg,其中盛世、利宏、吉红、庆农45、金典、福将的粗纤维含量较高,均大于10.00 g/kg。娃娃菜的Vc含量相对较高,参试娃娃菜品种Vc含量均高于0.20 g/kg,平均值为0.30 g/kg,其中Vc含量最高的是盛世,Vc含量最低的是春小宝和庆农夏阳;24个娃娃菜可溶性糖含量平均为15.87 g/kg,其中金春宝的可溶性糖含量最高,为30.80 g/kg,金典的可溶性糖含量最低,仅9.50 g/kg;参试娃娃菜品种脂肪含量平均为0.60 g/kg,水分含量平均为941.67 g/kg;参试娃娃菜蛋白质含量平均为16.38 g/kg,其中黄灿、盛世、金小童、超级台宝、利宏的蛋白质含量较高,均高于21.00 g/kg;参试娃娃菜的干物质含量平均为58.33 g/kg,其中黄灿、盛世、金小童、超级台宝、华耐金珑黄5个娃娃菜品种的干物质含量高于70.00 g/kg。
2.4 24个娃娃菜品种干烧心病和软腐病发病情况比较
由
表5可知,参试娃娃菜品种中华耐金皇后、金娃2号、金品、京春娃4号、京春娃3号、京箭65、吉红7个品种对干烧心病均表现为高抗,其余品种均表现为抗病;除利宏和金典对软腐病表现为抗病外,其余品种均表现为高抗软腐病。结合2种病害观察结果,华耐金皇后、金娃2号、金品、金春娃4号、金春娃3号、京箭65、吉红等品种同时表现为高抗干烧心病和软腐病。
2.5 娃娃菜表型性状和品质性状的相关性分析
对参试娃娃菜品种的15个表型数量性状和7个品质性状进行相关性分析,结果见
图1。由
图1可以看出,娃娃菜各性状间存在不同程度的相关性,其中株高、中肋长与叶球纵径呈极显著正相关,中肋宽、中肋厚与叶球横径呈极显著正相关;生物产量与外叶数、单株总质量、叶球质量和经济产量呈极显著正相关,与中肋宽呈显著正相关,与株高、株幅、叶球横径、短缩茎高、短缩茎横径呈正相关;经济产量与中肋厚、外叶数、单株总质量、叶球质量、生物产量呈极显著正相关,与中肋宽、叶球横径、短缩茎高呈显著正相关,与株高呈正相关,表明株高、株幅、中肋、叶球横径、短缩茎、外叶数、单株总质量、叶球质量等指标对产量性状均有正向促进作用。中肋宽、中肋厚、短缩茎高、短缩茎横径与粗纤维含量呈正相关;单株总质量、叶球质量与可溶性糖含量呈显著正相关;水分含量与中肋长和叶球纵径呈正相关,与中肋宽、叶球横径、净菜率呈显著负相关,与蛋白质、干物质含量呈极显著负相关;Vc含量与蛋白质含量呈显著正相关,与干物质含量呈正相关,与水分含量呈负相关;干物质含量与中肋宽、叶球横径、净菜率呈显著正相关,与叶球纵径呈显著负相关,表明娃娃菜中肋与短缩茎相关指标大则其粗纤维含量高,单株总质量、叶球质量较大则其可溶性糖含量较高,中肋长和叶球纵径大则其水分含量较大,中肋宽、叶球横径较大则其干物质含量较高。
2.6 娃娃菜品种综合评价
采用熵权TOPSIS法对除超级台宝、庆农夏阳2个在当地栽培易抽薹品种外的22个娃娃菜品种的表型数量性状、品质性状及干烧心病和软腐病发病情况进行综合评价,结果如
表6所示。相对接近度
C值越接近1,代表综合得分越高。由
表6可以看出,参试娃娃菜品种福将、京春娃3号、京箭65、京春娃4号、金典、金品、华耐金珑黄、吉红、金娃2号、尚金、金小童、盛世等12个品种的综合得分均较对照华耐金皇后高,表明这12个娃娃菜品种均适宜本地栽培,其中综合排名第1的品种为福将,其株幅较大,单株总质量、叶球质量、生物产量和经济产量均最大,粗纤维、Vc、可溶性糖、脂肪、蛋白质含量均高于对照,田间表现抗干烧心病和高抗软腐病,叶球炮弹型、叠抱、绿色、内叶黄色,耐抽薹性强,满足市场上大颗娃娃菜生产要求;综合排名第2的品种为京春娃3号,具有株高较矮、中肋较长、短缩茎较小、生物产量较高,粗纤维、Vc和水分含量相对较高,叶球短筒型、叠抱、桔黄色、内叶黄色、耐抽薹、高抗干烧心病和软腐病等特质,符合当前市场对中小颗娃娃菜品种的要求;综合排名第3的品种为京箭65,其单株总质量和叶球质量较高,叶球水分含量较高,粗纤维含量较低,田间表现高抗干烧心病和软腐病,是23个参试娃娃菜中唯一的高桩形拧抱叶球,适合抗干烧心病和软腐病、高桩形拧抱叶球的特殊娃娃菜类型生产需求。
3 讨 论
表型性状是基因与环境互作的直接外在表现,为品种的优劣判定提供了直观且可量化的科学证据
[21]。娃娃菜叶球表型性状是评价、区分和描述不同品种特性的关键农艺因子。本研究对参试娃娃菜品种的叶球表型性状进行研究发现,叶球形状有近圆球型、炮弹型、长筒型和短筒型,以炮弹型最多,短筒型次之;叶球抱合类型以叠抱和合抱为主;叶球颜色以绿色居多,黄绿色、黄色和桔黄色较少;叶球内叶大部分为黄色或浅黄色,说明娃娃菜叶球性状变异类型较为丰富,在引种时需重点结合市场需求进行品种特性筛选。
娃娃菜脆嫩多汁,清甜爽口,含有人体所需的蛋白质、脂肪、多种维生素和矿物质,营养丰富,同时是一种高纤低卡的食物
[22]。粗纤维、可溶性糖、干物质等影响其口感的品质指标直接决定娃娃菜的商品价值,此外,Vc、脂肪、蛋白质、水分也是娃娃菜重要的品质指标
[23]。本研究对24个娃娃菜品种的粗纤维、Vc、可溶性糖、脂肪、水分、蛋白质、干物质等品质指标进行测定,对比樊露泽等
[24] 的研究结果发现,娃娃菜粗纤维含量整体较大白菜低,而可溶性糖、蛋白质、Vc含量均高于大白菜,表明娃娃菜的口感及部分营养价值稍高于普通大白菜。对比冯海萍等
[6]、王高西等
[3]的研究结果发现,本研究所选娃娃菜品种的Vc、蛋白质含量较高,但可溶性糖含量总体偏低,这可能受气候条件、栽培管理措施及品种间差异等因素的影响。
娃娃菜在宁夏六盘山区露地栽培中常受到干烧心病、软腐病等病害影响,造成大幅减产,因此抗病性是娃娃菜引种中重点关注的指标之一。本研究对参试娃娃菜品种的软腐病和干烧心病田间自然发病情况进行调查,发现24个娃娃菜品种对软腐病和干烧心病均表现为抗或高抗,这可能与供试材料均为商业化品种、具备良好的抗性遗传基础有关。此外,也可能是本年度结球期降雨偏少、温度平稳,未形成软腐病流行的高湿环境,且试验采用起垄覆膜滴灌栽培,避免大水漫灌造成娃娃菜茎基部损伤,因此整体发病率和病情指数较低。
变异系数通常反映品种各性状的筛选潜力,变异系数越大,表明该性状的离散程度及变异程度越大,进行品种改良或筛选时效率更高
[25-26]。本研究计算了24个娃娃菜品种的15个数量性状和7个品质性状的变异系数,发现中肋长、短缩茎高及粗纤维、可溶性糖、脂肪、蛋白质含量的变异系数较大,表明不同娃娃菜品种的这6个性状变异程度较高,可作为本区域娃娃菜引种的关键筛选指标;短缩茎横径、净菜率、水分含量的变异系数均小于0.1,说明娃娃菜在这3个性状上差异较小。
相关性分析用于衡量两个或多个变量之间关系的强度和方向,通过一个变量变化,预测另一个变量随之发生的变化
[27]。对24个娃娃菜品种的15个数量性状和7个品质性状进行相关性分析,发现中肋宽、中肋厚、中肋长、短缩茎高、短缩茎横径、叶球纵径、叶球横径等指标与生物产量、经济产量及粗纤维、可溶性糖、水分、干物质含量等产量、品质性状间存在显著或极显著的相关关系,在实际生产中可通过观察娃娃菜关键表型性状对产量及部分品质性状进行预测。
熵权TOPSIS法是指将熵权法和TOPSIS法相结合,通过熵权法对各指标权重进行赋值后,采用TOPSIS法对参试娃娃菜品种进行逼近理想解排序,通过“客观赋权”与“科学排序”结合,将复杂的综合评价问题转化为一个稳定、透明、可量化的决策过程
[28]。本研究采用熵权TOPSIS法,依据形态特征、产量、品质等26个具体指标,对除在当地栽培易抽薹品种外的22个娃娃菜品种进行综合评价,筛选出排名较对照靠前的品种有12个,根据相对接近度
C值排名依次为福将>京春娃3号>京箭65>京春娃4号>金典>金品>华耐金珑黄>吉红>金娃2号>尚金>金小童>盛世,但在生产中需根据市场需求结合具体目标性状进行选择。
4 结 论
本研究通过对24个娃娃菜品种的35个具体性状进行统计分析,结合相关性与综合评价结果,筛选出适宜在宁夏六盘山冷凉区露地种植的差异化娃娃菜品种。基于丰产性、稳定性、耐抽薹性强、营养品质及主流市场对大颗型娃娃菜叶球外观的要求,筛选出适宜当地推广的品种为福将。
宁夏农林科学院对外科技合作项目“结球叶菜新优品种引进及配套栽培技术研究示范”(DW-X-2023003)
宁夏自然科学基金项目“外源钙缓解娃娃菜盐胁迫的生理机制研究”(2024AAC03391)
国家省部联动“十四五”重点研发计划项目“西吉县冷凉蔬菜产业绿色高效关键技术集成与示范”(2022YFD1100504)
宁夏科技基础条件建设专项“宁夏农业种质资源库基础条件建设”(2022DPC05001)