番茄幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的篩選與評(píng)價(jià)

番茄幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的篩選與評(píng)價(jià)

幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)是指反映幼苗健康程度的質(zhì)量或數(shù)量特征，包括形態(tài)指數(shù)、生長(zhǎng)指數(shù)和生理生化指數(shù)。國外有關(guān)幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究起步較早,莖粗、根冠比、干物質(zhì)含量、葉綠素含量和凈光合速率等指標(biāo)均可作為評(píng)價(jià)幼苗質(zhì)量的參考指標(biāo)。與形態(tài)指標(biāo)和生長(zhǎng)指標(biāo)相比,生理指標(biāo)因測(cè)定步驟繁瑣,誤差較大,缺乏穩(wěn)定性,在幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)方面應(yīng)用較少。因此,研究者更關(guān)注形態(tài)和生長(zhǎng)指標(biāo)在評(píng)價(jià)幼苗質(zhì)量方面的應(yīng)用。中國從20世紀(jì)80年代初提出壯苗指數(shù)的概念及計(jì)算方法,將包括莖粗/株高、全株干質(zhì)量在內(nèi)的多項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)用于幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià),此后,其相關(guān)報(bào)道不斷增多。劉偉明等選用莖粗、干質(zhì)量、鮮質(zhì)量以及(莖粗/莖高+地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量)×全株干質(zhì)量作為評(píng)價(jià)西蘭花幼苗質(zhì)量的指標(biāo),李勝利等選用株高、莖粗、節(jié)間距、比葉面積、(莖粗/株高)×全株干質(zhì)量作為評(píng)價(jià)黃瓜幼苗質(zhì)量的指標(biāo)。但是,形態(tài)及生長(zhǎng)指標(biāo)種類較多,不同指標(biāo)所反映的幼苗信息也不完全一致。幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),既容易造成混亂,又不利于統(tǒng)一比較。此外,由于蔬菜種類較多,不同蔬菜種類對(duì)同一指標(biāo)的敏感性和穩(wěn)定性也不同。因此,針對(duì)具體蔬菜種類,尋找一個(gè)隨幼苗質(zhì)量變化而響應(yīng)敏感,同時(shí)又測(cè)定容易、穩(wěn)定性較高的幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)非常重要。根據(jù)不同幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的生態(tài)學(xué)特征和包含的信息量,葛曉光將他們分為3類:簡(jiǎn)單指標(biāo)、相對(duì)指標(biāo)和復(fù)合指標(biāo)。番茄(LycopersiconesculentumMill.)為茄科番茄屬植物,是以成熟多汁的漿果為產(chǎn)品器官的世界性蔬菜作物,也是中國最主要的設(shè)施蔬菜作物之一。生產(chǎn)上,番茄多采用育苗栽培?？茖W(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明,秧苗質(zhì)量對(duì)番茄植株生長(zhǎng)發(fā)育以及果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)均有重要影響,但有關(guān)幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的相關(guān)研究還較少。因此,研究番茄幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)并建立質(zhì)量評(píng)價(jià)體系極為重要。本試驗(yàn)以番茄幼苗為研究對(duì)象,對(duì)常用的18個(gè)主要質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析,試圖篩選出能夠反映番茄幼苗健壯程度的可靠而又簡(jiǎn)便的評(píng)價(jià)指標(biāo),供番茄育苗和栽培生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用,為番茄育苗質(zhì)量評(píng)價(jià)和控制提供技術(shù)依據(jù)和有效方法。1材料和方法1.1種子幼葉的生長(zhǎng)試驗(yàn)于2012年7月-9月在南京市蔬菜科學(xué)研究所塑料大棚進(jìn)行,供試番茄品種為‘合作906’(有限生長(zhǎng)型)和‘合作908’(無限生長(zhǎng)型),分別由撫順市北方農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所和上海長(zhǎng)種番茄種業(yè)有限公司生產(chǎn)。采用穴盤基質(zhì)育苗,育苗基質(zhì)為V(泥炭)∶V(蛭石)∶V(珍珠巖)=2∶1∶1比例配制的混合基質(zhì)。7月28日浸種催芽,7月30日,選取胚根露出種皮的番茄種子播于72孔穴盤。幼苗子葉展平后,澆施日本園試配方營(yíng)養(yǎng)液供給幼苗礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng);子葉期每隔7d噴施1/4倍標(biāo)準(zhǔn)濃度營(yíng)養(yǎng)液1次,1片真葉期每隔7d噴施1/2倍標(biāo)準(zhǔn)濃度營(yíng)養(yǎng)液1次,2片真葉后每隔7d噴施1倍濃度標(biāo)準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)液1次。為了獲得生長(zhǎng)狀態(tài)不同的番茄幼苗,在番茄幼苗子葉出土后分別設(shè)置不同生長(zhǎng)條件。方法如下:(1)正常環(huán)境條件:溫室內(nèi)全光照(晴天中午光照度為1100~1300μmol·m-2·s-1),基質(zhì)濕度為飽和含水量的60%~80%,記為T0;(2)黑色遮陽網(wǎng)遮光:遮光后光照度為溫室全光照的30%~40%,記為T1;(3)灰色遮陽網(wǎng)遮光:遮光后光照度為溫室全光照的60%~70%,記為T2;(4)基質(zhì)較高含水量:基質(zhì)相對(duì)含水量為飽和含水量的80%,記為T3;(5)基質(zhì)較低含水量:基質(zhì)相對(duì)含水量為飽和含水量的20%,記為T4;(6)噴施PEG:子葉出土后每5d向每穴盤幼苗葉片噴施100mL100g/L的PEG溶液,造成水分脅迫,記為T5;(7)夜間保溫:子葉出土后,每天日落后用白色塑料布遮蓋幼苗,提高夜溫,第2天日出后揭開,形成低晝夜溫差環(huán)境,記為T6。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每處理重復(fù)3次。1.2指標(biāo)和方法的測(cè)量1.2.1葉面積、鮮質(zhì)量和幼鮮度幼苗株高為幼苗基部到生長(zhǎng)點(diǎn)的長(zhǎng)度(x1,cm);莖粗為子葉節(jié)下部1cm處的直徑(x2,cm),用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量;葉面積為植株總?cè)~面積(x3,cm2)用LI-3000C便攜式葉面積儀(美國LI-COR公司);全株鮮質(zhì)量為植株鮮質(zhì)量(x4,g),將幼苗用蒸餾水沖洗干凈,用吸水紙吸干水分后,置于分析天平上稱量;全株干質(zhì)量(x5,g)、葉干質(zhì)量(x6,g)、莖干質(zhì)量(x7,g)、地下部干質(zhì)量(x8,g)的測(cè)定是指幼苗稱完鮮質(zhì)量后在105℃下殺青15min,然后在80℃下烘干至恒量后分別稱量。1.2.2復(fù)合指標(biāo)的測(cè)定全株干質(zhì)量/全株鮮質(zhì)量(x9,g/g)、莖粗/株高(x10,cm/cm)、根冠比(x11,g/g)、葉干質(zhì)量/莖干質(zhì)量(x12,g/g)、地上部干質(zhì)量/株高(x13,g/cm)和葉面積/株高(x14,cm2/cm)。1.2.3根據(jù)上述測(cè)定的簡(jiǎn)單指標(biāo)和相對(duì)指標(biāo)計(jì)算以下復(fù)合指標(biāo)(莖粗/株高)×全株干質(zhì)量(x15)、(莖粗/株高+地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量)×全株干質(zhì)量(x16)、(莖粗/株高)×全株干質(zhì)量×葉片數(shù)(x17)和(莖粗/株高)×全株鮮質(zhì)量(x18)。2個(gè)供試品種中,‘合作906’測(cè)得的數(shù)據(jù)用于多元統(tǒng)計(jì)分析和篩選幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo),‘合作908’測(cè)得的數(shù)據(jù)用于篩選指標(biāo)的驗(yàn)證。1.3數(shù)據(jù)處理與分析以上測(cè)定數(shù)據(jù)用Excel2003軟件進(jìn)行變異分析,用SPSS16.0軟件進(jìn)行相關(guān)分析和聚類分析,用DPS9.5軟件進(jìn)行通徑分析。2結(jié)果與分析2.1生長(zhǎng)異質(zhì)性指標(biāo)由表1可看出,不同育苗條件下,番茄幼苗不同質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的變異范圍都比較大,說明各指標(biāo)受環(huán)境條件影響均較大,對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)敏感。其中,變異系數(shù)最大的是x7,為0.911,表明該指標(biāo)因幼苗質(zhì)量的差異變化幅度大;x8和x16的變異系數(shù)次之,分別為0.893和0.858。在所有指標(biāo)中,x10的變異系數(shù)最小,為0.133,表明莖粗/株高對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)不敏感,受環(huán)境變化的影響小。方差分析表明,在18個(gè)指標(biāo)中,除莖粗/株高外,其他指標(biāo)在不同生長(zhǎng)條件下的差異均達(dá)到極顯著水平。說明本研究的所有指標(biāo)都能在一定程度上反映幼苗的生長(zhǎng)狀況,可以作為評(píng)價(jià)幼苗質(zhì)量的指標(biāo)。2.2不同指標(biāo)間的相關(guān)性對(duì)表1中各指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析(表2),x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8、x13、x14、x15、x16、x17和x18等指標(biāo)兩兩間均呈極顯著正相關(guān),說明這些指標(biāo)間的變化在本質(zhì)上具有一致性,不同指標(biāo)間也存在可代替性。2.3測(cè)定值聚合酶pearson用類間平均鏈鎖法(between-groupslinkage)對(duì)番茄18個(gè)數(shù)量性狀指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)聚類,根據(jù)18個(gè)數(shù)量性狀指標(biāo)的測(cè)定值計(jì)算指標(biāo)間Pearson相關(guān)系數(shù)距離(Pearsoncorrelation)(圖1)。當(dāng)Pearson相關(guān)系數(shù)距離為10.3時(shí),可把幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)分為3類:第Ⅰ類包括x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8、x13、x14、x15、x16、x17和x18,共14個(gè)指標(biāo);第Ⅱ類包括全株干質(zhì)量/全株鮮質(zhì)量和根冠比2個(gè)指標(biāo);第Ⅲ類包括葉干質(zhì)量/莖干質(zhì)量和莖粗/株高2個(gè)指標(biāo)。2.4對(duì)幼苗質(zhì)量的影響在相關(guān)分析和聚類分析的基礎(chǔ)上,采用通徑分析,分析各簡(jiǎn)單指標(biāo)(x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8)對(duì)復(fù)合指標(biāo)(x15、x16、x17、x18)的作用。先以復(fù)合指標(biāo)x15、x16、x17、x18為依變量,以簡(jiǎn)單指標(biāo)為自變量,進(jìn)行再模擬和通徑分析(表3)。決定系數(shù)(R2)可以作為刻畫模型有效性的度量,R2越接近于1,說明模型越有效。4個(gè)模型的R2都接近于1,但第1個(gè)模型R2(x15)的決定系數(shù)最大,因此選擇x15作為評(píng)價(jià)幼苗質(zhì)量的可靠指標(biāo)。為進(jìn)一步分析各簡(jiǎn)單指標(biāo)與幼苗質(zhì)量相關(guān)性的大小,以x15為依變量,以各簡(jiǎn)單指標(biāo)為自變量,作進(jìn)一步通徑分析(表4)。x1、x4對(duì)x15的直接影響是負(fù)值,但通過x2、x3、x5、x6、x8較大的正向的間接作用,很大程度減小了其負(fù)面影響。x2、x3、x5、x8對(duì)x15有正向的直接作用,但通過x6的正向的間接作用被夸大。x7對(duì)x15的總作用較大,但直接作用較小。決策系數(shù)的排序結(jié)果反映了各變量對(duì)依變量綜合作用的大小,排序最大的變量為主要決策變量;排序最小的變量,若其決策系數(shù)為負(fù),則為主要限制性變量。x2、x3、x5、x6、x8的決策系數(shù)為正值,對(duì)x15有正向的決定作用,為主要決策變量,可作為評(píng)價(jià)番茄幼苗質(zhì)量的重要指標(biāo);x1、x4的決策系數(shù)為負(fù)值,對(duì)x15有負(fù)向的決定作用,為主要限制性變量,不適合用來評(píng)價(jià)番茄幼苗質(zhì)量。2.5不同質(zhì)量幼苗的綜合評(píng)價(jià)通過前述分析,認(rèn)為x2、x3、x5、x6、x8、x13、x14以及x15可作為評(píng)價(jià)幼苗質(zhì)量的推薦指標(biāo)。但其應(yīng)用效果如何還需要進(jìn)行驗(yàn)證。以品種‘合作908’在不同育苗條件下培育的幼苗為材料,測(cè)定前述各指標(biāo)數(shù)值,對(duì)所篩選出可作為評(píng)價(jià)幼苗質(zhì)量的推薦指標(biāo)(x1、x3、x5、x6、x8、x13、x14以及x15進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果見表5。同一指標(biāo)在不同育苗條件下變化較大,差異顯著(P<0.05)。但用單一指標(biāo)評(píng)價(jià)不同質(zhì)量幼苗的結(jié)果有時(shí)會(huì)不一致,例如:用莖粗作為評(píng)價(jià)指標(biāo),可以將T4(基質(zhì)較低含水量)和T5(噴施PEG)下生長(zhǎng)的幼苗歸為一類,而用葉干質(zhì)量評(píng)價(jià)幼苗質(zhì)量時(shí)可將T5和T6(夜間保溫)下生長(zhǎng)的幼苗歸為一類。因此可將8個(gè)指標(biāo)綜合考慮,選取包含更多幼苗質(zhì)量信息的復(fù)合指標(biāo)x15作為決策指標(biāo)?；|(zhì)較高含水量(T3)和正常環(huán)境(T0)條件下生長(zhǎng)的幼苗x15最大,可認(rèn)為是壯苗;灰色遮陽網(wǎng)遮光(T2)、基質(zhì)較低含水量(T4)、噴施PEG(T5)以及夜間保溫(T6)條件下的幼苗次之,為中等苗;黑色遮陽網(wǎng)遮光(T1)后的幼苗x15最低,為弱苗。3復(fù)合指標(biāo)的篩選多元統(tǒng)計(jì)分析方法能夠在多個(gè)對(duì)象和多項(xiàng)指標(biāo)互相關(guān)聯(lián)的情況下分析它們的內(nèi)在規(guī)律,在農(nóng)作物品種分類、抗逆性評(píng)價(jià)以及品質(zhì)分析等方面應(yīng)用普遍。蔬菜幼苗的株高、莖粗、葉面積、植株鮮質(zhì)量和干質(zhì)量、根冠比以及壯苗指數(shù)等數(shù)量性狀指標(biāo)具有簡(jiǎn)便且容易觀測(cè)的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于番茄幼苗質(zhì)量的評(píng)價(jià),但指標(biāo)過多容易造成混亂。陸幗一等曾對(duì)番茄幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了篩選,但近年來番茄幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)逐漸豐富,所用指標(biāo)也要求更加簡(jiǎn)便和準(zhǔn)確,本研究結(jié)合近年來應(yīng)用廣泛、操作容易的一些指標(biāo),通過多元統(tǒng)計(jì)分析方法將不同指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)、分類和刪減,科學(xué)篩選出有限數(shù)量、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便的番茄幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。本試驗(yàn)測(cè)定了18項(xiàng)番茄幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo),發(fā)現(xiàn)不同生長(zhǎng)條件下番茄幼苗各指標(biāo)變異范圍較大。除莖粗/株高外,17項(xiàng)指標(biāo)在不同生長(zhǎng)條件下差異均達(dá)極顯著水平,說明本試驗(yàn)所選取的指標(biāo)對(duì)環(huán)境響應(yīng)敏感,能較好地反映幼苗質(zhì)量的變化。相關(guān)分析可發(fā)現(xiàn)各指標(biāo)間的相關(guān)性,明確不同指標(biāo)間的內(nèi)在聯(lián)系。對(duì)番茄18個(gè)幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析,結(jié)果表明,株高、莖粗、葉面積、全株鮮質(zhì)量、全株干質(zhì)量、葉干質(zhì)量、莖干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量、地上部干質(zhì)量/株高、葉面積/株高、(莖粗/株高)×全株干質(zhì)量、(莖粗/株高+地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量)×全株干質(zhì)量、(莖粗/株高)×全株干質(zhì)量×葉片數(shù)以及(莖粗/株高)×全株鮮質(zhì)量?jī)蓛砷g相關(guān)性極顯著。說明這些指標(biāo)間聯(lián)系密切,相互依存并相互制約,最終影響番茄幼苗質(zhì)量。因此可以將這些指標(biāo)作為初步篩選指標(biāo)。聚類分析是根據(jù)樣品或指標(biāo)所具有的共同特征,對(duì)其進(jìn)行分類的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法。對(duì)18個(gè)幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)作聚類分析,可將他們分為3類,其中第I類指標(biāo)有14個(gè),包括株高、莖粗、葉面積、全株鮮質(zhì)量、全株干質(zhì)量、葉干質(zhì)量、莖干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量、地上部干質(zhì)量/株高、葉面積/株高、(莖粗/株高)×全株干質(zhì)量、(莖粗/株高+地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量)×全株干質(zhì)量、(莖粗/株高)×全株干質(zhì)量×葉片數(shù)和(莖粗/株高)×全株鮮質(zhì)量。在相關(guān)分析中,上述指標(biāo)中的任意兩個(gè)指標(biāo)間均存在極顯著相關(guān),進(jìn)一步證明這些指標(biāo)間存在密切的聯(lián)系。由于簡(jiǎn)單指標(biāo)和相對(duì)指標(biāo)信息量有限,不能反映更多的幼苗生長(zhǎng)信息,因而不足以準(zhǔn)確和穩(wěn)定地反映幼苗的質(zhì)量。因此,這些指標(biāo)一般只作為評(píng)價(jià)幼苗質(zhì)量的參考依據(jù)。與簡(jiǎn)單指標(biāo)和相對(duì)指標(biāo)相比,復(fù)合指標(biāo)能更加全面地反映出幼苗的質(zhì)量。因此本研究著重對(duì)4個(gè)復(fù)合指標(biāo)做進(jìn)一步探討。在相關(guān)分析和聚類分析的基礎(chǔ)上,做簡(jiǎn)單指標(biāo)對(duì)復(fù)合指標(biāo)的通徑分析,結(jié)果表明,4個(gè)復(fù)合指標(biāo)均能較好地反映番茄幼苗的質(zhì)量,其中簡(jiǎn)單指標(biāo)對(duì)(莖粗/株高)×全株干質(zhì)量(x15)擬合模型的決定系數(shù)最大。因此將(莖粗/株高)×全株干質(zhì)量確定為最適的番茄幼苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。各個(gè)簡(jiǎn)單指標(biāo)間有著復(fù)雜的相關(guān)關(guān)系,通徑分析雖然給出了各個(gè)指標(biāo)的直接作用和間接作用,但沒有給出綜合評(píng)價(jià),因此必須計(jì)算決策系數(shù)。對(duì)x15進(jìn)行通徑分析和決策系數(shù)計(jì)算,結(jié)果表明,莖粗、葉面積、全株干質(zhì)量、葉干質(zhì)