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年 月 甘 肃 农 业 大 学 学 报 第 卷 第 期 双 月 刊 不 同 品 种 番 茄 果 实 矿 质 元 素 含 量 评 价 金 宁 肖 雪 梅 郁 继 华 金 莉 武玥 吕 剑 唐 中祺 闫 晓 花 甘肃农业大学园艺学院 甘肃兰州 摘 要 目的 探明不同品种番茄果实矿质元素含量的差异 方法 试验以 个高糖品种番茄为试材 采用钼 锑抗比色法及原子吸收光谱法测定了矿质元素 K 和 种矿质元素的含量 运用水平分 析 相关性分析 主成分分析及聚类分析对番茄果实矿质元素含量进行综合评价 结果 K 检验显示 种矿质元 素的含量均服从正态分布 水平分析显示不同品种番茄矿质元素含量存在显著性差异 种矿质元素的平均含量顺 序为 K 变异系数介于 K 相关性分析表明番茄果实中 元素含量间存在复杂的正相关关系 主成分分析结果显示 K 是番茄的特征无机元素 提取的 个主 成分累积方差贡献率为 利用主成分分析法依据矿质元素的综合表现对 个番茄品种进行了排序 得分 由高到低的顺序依次为 东风 粉太郎 冠群三号 金明 采用聚类分析依 据矿质元素含量的相似性 将 个番茄品种分为 类 第 类即中等矿质元素品种 包括 粉太郎 冠群三号 金明 和 第 类即高矿质元素品种 包括 东风 和 第 类即低矿质元素品种 为 结论 本研究结果将为番茄种质资源评价与利用提供一定的理论依据 关 键 词 番茄 品种 矿质元素 主成分分析 聚类分析 中 图 分 类 号 文 献 标 志 码 文 章 编 号 DOI 第 一 作 者 金宁 硕士研究生 通 信 作 者 肖雪梅 讲师 研究方向为设施蔬菜栽培生理与生物技术 郁继华 教授 博士生导师 研究方向为设施蔬菜栽培生理与生长调控 基 金 项 目 甘肃省科技重大专项计划 甘肃农业大学盛彤笙科技创新基金项目 甘肃省高等学校科研项目 收 稿 日 期 修 回 日 期 Evaluationonmineralelementcontentsinfruitsof differenttomatovarieties W Abstract K K 第 期 金宁等 不同品种番茄果实矿质元素含量评价 K K Keywords 番茄 olanumlycopersicum 原产于南美 洲西部的秘鲁 智利 玻利维亚及厄瓜多尔等国家的 高原或谷地 是茄科 番茄属中以成熟 多汁浆果为食用器官的草本植物 随着人们生活 水平的提高 大众的饮食文化也逐步高级化 人们对 于蔬菜产品的要求发生了显著的变化 不仅要求数 量充足和周年供应 而且更注重品种外观 风味和营 养等内在品质 果实品质的优劣已成为其市场竞争 力的核心因素 近年来 番茄果实的品质已成为消费群体和科 研人员共同关注的问题 描述番茄果实品质的指标 有很多 但多数研究都局限于番茄果实可溶性糖 有 机酸 糖酸比 维生素 等指标的研究 而对番茄果 实中矿质元素的报道较少 对不同品种的番茄果实 矿质元素积累也缺乏研究 番茄中各种矿质元素含 量之间的相互关系也尚未有明确的结论 关于果树 果实矿物质的相关研究表明 矿质元素种类 含量与 植物生长发育密切相关 它既可以直接参与到新陈 代谢过程中 也可以改变植株的形态和生物化学特 性 进而对产量及果实品质产生较大影响 各种矿 质营养的绝对含量以及它们之间的相互作用 决定 着果实可溶性固形物 维生素 有机酸含量以及果 实大小 果肉硬度 果形指数 着色程度 果实耐贮性 等品质 目前 在番茄品种的综合评价中应用较 多的方法主要有水平分析 主成分分析法 相关性分 析 聚类分析 隶属函数法 法等 韩泽 群等 利用主成分分析法将加工番茄品种的 个 农艺性状指标转化为 个主要指标 从不同的角度 给予了全面 客观的评价 梁梅等 研究番茄的 个农艺性状与果实中可溶性糖 维生素 和番茄红 素的相关性 以筛选出影响番茄果实营养品质的主 要农艺性状 从而为番茄果实品质性状的早期评价 提供依据 张余洋等 通过 模拟干旱胁迫对 新疆 个主要加工番茄品种进行萌芽期和幼苗期 耐旱性鉴定 采用聚类分析法对加工番茄发芽率 发 芽势 发芽指数 胚根长度 幼苗鲜质量 幼苗干质量 等指标进行比较分析 并依据相似性对加工番茄萌 芽期和幼苗期的耐旱性进行快速鉴定 但以上 种 分析方法大多用于番茄农艺性状指标的分析 而鲜 见其用于番茄果实矿质元素含量的评价 本研究以 个番茄品种为试材 以 K 和 种矿质元素为检测指标 运 用相关性分析 主成分分析和聚类分析对番茄品种 和矿质元素含量之间的关系进行分析与科学分类 旨在为正确评价番茄营养功能和番茄果实矿质营养 的品种差异提供科学依据 材 料 与 方 法 1 1 材 料 供试 个高糖番茄品种 表 均采自靖远县现 代农业示范区 苗龄 定植 定植时间为 年 月 日 定植基质为绿能瑞奇 基质 全 碱解 速效 速效钾 垄上双行定植 定植株距 行距 试验采用水肥一体化膜下滴灌的方式进行 灌水施肥 试验地立地条件和肥水管理一致 试验用 甘 肃 农 业 大 学 学 报 年 表 1 9 个 品 种 番 茄 信 息 品种 分枝习性 果色 果实熟性 来源 无限生长型 粉红色 中熟品种 上海坦都农场 无限生长型 粉红色 早熟品种 日本 无限生长型 粉红色 早熟品种 日本 无限生长型 粉色 中熟品种 上海坦都农场 无限生长型 粉色 早熟品种 上海坦都农场 粉太郎 无限生长型 粉红色 早熟品种 日本 冠群三号 无限生长型 粉色 中熟品种 寿光南澳绿亨农业有限公司 金明 无限生长型 粉红色 晚熟品种 香港丰瑞恩种业 东风 无限生长型 粉色 中熟品种 寿光南澳绿亨农业有限公司 番茄均采收于盛果期 1 2 方 法 番茄果实采摘后 杀青 烘干 用植 物组织粉碎机研磨 K 和 元素前处理为 消煮法 和 元素前处理 为干灰化法 元素的测定采用钼锑抗比色 法 K 和 元素测定采用 原子吸收光谱法 1 3 数 据 分 析 运用 对数据进行处理及作图 并用 进行 K 检验 方差分析 相关性分析 主成分分析及聚类分析 结 果 与 分 析 2 1 番 茄 果 实 矿 质 元 素 含 量 的 水 平 分 析 个 品 种 番 茄 果 实 矿 质 元 素 含 量 的 K 检 验 K K 检验法常被用来 检验样本是否符合正态性分布 它是用样本本身的 信息检验样本来自同一个总体正态分布假设的一种 统计检验方法 运用 数据处理系统的正 态性检验功能对 个不同品种番茄果实 种矿质 元素含量进行 K 检验 结果显示 K 渐近显著性 双侧 值 值分别为 和 均大于显著水平 表明 个不 同品种番茄果实矿质元素含量数据均服从正态 分布 个 品 种 番 茄 果 实 矿 质 元 素 含 量 分 析 由 表 可知 各品种间 K 及 元素含量以 品种 东风 最高 其中 K 及 元素含量 均显著高于其他 个品种 含量显著高于除 外的其他 个品种 和 含量以品种 最高 其中 含量显著高于其他 个品种 含量 显著高于除 东风 外的其他 个品种 和 含量以品种 最高 其中 含量显著高于除 东风 外的其他 个品种 含量显著高于其 他 个品种 这说明不同品种间的同一种矿质元素 存在着明显的差异 表 2 9 个 品 种 番 茄 果 实 矿 质 元 素 含 量 品种 K 第 期 金宁等 不同品种番茄果实矿质元素含量评价 续 表 2 品种 K 粉太郎 冠群三号 金明 东风 结果为平均值 标准误 n 个重复 每个重复 个果实 不同小写字母表示差异显著 n 番 茄 果 实 种 矿 质 元 素 含 量 分 析 本试验 统计了 个番茄品种中 种矿质元素含量范围 平 均值 标准差和变异系数 表 结果表明 在所测 定的 种矿质元素中 K 含量最高 含量最低 大 量元素 K 和 含量显著高于微量元素 和 其中 大量元素 K 和 之间 均存在显著性差异 微量元素 和 含量无显著 性差异 通常认为变异系数 为弱变异 为中等变异 为强变异 本试验 个品种番茄果实的 种矿物质含量的变异 系数介于 属于中等变异强度 其中 的变异幅度最大 变异系数为 表 3 番 茄 果 实 8 种 矿 质 元 素 含 量 元素 均值 范围 标准差 变异系数 K 结果为平均值 n 个重复 每个重复 个果实 不同小写字母表示差异显著 n 2 2 番 茄 果 实 矿 质 元 素 的 相 关 性 分 析 对番茄果实中 种矿质元素进行 相关 性分析 结果如表 所示 K 与 均呈正相关 其中 K 与 呈极显著正 相关 与 呈显著性正相关 与 均存在极显著正相关 与 均达到极显著正相关 与 呈正相关 其中 与 达到显著 正相关 与 达到极显著正相关 与 与 均呈负相关 但没有达到 显著水平 说明番茄果实中元素含量间存在复杂的 相关关系 2 3 番 茄 果 实 矿 质 元 素 含 量 的 主 成 分 分 析 主成分分析是实现降维的一种统计方法 在损 失较少信息前提下 用少数变量尽可能多地反映原 来变量的信息 以 种矿质元素含量为分析指标 对 甘 肃 农 业 大 学 学 报 年 表 4 番 茄 果 实 中 矿 质 元 素 的 相 关 性 分 析 元素 K K 表示极显著水平 表示显著水平 个番茄品种的 种矿质元素含量进行主成分分析 得到主成分特征值 贡献率和累积贡献率 表 如 图 所示 研究中按照累积贡献率大于 及特征 值大于 的原则 选择了 个主成分 结果如表 所 示 第一主成分特征值为 代表 个品种 种 矿质元素含量 的信息 第二主成分特征值 为 代表 个品种 种矿质元素含量 的信息 第三主成分特征值为 代表 个品种 种矿质元素含量 的信息 前 个主成分 累计方差贡献率为 说明这 个主成分反 映了原始变量 的信息 因此提取前 个主成分 代替原 个指标评价番茄矿质元素含量 对番茄 矿质元素含量评价的指标由最初的 个方面降为 个彼此不相关的主成分 达到了降维的目的 图 1 主 成 分 分 析 碎 石 图 表 5 番 茄 果 实 中 矿 质 元 素 主 成 分 分 析 的 特 征 值 及 方 差 贡 献 率 主成分数 特征值 方差贡献率 累计方差贡献率 主成分 主成分 主成分 2 4 番 茄 果 实 矿 质 元 素 含 量 的 综 合 评 价 主成分的载荷矩阵旋转之后载荷系数更接近 或者更接近 这样得到的主成分能够更好地解释 变量 由表 结果可知 主成分 主要综合了 K 因子负荷为 因子负荷为 因 子负荷为 因子负荷为 及 因 子负荷为 这 种矿质元素的信息 主成分 和主成分 分别与 因子负荷为 和 因子负荷为 有关 由于因子负荷均为 正值 位于正向分布 所以因子得分越高 所对应的 矿质元素含量越高 因为总方差 以上的贡献来 自第 主因子 因此认为 K 是番 茄的特征无机元素 如表 所示 用各矿质元素的主成分载荷除以 相对应主成分特征值的开平方根 得到 个主成分 中每个矿质元素所对应的系数即特征向量 以特征 第 期 金宁等 不同品种番茄果实矿质元素含量评价 向量为权重构建 个主成分的表达函数式 在以上 个表达式中 及 分别为标准化的 K 及 含量 以各个主成分对应的方差贡献率作为 权重 由主成分得分和对应的权重线性加权求和得 到综合评价函数如下 综合得分 根据主成分综合得分模型 可计算出 个番茄 品种 种矿质元素的综合得分和排序 表 综合 得分由高到低依次为 东风 粉太郎 冠群三号 金明 表 6 番 茄 果 实 8 种 矿 质 元 素 的 主 成 分 载 荷 矩 阵 及 特 征 向 量 元素 载荷值 特征向量 载荷值 特征向量 载荷值 特征向量 K 表 7 9 个 品 种 番 茄 果 实 矿 质 元 素 的 综 合 得 分 品种 综合得分 排序 粉太郎 冠群三号 金明 东风 2 5 番 茄 果 实 矿 质 元 素 含 量 的 聚 类 分 析 采用系统分析法将番茄 个品种 种矿物质含 量划分为 类 将样本划为不同类群以便于进行相 似性评价 结果如图 所示 个品种被划分为 类 第 类包括品种 粉太郎 冠群三号 金 明 和 这类品种的 种矿质元素的平均含 量均排名中等 矿质元素的综合品质较好 第 类包 括品种 东风 和 具有较高的 K 和 元素的平均含量 矿质元素综合品质 最好 排名前 名 第 类为品种 此品种 的 K 及 元素的平均含量均排名最低 矿质元素的综合品质最差 图 2 不 同 品 种 番 茄 果 实 矿 质 元 素 含 量 聚 类 分 析 讨 论 矿质元素是指除去碳 氢 氧外植株根系从土壤 或栽培基质中吸收的植物生长发育所必须的元素 主要包含大量元素 中量元素和微量元素三大类 K 是植物所需的两种大量元素 是植物体内结 构如细胞核的重要组分 在生长初期对植物根系伸 甘 肃 农 业 大 学 学 报 年 长有显著的促进作用 K 是植株中含量最多的金属 元素 参与植株体内各种代谢活动 同时还能够增强 植株的抗逆性 有研究表明 番茄叶片中 K 累积量 与光合能力呈正相关关系 茎叶中 含量影响植株 净光合速率 与 作为中量元素 对植物 也有重要作用 作为植物细胞伸长所必须的营养 元素 除参与植物体的很多生理生化反应外 还 有维持生物膜的稳定性 促进果胶合成 增强植物抗 病力及提高植物体内多种酶的活性等作用 研究表明 黄瓜 甜椒等蔬菜叶片的斑点病 番茄果 实的脐腐病等均与钙素供应不足有关 作为 植物叶片叶绿素的重要构成成分之一 土壤的酸碱 性 提供阳离子的种类及植物种类都会影响植株对 镁的吸收 镁肥对果类蔬菜及露地栽培的蔬菜更为 重要 是植物所需的微量元素 当微 量元素供应不足时 植株常表现出缺素症 进而影响 生长 产量及品质 当供应过量时同样会产生副作 用 严重时还会导致植物中毒 乃至给人和动物的健 康带来较大影响 等与叶绿素密切相 关 其中 元素与呼吸作用有密切关系 参与植物 体蛋白质和糖代谢等重要生理生化反应 还参与 植物的光合作用过程和固氮过程 适量的 能促 进种子的萌发 幼苗生长及花的正常发育等 锌与 和 聚合酶有重要关系 同时它也是植物 体内 种复合酶的构成成分之一 且有报道称 施 用锌肥可以提高番茄果实中维生素 含量 降低总 酸含量 果实中矿质元素含量与土壤养分具有直接关 系 但同时受自身营养吸收 运转和分配等因素影 响 同一种矿质元素在不同种类 不同品种果品中的 含量差异很大 匡立学等 研究发现苹果中 种矿 质元素指标的平均含量排序为 K 马小卫等 研究芒果矿质元素 得出 各营养元素含量为 K 而在本研究中番茄 种矿质元素含 量的排序为 K 果实中营养元素含量之间也存在着相互作用 多种 矿质之间的综合效应共同影响着果实的产量和品 质 分析果实中养分之间的相关性 有助于了解元素 间可能存在的关系 在番茄养分管理中可根据这些 关系采用科学的施肥措施调控养分的平衡 有时可 以通过减少一种养分的过量施用达到纠正另一种养 分缺乏的目的 例如 梨 果实中 和 之间 葡 萄 果实中 与 之间均存在显著正相关 李珊 珊 对谷子的研究中发现 K 与 都 具有较好的相关性 相互之间都 呈极显著正相关 在本研究中 K 与 呈极显著正相关 与 呈显著性正相关 与 均存在极显著正相关 与 均 达到了极显著正相关 与 达到了显著正相 关 与 达到了极显著正相关 与 与 均呈负相关 但相关性不显著 本研究结果明确了番 茄果实矿质营养元素之间的相关性 可为番茄的配 方施肥提供一定的理论依据 目前 果实品质性状的评价更趋向于客观化 定 量化 评价方法也趋向多元化和综合化 国内外已有 很多关于评价方法的研究和应用 主成分分析是一 种常见的多指标评价方法 其基本思想都是通 过降维 将多个具有一定相关性的观测指标转化为 少数几个新的指标 再依据各样品的因子得分进行 综合评价 使评价结果更加客观 合理 广泛运用在 农作物的数量性状分析和综合评价中 由于番 茄果实中矿质元素之间存在一定的相关性 本研究 通过主成分分析将所研究的 个矿质元素指标进 行简化 筛选出 K 是评价番茄果实 营养品质的特征矿质元素 进一步通过计算不同品 种果实矿质元素的综合分值 得出 个不同番茄品 种排名依次为 东风 粉太 郎 冠群三号 金明 聚类分析 是应用多元统计分析原理研究分类问题的一种数学 方法 主观因素少 分类结果客观 科学 并可同时对 大量性状进行综合考察 聚类分析方法是根据不 同性状间所具有的相关性或者是样品间的相似性或 差异性指标 定量地确定样本间的亲疏关系 现已广 泛用于李 桃 杏 梅 柿 葡萄 苹果仁 柑桔仁 枇杷 和甜瓜等果树果实品质的综合评价 本试验采用 系统聚类法按欧式距离进行系统聚类分析 个不 同品种共被分为 类 第 类包括品种 粉太郎 冠 群三号 金明 和 矿质元素的综合 第 期 金宁等 不同品种番茄果实矿质元素含量评价 品质较好 第 类包括品种 东风 和 矿质元素综合品质最好 排名前 名 第 类 为品种 矿质元素的综合品质最差 结 论 综上所述 个品种番茄中 种矿质元素的平 均含量由高到低依次为 K K 与 呈极显著正相关 与 呈显著性正相关 相关系数均在 以上 K 是番茄的特征矿质元素 不同品种番 茄间 种矿质元素的组成存在差异 可分为 类 第 一类为中等矿质元素品种 包括品种 粉太郎 冠群 三号 金明 和 五个品种 第二类为 高矿质元素品种 包括品种 东风 和 个品种 第三类为低矿质元素品种 包括 一个品种 按照主成分分析综合得分由高 到低 个不同番茄品种排名依次为 东风 粉太郎 冠群三号 金明 研究结果对番茄生产育种和消费 中的品种选择有一定的参考价值 参 考 文 献 陈军 不同种类的樱桃番茄营养品质分析及其耐弱光 效应研究 南京 南京农业大学 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 中国蔬菜栽培学 版 北京 中国农业出版社 曹元海 顾圣兴 韦洪珍 等 蔬菜新品种樱桃番茄品种 比较试验研究 现代农业科技 马斯纳 高等植物的矿质营养 曹一平 译 北 京 北京农业大学出版社 张小燕 陈学森 彭勇 等 新疆野苹果矿质元素与糖酸 组分的遗传多样性 园艺学报 张洋 日光温室番茄品种比较与综合评价 杨凌 西北农林科技大学 韩泽群 姜波 加工番茄品种多性状综合评价方法研究 中国农业科学 梁梅 周蓉 邹滔 等 番茄农艺性状与果实主要营养 成分相关性分析 西北农业学报 张余洋 王文杰 郭玲 等 胁迫下新疆主要加工 番茄萌芽期耐旱性评价 中国农学通报 谢鹏 郭素娟 吕文君 板栗 燕山早丰 不同类型枝条 在花期和幼果期的矿质元素含量比较 东北农业 大学学报 张守才 赵征宇 孙永红 等 设施栽培番茄的氮磷钾 肥料效应研究 中国土壤与肥料 王学征 李秋红 吴凤芝 胁迫下栽培型番茄 K 吸收 分配和转运特性 中国农业科学 陈军辉 谢明勇 傅博强 等 西洋参中无机元素的主 成分分析和聚类分析 光谱学与光谱分析 周志宏 陈晓明 丁扣琪 等 大棚番茄的需肥特性及 平衡施肥技术 现代农业科技 王虎兵 曹红霞 郝舒雪 等 温室番茄植株养分和光 合对水肥耦合的响应及其与产量关系 中国农业 科学 李兴华 方子森 牛俊义 大量及微量元素对胡麻幼苗 生长发育的影响 甘肃农业大学学报 冯东昕 李宝栋 可溶性硅在植物抵御病害中的作用 植物病理学报 伍烨 矿质元素 铜 铁 钙 锌 对黄瓜白粉病发生及 其生理生化特性的影响 扬州 扬州大学 陈清 卢树昌 果类蔬菜养分管理 北京 中国农 业大学出版社 鲍士旦 土壤农化分析 版 北京 中国农业出 版社 岳焕芳 程明 安顺伟 等 不同锌肥施用方式对番茄 果实的影响 北方园艺 匡立学 聂继云 李志霞 等 不同苹果品种果实矿质 元素含量的因子分析和聚类分析 中国农业科学 马小卫 马永利 武红霞 等 基于因子分析和聚类分 析的杧果种质矿质元素含量评价 园艺学报 林敏娟 黄金梨叶片 果实内营养物质含量变化及其 相关关系研究 保定 河北农业大学 甘 肃 农 业 大 学 学 报 年 匡立学 聂继云 李志霞 等 辽宁省 种主要水果矿 质元素含量及其膳食暴露评估 中国农业科学 李珊珊 品种与地域因素对谷子营养品质的影响研究 保定 河北农业大学 K K 古丽尼沙 卡斯木 木合塔尔 扎热 张东亚 等 基 于因子分析的无花果引进品种果实品质性状综合评 价 食品科学 runuscerasus 中国营养学会 中国居民膳食指南 北京 人民卫生出版社 聂继云 张红军 马智勇 等 聚类分析在我国果树研 究中的应用及问题分析 果树科学 责 任 编 辑 赵 晓 倩 上接第 页 李占 丁娜 郭立月 等 有机肥和化肥不同比例配施 对冬小麦 夏玉米生长 产量和品质的影响 山东 农业科学 张秋英 李发东 刘孟雨 冬小麦叶片叶绿素含量及光 合速率变化规律的研究 中国生态农业学报 孔祥波 徐坤 不同肥料对生姜产量及叶片光合作用 和叶绿素荧光特性的影响 植物营养与肥料学报 何志学 颉建明 卢家柱 等 氮肥水平对辣椒产量和 品质的影响 甘肃农业大学学报 黄东风 罗涛 邱孝煊 氮抑制剂对蔬菜产量和硝态氮 含量的影响 中国蔬菜 李杰 贾豪语 颉建明 等 生物肥部分替代化肥对花 椰菜产量 品质 光合特性及肥料利用率的影响 草业学报 刘红耀 不同肥料配施对大蒜生长发育 品质和养分 吸收的影响 武汉 华中农业大学 责 任 编 辑 李 辛
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