李 梅，田世龍*，胡新元，李守強，葛 霞，程建新，田甲春

（1.甘肅省農業(yè)科學院農產品貯藏加工研究所，甘肅 蘭州 730030；2.甘肅省果蔬貯藏加工技術創(chuàng)新中心，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅省農業(yè)科學院，甘肅 蘭州 730070）

中國馬鈴薯種植面積和總產量均居世界第一位，馬鈴薯成為繼水稻、小麥、玉米之后的第四大糧食作物[1]；甘肅省是中國馬鈴薯的主產區(qū)，種植面積連續(xù)穩(wěn)定在67萬hm2以上，鮮薯產量1 200萬t左右，均位居全國前三位[2]；馬鈴薯耐旱、耐瘠薄、適應性強，種植區(qū)域非常廣泛[3]，在甘肅省復雜的地形、氣候條件下形成了不同的主栽品種，以隴薯系列、天薯系列、莊薯系列、甘農薯為主的“甘味”馬鈴薯已成為甘肅省馬鈴薯產業(yè)發(fā)展的亮點和名片，享譽海內外[4]。馬鈴薯產業(yè)已成為帶動全省農業(yè)農村經濟發(fā)展、促進農業(yè)增效、農民脫貧致富的特色優(yōu)勢主導產業(yè)。

近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對馬鈴薯品種的品質要求不僅在外觀上，更注重內在品質和風味；而且隨著中國馬鈴薯加工業(yè)的快速發(fā)展，中國的馬鈴薯已從一個單純的糧食作物轉變成具有多種用途的經濟作物，馬鈴薯產業(yè)的發(fā)展和市場需求的變化也對品種品質特性提出了更多、更高的要求[5]。馬鈴薯塊莖的品質性狀是由復雜的微效多基因控制的數(shù)量性狀，除品種自身的遺傳性狀外，其品質優(yōu)劣很大程度上取決于外界條件，包括自然氣候、土壤肥力、栽培管理技術條件等[6]，即使同一品種在不同地域種植時，所處的環(huán)境和氣候條件有差異，也會對馬鈴薯的品質產生很大的影響[7]。

據文獻報道，很多學者利用灰色關聯(lián)度分析對馬鈴薯進行各方面的研究。李建武和王蒂[8]應用灰色關聯(lián)度分析，研究馬鈴薯種質生理生化指標與抗旱性的關系，得出葉片相對含水量、超氧化物歧化酶活性、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量等指標可作為抗旱性鑒定指標的結論。研究者運用灰色關聯(lián)度分析還在馬鈴薯育種數(shù)量性狀[9]、新品種栽培性狀[10]以及產量與主要農藝性狀、氣候因子[11,12]等方面做了分析研究，明確了馬鈴薯產量與收獲株數(shù)、單株塊莖重、主莖數(shù)等數(shù)量性狀以及與溫度、水分、光照等氣候因子的相關關系，但利用灰色關聯(lián)度分析綜合評價馬鈴薯塊莖品質，進而作為依據進行馬鈴薯區(qū)域合理布局方面的研究還未見報道。

為此，本研究采用灰色關聯(lián)度分析法，對甘肅省4個不同生態(tài)區(qū)的13個主栽馬鈴薯品種（系）的部分營養(yǎng)品質進行綜合評價，旨在為甘肅省各區(qū)域調整馬鈴薯種植結構、品種科學合理布局及利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試馬鈴薯：供試13個馬鈴薯品種（系）分別為‘隴薯7號’‘隴薯8號’‘隴薯9號’‘隴薯10號’‘隴薯11號’‘隴 薯14 號’‘L1027-10’‘L1036-34’‘L1039-6’‘LY08104-12’‘青薯9號’‘天薯11號’和‘中薯18號’，原種均由甘肅省農業(yè)科學院馬鈴薯研究所會川試驗站提供。

1.2 試驗不同生態(tài)區(qū)及主要氣候條件

試驗設置4個不同生態(tài)區(qū)。中部半干旱區(qū)屬南溫帶半濕潤氣候，平均海拔2 080 m，年均溫度5.7～7.7℃，無霜期122～160 d，年均降雨量350～600 mm；高寒陰濕區(qū)屬溫帶大陸性氣候，平均海拔2 936 m，年均溫度6.8℃，無霜期166 d，年均降雨量500 mm左右；隴東半干旱區(qū)屬溫帶季風性大陸氣候，平均海拔1 204 m，年均溫度9.5～10.7℃，無霜期140～180 d，年均降雨量400～600 mm；河西綠洲灌區(qū)屬大陸性氣候，平均海拔1 850 m，年均溫度6℃，無霜期112～165 d，年均降雨量131 mm。

1.3 試驗設計

試驗于2016、2017和2018年進行，試驗為兩因素隨機區(qū)組設計，因素分別為品種（系）和試驗點。品種（系）13 個，試驗點4 個，分別設在甘肅省定西、渭源、慶陽和張掖；試驗設3次重復，小區(qū)面積50 m×3 m=150 m2，4行區(qū)，行距為70 cm，株距為30 cm，每行種植152 株，每個品種種植608株。4個不同生態(tài)區(qū)采用相同試驗方案。

1.4 測定指標及方法

試驗所用分析材料均為各試驗點田間統(tǒng)一收獲的馬鈴薯塊莖。各試驗點的試驗材料由各地收獲后及時運輸至甘肅省農業(yè)科學院農產品貯藏加工研究所，貯藏于3～5℃恒溫庫，試驗材料全部收集后，由甘肅省農業(yè)科學院農業(yè)測試中心在7 d內測定完成。

試驗主要測定指標為干物質、淀粉、還原糖、蛋白質和維生素C（VC）含量，均參照GB 5009系列標準進行測定，其中干物質含量參照GB 5009.4-2016[13]，淀粉含量參照NY/T11-1985[14]，還原糖含量參照GB/T 5009.7-2016[15]，蛋白質含量參照GB/T 5009.5-2016[16]，維生素C 含量參照GB/T 5009.86-2016[17]。

1.5 分析原理與方法

基于灰色關聯(lián)度分析進行綜合評價，運用灰色關聯(lián)度理論和模糊數(shù)學方法中的權重決策法[18-20]，確定VC含量、干物質含量、還原糖含量、淀粉含量和蛋白質含量5個指標的權重，以此為基礎構建綜合評價模型，作灰色關聯(lián)度分析。參試品種以X 表示，指標以k表示，各參試品種X在指標k處的值構成比較數(shù)列Xi（i=1,2,......,13），X0是所有參試品種（系）各項指標的最優(yōu)值構成的參考列，作為理想參考品種，記為{X0（k）}（k=1,2,....5），各項指標作為評價指標作為比較數(shù)列，即參評指標觀測值集合，記為{Xi（k）}（i=1,2,......,13；k=1,2,....5）。采用均值化方式對原始數(shù)據進行無量綱處理，并根據公式（1）、（2）和（3），分別計算各自的絕對離差、關聯(lián)系數(shù)、等權關聯(lián)度；參考判斷矩陣法給各指標賦權重（4），進一步根據公式（5）計算加權灰色關聯(lián)度。關聯(lián)度越大，則參試品種（系）越接近理想參考品種（系），其綜合性狀評價表現(xiàn)越優(yōu)；關聯(lián)度越小，則參試品種（系）越遠離理想參考品種（系），其綜合性狀評價表現(xiàn)越差。

以上公式中，k為指標數(shù)量，i為品種編號，Xi為參評數(shù)列，X0為理想參考列，ρ為分辨率系數(shù)，通常情況取值為0.5，n為參評指標總數(shù)。

1.6 數(shù)據處理

所有數(shù)據采用3年測定的平均值，統(tǒng)計分析在Excel 2016軟件中進行。

2 結果與分析

2.1 不同生態(tài)區(qū)不同參試品種（系）的主要品質指標及參考品種的確定

4個不同生態(tài)區(qū)參試馬鈴薯品種（系）的干物質、淀粉、蛋白質、還原糖和VC含量5個基本成分含量均存在差異。參試馬鈴薯品種（系）的VC 含量為6.07～43.74 mg/100 g，其中最高的品種是高寒陰濕渭源產區(qū)的‘天薯11號’，最低的品種是隴東半干旱慶陽產區(qū)的‘LY08104-12’。干物質含量為17.30～33.89 g/100 g，其中最高的品種是高寒陰濕渭源產區(qū)的‘隴薯8號’，最低的品種是河西綠洲灌區(qū)張掖產區(qū)的‘隴薯10號’。還原糖含量為0.06～1.48 g/100 g，其中最低的品種是河西綠洲灌區(qū)張掖產區(qū)的‘隴薯8號’，最高的品種是隴東半干旱慶陽產區(qū)的‘隴薯8號’。淀粉含量為11.00～26.30 g/100 g，其中最高的品種是高寒陰濕渭源產區(qū)的‘隴薯8號’，最低的品種是隴東半干旱慶陽產區(qū)的‘LY08104-12’。蛋白質含量為1.83～3.76 g/100 g，其中最高的品種是河西綠洲灌區(qū)張掖產區(qū)的‘L1027-10’，最低的品種是中部半干旱定西產區(qū)‘L1027-10’。

根據灰色關聯(lián)度分析的原理，參考各參試品種（系）的5個主要品質指標構成的參比數(shù)列Xi（k）設計構建一個適于本區(qū)域生產條件下理想的參考品種，為保證關聯(lián)度的正向性，考慮品種的區(qū)域適應性，依據參試品種（系）的5 個主要品質指標的最佳值，其中VC、干物質、淀粉和蛋白質含量取最大值，還原糖含量取最小值（但該品種不存在），構成參考數(shù)列X0（k）（表1）。

2.2 不同生態(tài)區(qū)不同參試品種（系）主要品質指標的無量綱化處理

由于所測原始數(shù)據單位不同，為消除不同量綱和數(shù)量級對品質評價的影響，保證各品質因素具有等效性和同序性，采用初值化法對馬鈴薯塊莖的5個品質指標進行初始化（各品質指標值與理想值間距離的絕對值），即數(shù)值的無量綱化處理，得到數(shù)據標準化處理值（表2）。

2.3 不同生態(tài)區(qū)不同參試品種（系）主要品質指標的絕對離差

根據公式（1），分別計算4個不同生態(tài)區(qū)不同參試品種（系）主要品質指標的絕對離差，計算結果見表3。

2.4 不同生態(tài)區(qū)不同參試品種（系）主要品質指標的關聯(lián)系數(shù)

利用公式（2），分別計算4個不同生態(tài)區(qū)不同參試品種（系）主要品質指標的關聯(lián)系數(shù)，計算結果見表4。

2.5 不同生態(tài)區(qū)不同參試品種（系）等權關聯(lián)度與加權關聯(lián)度的排名

利用前述關聯(lián)系數(shù)值，由公式（3）、（4）、（5）計算不同區(qū)域不同品種（系）馬鈴薯品質的等權關聯(lián)度和加權關聯(lián)度，關聯(lián)度值是參試品種與參考品種間的密切程度的表現(xiàn)，按關聯(lián)分析原則，值越大，說明該參試品種與參考品種越密切，即該品種越接近“理想品種”。從表5可以看出，4個不同生態(tài)區(qū)馬鈴薯品種（系）的加權關聯(lián)度和等權關聯(lián)度得出的排序基本一致，但加權關聯(lián)度值能更為真實地反映品種品質的綜合表現(xiàn)，因此本試驗中綜合評價采用加權關聯(lián)度；其中，中部半干旱定西產區(qū)‘隴薯8號’與“理想品種”最為接近（r*=0.912 9），綜合品質最好，其次是‘隴薯9號’（r*=0.890 9），‘L1027-10’的關聯(lián)度與“理想品種”相差最大（r*=0.672 6），綜合品質最差，其余品種（系）綜合品質居中。高寒陰濕渭源產區(qū)‘隴薯8號’與“理想品種”最為接近（r*=0.793 9），綜合品質最好，其次是‘L1039-6’（r*=0.733 0），‘隴薯10號’的關聯(lián)度與“理想品種”相差最大（r*=0.569 4），綜合品質最差，其余品種（系）綜合品質居中。隴東半干旱慶陽產區(qū)‘隴薯8號’與“理想品種”最為接近（r*=0.798 3），綜合品質最好，其次是‘L1039-6’（r*=0.794 0），‘LY08104-12’的關聯(lián)度與“理想品種”相差最大（r*=0.557 4），綜合品質最差，其余品種（系）綜合品質居中。河西綠洲灌區(qū)張掖產區(qū)‘L1039-6’與“理想品種”最為接近（r*=0.847 9），綜合品質最好，其次是‘隴薯8號’（r*=0.816 5），‘隴薯10號’的關聯(lián)度與“理想品種”相差最大（r*=0.574 9），綜合品質最差，其余品種（系）綜合品質居中。

3 討論

灰色關聯(lián)度分析法是一種多因素統(tǒng)計分析方法，該方法將灰色系統(tǒng)中模糊的灰色關系進行序列化和模式化，進而量化和序化灰色關系，從而對系統(tǒng)中的關鍵要素進行全面的、客觀的綜合評價，較客觀的反映出供試品種品質方面的綜合表現(xiàn)[21,22]。本研究運用灰色關聯(lián)度分析對甘肅4 個不同生態(tài)區(qū)、13個不同品種（系）馬鈴薯的5個營養(yǎng)品質指標進行綜合評價，加權關聯(lián)度位次排名與實際馬鈴薯品質基本保持一致，全面且真實地反映了參試品種的實際表現(xiàn)，中部半干旱定西產區(qū)加權關聯(lián)度排名前5位的馬鈴薯品種（系）依次為‘隴薯8 號’‘隴薯9 號’‘L1039-6’‘天薯11號’和‘L1036-34’，排名最后的是‘L1027-10’，綜合營養(yǎng)品質表現(xiàn)最差；高寒陰濕渭源產區(qū)加權關聯(lián)度排名前5位的馬鈴薯品種（系）依次為‘隴薯8號’‘L1039-6’‘LY08104-12’‘天薯11號’和‘隴薯7號’，排名最后的是‘隴薯10號’，綜合營養(yǎng)品質表現(xiàn)最差；隴東半干旱慶陽產區(qū)加權關聯(lián)度排名前5 位的馬鈴薯品種（系）依次為‘隴薯8 號’‘L1039-6’‘天薯11號’‘L1036-34’和‘隴薯9號’，排名最后的是‘LY08104-12’，綜合營養(yǎng)品質表現(xiàn)最差；河西綠洲灌區(qū)張掖產區(qū)加權關聯(lián)度排名前5位的馬鈴薯品種（系）依次為‘L1039-6’‘隴薯8號’‘天薯11號’‘隴薯7號’和‘L1036-34’，排名最后的是‘隴薯10號’，綜合營養(yǎng)品質表現(xiàn)最差。這與陳雷等[23]對區(qū)試花生品種品質評價和孫萬斌等[24]對甘肅不同區(qū)域紫花苜蓿品種品質評價的可行性一致。

有關不同區(qū)域不同馬鈴薯品種的品質評價，研究者也做了一些研究，如張鳳軍等[25]對西北7 個不同生態(tài)區(qū)的6 個馬鈴薯品種的淀粉含量、還原糖含量[26]、維生素C 含量[27]分別進行了穩(wěn)定性分析，以篩選適宜不同生態(tài)區(qū)的優(yōu)質馬鈴薯品種；但由于各地生產條件不同，生產用途各異，對于馬鈴薯品種各性狀的重要程度不同，利用單一因素篩選優(yōu)質品種，難免會出現(xiàn)誤差。應用灰色關聯(lián)度分析方法將灰色系統(tǒng)中各個要素進行綜合量化，對系統(tǒng)中的關鍵要素進行全面的、客觀的綜合評價，克服了依靠單一性狀評價品種優(yōu)劣的弊端，提高了對品種綜合評價的準確性和有效性，該方法能較客觀的反映出供試品種品質方面的綜合表現(xiàn)[28-31]。本研究利用3年時間，對甘肅不同生態(tài)區(qū)不同馬鈴薯品種（系）的具代表性的品質指標進行測定，利用灰色關聯(lián)度法進行綜合評價，以確定其對不同環(huán)境的適應性，從整體來看，灰色關聯(lián)度分析法能較全面的反映參試材料的綜合品質性能，采用該方法對馬鈴薯薯塊品質的綜合評價是切實可行的，對馬鈴薯品種（系）比較和生態(tài)適應性研究具有一定的指導和應用價值。

馬鈴薯薯塊的品質主要受品種和植地環(huán)境2方面因素的影響，本試驗在選取評價性狀時，只選取了品質指標，未能將馬鈴薯品質與不同區(qū)域的環(huán)境因子聯(lián)系起來；另外，衡量馬鈴薯薯塊的品質指標涉及多個方面，本試驗只對VC、干物質、還原糖、淀粉、蛋白質含量5 個基本指標進行了評價分析，未能將礦物元素、氨基酸組成、相關酶活特性等品質指標納入評價中，這些因子同樣也是影響馬鈴薯品種品質綜合性能的關鍵因子，對此將在后續(xù)試驗中進一步系統(tǒng)深入研究。