基于主成分分析、相关性分析和隶属函数法对22个马铃薯品种的综合评价

摘    要：为筛选出适宜甘肃旱作区种植的全粉加工用马铃薯品种，以天薯9号为对照，对22个马铃薯品种的11个农艺性状综合分析。结果表明，病毒病、植株晚疫病、块茎环腐病、单株产量、单株结薯数、单薯质量、商品薯率、还原糖含量及单产的变异系数较大，均超过30%；单产与商品薯率、单株质量、单株结薯数呈极显著正相关，淀粉含量与干物质含量呈极显著正相关，晚疫病与单株结薯数呈显著负相关；主成分分析结果表明单产、商品薯率、淀粉含量、干物质含量、植株晚疫病、病毒病累计贡献率为92.146 8%，可用这6个主成分代替11个农艺性状评价马铃薯品种；运用隶属函数综合评价，有17个品种超过对照，排名前三且得分由高到低的品种依次为宣薯5号、定薯4号、天薯11号。

关键词：马铃薯；农艺性状；主成分分析；相关性分析；隶属函数

中图分类号：S532 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）07-078-10

Comprehensive evaluation of 22 potato varieties based on principal component analysis， correlation analysis and membership function method

WANG Peng， LI Fangdi， GUO Tianshun， ZHAO Zhongliang， DOU Junhuan， LÜ Tai

（Tianshui Institute of Agricultural Sciences/Nation Potato Industrial Technology System of Tianshui Potato Comprehensive Experimental Station， Tianshui 741000， Gansu， China）

Abstract： To upgrade potato varieties in Gansu and screen main potato varieties with whole starch processing in arid mountain area， Tianshu NO.9 was used as control， the disease resistance， agronomic characters and high yield of 22 potato varieties were analyzed. The results showed that the variation coefficients of virus disease， plant late blight， tuber ring rot， tuber weight per plant， tuber number per plant， weight of single tuber， commercial potato rate， reducing sugar content and yield were 46.8%， 43.6%， 55.6%， 36.8%， 42.0%， 31.4%， 36.2%， 42.4% and 37.8%， respectively. The correlation analysis showed yield and commercial potato rate， tuber weight per plant， tuber number per plant had significantly positive relation， and yield was positively correlated with weight of single. The starch content and dry matter content had significantly positive relation. The plant late blight and tuber number per plant had negative relation. Factor analysis showed that the accumulative contribution yield， commercial potato rate， starch content， dry matter content， virus disease and plant late blight reached 92.146 8%. So the six principal components could replace eleven agronomic traits to evaluate potato varieties. The membership function analysis further suggested， seventeen varieties exceed the control variety of Tianshu NO.9， and the recommended order of the experimental potato varieties was： Xuanshu NO.5＞Dingshu NO.4＞Tianshu NO.11.

Key words： Potato; Agronomic trait; Principal component analysis; Correlation analysis; Membership function method

马铃薯（Solanum tuberosum L.）是茄科茄属的一年生草本植物，可食用部位为块茎，具有热量低、营养丰富、综合品质优良等特点，是一种粮菜兼用的农作物[1]。2015年我国启动的马铃薯主粮化战略，把其作为继小麦、水稻及玉米之后的第四大主粮[2]，推动了马铃薯由原料生产向产业化系列制成品的转变，但与其他发达国家相比，我国马铃薯加工业产能不足，适于加工的品种缺乏，加工利用率低的问题还比较突出[3]。随着马铃薯主粮化战略的实施，大众消费马铃薯从鲜食、饲用及淀粉加工逐渐向主粮化产品转变。但不同区域、不同品种及其加工品质方面存在较大差异，尤其是适于旱作区种植的全粉加工马铃薯品种特征特性方面的报道较少，全粉加工较淀粉加工有明显的区别，产品有马铃薯独特的气味，营养全面，可广泛用于食品添加及制作。针对这种现状，开展全粉加工用途的马铃薯品种特征特性的基础研究，是解决马铃薯精深加工问题的必由之路。

甘肃是我国马铃薯主要产区之一，2019年全省种植面积68.4万hm²[4]，90%以上的马铃薯种植区域为山地旱作区，马铃薯产业是该区域的特色优势产业、农业增效及农民增收的支柱产业[5]。马铃薯品种和种质资源日渐丰富，但以鲜食菜用为主，可用于加工的马铃薯品种较少，商品化加工不足。报道多以营养品质、抗旱性及产量等分析评价为主，而针对马铃薯的抗病性、丰产性及品质等方面，综合应用方差分析、相关性分析、隶属函数及主成分分析法研究的较少。因此，本研究根据《加工用马铃薯流通规范》中马铃薯全粉加工对品质的要求[6]，即干物质含量（w，后同）≥19%，且还原糖含量≤0.25%，单薯质量≥80 g，初步引进和利用符合该项要求的马铃薯品种，再结合马铃薯部分田间农艺性状，以当地主栽品种天薯9号为对照，对22个品种的抗病性、产量构成、单产及品质等进行调查，并结合方差分析、主成分分析、相关性及隶属函数等的研究，对参试品种进行综合评价，以期为筛选出适宜旱作区种植的全粉加工用马铃薯品种及丰富育种资源提供一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料共计22份（表1），其中来自甘肃的11份、云南3份、湖北2份、黑龙江2份、山西1份、青海1份、四川1份、贵州1份，对照为天薯9号，为当地的主栽品种。

1.2 试验田概况

试验设置在甘肃省天水市秦州区中梁镇试验示范基地内，海拔1650 m。试验地为山旱地，属于干旱半干旱雨养农业区；土质为黄绵土；前茬作物为冬小麦，土地平整，肥力中等，试验田周边无树木、建筑物等的遮挡。

1.3 试验田管理

2020年4月24日播种，10月15日收获。基肥施600 kg·hm^-2沃润得精制有机肥[总养分（N+P₂O₅+K₂O）含量≥5.0%，有机质含量≥45%]、225 kg·hm^-2磷酸二铵[总养分（N+P₂O₅）含量＞64.0%，N、P₂O₅、K₂O质量比18∶46∶0]、225 kg·hm^-2尿素（N含量＞46.4%）。6月18日追肥，施75 kg·hm^-2尿素。5月25日、6月24日各人工除草一次。其他农艺措施与当地常规大田管理措施相同。

1.4 试验方法

采用随机区组设计，3次重复。采用单垄单行种植模式，覆盖黑色地膜，起垄覆膜后点播种薯，待出苗齐全后追肥。小区长6.67 m，宽1.80 m，面积12 m²，行距0.60 m，株距0.33 m，每小区3行，每行20株，每小区60株，密度为50 500株·hm^-2。全试验占地面积792 m²。

1.5 试验项目及调查方法

1.5.1 田间性状 对各品种的抗病性、单产及产量构成等农艺性状，采用国家马铃薯区域试验记载标准进行[7]。抗病性方面包括病毒病、晚疫病及环腐病的发病程度；产量构成方面包括单株质量、单株结薯数、单薯质量及商品薯率；单产是指某一品种每hm²的产量。现就病害调查及商品薯率进行如下说明。

病毒病调查方法：每小区对角线五点取样，每点调查3株，共调查15株。以所有品种均现蕾后的第3～4周，统一调查全试验的发病程度。田间调查病毒病分为花叶病毒病和卷叶病毒病，具体调查时以主要发病类型为主。

花叶病毒病分级标准：0级为无任何症状；1级为植株大小与健株相似，叶片平展但嫩叶或多或少有大小不等的黄绿斑驳；2级为植株大小与健株相似或稍矮，上部叶片有明显的花叶或轻微皱缩，有时有坏死斑；3级为植株矮化，全株分枝减少，多数叶片重花叶、皱缩或畸形，有时有坏死斑；4级为植株明显矮化，分枝少，全株叶片严重花叶、皱缩或畸形，有的叶片坏死，下部叶片脱落，甚至植株早死。

卷叶病毒病分级标准：0级为无任何症状；1级为植株大小与健株相似，顶部叶片微束、退绿或仅下部复叶由顶小叶开始，沿边缘向上翻卷成匙状，质脆易折；2级为病株比健株稍低，半数叶片成匙状，下部叶片严重卷成筒状，质脆易折；3级为病株矮小，绝大多数叶片卷成筒状，中下部叶片严重卷成筒状，有时有少数叶片干枯；4级为病株极矮小，全株叶片严重卷成筒状，部分或大部分叶片干枯脱落。

晚疫病调查方法：晚疫病的调查取样与病毒病相同，晚疫病调查分为植株晚疫病和块茎晚疫病。植株晚疫病调查时，植株叶片出现晚疫病病斑即为病株，全小区出现中心病株后，全小区每周调查发病情况，以全试验最后发病品种的第3～4周，统一计算病株率和病情指数。植株晚疫病分级标准：0级为无病斑；1级为病斑面积不超过整个叶片面积的5%；3级为病斑面积不超过整个叶片面积的6%～10%；5级为病斑面积不超过整个叶片面积的11%～20%；7级为病斑面积不超过整个叶片面积的21%～50%；9级为病斑面积占整个叶片面积的50%以上。块茎晚疫病调查在试验收获时，统计各品种发病的薯块数量，计算病薯率。

环腐病调查方法：环腐病的调查取样与病毒病相同，收获时调查薯块发病程度。该病害分级标准：0级为无症状；1级为有明显的轻度感病，感病部分占微管束环25%以下；2级为感病部分占微管束环25%～75%；3级为感病部分占微管束环75%以上。

商品薯率调查方法：单薯质量在75 g以上的薯块为商品薯，收获时分级后称质量，计算商品薯率。

1.5.2 品质性状 收获1周后，测定不同品种的干物质、粗淀粉及还原糖含量，其中干物质含量采用直接干燥法[8]，淀粉含量采用苯酚－硫酸法[9]，还原糖含量采用3，5-二硝基水杨酸比色法[10]。