西瓜幼苗壮苗指数的构建

摘    要：为构建科学评价西瓜幼苗质量的壮苗指数，本试验以4叶1心西瓜穴盘苗为研究对象，通过加权模糊综合评判法构建出西瓜幼苗的综合评价指数;通过主成分分析法将14项指标进行成分归类以及指标组合;最后利用西瓜幼苗综合评价指数与壮苗指数的相关性分析筛选出最适宜的壮苗指数，并对其进行验证。结果表明，660株幼苗的综合评价指数范围为0.15～0.70;主成分分析结果将14项指标划分为4个主成分，通过相关性分析，得到2个相关性最大的壮苗指数：“总干质量×根干质量×总叶绿素×茎粗”和“地上干质量×根干质量×总叶绿素含量×茎粗”，相关系数分别为0.706、0.713，与京欣2号的相关系数分别为0.784、0.784，与早佳的相关系数分别为0.852、0.839。综上所述，“总干质量×根干质量×总叶绿素含量×茎粗” “地上干质量×根干质量×总叶绿素含量×茎粗”均可作为综合评判西瓜幼苗质量的壮苗指数。

关键词：西瓜;壮苗指数;模糊综合评判;相关性分析;主成分分析

中图分类号：S651 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2022）02-095-06

Construction of seedling index of watermelon seedlings

WANG Yulu， GONG Binbin， HAO Wenyu， ZHANG Yu， JIA Qiong， GAO Hongbo

（College of Horticulture， Hebei Agricultural University， Baoding 071001， Hebei， China）

Abstract： In order to construct a robust seedling index that can be used to scientifically evaluate the quality of watermelon seedlings， this study took watermelon seedlings with four leaves and one heart as the research object， and constructed a comprehensive evaluation index of watermelon seedlings through weighted fuzzy comprehensive evaluation method. The 14 indexes were classified and combined by principal component analysis. Finally， the correlation analysis between the watermelon seedling comprehensive evaluation index and the seedling index was used to select the most appropriate seedling index and verify it. The results showed that the comprehensive evaluation index range of 660 seedlings was 0.15-0.70. The results of principal component analysis divided 14 indexes into four principal components. Through correlation analysis， two seedling indexes with the greatest correlation were obtained： “total dry weight × root dry weight × total chlorophyll × stem diameter” and “ground dry weight × root dry weight × total chlorophyll × stem diameter”， with correlation coefficients of 0.706 and 0.713 respectively. The correlation with Jingxin 2 is 0.784 and 0.784， and that with Zaojia is 0.852 and 0.839， respectively. Therefore， both “total dry weight × total root dry weight × total chlorophyll × stem diameter” and “ground dry weight × total root dry weight × total chlorophyll × stem diameter” could be used as the seedling index for comprehensive evaluation of watermelon seedling quality.

Key words： Watermelon; Comprehensive index of strong seedling; Fuzzy comprehensive evaluation; Correlation analysis; Principal component analysis

我国是世界上最大的西瓜生产国，从2000—2017年，西瓜生产规模持续波动增长，2000年种植面积163.46万hm2，占世界西瓜总种植面积的52.25%，产量5 182.12万t，占世界总产量的67.7%;2017年种植面积达到188.15万hm2，占世界西瓜总种植面积的53.65%，产量7 904.31万t，占世界总产量的67.55%，年均增长率分别为0.95%和2.72%[1]。大规模、大面积的种植促使西瓜育苗集约化的产生。在生产中，西瓜的后期生长与品质很大程度上取决于幼苗的壮硕程度，健壮的种苗不仅移栽成活率高，而且移栽后能迅速恢复生长，产品的产量和质量明显提高[2]。目前，工厂化育苗中缺乏较为科学的蔬菜幼苗的质量评判方法，通常是采用单一指标来进行评判，由于幼苗的生长不仅受到环境因子的影响，还受栽培基质的成分与比例[3]、水肥供应量[4]、根际环境[5]等其他影响，单一指标存在较大的片面性。因此，在评判西瓜幼苗的健壮程度时需要综合考虑影响幼苗生长的关键性指标，否则会导致幼苗质量评价参差不齐。

壮苗指数是衡量幼苗壮硕程度的综合性指标，可以较为全面地评判秧苗质量[6]，但是由于不同种类的蔬菜幼苗指标特性不一样，无法用统一的壮苗指数来衡量。近几年对各类植物的壮苗指数开展了较多的研究：（茎粗/根粗+根干质量/地上部干质量）×全株干质量应用于丹参[7];（茎粗/茎高）×全株干质量应用于番茄[8];（茎粗/株高+根干质量/地上部干质量）×全株干质量应用于甜椒[9];地茎/（株高×全株干质量）应用于三色堇[10];茎粗/茎高×全株干质量应用于辣椒[11];（根/冠+茎粗/株高）×总质量应用于甜椒[12]等，但对于西瓜幼苗评价体系研究较少。目前，仍有很多研究通过较少指标甚至单一指标评价幼苗质量，吴学宏等[13]在评价西瓜幼苗质量上，仅通过主根长、须根数、百株鲜质量、子叶长、子叶宽和株高来评判，不能全面地代表幼苗质量;高凤菊等[14]在评价西瓜幼苗质量中直接将番茄的壮苗指数套用在西瓜上，不能准确地代表西瓜幼苗质量。王广印等[15]、李保会等[16]在衡量西瓜幼苗质量上，并没有测定叶片叶绿素含量，而叶绿素含量体现了幼苗光合作用能力，在缺乏叶绿素含量等生理指标下，评价结果也会有所偏差。

笔者在测定西瓜幼苗株高、茎粗、根系长度、根系体积以及叶片总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量等14项主要指标的基础上，构建出各指标适宜的隶属函数，通过加权模糊综合评判法[17]构建出较为科学的西瓜幼苗质量评价体系，利用主成分分析的方法，筛选出可以全面代表幼苗质量差异的关键指标，通过相关分析将关键指标的组合与构建出的西瓜幼苗质量评价体系进行比对分析，最终筛选出相关性高且品种间较为稳定的壮苗指数。为工厂化西瓜育苗的质量评判提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料来源

试验于2019年9—11月在河北农业大学试验基地进行。育苗采用50孔穴盘，基质按照V草炭∶V蛭石∶V珍珠岩=3∶1∶1混合配制而成。其中，用于壮苗指数构建的西农8号（西北农林科技大学）共计播种16盘;用于稳定性验证的京欣2号（北京市农林科学院蔬菜研究中心）和早佳8424（长春世嘉农业科技有限公司）分别播种3盘。待西瓜幼苗生长至4叶1心时进行各项指标测定。

1.2 测定指标与方法

随机选取660株西农8号4叶1心西瓜幼苗，洗净并用滤纸擦干，用直尺测量株高;用游标卡尺（日本三丰/IP67）测量茎粗;用剪刀将幼苗地上部与地下部分开，采用万分之一天平（奥豪斯/CP114）分别称量地上部、地下部鲜质量和全株鲜质量，并计算根冠比，根冠比=地下鲜质量/地上鲜质量;用根系扫描仪（GXY-A）扫描地下部并测量根系长度与体积;采用乙醇丙酮浸提法[18]测定叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量;测定完成后将幼苗地上部与地下部分别装入信封袋内置于鼓风干燥箱80 ℃下烘干至恒质量，并称量地上部、地下部和全株干质量。

1.3 西瓜壮苗综合评价指数的建立

1.3.1    单项指标隶属函数的确定    依据西瓜幼苗生长特性及现有的成苗指标，将14项指标分为3种类型。其中，株高过高或者过低幼苗品质均较差，隶属函数类型为抛物线型（式1）、幼苗茎粗指标达到一定程度时认为是优质苗，隶属函数为戒上型（式2），根系体积、根系长度、叶片总叶绿素含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量、根冠比（鲜样）、总干质量、地下部干质量、地上部干质量、总鲜质量、地下部鲜质量、地上部鲜质量等12项指标在许多研究中认为越大越好，没有明显的上限。因此，本试验中定义为直线型（式3）。

[μ1x=x-x1x2-x1              x1<x<x2    1.0                       x2≤x≤x3x4-xx4-x3                x3<x<x4;        （1） ]

[μ2x=x-x1x2-x1     x1<x<x21.0               x≥x2;                       （2）]

[μ3x=x-x1x4-x1。                                               （3）]

式中：μ1（x）为株高函数值，μ2（x）为茎粗函数值，μ3（x）为干鲜质量指标、色素指标和根系指标函数值，x1表示指标数值下限，x2表示指标最优数值下限，x3表示指标最优数值上限，x4表示指标数值上限。

1.3.2    综合评价指数的确定    采用多元线性回归法，通过指标的复相关系数确定各项指标权重。再依据加权综合评价指数的方法构建综合评价矩阵B=A×R（公式4，公式5），利用各单项指标权重系数与隶属函数之积求和，可得到各单株西瓜幼苗的综合评价指数。