基于灰色關(guān)聯(lián)度和層次分析法的不同富士系品種果實品質(zhì)評價

摘" " 要：為建立一套快速篩選出適合伊犁河谷栽培的優(yōu)良蘋果品種的方法，以富士系蘋果品種為試材，選取單果質(zhì)量、硬度、總酸含量、可溶性固形物、固酸比5個核心品質(zhì)指標(biāo)作為主要評價指標(biāo)，采用層次分析法賦予主要品質(zhì)指標(biāo)的權(quán)重值，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對對伊犁河谷主要栽培的富士系蘋果品種果實品質(zhì)進行綜合評價。結(jié)果表明：各富士系品種加權(quán)關(guān)聯(lián)度值為0.5246～0.8576，煙富8號、晉18短枝富士、寒富、煙富7號、煙富6號的品質(zhì)與理想品種的差距最小，綜合品質(zhì)最接近理想品種，品質(zhì)最好；煙富3號、長富2號、石富的品質(zhì)較好；宮琦短枝的品質(zhì)較差。綜上，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)度和層次分析法可以有助于快速評判不同蘋果品種果品品質(zhì)，為良種選育應(yīng)用推廣提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：富士蘋果；果實品質(zhì)；灰色關(guān)聯(lián)度；層次分析法

中圖分類號：S661.2" " " " " 文獻標(biāo)識碼：A" " " " "DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2024.03.007

Comprehensive Evaluation of Different Fuji Apples Based on Grey Interconnect Degree Analysis and Analytic Hierarchy Process

LU Lei，TANG Jin

（Ili Kazak Autonomous Prefecture Academy of Forestry Sciences，Yining， Xinjiang 835000， China）

Abstract： To establish a rapid method for selecting excellent apple varieties suitable for cultivation in Ili River Valley， Fuji apple varieties were used as test materials. Five core quality indicators， including single fruit weight， hardness， total acid content， soluble solids， and solid acid ratio， were selected as the main evaluation indicators. The Analytic Hierarchy Process was used to assign weight values to the main quality indicators， and the Grey Relational Analysis method was applied to comprehensively evaluate the fruit quality of Fuji apple varieties mainly cultivated in the Ili River Valley. The results showed that the weighted correlation values of various Fuji varieties were 0.524 6 to 0.857 6. The quality difference between Yanfu 8， Jin18 Short Branch Fuji， Hanfu， Yanfu 7， and Yanfu 6 was the smallest compared to the ideal variety. Yanfu 3， Changfu 2， and Shifu had the closest comprehensive quality to the ideal variety and the best quality; The quality of Gongqi's short branches was poor. In summary， the application of grey correlation degree and analytic hierarchy process can help to quickly evaluate the quality of different apple varieties， and provide scientific basis for the promotion and selection of high-quality varieties.

Key words： Fuji apple; fruit quality; grey Interconnect degree analysis; analytic hierarchy process

蘋果是世界性水果，我國的種植面積和產(chǎn)量均居世界首位[1]，紅富士是目前全球主栽品種之一，因果個大、肉質(zhì)細(xì)、汁液多、 酸甜適度、耐儲藏等特點，深受果農(nóng)的喜愛。長富2號屬紅富士蘋果芽變的一個優(yōu)良品種，是最先引進到我國的一個富士品種，分布在各蘋果主產(chǎn)區(qū)[2]。但紅富士蘋果普遍存在著果形扁、偏斜、著色差等問題，我國科研單位先后選育出一系列著色系富士蘋果品種[3]，已在生產(chǎn)中大面積推廣應(yīng)用。目前，對不同產(chǎn)地間富士蘋果及富士蘋果與其他不同品種間的品質(zhì)指標(biāo)對比分析、不同樹冠部分品質(zhì)差異[4-10]及不同貯藏方法、采摘時間處理對紅富士品質(zhì)影響[11-13]的相關(guān)報道較多，而對同一地區(qū)的不同富士品種品質(zhì)指標(biāo)的對比分析少見報道。層次分析法是根據(jù)各評價因子對指標(biāo)影響的重要程度，通過計算得到不同評價指標(biāo)的權(quán)重[14-17] 。灰色關(guān)聯(lián)度分析法是通過構(gòu)造“理想品種”，計算各參試品種與“理想品種”加權(quán)關(guān)聯(lián)度，加權(quán)關(guān)聯(lián)度越大表示越接近“理想品種”，表明參試品種品質(zhì)越好[14，18-19]。近年來，運用層次分析法和灰色系統(tǒng)理論對蘋果、葡萄、油桃[4，18-19]進行綜合評價，能夠較全面地評價品種的優(yōu)劣。本研究參照李卓等[2]方法選取能代表整個蘋果外觀特征和風(fēng)味、口感、品質(zhì)的5個主要核心指標(biāo)（單果質(zhì)量、硬度、可溶性固形物含量、總酸含量、固酸比）為評價因子，運用層次分析與灰色關(guān)聯(lián)度分析相結(jié)合的方法對 9 個富士品種果實品質(zhì)進行綜合評價，篩選出適宜伊犁河谷發(fā)展的富士品種。在選取5個能表征蘋果果實基本品質(zhì)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，運用層次分析法得出9個富士品種果實品質(zhì)指標(biāo)的權(quán)重，采用灰色關(guān)聯(lián)度法對9個富士系蘋果品種的加權(quán)關(guān)聯(lián)度進行排序，評判蘋果品質(zhì)的優(yōu)劣，為今后不同富士優(yōu)系品種的推廣、應(yīng)用和良種選育提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地園位于新疆維吾爾自治區(qū)伊犁州林科院示范基地內(nèi)，該區(qū)域海拔750 m，年平均氣溫7.9 ℃，年均降水量230 mm，無霜期約170 d。土壤pH值8.0，土壤有機質(zhì)10.83 g·kg-1，速效氮109.81 mg·kg-1，速效鉀139.31 mg·kg-1，有效磷9.49 mg·kg-1[20]。試驗材料選取引種栽培的樹齡相近栽培管理水平相同的長富2號、宮琦短枝、煙富8號、石富、煙富3號、煙富7號、寒富、煙富6號、晉18短枝富士共9個品種。

1.2 測定內(nèi)容[21]

在果實成熟期每個品種采摘10個果實進行測定，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量果實縱橫徑來計算果形指數(shù)，用千分之一電子秤測量果實單果質(zhì)量，用游標(biāo)卡尺測定果實的縱徑和橫徑；果實硬度用GY-3型果實硬度計測定；可溶性固形物用日本愛拓 PAL-1便攜式數(shù)顯糖度計測定；總酸含量使用便攜式GMK-835N酸度計測定。

1.3 統(tǒng)計方法

所有數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2022軟件和SPSS 21.0軟件進行處理，多重比較采用鄧肯氏新復(fù)極差檢驗[22]。

1.4 灰色關(guān)聯(lián)度

依據(jù)蘋果各個品質(zhì)指標(biāo)確定理想品種各性狀比較理想的值，作為參考序列Xo[18]。以各參試品種的各個品質(zhì)指標(biāo)構(gòu)成比較數(shù)列Xi。 由于系統(tǒng)中各個品質(zhì)指標(biāo)的量綱不一樣，所以對原始數(shù)據(jù)需要消除量綱，轉(zhuǎn)換為可以比較的數(shù)據(jù)序列[23]。用初值化法[24]（用參考序列Xo除以各比較數(shù)列Xi，數(shù)值為0～1時進行無量綱化處理，得到關(guān)聯(lián)系數(shù)（ζ）和加權(quán)關(guān)聯(lián)度（r）。

Xo（j）={Xo（1），Xo（2），…，Xo（n）}（1）

Xi（j）={Xi（1），Xi（2），…，Xi（n）}（2）

式中， j表示不同品種的第j項指標(biāo)，j=1、2、…、n（n=9）；i表示第i個品種指標(biāo)，i=1、2、…、m（m=8）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同富士系蘋果品種果實品質(zhì)

由表2可以看出，不同富士蘋果8個品質(zhì)指標(biāo)的變異系數(shù)存在明顯差異。單果質(zhì)量變異系數(shù)為23.81%、硬度變異系數(shù)為18.51%，縱徑、橫徑、總酸含量、可溶性固形物、果形指數(shù)、固酸比變異系數(shù)均小于15%，離散程度較小，說明這6項指標(biāo)具有較穩(wěn)定的遺傳性。單果質(zhì)量是影響果實品質(zhì)的一項重要指標(biāo)，優(yōu)質(zhì)紅富士單果質(zhì)量應(yīng)在200 g以上[25-26]。除晉18短枝富士、煙富7號外，其他富士品種均超過200 g，其中寒富的單果質(zhì)量最大，達368.06 g，寒富的果實縱徑、橫徑值最大，顯著高于其他品種。9個富士系蘋果果形指數(shù)為0.82～0.86，果實形狀呈圓形或近圓形。蘋果硬度指單位果面上所能承受的壓力[27]，《紅富士蘋果》中規(guī)定，特級、一級、二級紅富士硬度應(yīng)大于6.5 kg·cm-2，9個富士系蘋果均達到二級以上果品要求，其中煙富8號的硬度最大，為12.21 kg·cm-2。可溶性固形物直接影響蘋果果實的營養(yǎng)成分、風(fēng)味和貯運性能，是評價蘋果優(yōu)劣的主要品質(zhì)指標(biāo)[28]。晉18短枝富士、煙富8號可溶性固形物最高，分別為18.37%、18.23%，顯著高于其他品種。固酸比（可溶性固形物除以總酸含量）是評價蘋果品質(zhì)優(yōu)劣的重要標(biāo)志，可以反映果實的風(fēng)味[29]。晉18短枝富士、煙富8號固酸比為13.7，在9個富士蘋果中風(fēng)味最濃。蘋果總酸含量直接影響貯運性能，含酸量低，不耐貯運[24]。9個富士系蘋果總酸含量為1.37～1.62。

2.2 相關(guān)性分析

對9個富士蘋果品種的各指標(biāo)進行相關(guān)性分析，由表3可知，單果質(zhì)量和果實橫徑呈正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)為0.987；單果質(zhì)量和果實縱徑呈正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)為0.994，果實橫縱徑間也存在極顯著正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)為0.979，表明果實橫徑越大，果實縱徑也越大。可溶性固形物與固酸比存在極顯著正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)為0.855。

2.3 權(quán)重

采用表4標(biāo)度法，根據(jù)這5個指標(biāo)對蘋果果實品質(zhì)影響的重要程度，構(gòu)造判斷矩陣見表5。計算λmax（最大特征根）為5.22，CI=0.055 7，RI=1.12，計算CR=CI/RI=0.05，CR=0.05＜0.1，進行一致性檢驗。結(jié)果表明，一致性檢驗滿意，所構(gòu)造的判斷矩陣合理[14，30]。根據(jù)構(gòu)造判斷矩陣得出影響果實品質(zhì)的主要5個核心指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，單果質(zhì)量為0.156 1，硬度和總酸含量的權(quán)重值最小，分別為0.107 9、0.092 5，可溶性固形物的權(quán)重值最大，為0.378 7，固酸比次之，為0.264 8。

2.4 灰色關(guān)聯(lián)度分析

2.4.1 構(gòu)建理想品種 除總酸含量外，取單質(zhì)量、硬度、可溶性固形物、固酸比各指標(biāo)測量值中的最大值作為理想品種的參考值[30]。即單果質(zhì)量為368.06 g、硬度為12.21 kg·cm-2、可溶性固形物為18.37%、固酸比為13.70，總酸含量為1.37 g·kg-1。

2.4.2 無綱量化 用初值法將不同富士系蘋果品質(zhì)指標(biāo)進行無量綱化處理[24，31]。

2.4.4 加權(quán)關(guān)聯(lián)度 根據(jù)層次分析法賦予不同富士系蘋果品質(zhì)指標(biāo)的權(quán)重值，由公式（4）計算出各品種的加權(quán)關(guān)聯(lián)度（表8）。關(guān)聯(lián)度大，說明該富士蘋果品種與構(gòu)建的理想品種相比，各項蘋果品種品質(zhì)指標(biāo)的相似程度越高，反之則差異大[30]。 從表 8 可知，煙富8號、晉18短枝富士的加權(quán)關(guān)聯(lián)度值最高分別為0.857 6，0.802 1，說明這2個富士蘋果品種的果實品質(zhì)接近理想品種的各項指標(biāo)，差距較小，其綜合品質(zhì)表現(xiàn)突出；宮琦短枝加權(quán)關(guān)聯(lián)度值最低，達0.524 6，其各果實品質(zhì)指標(biāo)距離理想品種的各項指標(biāo)差距較大。

3 討論與結(jié)論

對不同富士系蘋果品種果實品質(zhì)分析，除單果質(zhì)量、硬度外，縱徑、橫徑、總酸含量、可溶性固形物、果形指數(shù)、固酸比變異系數(shù)均小于15%，離散程度較小，說明這6項指標(biāo)具有較穩(wěn)定的遺傳性。對9 個富士品種的果實品質(zhì)指標(biāo)進行相關(guān)性分析，單果質(zhì)量與果實橫徑、單果質(zhì)量與果實縱徑果實縱橫經(jīng)間均顯示正相關(guān)，可溶性固形物與固酸比呈正相關(guān)，表明果實可溶性固形物越高，固酸比也越大。

選取9個富士系蘋果品種的單果質(zhì)量、硬度、總酸含量、可溶性固形物、固酸比5個核心品質(zhì)指標(biāo)作為主要評價指標(biāo)，采用層次分析法賦予主要品質(zhì)指標(biāo)的權(quán)重值，再采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對對伊犁河谷主要栽培的富士系蘋果品種果實品質(zhì)進行綜合評價。結(jié)果表明，煙富8號、晉18短枝富士、寒富、煙富7號、煙富6號的品質(zhì)與理想品種的差距最小，最接近理想品種，品質(zhì)最好；煙富3號、長富2號、石富綜合品質(zhì)較好；宮琦短枝的品質(zhì)較差。

權(quán)重賦值是灰色關(guān)聯(lián)度分析法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，常規(guī)賦值法一般采用專家打分法，較為主觀[32]，層次分析法是根據(jù)專家的經(jīng)驗，將主觀判斷定量化，再通過計算確定評價指標(biāo)的相對權(quán)重值[14-17]，與其他權(quán)重賦予方法相比，求得的加權(quán)值更客觀、科學(xué)、合理。Harker等[33-34]和Planchon等[35]對可溶性固形物、可滴定酸、硬度等蘋果品質(zhì)進行了研究，本研究是基于現(xiàn)有的試驗條件和氣候環(huán)境，選用僅能表征蘋果外觀品質(zhì)和基本風(fēng)味品質(zhì)的5個基本指標(biāo)，研究的指標(biāo)未兼顧考慮品種的果實營養(yǎng)成分、抗寒性、豐產(chǎn)性差異分析，以及果實色澤、營養(yǎng)成分、加工性能等指標(biāo)，今后將進一步加大研究，使富士系果實品質(zhì)評價體系更加完善。

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