基于多元统计的不同黄瓜品种叶片矿质元素含量分析.pdf

收稿日期：2023-05-29；修回日期：2023-12-12基金项目：天津市教委社科重大项目（2019JWZD03）作者简介：王红香，女，在读硕士研究生，主要研究方向为植物资源利用与保护。E-mail：通信作者：吴惠惠，女，副研究员，主要研究方向为植物抗逆生理。E-mail：刘海学，男，研究员，主要研究方向为植物生理生化。E-mail：DOI：10.16861/ki.zggc.202423.0340基于多元统计的不同黄瓜品种叶片矿质元素含量分析王红香，张帆，刘海学，吴惠惠（天津农学院园艺园林学院天津300392）摘要：为探明不同黄瓜品种（含品系）叶片矿质元素含量的差异，以不同黄瓜品种叶片作为试验材料，利用原子吸收分光光度计测定 8 种矿质元素含量，并对结果进行多元统计分析与比较。结果表明，不同黄瓜品种叶片中均具有较丰富的矿质元素，其含量分布为 KCaMgNaFeZnMnCu；K 和 Na 元素含量最高的品种为 18-津绿60，Ca 和 Mg 元素含量最高的品种为津早圆润，Fe 和 Mn 元素含量最高的品种为 S312，Zn 元素含量最高的品种为20-津绿 80，Cu 元素含量最高的品种为 WGP91。不同黄瓜品种叶片的矿质元素比例也存在差异，其中 K Na 和 Fe n 差异较大，而 Ca Mg 和 Zn Cu 差异较小。20 个黄瓜品种可聚类成四类：第一类 K、Na、Mn、Cu、Zn、Fe 含量较高，但 Ca、Mg 含量较低；第二类 Ca、Mg 含量较高，但 K 含量较低；第三类 K 含量较高，但 Ca 含量较低；第四类 K、Ca、Mg 含量较高，但品种 S29 的 Mg 含量偏低。相关分析表明，Mg 和 Ca、Na 和 K、Mn 与 Fe 之间存在显著的正相关。主成分分析表明，品种 S312、津早圆润和 20-津绿 60 矿质元素含量综合得分排前 3 位，而 S26、18-津绿 60 和19-津绿 80 排后 3 位。研究结果可为黄瓜品种选育及科学合理施肥提供理论依据和技术支撑。关键词：黄瓜叶片；矿质元素；聚类热图；主成分分析；相关分析中图分类号：S642.2文献标志码：A文章编号：1673-2871（2024）02-038-08Analysis of mineral elements content in different cucumber varietiesbased on multivariate statisticsWANG Hongxiang,ZHANG Fan,LIU Haixue,WU Huihui（College of Horticulture and Landscape,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300392,China）Abstract:In order to investigate the differences in the mineral element content of different cucumber varieties（includingstrains）,a multivariate statistical approach was used to examine and compare the eight mineral element content of theleaves of various cucumber varieties,as assessed by an atomic absorption spectrophotometer.The results shown thatmany cucumber varieties have high mineral element content,with a pattern of KCaMgNaFeZnMnCu.The variety with the highest content of K and Na,Ca and Mg,Fe and Mn,Zn,and Cu is 18-Tsumegreen-60,TsubasaMorning Round,S312,20-Tsumegreen 80,and WGP91,respectively.There are also differences in the proportion ofmineral elements in the leaves of different cucumber varieties,with significant differences in K:Na and Fe:Mn,whilesmall differences in Ca:Mg and Zn:Cu.Four groups of 20 cucumber types may be identified:the first group has lowerCa and Mg concentration but greater K,Na,Mn,Cu,Zn,and Fe content.The K content is lower in the second category,while the Ca and Mg content is higher.The third group has higher K content and lower Mg content.The fourth group hashigher K,Ca,and Mg content but lower Mg content of S29.According to correlation analysis,a significant positivecorrelation existed between Mg and Ca,Na and K,and Mn and Fe.Principal component analysis revealed that the topthree combinations of mineral element content scores were S312,Jin Early Round,and 20-Zin Green 60,while the bottomthree combinations were S26,18-Zin Green 60,and 19-Zin Green 80.The research results may provide a theoreticalfoundation and practical support for scientific and acceptable fertilization as well as cucumber variety breeding.Key words:Cucumber leaves;Mineral elements;Cluster heat map;Principal component analysis;Correlation analysis中中 国国 瓜瓜 菜菜试验研究2024，37（2）：38-4538第2期，等：叶片矿质元素含量分析试验研究黄瓜（Cucumis sativus L.）也称胡瓜、青瓜，是葫芦科一年生蔓生或攀援草本植物，在国民经济中占据重要地位1。黄瓜含水量高，亦菜亦果，是重要的菜肴和补水食物，还含有丰富的维生素和矿质元素2。矿质元素是植物生长的必需元素，在植物生长过程中扮演着重要的角色，对维持机体正常的能量转换和新陈代谢等发挥着极其重要的作用3，缺少矿质元素会影响植物正常的生长发育，例如缺 Ca元素会出现植株矮化、节间短的现象；缺 Mg 元素会影响叶绿素的形成；缺 Fe 元素会引起植株叶片黄化等4。近年来，随着科学研究的深入，关于黄瓜矿质元素种类及含量的研究越来越受到人们重视5。郭刚军6研究了黄瓜幼果从开花前 2 d 到开花后 5 d的矿质营养元素含量变化，其中 B、K、Fe 元素在开花授粉后幼果发育期间含量变化相对稳定，Ca、Cu、Mg、Mn、Zn 元素含量则随着果实的发育呈下降趋势。刁春霞等7通过对大黄瓜和荷兰小黄瓜矿质元素含量的测定，表明人体所必需的常量元素 K、Ca、Mg 在两种黄瓜中均大量存在，荷兰小黄瓜中 K、Ca、Cu、Mn 元素的含量高于大黄瓜，而 Fe、Mg、Se元素的含量低于大黄瓜，Zn 元素在两种黄瓜样品中含量相当。孙涌栋等8通过对黄瓜果实膨大生长过程中的矿质元素含量的测定，表明在整个果实膨大过程中，Ca、K、Mg 元素含量最高，Cu、Mn 元素含量最低。综上可知，尽管国内已有关于黄瓜矿质元素的研究，但主要关注点在于果实，而未见基于多元统计以多品种黄瓜为材料对叶片矿质元素含量进行分析的报道。叶片作为黄瓜生长的基础，光合作用产生的能量和有机物是果实生长所需的基本物质。另外，叶片中含有的矿质元素也会随着光合作用产生的有机物向果实转运，为果实的生长和发育提供营养。因此，在黄瓜果实形成过程中，叶片供应的矿质元素对果实的发育和产量具有至关重要的作用。笔者利用原子吸收分光光度计测定不同黄瓜品种初花期叶片中 K、Ca、Mg、Na、Fe、Zn、Mn、Cu 等 8 种矿质元素含量，并经多元统计分析建立20 个黄瓜品种叶片矿质元素综合评价模型，旨在明确其矿质元素含量差异，以期为黄瓜初花期培肥管理和矿质营养诊断提供科学可行的理论依据。1材料与方法1.1材料试验于 2022 年 36 月在天津市绿丰园艺新技术开发有限公司和天津农学院实验室进行。试验材料为天津市绿丰园艺新技术开发有限公司种植的 20 个不同黄瓜品种（品系），分别为 S26、S27、S28、S29、S30、S34、S109、S111、S213、S279、S312、WGP91、WGP53、津早圆润、津绿 25、津绿 30、18-津绿 60、19-津绿 80、20-津绿 60、20-津绿 80。播种前将整齐度一致的种子消毒后在 2830 培养箱内催芽处理 68 h，淘洗干净后播种在育苗盘上，棚室温度控制在 2530，每天喷水 1 次，当黄瓜苗长到 3 叶 1 心时即可定植。在定植前 2 周左右，应对大棚内的土壤进行深耕施底肥，以充分保证黄瓜生长发育所需要的营养物质。定植后管理措施参照史晓燕等9的方法进行。当黄瓜植株长至初花期时（定植 60 d 左右），选取从黄瓜植株根部数第 5 片叶作为试验材料，每个品种随机选取 6 株，3 次重复。样品采集后立即放入冷藏保温箱，并及时带回实验室备用。1.2主要仪器和设备石墨炉原子吸收分光光度仪（TAS-990 super，北京普析通用仪器有限责任公司），火焰光度计（上海仪电分析仪器有限公司），高通量微波消解仪（MARS 6，美国 CEM 公司），消煮炉（EHD-24，北京东 航 科 仪 仪 器 有 限 公 司），电 热 鼓 风 干 燥 箱（XCA-80001，天津市华北实验仪器有限公司）。1.3样品前处理及矿质元素测定将采摘好的初花期黄瓜叶片放入电热鼓风干燥箱中 110 下杀青后，在 70 下烘干至恒质量。将干燥后的样品磨碎，称取 0.5 g 样品加入75%HNO310 mL，用高通量微波消解仪进行消解，消解后在电热炉上进行赶酸，赶酸至剩余 1 mL 后用超纯水定容至 50 mL10。利用原子吸收火焰分光光度计测定 Ca、Mg、Fe、Zn、Mn、Cu 元素含量，用火焰光度计测定 K 和 Na 元素含量11，3 次重复。1.4数据处理采用 Excel 2016 对数据进行统计，用 Omic-Share tool 制作聚类热图12，用 IBM SPSS Statistics26 进行相关性及主成分分析13，采用李跃红等14、李燕等15的方法构建矿质元素综合评价得分模型。2结果与分析2.1不同黄瓜品种矿质元素含量分析通过对 20 个黄瓜品种叶片样品矿质元素含量测定分析，结果表明不同黄瓜品种叶片 K、Ca、Mg、Na、Fe、Zn、Mn、Cu 等 8 种矿质元素含量均不相同（表 1）。20个黄瓜品种叶片中K元素含量较高的有18-津绿 60、王红香，等：基于多元统计的不同黄瓜品种叶片矿质元素含量分析39中国瓜菜第37卷试验研究20-津绿 80 和 19-津绿 80，含量（w，后同）分别为81 708.33、68 537.00、59 041.33 mgkg-1；S213 中K元素含量最低，为 23 209.33 mgkg-1。Na 元素含量较高的品种有 18-津绿 60、19-津绿 80 和 20-津绿 60，含量分别为 2 850.00、2 670.33、2 626.33mgkg-1；S109中 Na 元素含量最低，为 1 220.00 mgkg-1。Ca 元素含量较高的有津早圆润、S34 和 S29，含量分别为45 321.53、44 114.47、40 240.40 mgkg-1；S26 中 Ca元素含量最低，为 21 637.80 mgkg-1。Mg元素含量较高的品种有津早圆润、20-津绿60和 S34，含量分别为40 943.33、38 433.33、37 875.00 mgkg-1；S29 中 Mg元素含量最低，为 22 233.33 mgkg-1。Fe 元素含量较高的有 S312、20-津绿 60 和津绿 25，含量分别为243.53、169.33、148.43 mgkg-1；津绿 30 中 Fe 元素含量最低，为 15.43 mgkg-1。Mn 元素含量较高的有 S312、S28 和 S26，含 量 分 别 为 39.20、34.45、28.71 mg kg-1；WGP53 中 Mn 元素含量最低，为11.85 mgkg-1。Zn 元素含量较高的有 20-津绿 80、津早圆润和S30，含量分别为42.77、42.47、39.34mgkg-1；S26 中 Zn 含量最低，为 26.80 mgkg-1。Cu 元素含量较高的有 WGP91、S30、S312 和 S27，含量分别为18.03、15.73、15.28、15.28 mgkg-1；18-津绿 60 中 Cu元素含量最低，为 10.43 mgkg-1。由表 1 还可以看出，20 个黄瓜品种叶片中矿质元素的平均含量依次为：KCaMgNaFeZnMnCu，其中 K、Ca、Mg 含量较高，Fe、Zn、Mn、Cu 含量较少。从变异系数来看，Fe、Mn 变异系数较大，分别为 58.00%和 40.00%；Mg、Zn 和 Cu 变异系数较小，分别为 15.00%、14.00%和 12.00%。由此可以看出，虽然本试验材料生长的立地条件、水肥管理等情况均相同，但不同黄瓜品种叶片体内矿质元素含量却不相同，这就说明不同黄瓜品种叶片在矿质元素吸收和利用方面存在一定差距。2.2不同黄瓜品种叶片矿质元素比例分析由表 2 可知，不同黄瓜品种叶片的矿质元素比例 K Na 和 Fe Mn 差异较大，其中，K Na 以 S109最大，为 29.61 1，20-津绿 60 的 K Na 最小，为10.35 1。Fe Mn 以 20-津绿 80 最大，为 8.74 1，津绿 30 最小，为 1.25 1。但不同黄瓜品种的 Ca Mg和 Zn Cu 差异较小，分别在 0.82 11.81 1 和1.79 13.03 1。2.3不同黄瓜品种叶片矿质元素热图与聚类分析将不同黄瓜品种叶片的 8 种矿质元素含量进行分析后，按照各元素含量高低，20 个黄瓜品种划分为四类（图 1）：20-津绿 80、19-津绿 80、18-津绿60 为第一类，这 3 个黄瓜品种 K、Na、Mn、Cu、Zn、Fe 含量都比较高，且矿质元素种类比较丰富，但Ca、Mg 含量偏低；S34、S213、20-津绿 60 为第二类，这类黄瓜品种 Ca、Mg 含量比较高，但 K 含量偏低；WGP53、S111、S26、S109、S279、WGP91、S27、S312为第三类，这 8 个黄瓜品种 K 含量较高，Ca 含量偏低；S29、津绿 25、S28、津绿 30、S30、津早圆润为第四类，这 6 个黄瓜品种 K、Ca、Mg 含量较高，但品种 S29 Mg 含量偏低。由此看出，不同矿质元素在不同黄瓜品种叶片中含量均存在差异。2.4不同黄瓜品种叶片矿质元素相关性分析20 个黄瓜品种不同矿质元素之间相关性比较见表 3。由表 3 可知，Mg 元素与 Ca 元素、Na 元素与 K 元素之间存在极显著正相关，相关系数 r2分别为 0.650 和 0.678；Mn 元素与 Fe 元素存在显著正相关，相关系数 r2为 0.487。说明在 Mg 元素含量高的黄瓜品种中，Ca 元素含量也高；在 Na 元素含量高的黄瓜品种中，K 元素含量也高；在 Mn 元素含量较高的黄瓜中，Fe 元素含量亦较高。2.5不同黄瓜品种叶片矿质元素主成分分析2.5.1主成分因子的选择由表 4 可知，前 3 个主成分的初始特征值都大于 1，且累积贡献率达到87.729%，说明前 3 项主成分信息可以反映原始数据包含的信息。因此，选取前 3 个主成分作为 20个黄瓜品种叶片综合评价指标。由表 5 可知，在主成分 1 中，Cu、Fe、Mn、Zn 都有较大的正系数值，即主成分 1 变大时，Cu、Fe、Mn、Zn 含量也变大；在主成分 2 中，Ca、Mg 有较大的正系数值，即主成分 2变大时，Ca、Mg 含量升高；在主成分 3 中，K、Na、Zn有较大的正系数值，即主成分 3 变大时，K、Na、Zn含量升高。2.5.220 个黄瓜品种综合评价由主成分因子得分系数矩阵（表 6）得到成分因子得分模型为：F1=-0.417 K-0.259 Na+0.335 Zn+0.479 Fe+0.497 Mn+0.411 Ca-0.022 Mg-0.038 Cu；F2=-0.237 K-0.261 Na+0.068 Zn-0.182Fe-0.077 Mn-0.061 Ca-0.641 Mg-0.646 Cu；F3=0.487 K+0.599 Na+0.457 Zn+0.036 Fe+0.210 Mn+0.234 Ca+0.242 Mg+0.189 Cu。以各成分对应方差贡献率为权重，根据主成分得分和对应的权重线性加权求和得到主成分的综合得分模型为：Dn=0.419 F1+0.314 F2+0.269 F3。40第2期，等：叶片矿质元素含量分析试验研究表 1不同黄瓜品种叶片矿质元素含量Table 1Mineral element content of different cucumber varieties（mgkg-1）品种 CultivarsS26S27S28S29S30S34S109S111S213S279S312WGP91WGP53津早圆润 Jinzao Yuanrun津绿 25 Jinl25津绿 30 Jinl3018-津绿 60 18-jinl6019-津绿 80 19-jinl8020-津绿 60 20-jinl6020-津绿 80 20-jinl80平均值 Mean value最大值 Max value最小值 Min value变异系数 CV/%K29 174.00256.28 d36 354.00154.49 cd3 370 733234.79 d43 234.33658.22 c34 094.33154.85 d26 763.67564.22 d36 129.64365.11 cd37 534.33213.21 cd23 209.33145.20 d52 032.67325.14 b42 381.67245.68 c42 758.33321.54 c42 149.67214.98 c47 704.00478.54 c29 670.83133.25 d38 267.00355.87 c81 708.33854.23 a59 041.33379.54 b27 191.00157.96 d68 537.00654.37 b41 082.1481 708.3323 209.3333.00Na1 524.3315.65 c2 433.33254.22 ab1 939.00180.21 b1 770.00190.21 bc1 443.33110.23 c1 285.67114.15 c1 220.00100.59 c1 644.00123.02 c1 383.33117.21 c2 115.00192.34 b2 344.6725.46 ab1 906.00153.67 b1 850.0085.67 b2 010.0098.87 b1 410.00111.22 c1 914.67109.64 b2 850.0068.44 a2 670.33200.59 a2 626.33197.58 a2 434.33254.58 ab1 938.722 850.001 220.0025.00Ca21 637.80124.21 c23 451.0059.84 bc28 772.33359.21 bc40 240.40215.69 a32 526.2366.54 c44 114.47296.54 a25 228.90315.49 bc28 102.9369.58 bc25 835.70302.22 bc36 268.50315.25 b25 849.50325.88 bc25 105.87155.97 bc31 830.17358.99 b45 321.53555.87 a34 424.87395.48 b33 509.03298.77 b34 462.47298.65 b23 835.40199.64 bc36 901.00400.98 b24 287.70295.65 bc31 085.2945 321.5321 637.8021.00Mg26 480.33145.21 c25 100.00325.61 c28 790.33251.38 bc22 233.33298.56 c32 533.33341.59 b37 875.00302.15 a30 733.33284.56 b29 200.00139.84 bc29 166.67205.64 bc30 400.00289.56 b28 533.33254.33 bc26 866.67200.47 c31 840.00395.11 b40 943.33599.84 a29 233.33198.56 bc33 774.00283.61 b33 840.00333.95 b28 633.33296.54 bc38 433.33655.58 a22 266.67199.58 c30 343.8240 943.3322 233.3315.00Fe60.382.45 c64.981.25 c78.581.59 c117.5310.25 b88.588.59 c108.7811.25 b111.439.36 b109.988.15 bc103.769.15 bc63.532.31 c243.5328.52 a111.280.24 b21.630.58 d66.430.89 c148.431.85 b15.430.95 d45.433.65 cd36.432.50 cd169.3313.64 b104.0312.58 bc93.48243.5315.4358.00Mn28.710.94 ab26.250.95 b34.450.62 a23.700.23 b22.000.12 b20.500.09 b16.500.14 bc15.100.11 c13.820.12 c22.502.15 b39.201.92 a17.600.85 bc11.850.25 c26.400.32 b23.400.18 b12.300.08 c12.850.12 c20.800.23 b24.570.22 b11.900.07 c21.2239.2011.8540.00Zn26.800.47 b32.701.25 b39.133.25 a30.873.15 bc39.342.58 a32.631.25 bc32.073.25 bc36.504.25 b31.632.15 b29.373.15 bc36.401.20 b32.200.60 b28.000.21 c42.470.34 a35.400.29 b29.030.31 bc30.700.33 bc26.970.24 b34.400.26 b42.770.58 a33.4742.7726.8014.00Cu11.580.21 b15.280.51 a15.130.10 a13.080.05 ab15.730.22 a13.530.09 ab14.830.11 a12.630.10 ab13.670.12 ab13.580.14 ab15.280.11 a18.030.55 a13.480.13 ab14.030.17 ab15.180.08 a12.080.11 ab10.430.05 b13.280.15 ab14.080.08 a14.280.10 a13.9618.0310.4312.00注：同列数字后不同小写字母表示在 0.05 水平存在显著差异。Note:Different lowercase letters mean significant difference at 0.05 level.王红香，等：基于多元统计的不同黄瓜品种叶片矿质元素含量分析41中国瓜菜第37卷试验研究表 2不同黄瓜品种叶片矿质元素比例分析Table 2Ratio analysis of mineral elements in different cucumber varieties品种 CultivarsS26S27S28S29S30S34S109S111S213S279S312WGP91K Na19.14 114.94 117.38 124.43 126.62 120.82 129.61 122.83 116.78 124.60 118.08 122.43 1Ca Mg0.82 10.93 11.00 11.81 11.00 11.16 10.82 10.96 10.89 11.19 10.91 10.93 1Fe Mn2.10 12.48 12.28 14.96 14.03 15.31 16.75 17.28 17.51 12.82 16.21 16.32 1Zn Cu2.31 12.14 12.59 12.36 12.50 12.41 12.16 12.89 12.31 12.16 12.38 11.79 1品种 CultivarsWGP53津早圆润 Jinzao Yuanrun津绿 25 Jinl25津绿 30 Jinl3018-津绿 60 18-jinl6019-津绿 80 19-jinl8020-津绿 60 20-jinl6020-津绿 80 20-jinl80平均比例 Average ratio最大比例 Max ratio最小比例 Min ratioK Na22.78 123.73 121.04 119.99 128.67 122.11 110.35 128.15 121.73 129.61 110.35 1Ca Mg1.00 11.11 11.18 10.99 11.02 10.83 10.96 11.09 11.03 11.81 10.82 1Fe Mn1.83 12.52 16.34 11.25 13.54 11.75 16.89 18.74 14.55 18.74 11.25 1Zn Cu2.08 13.03 12.33 12.40 12.94 12.03 12.44 13.00 12.41 13.03 11.79 1图 1矿质元素含量的聚类热图分析Fig.1Clustering heat map analysis of mineral element content20-津绿 8019-津绿 8018-津绿 60S34S21320-津绿 60WGP53S111S26S109S279WGP91S27S312S29津绿 25S28津绿 30S30津早圆润20-jinl8019-jinl8018-jinl80S34S21320-jinl60WGP53S111S26S109S279WGP91S27S312S29Jinl25S28Jinl30S30JinzaoYuanrun210-1-2NaFeZnCuMnKCaMg42第2期，等：叶片矿质元素含量分析试验研究通过主成分分析模型对 20 个黄瓜品种进行评价和排序，结果见表 7。根据综合得分可将黄瓜品种分为四大类，综合得分 Dn1 的主要有津早圆润、20-津绿 60、S312；0Dn1 的品种主要有 S34、S30、津 绿 25、S28；-1Dn0 主 要 有 S29、WGP91、S111、S109、S279、S213、S27、20-津绿 80、津绿 30、WGP53；Dn-1的品种主要有S26、18-津绿60、19-津绿80。其中，津早圆润排名最高，19-津绿80排名最低。3讨论与结论矿质元素在植物的生长发育过程中扮演着极其重要的角色，不同的矿质元素对植物生长发育及新陈代谢有着不同的影响。笔者试验中所检测的 8种元素均为黄瓜生长发育必需元素，其中 K 元素在黄瓜生长发育过程中不仅参与多种酶的活化，而且还能促进糖的合成以及同化产物的运输和碳水化合物的代谢过程。Ca 元素参与黄瓜的细胞伸长16，是细胞壁的重要组成部分，Ca 元素还能提高植物的抗旱性。Mg 元素是构成叶绿素的核心元素，它通过提高植物对 N、P、K 元素的吸收来提高黄瓜的抗寒性17。近年来，聚类热图作为一种对复杂样本进行分类的多元统计分析方法，越来越受到人们的重视，它通常能以不同颜色的色块，简单、直观地展现数据疏密和频率高低程度18。在本研究中通过对20 个黄瓜品种叶片矿质元素的聚类热图分析，可知第一类 20-津绿 80、19-津绿 80、18-津绿 60 和第三类 S279、WGP91、S27、S312 的 K 元素含量都比较高，因此，这两类品种能够较好地维持黄瓜的新陈代谢和生理机能，但由于第一类品种 Mg、Ca 元素含量较低，因此，该类品种在抗寒、抗旱性方面表现表 3黄瓜叶片中矿质元素含量的相关性Table 3Correlation of mineral element content in cucumber leaves元素 ElementCaMgKNaZnCuFeMnCa10.650*-0.025-0.0930.172-0.192-0.0140.004Mg1-0.139-0.0200.110-0.172-0.083-0.034K10.678*0.037-0.380-0.209-0.294Na10.006-0.166-0.0630.085Zn10.4080.3890.230Cu10.4340.295Fe10.487*Mn1注：*表示在 0.01 水平差异显著；*表示在 0.05 水平差异显著。Note:*Indicate at 0.01 level,the correlation is significant,*Indicate at 0.05 level,the correlation is significant.表 4黄瓜叶片矿质元素主成分的初始特性值、贡献率及累积贡献率Table 4Principal component analysis of mineralelements in cucumber leaves主成分Maincomponents123初始特征值Initialeigenvalue2.6681.9771.713贡献率Contributionrate/%39.60426.21021.915累积贡献率Cumulativecontribution rate/%39.60465.81487.729表 5不同黄瓜品种叶片矿质元素主成分的载荷矩阵Table 5Loading matrix of principal components ofmineral elements in different cucumber varieties元素 ElementKNaZnCuFeMnCaMg主成分 Principal component1-0.642-0.3980.5150.7370.7650.632-0.034-0.0582-0.316-0.3480.090-0.243-0.102-0.0810.8540.86130.5990.7370.5620.0440.2580.2880.2980.233表 6主成分因子得分系数矩阵Table 6Principal component factor scorecoefficient matrix元素ElementKNaZnFeMnCaMgCu系数 1Factor 1-0.417-0.2590.3350.4790.4970.411-0.022-0.038系数 2Factor 2-0.237-0.2610.068-0.182-0.077-0.0610.641-0.646系数 3Factor 30.4870.5990.4570.0360.2100.2340.2420.189王红香，等：基于多元统计的不同黄瓜品种叶片矿质元素含量分析43中国瓜菜第37卷试验研究可能较差。第二类 S34、S213、20-津绿 60 黄瓜品种中 Mg、Ca 元素含量较高，所以在细胞生长、抗旱方面具有一定优势，此外该类黄瓜品种在叶绿素合成、抗寒性方面能力表现可能也较强。第四类 S29黄瓜品种 Mg 元素含量低，所以该品种在叶绿素的合成及抗旱性方面可能表现较差。王颖等19通过对 26 份马铃薯资源的 7 种矿质元素进行相关性分析，发现将 Zn 元素含量作为育种的目标性状是提升马铃薯营养品质的有效途径。颜鸿远等20通过对天麻中不同矿质元素相关性分析，发现天麻中不同矿质元素存在协同吸收或拮抗抑制作用。笔者在试验中通过分析不同品种黄瓜叶片矿质元素的相关性，发现元素 Mg 和 Ca、元素 Na 和 K、元素 Mn 和 Fe 之间存在显著的正相关关系，说明以上元素之间存在协同吸收作用。根据以上分析可知，当黄瓜缺 Ca 时，可以同时施加 Mg和 Ca 肥，既可预防 Mg 元素缺失，也可促进 Ca 的吸收。这可以为研究黄瓜缺素症状和科学施肥提供参考。主成分分析是一种多元统计分析方法，通过降维可将多指标转化为少数几个综合指标，其中每个主成分均能反映原始变量的大部分信息，它常被用于综合性状评价和优良品种选择21。笔者利用生物统计学通过对不同品种黄瓜叶片矿质元素主成分分析，建立了综合得分模型，结果显示，品种津早圆润、20-津绿 60、S312 得分排名较高。基于矿质元素角度分析，黄瓜品种综合评价得分越高，黄瓜的生长发育可能就越好，所以在黄瓜品种选育方面可优先考虑津早圆润、20-津绿 60、S312 等综合评价得分较高的品种。笔者在本研究中采用原子吸收分光光度计测定分析了不同黄瓜品种叶片的 8 种矿质元素的含量、矿质元素的比例等指标，结果表明，20 个黄瓜品种叶片中的矿质元素平均含量大小排序依次为KCaMgNaFeZnMnCu；且元素 Mg和 Ca、元素 Na 和 K、元素 Mn 和 Fe 两两之间存在显著的正相关关系。除此之外，不同黄瓜品种叶片的矿质元素比例也存在差异，其中 K Na 和 Fe Mn差异较大，而 Ca Mg 和 Zn Cu 差异较小。依据不同黄瓜品种叶片矿质元素含量的差异，通过聚类分析将 20 个黄瓜品种分为四大类：20-津绿 80、19-津绿 80、18-津绿 60 为第一类，S34、S213、20-津绿 60为第二类，WGP53、S111、S26、S109、S279、WGP91、S27、S312 为第三类，S29、津绿 25、S28、津绿 30、表 7不同黄瓜品种叶片中矿质元素主成分得分和排列顺序Table 7Principal component scores of miner