作物抗旱性鑒定的主要評價方法

張 鴻, 李其勇, 朱從樺, 李星月,郭 展，向運佳,楊曉蓉

(四川省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所/農(nóng)業(yè)部西南作物有害生物綜合治理重點實驗室, 四川 成都 610066)

作物抗旱性鑒定的主要評價方法

張 鴻, 李其勇, 朱從樺, 李星月,郭 展，向運佳,楊曉蓉

(四川省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所/農(nóng)業(yè)部西南作物有害生物綜合治理重點實驗室, 四川 成都 610066)

干旱是對作物生產(chǎn)不利的重要影響因素之一，加強抗旱性研究具有十分重要的意義，而抗旱性鑒定的評價方法選擇直接影響了評價作物抗旱能力的準確性。本文綜述了作物抗旱性鑒定的主要評價方法，簡略評述了各種評價方法優(yōu)劣勢。相比單指標評價，多指標綜合評價方法更為準確可靠。

作物；抗旱性鑒定；評價

作物抗旱性鑒定和抗旱性評價，一般都是針對少數(shù)指標進行的。由于大部分單一的指標都有片面性，用這種方法評定的抗旱性有時與作物的實際抗旱能力有較大的出入。目前，多采用抗旱性綜合評價法，即用多個指標綜合評定作物的抗旱性，使單個指標對評定抗旱性的片面性會受到其它指標的彌補與緩和，從而使評定出的結(jié)果與實際結(jié)果較為接近[1]。

1 簡單比較法

通常對鑒定材料在水分脅迫下進行有關指標的測定，然后通過對1個或幾個指標的簡單的直接對比，來確定鑒定材料抗旱性的強弱。一般的比較方法有以下幾種。

1.1 脅迫差數(shù)

SD =處理指標i-對照指標i。

1.2 脅迫系數(shù)

SC =處理指標i/對照指標i。多數(shù)文獻把本文定義的脅迫系數(shù)稱為脅迫指數(shù)，如干物質(zhì)脅迫指數(shù)(DMSI)、株高脅迫指數(shù)(PHSI)、種子萌發(fā)脅迫指數(shù)(GSI)等[1]。

1.3 脅迫指數(shù)

SI=(處理指標i-對照指標i)/對照指標i。簡單比較法直接明了，但不適于大批量鑒定和多指標的復雜比較，而且單指標或少數(shù)幾個指標評價也具有片面性[2]。

2 分級評分法

把所測指標按不同的劃分標準分為相同數(shù)目的級別(一般4～5級)，然后把各指標的級別值相加，即可得到鑒定材料的抗旱總級別值，通過比較其大小來評定材料的抗旱性強弱。高吉寅等用7項指標來鑒定26個水稻品種，根據(jù)所測數(shù)據(jù)把每個數(shù)據(jù)分為4個級別，這樣，每個品種的各項指標都得到相應的級別值，再把同一品種的各指標級別值相加，即得到該品種的抗旱總級別值，以此來比較不同品種抗旱性的強弱[3]。這種多指標分級評價比單指標評定的抗旱性可靠性高的多。劉學義等選擇大豆的產(chǎn)量、單株粒數(shù)、單株莢數(shù)、分枝數(shù)和株高作為指標，通過對各個指標的脅迫系數(shù)進行累加求出品種的綜合抗旱系數(shù)，然后對綜合抗旱系數(shù)劃分為5級以確定品種的抗旱類型[4]。

侯建華等采用五級評分法，將玉米各項指標的測定值經(jīng)過換算進行定量表示，根據(jù)各指標的變異系數(shù)確定各指標參與綜合評價的權重系數(shù)矩陣，經(jīng)過權重分析，進行抗旱性綜合評價。根據(jù)綜合評價值大小，確定品種抗旱性強弱[5]。

Scott和Knott的聚值法以及Calinski和Corstan的極值法也可用于作物抗旱性的分級評定，配合以適當?shù)挠嬎銠C程序，可用于大規(guī)模的品種篩選。

3 產(chǎn)量指標

根據(jù)產(chǎn)量表現(xiàn)來判定作物品種或品系的抗旱性是傳統(tǒng)抗旱育種的經(jīng)典方法，它適于在田間或干旱棚等的鑒定[2]?？购敌澡b定的主要目的是培養(yǎng)干旱條件下能夠高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的品種,干旱脅迫下的產(chǎn)量被當作一個最可靠的抗旱性指標而常常用于品種抗旱性的最終鑒定,現(xiàn)己廣泛用于水稻、小麥、玉米、高粱、棉花、豇豆、大豆等作物的抗旱性鑒定[6-8]。目前比較通用的抗旱性指標是產(chǎn)量抗旱系數(shù)DC。后來，F(xiàn)isher等提出了脅迫敏感指數(shù)SI[9]。蘭巨生改進了以上指標，指出了抗旱指數(shù)DI[10]。雖然干旱脅迫下的產(chǎn)量試驗常被當作一個最可靠的抗旱性綜合鑒定指標而用于品種抗旱性的最終鑒定。但Levitt指出，產(chǎn)量試驗難以真正測出作物的抗旱性[11]。盡管在嚴重干旱下抗旱品種產(chǎn)量較高，但一些抗旱品種在正常環(huán)境或輕度干旱下中往往低于一些不抗旱的高產(chǎn)品種，用產(chǎn)量難以評定它們的抗旱性差異。而且產(chǎn)量試驗費工、費時，難以大量進行，且土壤水分難以控制而易造成誤差[1]。

抗旱系數(shù)DC=脅迫產(chǎn)量Yd/非脅迫產(chǎn)量(Yp)

脅迫敏感指數(shù)SI=(1-Yd/Yp)/D，Yd/Yp=鑒定品種脅迫產(chǎn)量Yd/鑒定品種非脅迫產(chǎn)量Yp),D=環(huán)境脅迫強度=1-(所有供試品種平均脅迫產(chǎn)量Yd/所有供試品種平均非脅迫產(chǎn)量Yp)=(1-∑Yd/∑Yp)。

抗旱指數(shù)DI=抗旱系數(shù)(DC)×脅迫產(chǎn)量(Yd)/所有供試品種平均脅迫產(chǎn)量Yd

4 數(shù)學分析法

4.1 通徑分析法

通徑分析就是標準化變量的多元線性回歸分析，它將相關系數(shù)分解為直接作用系數(shù)和間接作用系數(shù)，以揭示各個因素對因變量的相對重要性，比相關分析和回歸分析更為準確[12-14]。

4.2 灰色關聯(lián)度分析法

按灰色系統(tǒng)理論要求,將鑒定材料所有測定的指標視為一個灰色系統(tǒng)。按Xi(K)=( (K)-Xi)/Si將數(shù)據(jù)標準化處理,并根據(jù)標準化處理結(jié)果求參考數(shù)列(X0)與比較數(shù)列(Xi)標準化結(jié)果的絕對差值△0i(k),即灰關聯(lián)差異信息空間?；疑P聯(lián)度分析的關鍵是參考數(shù)列X0的確定，參考數(shù)列X0是關聯(lián)分析的標準尺度,它全然決定著關聯(lián)分析結(jié)果的可靠性。根據(jù)公式(2)和絕對差值結(jié)果,求關聯(lián)系數(shù)；根據(jù)關聯(lián)系數(shù)和公式(3)分別求出各指標與抗旱系數(shù)的關聯(lián)度,并按關聯(lián)度大小排序[15-18]。

4.3 主成分分析法

由于主成分為綜合變量且相互獨立，所以用主成分值作為指標，可以比較準確地了解各性狀的綜合表現(xiàn)，同時根據(jù)各自貢獻率大小可以確定其相對重要性．以此為基礎，再采用隸屬函數(shù)加權法，可以比較科學地對各品種的抗旱性進行綜合評價[21]。李貴全等用主成分分析評價大豆品種的抗旱性，結(jié)果準確可靠，與實際情況相符[22]。

4.4 模糊隸屬函數(shù)法

先求出鑒定材料在水分脅迫下各抗旱指標的具體隸屬值：

X(u)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin) (1)

X(u)=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin) (2)

其中X為材料的某一指標測定值，Xmax、Xmin分別為所有鑒定材料中該指標的最大值和最小值。若所用指標與抗旱性呈正相關，用(1)式;反之用(1)式。然后累加某一材料各指標的抗旱隸屬值，求其平均值，根據(jù)各材料平均值大小確定抗旱性強弱，平均數(shù)越大，抗旱性越強[23]。劉學義用隸屬函數(shù)的方法，對品種各個抗旱指標的隸屬值進行累加，求取平均數(shù)并進行品種間比較以評定抗旱性[1,24]。

4.5 聚類分析法

根據(jù)多項指標所測數(shù)據(jù)，對供試材料進行系統(tǒng)聚類[13,21]。根據(jù)聚類圖將參試材料分成等級，如抗旱性強、抗旱性中等、抗旱性弱[2,25]。田治國等用聚類分析法評價，對9個萬壽菊品種16生理指標的抗旱性進行綜合評價，其結(jié)果與實際表現(xiàn)一致[26]。

4.6 多屬性決策法

張文軍等運用多屬性決策法對20個小麥材料的苗期抗旱性進行評價鑒定，認為準確和靈活，宜在品種評價和鑒定中普及應用[27]。楊奇勇等運用多目標決策法對湖南14個市州的抗旱能力進行了評價，為湖南抗旱減災、提高抗旱能力提出了合理的建議與對策[28]。

5 總抗旱性評價法

根據(jù)Levitt，作物的抗旱性可劃分為避旱性和耐旱性兩部分[29]。

總抗旱性Rd=耐旱性Td×避旱性Ad50

其中Td=Ψ0一Ψp50；Ae50=Ψe50/Ψp50

Ψ0為植物水分飽和時的水勢，Ψp50為干旱脅迫下產(chǎn)生50%傷害時的植物水勢，Ae50為干旱脅迫下產(chǎn)生50%傷害時的環(huán)境水勢。

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2017-04-18

省財政創(chuàng)新能力提升工程專項資金(2016GYSH-013)。

張鴻(1970-)，男，研究員，主要研究方向：作物栽培與耕作、無公害生產(chǎn)。