基于隸屬函數(shù)法的葡萄耐鹽性評價(jià)

丁守鵬 張國新 陳猛 姚玉濤 孫葉爍 丁馮潔 蘇錦剛

摘要 [目的]篩選耐鹽性較強(qiáng)的葡萄品種，為鹽堿地葡萄栽培品種選擇提供依據(jù)。[方法]以盆栽1年生扦插葡萄苗為試材，進(jìn)行持續(xù)鹽脅迫處理，測定相關(guān)生長指標(biāo)和生理指標(biāo)，運(yùn)用隸屬函數(shù)法分析10個(gè)葡萄品種間的耐鹽性。[結(jié)果]鹽脅迫后，不同品種的葡萄對鹽脅迫的響應(yīng)程度不同，10個(gè)葡萄品種生長減緩，生物量下降，相對電導(dǎo)率和丙二醛含量不同程度增加。[結(jié)論]春光、金光和香妃耐鹽性較好，巨玫瑰和摩爾多瓦耐鹽性較差。

關(guān)鍵詞 葡萄;鹽脅迫;耐鹽性;隸屬函數(shù)

中圖分類號 S663.1? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號 0517-6611（2021）24-0075-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.24.017

Evaluation of Salt Tolerance of Grape Based on Membership Function Method

DING? Shou-peng1，ZHANG? Guo-xin1，CHEN? Meng2 et al

（1.Institute of Coastal Agriculture，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Hebei Research Center of Saline Alkali Land Greening Engineering Technology，Tangshan Key Laboratory of Plant Salt Tolerance，Caofeidian，Hebei 063200;2.Caofeidian Tianxu Ecological Agriculture Co.，Ltd.，Caofeidian，Hebei 063200）

Abstract [Objective] To select the grape varieties with strong salt tolerance，and provide the basis for the selection of grape varieties in saline alkali area.[Method] The pot annual cuttage grape seedlings were used as the test material to carry out continuous salt stress treatment，and the related growth and physiological indexes were measured.The salt tolerance of 10 grape varieties was analyzed by membership function method.[Result]After salt stress，the response degree of different varieties to salt stress was different，the growth of 10 grape varieties slowed down，biomass decreased，relative conductivity and malondialdehyde content increased to different degrees.[Conclusion]The salt tolerance of Chunguang，Jinguang and Xiangfei was better and that of Jumeigui and Moldova was poor.

Key words Grape;Salt stress;Salt tolerance;Membership function

基金項(xiàng)目 河北省創(chuàng)新工程資助項(xiàng)目（2019-1-6-4）; 唐山市曹妃甸區(qū)工信局資助項(xiàng)目（201916）。

作者簡介 丁守鵬（1994—），男，河北懷來人，研究實(shí)習(xí)員，碩士，從事鹽堿地果蔬栽培技術(shù)研究。

收稿日期 2021-03-30

我國鹽堿地總面積約3 600萬hm2，作為耕地潛在的后備資源，如何合理利用已越來越受到高度關(guān)注[1]。在我國環(huán)渤海地區(qū)高效現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，葡萄為耐鹽性較強(qiáng)的果樹，在鹽堿地上種植具有發(fā)展?jié)摿2]。盡管葡萄屬于較耐鹽果樹，但葡萄對NaCl最為敏感[3]。葡萄不同品種間耐鹽性存在差異，因此研究篩選耐鹽性強(qiáng)的葡萄品種，對解決我國鹽堿地葡萄生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)問題具有重要意義。

鹽脅迫下植物組織會(huì)產(chǎn)生一系列生理變化，可作為植物耐鹽性鑒定的指標(biāo)，如形態(tài)指標(biāo)、生長量指標(biāo)、土壤含鹽量指標(biāo)和生理生化指標(biāo)[4]。近年來，國內(nèi)外學(xué)者圍繞葡萄的耐鹽性評價(jià)開展了大量研究，采用多種鹽處理方法，如牛銳敏等[5]利用6個(gè)葡萄品種盆栽苗為試材，持續(xù)鹽脅迫處理20 d，發(fā)現(xiàn)所有葡萄新梢生長量、葉片數(shù)、新梢鮮干重、幼苗根系的鮮干重均有不同程度的降低。車永梅等[6]以3個(gè)品種葡萄組培苗為試材，研究表明在鹽脅迫下3個(gè)葡萄品種葉片丙二醛含量均有不同程度升高。由于不同研究中所用試材不同，耐鹽性篩選和鑒定所用方法不同，評價(jià)結(jié)果難以平行使用[7]。筆者以10個(gè)葡萄品種為試材，比較鹽脅迫處理下葡萄生長和生理指標(biāo)的差異，并利用隸屬函數(shù)法綜合評價(jià)，以期篩選出耐鹽性強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)葡萄品種，為開發(fā)利用鹽堿地促進(jìn)葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試葡萄品種共10個(gè)：春光、巨玫瑰、脆光、月光、金光、摩爾多瓦、維多利亞、香妃、陽光玫瑰、早霞玫瑰，均為當(dāng)年生扦插苗。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2020年5—8月在河北省農(nóng)林科學(xué)院濱海農(nóng)業(yè)研究所綜合試驗(yàn)基地進(jìn)行，5月初選取生長一致的苗木移栽至塑料盆中進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，塑料盆規(guī)格直徑30 cm、高30 cm，基質(zhì)為蛭石，待緩苗后，于6月中旬開始進(jìn)行鹽脅迫處理，時(shí)間為40 d。稱取NaCl溶于Hoagland營養(yǎng)液，鹽水濃度為6 g/L，以不加NaCl的Hoagland營養(yǎng)液為對照。鹽處理采用過量灌溉的方法，每3 d澆一次。每個(gè)品種5盆為一個(gè)小區(qū)，每盆1株，重復(fù)3次。

1.3 指標(biāo)測定

鹽脅迫處理40 d后用卷尺測量新梢相對生長量，之后將植株從盆中取出，測定根長，采用精度為0.01 g的電子秤測定植株生物量和根系生物量。取中部正常生長的成熟葉片進(jìn)行相對電導(dǎo)率和丙二醛的測定。相對電導(dǎo)率參照郝再彬等[8]的方法進(jìn)行測定。丙二醛采用硫代巴比妥（TBA）顯色法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析 采用Microsoft office 2016及SPSS 17.0軟件分析數(shù)據(jù)，采用單因素方差分析各處理差異的顯著性水平，采用最小顯著差數(shù)（P<0.05）進(jìn)行不同處理間均值的顯著性差異比較。

各指標(biāo)耐鹽系數(shù)=（鹽處理下平均測定值/對照測定值）×100%

隸屬函數(shù)分析，如果指標(biāo)與耐鹽性呈正相關(guān)，則U（x）=（x-xmin）/（xmax-xmin），如果指標(biāo)與耐鹽性呈負(fù)相關(guān)，則U（x）=1-（x-xmin）/（xmax-xmin）。式中，x表示各指標(biāo)的平均值;xmin表示品種對應(yīng)指標(biāo)的最小值;xmax表示品種對應(yīng)指標(biāo)的最大值。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對葡萄生理指標(biāo)的影響

由圖1可知，鹽脅迫下不同葡萄品種葉片相對電導(dǎo)率均有所增加，但增加幅度不同。與對照相比，鹽脅迫下脆光增加不顯著，其余品種的相對電導(dǎo)率與對照差異均達(dá)顯著水平。其中，摩爾多瓦的相對電導(dǎo)率上升幅度最大，為對照的1.89倍。

由圖2可知，除月光和摩爾多瓦外，持續(xù)鹽脅迫下各品種的丙二醛含量均有所上升，除金光外均顯著高于對照。春光和脆光的丙二醛含量上升幅度最大，分別是對照的2.30、2.02倍。而摩爾多瓦和月光僅為對照的0.88倍?？梢姡}脅迫下春光和脆光的膜質(zhì)過氧化程度嚴(yán)重，細(xì)胞電解質(zhì)泄漏情況嚴(yán)重。

2.2 鹽脅迫對葡萄生長指標(biāo)的影響

從表1可以看出，鹽脅迫對不同品種葡萄的生長均有明顯的抑制作用。鹽脅迫后各品種新梢生長量在28.33～47.00 cm，其中春光與維多利亞的新梢生長量與對照相比降幅較小，為4.5%和4.3%;其余品種降低幅度在18.6%～38.8%;從根長看，春光、月光在鹽脅迫后與對照相比無顯著差異，分別下降4.2%和7.7%，巨玫瑰降幅最大（為52.0%）;鹽脅迫后不同品種生物量降幅存在較大差異。其中巨玫瑰在鹽脅迫下地下鮮重與地上鮮重較對照均明顯降低，分別下降了81.4%和 81.1%，春光的下降幅度較小，為 20.6%和25.8%。從干重分析看，春光的地上干重與對照差異不顯著。巨玫瑰地下干重降幅最大，較對照降低了86.5%，維多利亞地上干重降幅67.6%。

2.3 不同品種的耐鹽性評價(jià)

利用單一性狀耐鹽系數(shù)法評價(jià)各品種耐鹽性不夠全面，不同變量常常具有不同的單位和不同的變異程度，因此為了消除量綱影響和變量自身變異大小和數(shù)值大小的影響，消除單個(gè)指標(biāo)帶來的片面性，用隸屬函數(shù)法將各品種的各耐鹽指標(biāo)擴(kuò)展到[0，1]，將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。10種葡萄各項(xiàng)指標(biāo)耐鹽系數(shù)見表2。10種葡萄各項(xiàng)指標(biāo)隸屬函數(shù)值及綜合排名見表3。由表3可知，10個(gè)品種中，春光平均隸屬函數(shù)值最高，其耐鹽性最強(qiáng);巨玫瑰平均隸屬函數(shù)值最低，其耐鹽性最差。10種葡萄耐鹽性表現(xiàn)為春光>金光>香妃>月光>陽光玫瑰>早霞玫瑰>脆光>維多利亞>摩爾多瓦>巨玫瑰。

3 結(jié)論與討論

鹽脅迫對植物造成滲透威脅，干擾營養(yǎng)離子的平衡，抑制和誘導(dǎo)多種酶系統(tǒng)從而影響植物的正常生長[9]。植物在鹽脅迫下會(huì)通過調(diào)整各器官生物量的分配等形式來適應(yīng)逆境，導(dǎo)致植物生長減緩以及生物量降低[10-11]。由于濱海地區(qū)土壤條件的限制，土壤含鹽量高成為制約葡萄栽培的一個(gè)重要因素，耐鹽性研究顯得尤為重要[12]。植物的耐鹽性是受多個(gè)基因控制的，可以用不同的指標(biāo)去評價(jià)，目前應(yīng)用較多的有形態(tài)指標(biāo)、生長量指標(biāo)和生理生化指標(biāo)，其中植物的外部形態(tài)能最直觀地反映其受傷害程度，是評價(jià)植物耐鹽能力的最優(yōu)指標(biāo)[13-15]。高建明等[16-17]研究表明，鹽脅迫導(dǎo)致植株生長量減少，株高下降，隨著鹽脅迫時(shí)間的增加，株高和生物量的降低幅度増大，同時(shí)根冠比增加，高濃度的鹽脅迫將導(dǎo)致質(zhì)膜傷害和總生物量降低。該研究中，10個(gè)供試葡萄品種在0.6%的NaCl 溶液脅迫下新梢生長量下降，葉綠素及根系鮮重和干重均有不同程度的降低，與前人研究結(jié)果相似。

膜系統(tǒng)是植物鹽害的主要部位，細(xì)胞膜是感受逆境脅迫最敏感的部位之一[18]。植物在逆境條件下往往發(fā)生膜脂過氧化作用，膜和細(xì)胞中的許多生物功能分子如蛋白質(zhì)、核酸和酶均可受其破壞[19]。由于電子傳遞受影響產(chǎn)生大量的活性氧，導(dǎo)致細(xì)胞膜過氧化的積累[20]。研究表明，在一定范圍內(nèi)，葉片的細(xì)胞膜透性均隨NaCl脅迫濃度的升高而增大[21]。該試驗(yàn)結(jié)果表明，鹽脅迫下不同葡萄品種葉片相對電導(dǎo)率均有所增加。丙二醛能夠直接對細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用，還可降低保護(hù)酶的活性，從而加劇活性氧的膜脂過氧化作用，最終加速植物的衰老死亡。因此，丙二醛的含量可以反映細(xì)胞膜脂的氧化和植物受傷害程度。該試驗(yàn)中，除月光和摩爾多瓦外，鹽脅迫下各品種的丙二醛含量均有所上升。鄭伶杰等[22]對鹽脅迫下檉柳的研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫處理后期檉柳丙二醛含量下降，與該試驗(yàn)中月光和摩爾多瓦的丙二醛變化規(guī)律一致?？赡苁遣煌贩N體內(nèi)膜系統(tǒng)調(diào)控機(jī)制存在差異，植物體內(nèi)的超氧化物歧化酶、過氧化物酶等酶系統(tǒng)清除了自由基，在一定程度上緩解了脂膜的過氧化，鹽脅迫對膜系統(tǒng)沒有造成損傷，維持自由基平衡，導(dǎo)致丙二醛含量逐漸減少。

隸屬函數(shù)是模糊數(shù)學(xué)中的一種評價(jià)方法，它對品種各個(gè)抗鹽指標(biāo)的隸屬值進(jìn)行累加取平均值，并進(jìn)行品種間比較，避免了使用單一評價(jià)系統(tǒng)的片面性和不準(zhǔn)確性，評價(jià)結(jié)果較為科學(xué)、可靠[23]。該研究采用隸屬函數(shù)法，對葡萄新梢增長量、葉片相對電導(dǎo)率、丙二醛、葉綠素含量、生物量等指標(biāo)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)春光、金光和香妃耐鹽性較好，巨玫瑰和摩爾多瓦耐鹽性較差。葡萄植株耐鹽性的影響因素很多，除不同品種影響外，外部因素如栽培措施、土壤類型、氣候條件等，都會(huì)造成同一葡萄品種在不同試驗(yàn)中的表現(xiàn)不同。此外，該試驗(yàn)通過盆栽的方式進(jìn)行鹽脅迫研究，試驗(yàn)條件與大田栽植環(huán)境之間存在差異，各葡萄品種的耐鹽性有待于進(jìn)一步研究。

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