寒地水稻分蘗期耐鹽堿性篩選與評(píng)價(jià)

李逸　張鞏亮　趙海成　韓宇　劉欣宇　張常鈺　李紅宇

摘要：【目的】篩選與水稻耐鹽堿性相關(guān)的指標(biāo)，對(duì)寒地水稻種質(zhì)資源的耐鹽堿性進(jìn)行篩選與評(píng)價(jià)，為選育優(yōu)良的耐鹽堿水稻品種提供理論依據(jù)?！痉椒ā恳悦缙诜N植篩選出的較耐鹽堿的17份水稻品種為研究對(duì)象，分別采用蘇打鹽堿土（鹽堿脅迫處理）和草甸黑鈣土（對(duì)照）進(jìn)行盆栽種植，并于分蘗期調(diào)查水稻根長(zhǎng)度、根表面積、根體積、根直徑、根尖數(shù)、根干重、莖數(shù)、株高、葉面積和地上干物重等10項(xiàng)指標(biāo)。運(yùn)用主成分分析法、聚類分析、相關(guān)分析及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和回歸分析驗(yàn)證其合理性?！窘Y(jié)果】鹽堿脅迫條件下，17個(gè)參試材料10項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)的耐鹽堿系數(shù)范圍在0.19～1.00，平均值為0.68。利用主成分分析法將鹽堿脅迫下10個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為3個(gè)彼此獨(dú)立的綜合指標(biāo)，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)85.44%。通過(guò)對(duì)隸屬函數(shù)值及權(quán)重進(jìn)行計(jì)算得到各參試材料的綜合耐鹽堿值（D值），依據(jù)D值得到各參試材料的綜合耐鹽堿性排序：L14（松粳18）>L15（龍粳24）>L12（龍粳48）>L17（白粳1號(hào)）>L06（空育131）>L05（墾粳8號(hào)）>L03（綏粳21）>L16（東稻4）>L09（龍粳42）>L11（綏粳17）>L10（龍稻9號(hào)）>L13（龍粳27）>L02（瑩稻2號(hào)）>L07（松98-131）>L08（東農(nóng)428）>L01（齊粳10號(hào)）>L04（長(zhǎng)白9號(hào)）。通過(guò)聚類分析將17份材料分為四大類：第一類為強(qiáng)耐鹽堿型，僅包含松粳18;第二類為耐鹽堿型，包括墾粳8號(hào)、空育131、白粳1號(hào)、龍粳48和龍粳24共5份材料;第三類為敏感型，包括綏粳21、龍粳42、東稻4和綏粳17共4份材料;第四類為強(qiáng)敏感型，包括齊粳10號(hào)、長(zhǎng)白9號(hào)、瑩稻2號(hào)、松98-131、龍粳27、龍稻9號(hào)和東農(nóng)428共7份材料。基于各指標(biāo)對(duì)綜合耐鹽堿值的相關(guān)分析結(jié)果，以及回歸分析、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其適宜性的驗(yàn)證，得到根長(zhǎng)度、根表面積、根體積、根尖數(shù)、根干重和莖數(shù)6項(xiàng)指標(biāo)可作為水稻分蘗期耐鹽堿性評(píng)價(jià)指標(biāo)?！窘Y(jié)論】17份參試材料中松粳18為強(qiáng)耐鹽堿種質(zhì)資源，根長(zhǎng)度、根表面積、根體積、根尖數(shù)、根干重和莖數(shù)6項(xiàng)指標(biāo)可作為寒地水稻分蘗期耐鹽堿性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

關(guān)鍵詞： 水稻;分蘗期;耐鹽堿性;篩選評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)： S511? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：2095-1191（2021）01-0028-09

Abstract： 【Objective】Screening indicators related to the salt and alkali tolerance of rice， screening and evaluating the salt and alkali tolerance of rice germplasm resources in cold regions， to provide theoretical basis for the selection of excellent salt and alkali tolerance rice varieties. 【Method】The 17 rice varieties that were selected at the seedling stage to be salt-tolerant were selected as the research objects. Soda saline soil（salt-alkali stress） and meadow chernozem soil （control） were used for pot planting， and the rice was investigated at the tillering stage. Ten indicators such as root length， root surface area， root volume， root diameter， root tip number， root dry weight， stem number， plant height， leaf area， and ground dry weight were measured. Principal component analysis， cluster analysis， correlation analysis， BP neural network and regression analysis wereused to verify its rationality.【Result】Alkaline tolerance coefficient ranged from 0.19 to 1.00 for 10 morphological indexes of 17 materials under saline-alkali stress， with an average value of 0.68.The principal component analysis method was used to transform 10 individual indicators under saline-alkali stress into 3 independent comprehensive indicators， and the cumulative contribution rate reached 85.44%. The calculated comprehensive salt-alkali resistance value （D value） was obtained by calculating the membership function value and weight， and then the comprehensive salt-alkali resistance of the test materials was sorted from strong to weak according to D value.L14（Songjing 18）>L15（Songjing 24）>L12（Longjing 48）>L17（Baijing 1）>L06（Kongyu 131）>L05（Kenjing 8）>L03（Suijing 21）>L16（Dongdao 4）>L09（Longjing 42）>L11（Suijing 17）>L10（Longdao 9）>L13（Longjing 27）>L02（Yingdao 2）>L07（Song 98-131）>L08（Dongnong 428）>L01（Qijing 10）>L04（Changbai 9）. The 17 materials were divided into four categories by cluster analysis， group 1 was variety with the strongest salt-alkali resistance and only contained Songjing 18; group 2 was salt-alkali resistant type and contained Kenjing 8， Kongyu 131， Baijing 1， Longjing 48 and Longjing 24; group 3 was sensitive type contained Suijing 21， Longjing 42， Dongdao 4 and Suijing 17; group 4 was highly sensitive type contained Qijing 10， Changbai 9， Yingdao 2， Song 98-131， Longjing 27， Longdao 9 and Dongnong 428.? Based on the correlation analysis results of the indexes on the comprehensive salt-tolerant value， as well as the verification of its suitability by regression analysis and BP neural network， six indexes of root length， root surface area， root volume， root tip number， root dry weight and stem number could be indexes for evaluating the salt and alkali tolerance of rice at tillering stage.【Conclusion】Songjing 18 is a germplasm resource with strong salt-alkali tolerance among the 17 tested materials. The six indicators of root length， root surface area， root volume， root tip number， root dry weight and stem number can be used as salt-alkali tolerance evaluation indexes for rice at? tillering stage in cold regions.

Key words： rice; tillering stage salt and alkali tolerance; screening and evaluation

Foundation item： National Key Research and Development Program of China（2017YFD0100506）; Pilot Demonstration Project of Heilongjiang Agricultural Reclamation Administration（HNK135-02-02）; Research Team Platform Su-pport Project of Heilongjiang Bayi Agricultural University（TDJH201802）

0 引言

【研究意義】眾所周知，鹽堿土地由于含鹽量較高而不利于農(nóng)作物生長(zhǎng)。我國(guó)鹽堿土地面積約有1億ha，若能加以開(kāi)發(fā)利用，將對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善提供巨大幫助（張蓉蓉，2019）。水稻是我國(guó)重要的糧食作物，同時(shí)也是鹽堿土改良的首選作物（王才林等，2019），能在一定程度上降低鹽堿土壤的含鹽量。分蘗期是水稻移栽后經(jīng)歷的第一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，此時(shí)水稻耐鹽堿性強(qiáng)弱會(huì)直接影響水稻幼苗的存活率、齊穗期的有效穗數(shù)及最終的產(chǎn)量（耿雷躍等，2020）。因此，研究水稻分蘗期受鹽堿脅迫的機(jī)理，培育出具有優(yōu)良耐鹽堿性的水稻品種，對(duì)解決土壤鹽漬化及提高糧食產(chǎn)量等問(wèn)題均具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】水稻屬于鹽堿敏感的淡水作物，通過(guò)觀察水稻某些形態(tài)指標(biāo)受鹽堿脅迫的程度即可判定水稻的耐鹽堿性強(qiáng)弱（祁棟靈等，2005）。水稻在幼苗移栽后即進(jìn)入4～7 d的返青期及后續(xù)的分蘗期，此時(shí)可能會(huì)受到根系損傷及低溫影響（封敏，2016），如果幼苗的耐鹽堿性較弱，可能導(dǎo)致幼苗死亡，故水稻分蘗期的耐鹽堿性十分重要（王秋菊等，2012）。梁正偉等（2004）研究認(rèn)為，分蘗期水稻遭受鹽脅迫會(huì)使株高降低，莖稈縮短，分蘗數(shù)減少。因此，株高和分蘗數(shù)是判斷水稻耐鹽堿性的重要指標(biāo);水稻的根系是最先受到鹽堿脅迫的部位，而耐鹽堿性較強(qiáng)的水稻，其根系會(huì)降低與土壤中鹽離子的交換量。谷嬌嬌等（2019）研究表明，水稻在鹽堿脅迫下，其根長(zhǎng)、根表面積、根體積和根干重等均受到抑制。而根系作為水稻地上部分與土壤關(guān)聯(lián)的唯一樞紐，根系生長(zhǎng)受到抑制則會(huì)影響地上部分的正常生長(zhǎng)，故根系的形態(tài)指標(biāo)應(yīng)作為耐鹽堿性的判定標(biāo)準(zhǔn)。目前關(guān)于種質(zhì)資源評(píng)價(jià)及指標(biāo)篩選多采用主成分分析、計(jì)算權(quán)重和聚類分析等方法。田蕾等（2017）運(yùn)用發(fā)芽指數(shù)法對(duì)64份粳稻進(jìn)行芽期耐鹽性評(píng)價(jià)，得到10份鹽敏感品種、23份弱耐鹽品種、21份耐鹽品種和10份高度耐鹽品種;篩選出發(fā)芽指數(shù)、相對(duì)根長(zhǎng)和相對(duì)鹽害率作為粳稻芽期耐鹽性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。荊瑞勇等（2019）采用隸屬函數(shù)法將11份水稻品種分成2份強(qiáng)耐鹽品種、5份中等耐鹽品種和4份弱耐鹽品種，并從14個(gè)指標(biāo)中篩選出發(fā)芽指數(shù)等8個(gè)指標(biāo)作為水稻萌發(fā)期和苗期耐鹽性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。李紅宇等（2020）依據(jù)綜合耐鹽堿值對(duì)50份北方粳稻進(jìn)行聚類分析，得到3份強(qiáng)耐鹽堿型品種、13份耐鹽堿品種、16份中間型品種和18份鹽敏感品種，并通過(guò)相關(guān)分析和回歸分析篩選出結(jié)實(shí)率等7項(xiàng)指標(biāo)作為水稻耐鹽堿綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。馬帥國(guó)等（2020）通過(guò)計(jì)算165份水稻種質(zhì)資源的耐鹽堿綜合評(píng)價(jià)值，將試驗(yàn)材料分為86份鹽敏感品種、56份弱鹽品種、18份耐鹽品種和5份高度耐鹽品種，并采用主成分分析和逐步回歸分析篩選出地上部含水量等5項(xiàng)指標(biāo)作為粳稻苗期耐鹽性的評(píng)價(jià)指標(biāo)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】關(guān)于水稻種質(zhì)資源耐鹽堿性的篩選和評(píng)價(jià)，前人研究主要集中在對(duì)水稻苗期或芽期的耐鹽堿性評(píng)價(jià)，篩選出的評(píng)價(jià)指標(biāo)也多為苗期或芽期的形態(tài)指標(biāo)（田蕾等，2017;馬帥國(guó)等，2020），而關(guān)于水稻分蘗期耐鹽堿性的研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以苗期種植篩選出的17份較耐鹽堿水稻品種為研究對(duì)象，調(diào)查全生育時(shí)期鹽堿脅迫下水稻品種分蘗期的形態(tài)指標(biāo)，計(jì)算其綜合耐鹽堿值，對(duì)寒地水稻的耐鹽堿性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并采用相關(guān)分析、回歸分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等篩選評(píng)價(jià)指標(biāo)并驗(yàn)證其合理性，以期為選育出優(yōu)良的耐鹽堿水稻品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

選用17份苗期鹽堿脅迫下生長(zhǎng)較好的水稻品種（品系），以粳型品種長(zhǎng)白9號(hào)為對(duì)照。供試材料名稱、編號(hào)及選育單位見(jiàn)表1。

1. 2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2018年在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)盆栽場(chǎng)進(jìn)行。采用2因素完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中土壤因素2水平，分別為鹽堿脅迫和對(duì)照處理，鹽堿脅迫土壤采用蘇打鹽堿土（采自黑龍江省安達(dá)市友誼村），對(duì)照土壤為草甸黑鈣土（采自黑龍江省肇源農(nóng)場(chǎng)），土壤基本理化情況見(jiàn)表2。品種因素17水平。5月15日插秧，插秧規(guī)格為每桶盆栽種植4穴，每穴4苗，4次重復(fù)。施肥情況為每盆施用尿素1.5 g，磷酸二銨0.75 g，50%硫酸鉀0.75 g，其他管理方法同常規(guī)大田。于分蘗期（移栽后20 d）取樣測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

1. 3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1. 3. 1 根部指標(biāo)測(cè)定 于水稻分蘗期調(diào)查每盆中4穴的莖數(shù)，取最接近平均數(shù)的1穴用于根系測(cè)定。用清水清洗水稻植株的根部后，將根系完整切下，平鋪于根系掃描儀中，根系的擺放要求不能有重疊且在掃描的范圍之內(nèi)。掃描測(cè)量根長(zhǎng)度、根表面積、根體積、根直徑和根尖數(shù)。然后將各處理的根分別包裝并進(jìn)行105 ℃殺青，80 ℃烘干至恒重，測(cè)量并記錄根干重。

1. 3. 2 莖數(shù)、株高、葉面積和地上干物重測(cè)定 分蘗期的莖數(shù)及株高通過(guò)生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)查獲取。采用長(zhǎng)寬系數(shù)法測(cè)定水稻樣品的葉面積。將樣品地上部分包裝后105 ℃殺青，80 ℃烘干至恒重。測(cè)量并記錄分蘗期地上干物重。

1. 4 相關(guān)計(jì)算公式

1. 4. 1 耐鹽堿系數(shù)

耐鹽堿系數(shù)=脅迫下指標(biāo)值/對(duì)照指標(biāo)值 （1）

1. 5 統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、描述性分析、權(quán)重和耐鹽堿系數(shù)的計(jì)算。利用SPSS 19.0進(jìn)行主成分分析、相關(guān)分析、聚類分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模。

2 結(jié)果與分析

2. 1 參試材料的耐鹽堿系數(shù)及相關(guān)分析結(jié)果

由表2和表3可知，鹽堿脅迫條件下，17個(gè)參試材料10項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)的耐鹽堿系數(shù)范圍在0.19～1.00，平均值為0.68。其中，變異系數(shù)最大為根體積（37.7%），其次為根干重（28.4%）和根表面積（28.0%）;變異系數(shù)最小的為株高（4.0%），其次為根直徑（13.9%）和莖數(shù)（14.1%）（表4）。

由各項(xiàng)指標(biāo)耐鹽堿系數(shù)的相關(guān)分析結(jié)果（表5）可知，根長(zhǎng)度的耐鹽堿系數(shù)與根表面積、根體積、根尖數(shù)、根干重和莖數(shù)的耐鹽堿系數(shù)分別呈顯著（P<0.05，下同）或極顯著（P<0.01，下同）正相關(guān);根表面積耐鹽堿系數(shù)與根體積、根直徑、葉面積、地上干物重、根干重和莖數(shù)的耐鹽堿系數(shù)分別呈顯著或極顯著正相關(guān);根體積耐鹽堿系數(shù)與根直徑、葉面積、地上干物重和根干重的耐鹽堿系數(shù)分別呈顯著或極顯著正相關(guān);根直徑耐鹽堿系數(shù)與葉面積和根干重的耐鹽堿系數(shù)分別呈顯著或極顯著正相關(guān);葉面積耐鹽堿系數(shù)與地上干物重和根干重均呈極顯著正相關(guān);地上干物重耐鹽堿系數(shù)與根干重呈極顯著正相關(guān)，與株高耐鹽堿系數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)。

2. 2 參試材料耐鹽堿性的主成分分析結(jié)果

由于各性狀的相關(guān)分析可能導(dǎo)致信息重疊而影響分析結(jié)果，因此通過(guò)主成分分析進(jìn)行各性狀耐鹽堿系數(shù)的綜合評(píng)價(jià)，以特征值大于1或累計(jì)方差貢獻(xiàn)率超過(guò)85%的原則確定主成分。由表6可知，前3個(gè)主成分的特征值均大于1，方差貢獻(xiàn)率分別為47.94%，21.73%和15.77%。累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)85.44%，表明前3項(xiàng)主成分代表了10項(xiàng)指標(biāo)85.44%的變異信息。由表7可知，第一主成分（PC1）以根干重（0.4123）、根表面積（0.4250）和根體積（0.4149）的絕對(duì)值載荷較高;第二主成分（PC2）以根尖數(shù)（0.5764）和根長(zhǎng)度（0.4778）的絕對(duì)值載荷較高;第三主成分（PC3）以株高的絕對(duì)值載荷最高（0.6689）。

2. 3 參試材料耐鹽堿性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

如表8所示，各主成分因子的權(quán)重分別為0.561、0.254和0.185。通過(guò)對(duì)隸屬函數(shù)值及權(quán)重進(jìn)行計(jì)算得到各參試材料的D值，依據(jù)D值得到各參試材料耐鹽堿性排序?yàn)椋篖14（松粳18）>L15（龍粳24）>L12（龍粳48）>L17（白粳1號(hào)）>L06（空育131）>L05（墾粳8號(hào)）>L03（綏粳21）>L16（東稻4）>L09（龍粳42）>L11（綏粳17）>L10（龍稻9號(hào)）>L13（龍粳27）>L02（瑩稻2號(hào)）>L07（松98-131）>L08（東農(nóng)428）>L01（齊粳10號(hào)）>L04（長(zhǎng)白9號(hào)）。

2. 4 參試材料耐鹽堿性聚類分析結(jié)果

以綜合耐鹽堿值為依據(jù)，采用歐氏距離、離差平方和法對(duì)參試材料進(jìn)行聚類分析，結(jié)果（圖1）表明， 17份參試材料可分為四大類：第一類為強(qiáng)耐鹽堿型，僅包含松粳18，此類材料在鹽堿脅迫下的根長(zhǎng)度、根表面積、根體積、根尖數(shù)和根干重受到的影響最小，其他指標(biāo)受鹽堿脅迫的影響也較小;第二類為耐鹽堿型，包括5份材料，分別為墾粳8號(hào)、空育131、白粳1號(hào)、龍粳48和龍粳24，此類材料的根長(zhǎng)度、根表面積、根體積、跟直徑、根尖數(shù)、地上干物重、根干重和莖數(shù)的平均耐鹽堿性高于所有參試材料的平均水平，而葉面積和株高則略低于平均水平;第三類為敏感型，包括4份材料，分別為綏粳21、龍粳42、東稻4和綏粳17，此類材料的根長(zhǎng)度、根表面積、根體積、根尖數(shù)、根干重和莖數(shù)的平均耐鹽堿性均低于所有參試材料的平均水平，而根直徑、葉面積、地上干物重和株高則略高于平均水平;第四類為強(qiáng)敏感型，包括7份材料，分別為對(duì)照品種長(zhǎng)白9號(hào)、齊粳10號(hào)、瑩稻2號(hào)、松98-131、龍粳27、龍稻9號(hào)和東農(nóng)428，此類材料除株高外其他指標(biāo)的平均耐鹽堿性均低于所有參試材料的平均水平，且其中對(duì)照品種長(zhǎng)白9號(hào)的根長(zhǎng)度、根表面積、根體積、根直徑、根尖數(shù)、根干重、莖數(shù)和株高受鹽堿脅迫影響最大，對(duì)鹽堿脅迫具有較強(qiáng)的敏感性。

2. 5 水稻耐鹽堿性評(píng)價(jià)指標(biāo)的篩選

采用SPSS 19.0對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)與D值進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果（表9）表明，D值與根尖數(shù)和莖數(shù)呈顯著正相關(guān)，與根長(zhǎng)度、根表面積、根體積和根干重呈極顯著正相關(guān)，而其余指標(biāo)與D值的相關(guān)性不顯著（P>0.05）。說(shuō)明根長(zhǎng)度、根表面積、根體積、根尖數(shù)、根干重和莖數(shù)6項(xiàng)指標(biāo)可作為與水稻綜合耐鹽堿性相關(guān)的形態(tài)指標(biāo)。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)建模功能和誤差反饋功能可用來(lái)預(yù)測(cè)尚未發(fā)生的結(jié)果或是檢驗(yàn)預(yù)測(cè)結(jié)果是否接近真實(shí)值。本研究采用SPSS 19.0中的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型包含輸入層、隱藏層和輸出層。輸入層為已經(jīng)篩選出的17個(gè)水稻品種的6項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)，即輸入層為6個(gè)神經(jīng)元;輸出層為17個(gè)水稻品種的綜合耐鹽堿值，即輸出層為1個(gè)神經(jīng)元;隱含層神經(jīng)元個(gè)數(shù)根據(jù)規(guī)律將其設(shè)置為4。將17個(gè)水稻品種中的70%，即12個(gè)水稻品種作為培訓(xùn)樣本;其余5個(gè)水稻品種作為檢驗(yàn)樣本。重復(fù)訓(xùn)練3次得到3組預(yù)測(cè)值，并分別從中任選5個(gè)預(yù)測(cè)值構(gòu)建學(xué)習(xí)模型，共3個(gè)學(xué)習(xí)模型（表10）。各樣本的相對(duì)誤差最大為9.92%，最小為0.40%，說(shuō)明該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測(cè)值較貼近實(shí)際值。以實(shí)際值為橫坐標(biāo)軸，預(yù)測(cè)值為縱坐標(biāo)軸，將水稻綜合耐鹽堿值的實(shí)際值與預(yù)測(cè)值進(jìn)行回歸分析，結(jié)果（圖2）表明，3組學(xué)習(xí)模型的決定系數(shù)（R2）分別為0.9994、0.9831和0.9504，說(shuō)明水稻綜合耐鹽堿值的實(shí)際值與預(yù)測(cè)值的擬合效果較好。表明篩選出的根長(zhǎng)度、根表面積、根體積、根尖數(shù)、根干重和莖數(shù)6項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)能較準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)水稻的綜合耐鹽堿性，可作為水稻耐鹽堿性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3 討論

3. 1 水稻耐鹽堿性的評(píng)價(jià)方法

水稻耐鹽堿性是一個(gè)復(fù)雜的綜合性狀，現(xiàn)階段對(duì)其評(píng)價(jià)的方式有較大差異，采用不同時(shí)期或不同指標(biāo)鑒定得出的耐鹽堿水稻品種，其耐鹽堿性無(wú)法相互比較（李小兵等，2014）。目前尚未制定出水稻全生育時(shí)期的耐鹽堿性鑒定指標(biāo)，一般可采用對(duì)比相同時(shí)期的不同材料來(lái)鑒定耐鹽堿程度，或建立以產(chǎn)量為目標(biāo)的相關(guān)性狀來(lái)代表全生育時(shí)期的耐鹽性（王才林等，2019）。研究表明，處于不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的水稻品種的耐鹽堿性會(huì)有不同程度的改變（段敏等，2019）。而在水稻的各個(gè)生育時(shí)期中，幼苗期和生殖生長(zhǎng)期是水稻對(duì)鹽堿脅迫較敏感的時(shí)期，而種子萌發(fā)期和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期水稻植株的耐鹽堿性相對(duì)強(qiáng)于其他時(shí)期（馬啟林，2015），因此通常在水稻的幼苗期進(jìn)行耐鹽堿試驗(yàn)。但水稻幼苗期可調(diào)查的形態(tài)指標(biāo)較少，調(diào)查指標(biāo)多為秧苗存活率及死葉率（薛慶林和李廣敏，1991）。秧苗存活率一般為插秧2周后存活秧苗占總數(shù)的比例，可在一定程度上反映出不同品種的耐鹽堿性，但無(wú)法反映出同樣存活的幼苗的健康程度。死葉率是指死葉的數(shù)量占植株總?cè)~片數(shù)的比例，但由于不同品種其綠葉的枯死時(shí)期和枯死速率不同，故死葉率不能精準(zhǔn)地反映植株的耐鹽堿性，且這2項(xiàng)指標(biāo)均需人為觀察統(tǒng)計(jì)，不同觀察者得出的結(jié)果也存在差異（馬波等，2011）。此外，水稻幼苗期耐鹽堿并不等于其生殖生長(zhǎng)期耐鹽堿，許多水稻品種在苗期的耐鹽堿性較好，但其抽穗時(shí)間很晚甚至無(wú)法抽穗，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。因此，通過(guò)單一指標(biāo)較難準(zhǔn)確地鑒定耐鹽堿性，但大量的指標(biāo)調(diào)查數(shù)據(jù)通常會(huì)有信息重疊。通過(guò)主成分分析法可將多個(gè)有交叉的指標(biāo)簡(jiǎn)化為少量的且彼此獨(dú)立的新指標(biāo)，在減少計(jì)算量的同時(shí)也提高了準(zhǔn)確性（葉明確和楊亞娟，2016）。如荊瑞勇等（2020）通過(guò)主成分分析法、隸屬函數(shù)法對(duì)18份水稻品種進(jìn)行品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)，并根據(jù)品質(zhì)優(yōu)劣將其分為3類;徐銀萍等（2020）通過(guò)計(jì)算30份大麥材料的綜合抗旱評(píng)價(jià)D值及聚類分析，得到5份抗旱性強(qiáng)的大麥種質(zhì)資源;張鞏亮等（2020）以穗重、結(jié)實(shí)率等13項(xiàng)指標(biāo)對(duì)30份水稻品種進(jìn)行抗旱評(píng)價(jià)，運(yùn)用主成分分析法將13個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為5個(gè)彼此獨(dú)立的綜合指標(biāo)，并根據(jù)綜合抗旱值將參試材料分為強(qiáng)抗旱型、抗旱型、中間抗旱型和敏感型4類。本研究主要運(yùn)用主成分分析法將水稻分蘗期的10項(xiàng)生理指標(biāo)簡(jiǎn)化成3項(xiàng)具有代表性的主成分因子，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算隸屬函數(shù)值、各主成分權(quán)重及耐鹽堿綜合評(píng)價(jià)值，從而在數(shù)值上更清晰地體現(xiàn)各參試材料的耐鹽堿性。以長(zhǎng)白9號(hào)作為對(duì)照品種，通過(guò)比較參試材料的D值可知，各材料D值變幅在0.237～0.982，松粳18等16份水稻品種在分蘗期的綜合耐鹽堿性均優(yōu)于對(duì)照品種長(zhǎng)白9號(hào)，即這16份水稻品種在分蘗期受鹽堿脅迫影響的程度均小于長(zhǎng)白9號(hào);再通過(guò)聚類分析將17份材料分蘗期的耐鹽堿性分為強(qiáng)耐鹽堿型1份、耐鹽堿型5份、敏感型4份和強(qiáng)敏感型7份。

3. 2 水稻耐鹽堿性評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇

徐晨等（2013）研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下水稻根系活力隨鹽濃度的提高呈上升趨勢(shì)，同時(shí)鹽敏感品種較耐鹽品種的根干重下降程度更明顯。朱明霞等（2014）研究認(rèn)為，在不同程度的鹽濃度下，水稻的莖數(shù)、干物質(zhì)量和產(chǎn)量均呈不同程度的下降趨勢(shì)。谷嬌嬌等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下水稻根長(zhǎng)度、根表面積、根體積和根干重會(huì)顯著下降，耐鹽品種在鹽脅迫下上述指標(biāo)的抑制率顯著低于對(duì)照品種;黃潔等（2020）研究指出，水稻在分蘗期受鹽脅迫會(huì)導(dǎo)致其單株分蘗能力下降。本研究運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)功能，通過(guò)建立6項(xiàng)指標(biāo)與D值的網(wǎng)絡(luò)模型，得到D值的預(yù)測(cè)值，根據(jù)預(yù)測(cè)值與真實(shí)值的擬合程度進(jìn)行判斷篩選，結(jié)果表明，根長(zhǎng)度、根表面積、根體積、根尖數(shù)、根干重和莖數(shù)6項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)可作為評(píng)價(jià)水稻分蘗期耐鹽堿性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，且其中大部分為水稻根系指標(biāo)，說(shuō)明水稻分蘗期根系對(duì)鹽堿脅迫較敏感，該結(jié)果也與上述前人研究結(jié)果基本一致，表明本研究篩選出根長(zhǎng)度、根表面積、根體積、根尖數(shù)、根干重和莖數(shù)作為水稻分蘗期耐鹽堿性評(píng)價(jià)指標(biāo)的結(jié)果較合理，也具有一定的可靠性。

4 結(jié)論

松粳18等16份水稻品種在分蘗期的綜合耐鹽堿性均優(yōu)于對(duì)照品種長(zhǎng)白9號(hào)。通過(guò)聚類分析將17份參試材料分為強(qiáng)耐鹽堿型、耐鹽堿型、敏感型和強(qiáng)敏感型四大類，其中松粳18為強(qiáng)耐鹽堿型品種。通過(guò)相關(guān)分析、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和回歸分析，篩選出根長(zhǎng)度、根表面積、根體積、根尖數(shù)、根干重和莖數(shù)6項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)可作為水稻分蘗期耐鹽堿性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

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（責(zé)任編輯 王 暉）