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(xué)院植物保護(hù)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(xué)院植物保護(hù)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(qiáng)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(zhǔn)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(biāo)評價，多指標(biāo)綜合評價方法更為準(zhǔn)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(biāo)進(jìn)行的。由于大部分單一的指標(biāo)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(biāo)綜合評定作物的抗旱性，使單個指標(biāo)對評定抗旱性的片面性會受到其它指標(biāo)的彌補(bǔ)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(jìn)行有關(guān)指標(biāo)的測定，然后通過對1個或幾個指標(biāo)的簡單的直接對比，來確定鑒定材料抗旱性的強(qiáng)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(biāo)i-對照指標(biāo)i。

1.2 脅迫系數(shù)

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

2 分級評分法

把所測指標(biāo)按不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)分為相同數(shù)目的級別(一般4～5級)，然后把各指標(biāo)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(qiáng)弱。高吉寅等用7項指標(biāo)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(biāo)都得到相應(yīng)的級別值，再把同一品種的各指標(biāo)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(qiáng)弱[3]。這種多指標(biāo)分級評價比單指標(biāo)評定的抗旱性可靠性高的多。劉學(xué)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(biāo)，通過對各個指標(biāo)的脅迫系數(shù)進(jìn)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(biāo)的測定值經(jīng)過換算進(jìn)行定量表示，根據(jù)各指標(biāo)的變異系數(shù)確定各指標(biāo)參與綜合評價的權(quán)重系數(shù)矩陣，經(jīng)過權(quán)重分析，進(jìn)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(qiáng)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(dāng)?shù)挠嬎銠C(jī)程序，可用于大規(guī)模的品種篩選。

3 產(chǎn)量指標(biāo)

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(dāng)作一個最可靠的抗旱性指標(biāo)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(biāo)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(jìn)了以上指標(biāo)，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(dāng)作一個最可靠的抗旱性綜合鑒定指標(biāo)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(yán)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(jìn)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(qiáng)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(xué)分析法

4.1 通徑分析法

通徑分析就是標(biāo)準(zhǔn)化變量的多元線性回歸分析，它將相關(guān)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(guān)分析和回歸分析更為準(zhǔn)確[12-14]。

4.2 灰色關(guān)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(biāo)視為一個灰色系統(tǒng)。按Xi(K)=( (K)-Xi)/Si將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理,并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果求參考數(shù)列(X0)與比較數(shù)列(Xi)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果的絕對差值△0i(k),即灰關(guān)聯(lián)差異信息空間?；疑P(guān)聯(lián)度分析的關(guān)鍵是參考數(shù)列X0的確定，參考數(shù)列X0是關(guān)聯(lián)分析的標(biāo)準(zhǔn)尺度,它全然決定著關(guān)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(guān)聯(lián)系數(shù)；根據(jù)關(guān)聯(lián)系數(shù)和公式(3)分別求出各指標(biāo)與抗旱系數(shù)的關(guān)聯(lián)度,并按關(guān)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(biāo)，可以比較準(zhǔn)確地了解各性狀的綜合表現(xiàn)，同時根據(jù)各自貢獻(xiàn)率大小可以確定其相對重要性．以此為基礎(chǔ)，再采用隸屬函數(shù)加權(quán)法，可以比較科學(xué)地對各品種的抗旱性進(jìn)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(zhǔn)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(biāo)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(biāo)測定值，Xmax、Xmin分別為所有鑒定材料中該指標(biāo)的最大值和最小值。若所用指標(biāo)與抗旱性呈正相關(guān)，用(1)式;反之用(1)式。然后累加某一材料各指標(biāo)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(qiáng)弱，平均數(shù)越大，抗旱性越強(qiáng)[23]。劉學(xué)義用隸屬函數(shù)的方法，對品種各個抗旱指標(biāo)的隸屬值進(jìn)行累加，求取平均數(shù)并進(jìn)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(biāo)所測數(shù)據(jù)，對供試材料進(jìn)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(qiáng)、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(biāo)的抗旱性進(jìn)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(jìn)行評價鑒定，認(rèn)為準(zhǔn)確和靈活，宜在品種評價和鑒定中普及應(yīng)用[27]。楊奇勇等運用多目標(biāo)決策法對湖南14個市州的抗旱能力進(jìn)行了評價，為湖南抗旱減災(zāi)、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)。