利用隸屬函數(shù)法對不同花生品種的抗旱性評價(jià)

張 俊，湯豐收，劉 娟，臧秀旺，董文召，張忠信，徐 靜，苗利娟

（河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，農(nóng)業(yè)部黃淮海油料作物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南省油料作物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，花生遺傳改良國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州450002）

花生是重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物，也是植物油脂和蛋白質(zhì)的重要來源[1]。但其主產(chǎn)區(qū)多為干旱、半干旱地區(qū)，生育期內(nèi)降雨偏少，易出現(xiàn)季節(jié)性干旱，嚴(yán)重影響花生的產(chǎn)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年因干旱造成的花生減產(chǎn)平均在20%以上[2]。干旱已成為限制我國花生生產(chǎn)程度最大、影響范圍最廣的因素之一。因此，分析花生抗旱指標(biāo)，比較不同品種的抗旱性，是花生抗性育種的重要依據(jù)。

同一作物不同品種對環(huán)境的適應(yīng)性有很大差異[3]，且每個(gè)相關(guān)性狀都參與花生的抗旱響應(yīng)[4-6]。因此，用單一性狀指標(biāo)鑒定花生的抗旱性，準(zhǔn)確性較差，如需全面客觀準(zhǔn)確地對某品種的抗旱能力進(jìn)行評價(jià)，必須綜合多個(gè)性狀分析。研究以黃淮海地區(qū)主栽的9個(gè)花生品種為對象，選擇形態(tài)和產(chǎn)量構(gòu)成的10個(gè)指標(biāo)，采用抗旱系數(shù)法和隸屬函數(shù)值法對品種的抗旱性進(jìn)行定量分析比較，以期為抗旱品種鑒定、篩選及干旱地區(qū)花生品種選育提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選取黃淮海地區(qū)9個(gè)主栽的花生品種，分別為：豫花9719、豫花9326、豫花15 號、山花9 號、開農(nóng)49、濮花28、湘花2008、冀花0212-4、濰花10 號。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在河南農(nóng)科院原陽實(shí)驗(yàn)基地旱池中進(jìn)行，土壤為沙壤土，每個(gè)品種分別進(jìn)行干旱和正常供水（CK）兩個(gè)處理。旱池規(guī)格為3.5 m×1.7 m。試驗(yàn)于2012年5月11日播種，每品種播種2 行，每行10 穴，每穴一棵，重復(fù)3 次。9月20日收獲。播種前每池澆水0.4 m3，干旱處理全生育期不澆水，下雨時(shí)用棚車遮蓋，對照處理正常供水。于收獲期調(diào)查植株性狀。

1.3 測定與分析方法

1.3.1 抗旱性直接鑒定 以抗旱系數(shù)對品種的抗旱等級直接評定[7-16]，抗旱系數(shù)（%）=（水分脅迫下產(chǎn)量/正常水分下產(chǎn)量）×100。

1.3.2 性狀相對值 各指標(biāo)性狀相對值（%）=（水分脅迫下性狀值/正常水分下性狀值）×100。

1.3.3 抗旱隸屬值的計(jì)算 將各項(xiàng)指標(biāo)給予在閉區(qū)間（0，1）內(nèi)相應(yīng)的數(shù)值，利用性狀相對值，對各指標(biāo)作出單項(xiàng)評估，計(jì)算各單因素隸屬度的加權(quán)算術(shù)平均，獲得綜合隸屬度，并劃分其抗旱等級，其結(jié)果越接近0 越差，越接近1 越好。

（1）計(jì)算隸屬值：將測定的每個(gè)性狀分別用下列公式求出相應(yīng)的隸屬值。

（2）計(jì)算平均數(shù)：計(jì)算每個(gè)品種各性狀抗旱隸屬值的平均數(shù)。

根據(jù)所得各指標(biāo)隸屬函數(shù)平均值劃分其抗旱等級[18-19]。當(dāng)≥0.7 時(shí)，為Ⅰ級，高度抗旱；當(dāng)0.7＞≥0.5 時(shí)，為Ⅱ級，抗旱；當(dāng)0.5＞≥0.4 時(shí)，為Ⅲ級，中等抗旱；當(dāng)＜0.4 時(shí)，為Ⅳ級，不抗旱。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同花生品種產(chǎn)量抗旱性的直接評定

產(chǎn)量是最可靠也是最重要的抗旱性指標(biāo)，常用于品種抗旱性的最終鑒定。由表1 可知，不同花生品種產(chǎn)量的抗旱系數(shù)存在顯著差異，說明品種間抗旱性差異大。其中，以豫花9326 品種的抗旱系數(shù)最高，為76.42%；以山花9 號品種的最低，僅為33.11%；冀花0212-4、濮花28、濰花10 號，這3個(gè)品種的抗旱系數(shù)均大于70%，具有較強(qiáng)的抗旱性；濮花28 的抗旱系數(shù)接近70%，在65%以上，說明其亦具有較強(qiáng)的抗旱性；而開農(nóng)49 和山花9號的抗旱系數(shù)小于50%，因而抗旱性較差。

表1 不同花生品種產(chǎn)量的抗旱性評價(jià)

2.2 不同花生品種形態(tài)指標(biāo)的抗旱性評價(jià)

從表2 中可以看出，與對照相比較，水分脅迫下的花生主莖高、側(cè)枝長、分枝數(shù)和結(jié)果枝數(shù)均呈不同程度的降低，且不同品種之間的差異顯著。其中，豫花15 號的主莖高和側(cè)枝長的相對值均最高，分別為64.77%和66.11%，冀花0212-4、湘花2008、豫花9326 的主莖高和側(cè)枝長的相對值均在55%以上，而山花9 號、開農(nóng)49 和濮花28 的主莖高、側(cè)枝長的相對值在50%左右；濰花10號的分枝數(shù)干旱和正常情況相差較小，分枝數(shù)差異較小的品種有豫花9326、濮花28，相對值均在88%以上，冀花0212-4 干旱時(shí)分枝數(shù)減少最多，相對值為80.45%，山花9 號次之，為84.87%；結(jié)果枝數(shù)同樣存在差異，冀花0212-4、豫花15、豫花9326 和濰花10 號相對值較高，均在80%以上，濮花28、湘花2008 相對值均在70%以上，濮花28 最少，僅為59.14%，但其干旱條件下分枝數(shù)較多，說明在干旱條件下，濮花28 許多分枝失去了結(jié)果能力。因此，從形態(tài)指標(biāo)上分析，冀花0212-4、濰花10 號、湘花2008、豫花15 號和豫花9326 的抗旱性較強(qiáng)。

2.3 不同花生品種產(chǎn)量構(gòu)成因素的抗旱性評價(jià)

由表3 可知，生長發(fā)育的差異最終將體現(xiàn)在產(chǎn)量構(gòu)成的各個(gè)因素上，干旱降低了不同花生品種的百果重和百仁重。其中，冀花0212-4、濮花28、湘花2008、豫花9326 和豫花9719 的變化幅度較小，百果重、百仁重的相對值均在90%以上，山花9 號和豫花15 的百果重、百仁重在干旱時(shí)相對下降幅度大，相對值均在90%以下。從單株結(jié)果數(shù)和單株生產(chǎn)力上分析，冀花0212-4 和濰花10 號在干旱和正常供水狀態(tài)下的差異性較小，相對值在80%以上，冀花0212-4 百果重、百仁重變化幅度也較小，因此其抗旱系數(shù)較大；開農(nóng)49 和濮花28 的差異性大，其中開農(nóng)49 差異性最大，單株結(jié)果數(shù)和單株生產(chǎn)力的相對值分別為67.57%、35.21%，加之其百果重、百仁重在9個(gè)品種中差異性也較為明顯，致使其抗旱系數(shù)較小。因此，從產(chǎn)量構(gòu)成因素來說，冀花0212-4 的抗旱性較好，而開農(nóng)49 的抗旱性較差。

2.4 不同花生品種抗旱性綜合評價(jià)

從表4 中可以看出，以產(chǎn)量、形態(tài)指標(biāo)、產(chǎn)量構(gòu)成等10 項(xiàng)指標(biāo)對花生的抗旱性進(jìn)行綜合評價(jià)，各品種的隸屬函數(shù)值差異較大，表明這10 項(xiàng)指標(biāo)均與花生抗旱響應(yīng)關(guān)系密切，能夠在一定程度上反映花生品種的抗旱性強(qiáng)弱，同時(shí)也說明供試的9個(gè)花生品種的抗旱性存在較大差異。豫花9326 的各指標(biāo)隸屬函數(shù)平均值達(dá)0.76，而開農(nóng)49、濮花28 和山花9 號的各指標(biāo)隸屬函數(shù)平均值均在0.4 以下。高抗旱型品種豫花9326 的單株結(jié)果數(shù)、出仁率的隸屬函數(shù)值均為1。這說明豫花9326 能在水分脅迫條件下，較好的完成莢果的發(fā)育和成熟，并保證植株的正常功能，制造足夠的養(yǎng)分，減少了水分脅迫對花生產(chǎn)量的影響。

表2 不同花生品種形態(tài)指標(biāo)的抗旱性評價(jià)

表3 不同花生品種產(chǎn)量構(gòu)成因素的抗旱性評價(jià)

表4 不同花生品種抗旱性綜合評價(jià)

3 討論

在目前的作物抗旱性研究中，一系列與抗旱性有關(guān)的性狀（或指標(biāo)）已被發(fā)掘利用[20]，但這些性狀在抗旱研究中有多大的應(yīng)用價(jià)值，在抗旱過程中哪個(gè)指標(biāo)或者哪些指標(biāo)起了決定性作用，并沒有統(tǒng)一的定論。最佳的方法是綜合各個(gè)指標(biāo)，以作為衡量抗旱性高低的最終標(biāo)準(zhǔn)。

產(chǎn)量可直接和直觀地表達(dá)品種的相對抗旱能力，但產(chǎn)量需收獲后才能進(jìn)行分析、評價(jià)，且部分抗旱生理反應(yīng)與抗旱實(shí)際反應(yīng)表現(xiàn)不一致，如單一使用抗旱系數(shù)進(jìn)行篩選，不能作出判斷。生長量是植物對干旱脅迫的綜合反應(yīng)，也是評估干旱脅迫程度和植物抗旱能力的可靠標(biāo)準(zhǔn)。作物的產(chǎn)量、生長發(fā)育、形態(tài)以及生理生化指標(biāo)，均與抗旱有密切的關(guān)系[21]。這些指標(biāo)的差異值均能較好地反應(yīng)品種抗旱耐旱性，為花生抗旱育種提供了理論基礎(chǔ)[22-25]。但利用單一性狀指標(biāo)鑒定花生抗旱性，準(zhǔn)確性較差，為全面客觀準(zhǔn)確地評價(jià)某品種的抗旱能力，需對多個(gè)性狀綜合評價(jià)，以消除個(gè)別指標(biāo)帶來的片面性。

試驗(yàn)利用隸屬函數(shù)法，以品種抗旱系數(shù)作為衡量抗旱性強(qiáng)弱的最終標(biāo)準(zhǔn)，并將各抗旱指標(biāo)的響應(yīng)值落實(shí)到抗旱系數(shù)上，用這種方法可以更合理地選出相應(yīng)的指標(biāo)對品種進(jìn)行綜合評價(jià)，更接近于全面、系統(tǒng)、準(zhǔn)確評定抗旱性，從而大大提高抗旱性篩選的可靠性。

研究采用抗旱系數(shù)直接評價(jià)法、隸屬函數(shù)值法對9個(gè)花生品種抗旱性評價(jià)，產(chǎn)量構(gòu)成結(jié)果表明，豫花9326、冀花0212-4、濰花10 號、湘花2008 的抗旱能力較強(qiáng)；形態(tài)指標(biāo)結(jié)果表明，冀花0212-4、濰花10 號、湘花2008、豫花15 號、豫花9326 的抗旱性較強(qiáng)。綜合評價(jià)結(jié)果與產(chǎn)量構(gòu)成的結(jié)果相同。因此，從產(chǎn)量構(gòu)成角度對不同品種的抗旱性進(jìn)行評價(jià)，能更好的反應(yīng)該品種的抗旱性。

[1]孫大容.花生育種學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1998.

[2]程 曦，趙長星，王銘倫，等.不同生育時(shí)期干旱脅迫對花生抗旱指標(biāo)值及產(chǎn)量的影響[J].青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，27（4）：282-288.

[3]尚曉潁，劉化冰，張小全，等.干旱脅迫對不同烤煙品種根系生長和生理特性的影響[J].西北植物學(xué)報(bào)，2010，30（2）：357-361.

[4]姚春梅，楊培嶺，郝仲勇，等.不同水分條件下沙地花生的根冠發(fā)育動態(tài)分析[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，4（4）：40-44.

[5]王賀正.水稻抗旱性研究及其鑒定指標(biāo)篩選[D].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

[6]李貴全，李慧峰，張海燕.大豆花莢期抗旱性的鑒定與綜合評價(jià)[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007，15（6）：96-100.

[7]李德全，郭清福，張以勤，等.冬小麥抗旱性生理特性的研究[J].作物學(xué)報(bào)，1993，（2）：125-131.

[8]呂德彬，楊建平，李蓮芝，等.水分脅迫下不同小麥品種抗性反應(yīng)與產(chǎn)量表現(xiàn)的相關(guān)研究[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1994，28（3）：230-235.

[9]王 環(huán)，胡榮海，昌小平.小麥水分脅迫下小麥地上和地下部分的反應(yīng)及其抗旱性研究[J].西北植物學(xué)報(bào)，1996，16（2）：107-115.

[10]黎 裕.作物抗旱鑒定方法與指標(biāo)[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，1993，11（1）：91-99.

[11]栗雨勤，張文英，王有增，等.作物抗旱性鑒定指標(biāo)研究及進(jìn)展[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，8（1）：58-61.

[12]王賀正，馬 均，李旭毅，等.水稻開花期抗旱性鑒定指標(biāo)的篩選[J].作物學(xué)報(bào)，2005，31（11）：1485-1489.

[13]張燦軍，王育紅，姚宇卿，等.旱稻抗旱性鑒定方法與指標(biāo)研究——Ⅱ抗旱性鑒定評價(jià)技術(shù)規(guī)范[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2005，23（3）：37-39.

[14][14]Zhang ZM，Wan SB，Dai LX，etal.Estimatingand screeningofdrought resistance indexes in peanut[J].Chinese Journal of Plant Ecology，2011，35（1）：100-109.

[15]張智猛，萬書波，戴良香，等.花生品種芽期抗旱性指標(biāo)篩選與綜合性評價(jià)[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2010，12（1）：85-91.

[16]張智猛，萬書波，戴良香，等.不同花生品種對干旱脅迫的響應(yīng)[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，19（3）：631-638.

[17]康紅梅，王國桐，趙銘森，等.花生抗旱性鑒定方法研究初報(bào)[J].花生科技，1999，（S1）：219-221.

[18]嚴(yán)美玲，李向東，矯巖林，等.不同花生品種的抗旱性比較鑒定[J].花生學(xué)報(bào)，2004，33（1）：8-12.

[19]胡標(biāo)林，余守武，萬 勇，等.東鄉(xiāng)普通野生稻全生育期抗旱性鑒定[J].作物學(xué)報(bào)，2007，33（3）：425-432.

[20]龔 明.作物抗旱性鑒定方法與指標(biāo)及其綜合評價(jià)[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1989，4（1）：73-81.

[21]桑子陽，馬履一，陳發(fā)菊.干旱脅迫對紅花玉蘭幼苗生長和生理特性的影響[J].西北植物學(xué)報(bào)，2011，31（1）：109-115.

[22]姜慧芳，任小平，段乃雄.中國龍生型花生的耐旱性鑒定與綜合評價(jià)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1999，32（S1）：59-63.

[23]王福青，王銘倫，鄭芝榮，等.花生苗期耐旱性與品種關(guān)系的研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2000，18（4）：82-86.

[24]邵艷軍，山 侖.植物耐旱機(jī)制研究進(jìn)展[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2006，14（4）：16-20.

[25]GriffithsH，ParryMAJ.PlantResponsestoWaterStress[J].Annalsof Botany，2002，89（7）：801-802.