利用隸屬函數(shù)法對(duì)不同施肥處理下藜蒿的抗寒性綜合評(píng)價(jià)

張建，蔣細(xì)旺

(江漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430056)

利用隸屬函數(shù)法對(duì)不同施肥處理下藜蒿的抗寒性綜合評(píng)價(jià)

張建，蔣細(xì)旺

(江漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430056)

[摘要]在自然低溫脅迫條件下，以‘云南藜蒿’為試材，測(cè)定了其在不同施肥處理下的葉片電導(dǎo)率、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量(Pro)、丙二醛(MDA)含量等7項(xiàng)生理指標(biāo)，并進(jìn)行了相關(guān)性分析。利用隸屬函數(shù)法對(duì)5種施肥處理?xiàng)l件下的藜蒿進(jìn)行了抗寒性綜合評(píng)價(jià)。通過綜合隸屬函數(shù)值評(píng)定確定最能提高藜蒿抗寒性的處理是每公頃9400kg生物有機(jī)肥料與無機(jī)養(yǎng)分配施。

[關(guān)鍵詞]藜蒿(Artemisia selengensis)；抗寒性；綜合評(píng)價(jià)；隸屬函數(shù)法

養(yǎng)殖業(yè)生物有機(jī)肥料含有大量有機(jī)質(zhì)及作物生長(zhǎng)的必需的營養(yǎng)元素，不但能增加土壤肥力、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，而且在提高茶樹[1]、生姜[2]、庫爾勒香梨[3]等的抗逆性方面也有一定的作用。

藜蒿(Artemisiaselengensis)又名蔞蒿，為菊科蒿屬多年生宿根草本植物，營養(yǎng)豐富，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前國內(nèi)對(duì)藜蒿的研究主要集中在成分分析、藥理測(cè)定[4]等方面。隸屬函數(shù)法可以克服以往單指標(biāo)評(píng)價(jià)法的缺點(diǎn)，比較真實(shí)全面地反映植物抗寒性。據(jù)報(bào)道，隸屬函數(shù)法已經(jīng)應(yīng)用于梨[5]、葡萄[6]和柑橘[7]等其他作物的抗寒性評(píng)價(jià), 并證明其對(duì)抗寒性篩選的可靠性。而目前關(guān)于利用隸屬函數(shù)法對(duì)藜蒿的抗寒性綜合評(píng)價(jià)的研究尚未見報(bào)道。因此，本試驗(yàn)以藜蒿品種‘云南藜蒿’為試材，在自然低溫條件下，通過測(cè)定藜蒿葉片的多項(xiàng)生理指標(biāo)，結(jié)合隸屬函數(shù)分析法，對(duì)不同施肥處理藜蒿的抗寒性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為藜蒿選擇合理的施肥量提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試材為藜蒿品種‘云南藜蒿’，由武漢荷香源農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供。供試土壤為普通棕壤土，基本理化性質(zhì)見表1。供試肥料為養(yǎng)殖廢棄物生物有機(jī)肥料(N 1.17%，P2O50.44%，K2O 0.95%)，由武漢江大高新農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供。根據(jù)藜蒿養(yǎng)分需求特性，需在養(yǎng)殖廢棄物生物有機(jī)肥料中添加無機(jī)肥料，以滿足藜蒿生長(zhǎng)需求。供試無機(jī)肥料氮肥采用尿素(含N 46%)，磷肥采用鈣鎂磷肥(含P2O512%),鉀肥采用硫酸鉀(含K2O 50%)。

表1　供試土壤基本理化性質(zhì)

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，露地栽培，試驗(yàn)于2014年9月到2015年12月在江漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院園藝試驗(yàn)基地進(jìn)行。對(duì)藜蒿進(jìn)行施肥，共6個(gè)處理(表2)。除純無機(jī)肥料處理組(M1)外，其他試驗(yàn)組(M2～M5)采用尿素、鈣鎂磷肥、硫酸鉀肥進(jìn)行調(diào)節(jié)，使各處理的氮素總量為220kg/hm2、磷素總量為80kg/hm2、鉀素含量為180kg/hm2。對(duì)照組(CK)不施肥。每個(gè)處理重復(fù)3次，每個(gè)小區(qū)面積為1m2。藜蒿插條定植的株行距為10cm×10cm。各處理在種植前1周進(jìn)行施肥，均作為基肥，常規(guī)栽培管理。

表2　不同施肥處理　kg/hm2

1.3指標(biāo)測(cè)定方法

2014年12月中旬經(jīng)過連續(xù)10d最低氣溫低于0℃(最高氣溫13℃)的寒冷時(shí)期后，剪取各小區(qū)藜蒿葉片，擦洗干凈組成混合樣后進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。其中膜透性的測(cè)定采用電導(dǎo)儀法[8]，可溶性蛋白含量的測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[8]，可溶性糖含量的測(cè)定采用蒽酮比色法[8]，脯氨酸含量測(cè)定采用酸性水合茚三酮法[8]，丙二醛(MDA)含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸法[8]，過氧化物酶(POD)活性的測(cè)定參照張志良的方法[8]稍作修改，超氧化物歧化酶(SOD)活性的測(cè)定采用NBT光還原法[8]并略作修改。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù),分別計(jì)算施肥處理組和對(duì)照組各性狀的平均值。將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換,求得各指標(biāo)性狀的抗寒系數(shù),并進(jìn)行簡(jiǎn)單相關(guān)分析,得出各指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)矩陣。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件和隸屬函數(shù)法綜合各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行抗寒性綜合評(píng)價(jià)。所使用的主要公式如下:

X(μ)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)

式中:X為某指標(biāo)的平均測(cè)定值;Xmin表示該指標(biāo)的最小值;Xmax表示該指標(biāo)的最大值。將在各施肥條件下不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值進(jìn)行相加，求得的平均值即為對(duì)低溫脅迫下‘云南藜蒿’抗寒性的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)[9]。

2結(jié)果與分析

2.1不同施肥處理下‘云南藜蒿’葉片各生理生化指標(biāo)的相關(guān)分析

不同施肥處理下藜蒿葉片各生理生化指標(biāo)的相關(guān)分析結(jié)果(表3)表明，質(zhì)膜透性與可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、POD和SOD活性顯著負(fù)相關(guān)，與MDA含量顯著正相關(guān)。可溶性糖含量與可溶性蛋白含量和脯氨酸含量極顯著正相關(guān)，與MDA含量顯著負(fù)相關(guān)。可溶性蛋白含量與MDA含量極顯著負(fù)相關(guān)，與SOD活性極顯著正相關(guān)。脯氨酸含量與MDA含量顯著負(fù)相關(guān)，與SOD活性極顯著正相關(guān)。MDA含量與POD和SOD活性顯著負(fù)相關(guān)。

表3　不同施肥處理下藜蒿葉片抗寒指標(biāo)的相關(guān)性分析

注：* 表示處理在P<0.05水平上相關(guān)顯著；** 表示處理在P<0.01水平上相關(guān)顯著。

2.2各生理指標(biāo)R型聚類分析

各生理指標(biāo)R型聚類分析結(jié)果(圖1)表明，可將所測(cè)的7種抗性生理指標(biāo)分為3類。第一類包含電導(dǎo)率和丙二醛2個(gè)指標(biāo)，說明植物在低溫逆境條件下，電導(dǎo)率的升高和膜脂的過氧化作用增強(qiáng)可以降低植物葉片細(xì)胞膜所受傷害[10，11]；第二類包含POD和SOD活性2個(gè)指標(biāo)，說明在低溫脅迫過程中，POD和SOD活性的升高可以使氧化分解產(chǎn)生的自由基保持在較低的水平，使膜系統(tǒng)避免遭受傷害，繼而提高了植物的抗寒性[12，13]；第三類包含可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白質(zhì)3個(gè)指標(biāo)，說明在低溫脅迫過程中，植物自身將通過積累糖物質(zhì)[14]、增加脯氨酸含量[15]和增加蛋白質(zhì)含量來降低冰點(diǎn)[16]，從而提高植物抗寒性。

1.過氧化物酶活性；2.超氧化物歧化酶活性；3.電導(dǎo)率；4.可溶性蛋白質(zhì)含量；5.可溶性糖含量；6.丙二醛含量；7.脯氨酸含量圖1　低溫脅迫對(duì)藜蒿葉片抗寒指標(biāo)R型聚類分析

2.3不同施肥處理下對(duì)‘云南藜蒿’抗寒性的綜合評(píng)價(jià)

隸屬函數(shù)分析是一種在多指標(biāo)基礎(chǔ)上對(duì)材料進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的方法，可以避免單一指標(biāo)的片面性，較為全面地評(píng)價(jià)藜蒿的抗寒性，使試驗(yàn)結(jié)果更加科學(xué)可靠[17]。對(duì)藜蒿抗寒性評(píng)價(jià)結(jié)果如表2所示，根據(jù)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)進(jìn)行排序，M5得分最高，排在第1位，表明在6種施肥處理中M5最適宜低溫脅迫條件下藜蒿葉片的生長(zhǎng)，其次依次為M4、M3、M2、M1和CK。

表4　不同肥料處理下藜蒿抗寒性的綜合評(píng)價(jià)

3討論與結(jié)論

植物的抗性受多種因素影響,單用某一指標(biāo)很難全面反映植物的抗寒性,也不利于揭示植物抗寒性的本質(zhì)[18]。本試驗(yàn)中，在低溫脅迫下，通過‘云南藜蒿’相關(guān)生理生化指標(biāo)的測(cè)定，結(jié)合相關(guān)分析，可以得知藜蒿葉片的各個(gè)抗寒性指標(biāo)之間都存在一定相關(guān)性，使得反映出來的信息發(fā)生了重疊。此外，各個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的變化幅度的不一致性，也使得單用某一指標(biāo)來評(píng)價(jià)藜蒿的抗寒性存在著片面性，因此需要結(jié)合多個(gè)指標(biāo)來進(jìn)行藜蒿的抗寒性綜合評(píng)價(jià)。

隸屬函數(shù)分析提供了在多指標(biāo)測(cè)定的基礎(chǔ)上對(duì)植物抗性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的方法,更具科學(xué)性和可靠性。由于各指標(biāo)不但有各自的單方面作用,更重要的具有多指標(biāo)間的交互作用,只有對(duì)這些指標(biāo)的交互作用深入綜合分析,才能提高植物抗寒性鑒定的準(zhǔn)確性,提高植物抗寒性評(píng)價(jià)的可靠性[19]。通過對(duì)6種施肥處理在低溫脅迫條件下相應(yīng)指標(biāo)的測(cè)定,根據(jù)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)進(jìn)行排序，M5得分最高，其次依次為M4、M3、M2、M1和CK，即本試驗(yàn)中最能提高藜蒿抗寒性的處理是每公頃施用9400kg生物有機(jī)肥料與無機(jī)養(yǎng)分配施。

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[收稿日期]2015-12-05

[基金項(xiàng)目]湖北省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(公益性科技研究類)(2014BBB009)；武漢花卉(菊花)工程技術(shù)研究中心項(xiàng)目(2013021005010466)。

[作者簡(jiǎn)介]張建(1992-)，男，碩士生，研究方向?yàn)橹参锷锘瘜W(xué)。通信作者：蔣細(xì)旺，xiwangjiang@163.com。

[中圖分類號(hào)]S63;Q949.783.5

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1673-1409(2016)15-0013-04

[引著格式]張建，蔣細(xì)旺.利用隸屬函數(shù)法對(duì)不同施肥處理下藜蒿的抗寒性綜合評(píng)價(jià)[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版) ，2016，13(15)：13～16.