基于農(nóng)藝性狀與光合特性的甘薯耐蔭性評(píng)價(jià)

呂長(zhǎng)文， 蔣亞， 張凱， 唐道彬， 王季春

1. 西南大學(xué) 農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院/薯類(lèi)生物學(xué)與遺傳育種重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400715；2. 貴州省土壤肥料研究所，貴陽(yáng) 550006

作物對(duì)弱光、 高溫、 干旱、 鹽堿等逆境脅迫會(huì)做出不同的響應(yīng), 從而表現(xiàn)出避逆、 抗逆、 御逆等適應(yīng)性特點(diǎn)[1-3], 如作物通過(guò)改變其形態(tài)、 生理生化過(guò)程等性狀來(lái)適應(yīng)弱光環(huán)境, 在長(zhǎng)期的適應(yīng)過(guò)程中, 作物會(huì)表現(xiàn)出一定的耐蔭性． 植物的耐蔭性是指植物在弱光照條件下的生活能力, 是植物為適應(yīng)低光量子密度、 維持自身系統(tǒng)平衡、 保持生命活動(dòng)正常進(jìn)行而產(chǎn)生的一系列變化, 如丙二醛、 可溶性糖和可溶性蛋白等發(fā)生變化, 通過(guò)降低光飽和點(diǎn)、 凈光合速率并提高光能利用率而增強(qiáng)其生長(zhǎng)能力等[4-6]．

目前, 有關(guān)作物耐蔭性的研究較多, 評(píng)價(jià)方法各異, 評(píng)價(jià)結(jié)果差異較大． 陳懷珠等[7]以綜合耐蔭系數(shù)為指標(biāo)對(duì)34份春大豆品種的13個(gè)性狀進(jìn)行耐蔭性評(píng)定, 最終篩選出結(jié)莢期的生物產(chǎn)量、 收獲期株高、 最低底莢高度、 單株莢數(shù)、 單株粒數(shù)、 單株粒質(zhì)量和百粒質(zhì)量等7個(gè)耐蔭性鑒定指標(biāo)性狀． 李春紅等[8]以14個(gè)指標(biāo)的耐蔭系數(shù)對(duì)30份大豆進(jìn)行耐蔭性評(píng)價(jià), 最后確定以主莖節(jié)數(shù)、 分枝數(shù)、 節(jié)間長(zhǎng)度、 抗倒性、 單株莢數(shù)、 百粒質(zhì)量和單株粒質(zhì)量等指標(biāo)作為耐蔭性鑒定指標(biāo), 并將不同的品(系)分為高度耐蔭、 中度耐蔭和不耐蔭3類(lèi)． 武曉玲等[9]則將葉片干質(zhì)量、 氣孔導(dǎo)度、 株高和暗下最大熒光產(chǎn)量作為快速判斷大豆耐蔭性的鑒定指標(biāo)． 還有對(duì)馬鈴薯、 黃瓜、 玉米、 番茄等作物的研究[10-13], 如通過(guò)各指標(biāo)的耐蔭指數(shù)和耐蔭系數(shù)對(duì)10個(gè)馬鈴薯品種的耐蔭性進(jìn)行研究, 篩選出葉面積、 單株塊莖質(zhì)量、 葉綠素a、 葉綠素b、 總?cè)~綠素和類(lèi)胡蘿卜素脅迫指數(shù)用于評(píng)價(jià)馬鈴薯的耐蔭性[10]． 除采用農(nóng)藝性狀、 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素等指標(biāo)作為作物耐蔭性指標(biāo)外, 也有研究者通過(guò)葉綠素含量及抗逆物質(zhì)等指標(biāo)對(duì)作物耐蔭性進(jìn)行評(píng)價(jià)． 如劉鐘等[14]對(duì)馬鈴薯的耐蔭性采用隸屬函數(shù)的平均值進(jìn)行評(píng)價(jià), 研究結(jié)果將葉綠素a、 葉綠素b、 過(guò)氧化物酶、 丙二醛、 脯氨酸、 相對(duì)電導(dǎo)率、 超氧化物歧化酶和過(guò)氧化物酶作為衡量馬鈴薯的耐蔭性指標(biāo)．

甘薯作為我國(guó)重要的糧食、 蔬菜和飼料作物, 同時(shí)也是淀粉工業(yè)的重要原料和新型能源作物[15-16], 在西南地區(qū)多以甘薯與玉米套作進(jìn)行種植． 作為低位作物的甘薯, 共生期受玉米遮蔭的影響較大進(jìn)而造成不耐蔭甘薯生長(zhǎng)發(fā)育受限而大幅減產(chǎn)． 目前有關(guān)甘薯耐蔭性評(píng)價(jià)的研究較少, 林先明等[17]利用灰色關(guān)聯(lián)度分析方法對(duì)7個(gè)甘薯品種的8個(gè)主要農(nóng)藝性狀與鮮薯產(chǎn)量的關(guān)系進(jìn)行了分析, 結(jié)果表明成薯率、 單薯質(zhì)量、 成薯數(shù)及分枝數(shù)是重要的選擇指標(biāo)． 此種方法篩選出了對(duì)甘薯鮮薯產(chǎn)量的影響指標(biāo), 但指標(biāo)類(lèi)型較單一, 未考慮光合及抗性生理等指標(biāo)對(duì)甘薯鮮產(chǎn)的影響． 因此采用合理的指標(biāo)體系對(duì)不同甘薯進(jìn)行耐蔭性評(píng)價(jià)分類(lèi), 對(duì)于耐蔭性甘薯品種篩選及其在間套作甘薯區(qū)進(jìn)行應(yīng)用具有重要意義．

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

在前期對(duì)300余份來(lái)自西南地區(qū)和其他省區(qū)市的甘薯種質(zhì)的遺傳背景和產(chǎn)量品質(zhì)的初步評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上, 選擇在重慶本地產(chǎn)量表現(xiàn)相對(duì)較好的29份甘薯品種(系)作為供試材料(表1), 種植于西南大學(xué)薯類(lèi)作物研究所歇馬基地 (106°21′E, 29°46′N(xiāo)) 人工修筑的水泥槽中． 該地屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候, 平均氣溫18.2 ℃, 無(wú)霜期340～350 d, 年降水量為1 000～1 450 mm, 年蒸發(fā)量為1 200～1 500 mm． 經(jīng)測(cè)試, 水泥槽中土壤類(lèi)型與肥力均一, pH值為6.6, 有機(jī)質(zhì)10.6 g/kg, 全氮0.5 g/kg, 全磷1.2 g/kg, 全鉀42.8 g/kg, 速效鉀165.5 mg/kg, 有效磷18.7 mg/kg, 堿解氮80.3 mg/kg．

表1 甘薯塊根膨大期各單項(xiàng)指標(biāo)的耐蔭系數(shù)(STC)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

采用完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì), 設(shè)置70%遮光處理(T)和自然光處理的對(duì)照(CK)． 栽后立即采用黑色遮陽(yáng)網(wǎng)遮蔭, 遮陽(yáng)網(wǎng)離地高度1.8 m, 進(jìn)行遮蔭處理并持續(xù)60 d, 每個(gè)甘薯品種(系)種植4行, 每行6株, 株距0.28 m, 行距0.62 m, 3次重復(fù)． 栽后60 d(塊根膨大期)測(cè)定其農(nóng)藝性狀、 光合和葉綠素?zé)晒獾戎笜?biāo), 并于栽后150 d以每個(gè)品種(系)中間兩行收獲塊根并測(cè)產(chǎn)．

1.3 農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量測(cè)定

莖粗: 用游標(biāo)卡尺測(cè)定距離主莖基部10 cm處直徑．

最長(zhǎng)蔓長(zhǎng): 用卷尺測(cè)定甘薯主莖莖基部到頂部生長(zhǎng)點(diǎn)的垂直距離．

分枝數(shù): 直接用計(jì)數(shù)法測(cè)量莖基部30 cm以?xún)?nèi)長(zhǎng)度大于10 cm的分枝．

葉面積指數(shù)(LAI): 采用打孔稱(chēng)質(zhì)量法測(cè)定． 用打孔器打取一定面積的甘薯葉片, 其面積和鮮質(zhì)量分別為S1,M1, 單株葉片總鮮質(zhì)量為M, 總?cè)~面積為S, 根據(jù)公式求得S, 再根據(jù)小區(qū)面積換算葉面積指數(shù)．

M1/S1=M/S

產(chǎn)量: 于栽后150 d以每個(gè)品種(系)中間兩行收獲塊根記產(chǎn)．

1.4 色素與光合特性及葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定

葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素測(cè)定: 采用浸提法[18], 稱(chēng)取0.1 g新鮮葉片放入離心管中, 加入15 mL提取液(丙酮、 無(wú)水乙醇和水的比例為4.5∶4.5∶1)混勻, 放在黑暗條件下浸提48 h, 在663 nm, 645 nm和470 nm波長(zhǎng)下以提取液為空白調(diào)零進(jìn)行比色, 最后計(jì)算葉綠素a(chla)、 葉綠素b(chlb)、 總?cè)~綠素(chl)及胡蘿卜素(car)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

光合特性測(cè)定: 每個(gè)處理選擇3株生長(zhǎng)正常且長(zhǎng)勢(shì)一致的甘薯植株, 在晴朗無(wú)風(fēng)的上午9: 00-11: 00用LI-6400便攜式光合儀(美國(guó)LI-COR Biosciences公司)測(cè)定其功能葉片(倒4葉)的凈光合速率(Pn)、 氣孔導(dǎo)度(Gs)、 胞間CO2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)． 測(cè)定時(shí), 儀器光照強(qiáng)度及CO2濃度參數(shù)分別設(shè)定為1 000 μmol/(m2·s), 380 μmol/mol．

葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定: 使用便攜式調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xMINI-PAM-II(德國(guó)WALZ公司)進(jìn)行測(cè)定． 標(biāo)記測(cè)定光合后的植株, 暗適應(yīng)30 min后, 設(shè)定光化光強(qiáng)度為190 μmol/(m2·s), 測(cè)定葉片(倒4葉)非光化學(xué)猝滅系數(shù)(NPQ)、 光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)以及PSII實(shí)際量子產(chǎn)量(ΦPSII)．

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入、 整理及作圖, 采用DPS 7.05軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析、 聚類(lèi)分析(歐式距離離差平方和法)． 采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和差異顯著性檢驗(yàn)． 參照謝志堅(jiān)[19]的評(píng)價(jià)方法計(jì)算相關(guān)指標(biāo):

CST=M/CK

式中,CST為耐蔭系數(shù)(shade tolerance coefficient, STC, 以CST表示),M表示不同遮蔭處理下的平均測(cè)定值,CK為對(duì)照測(cè)定值．

RR=(M-CK)/CK100%

式中,RR為減幅(range of reduction, RR, 以RR表示)．

各參試材料綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值(u):

u(Xj)=(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin)

式中,j=1,2,…,n,Xj表示第j個(gè)綜合指標(biāo);Xmin表示第j個(gè)綜合指標(biāo)的最小值;Xmax表示第j個(gè)綜合指標(biāo)的最大值．

各綜合指標(biāo)權(quán)重(W):

式中,Wj表示第j個(gè)綜合指標(biāo)在所有綜合指標(biāo)中的權(quán)重,Pj表示經(jīng)主成分分析所得各甘薯材料第j個(gè)綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率．

不同甘薯品種(系)綜合評(píng)價(jià)值(D):

2 結(jié)果與分析

2.1 甘薯各單項(xiàng)指標(biāo)的耐蔭系數(shù)及相關(guān)性分析

根據(jù)甘薯塊根膨大期各指標(biāo)的耐蔭系數(shù)可知(表1), 氣孔導(dǎo)度(Gs)、 凈光合速率(Pn)、 非光化學(xué)猝滅系數(shù)(NPQ)和蒸騰速率(Tr)變異系數(shù)大, 分別為69.07%, 67.55%, 61.91%和49.99%; 莖干質(zhì)量(DWS)、 蔓長(zhǎng)(VL)、 葉面積指數(shù)(LAI)及分枝數(shù)(NB)的變異系數(shù)較大, 分別為28.70%, 24.90%, 24.84%及24.13%, 說(shuō)明弱光脅迫對(duì)Gs, Pn, NPQ, Tr, DWS, VL, LAI及NB的影響較大． 在遮蔭處理下, 不同品種(系)在同一單項(xiàng)指標(biāo)下的耐蔭系數(shù)和同一品種(系)的不同單項(xiàng)指標(biāo)耐蔭系數(shù)的變化規(guī)律均不盡相同, VL, 節(jié)間數(shù)(NI), LAI, Pn, Gs, 胞間CO2濃度(Ci)和Tr與對(duì)照相比總體上有所增高(耐蔭系數(shù)STC>1), NB與對(duì)照相比總體上有所降低(STC<1), DWS, PSII光化學(xué)量子效率(ΦPSII)、 光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)和NPQ則在各品種(系)間表現(xiàn)不一致, 有些增加(STC>1), 有些降低(STC<1), 且變化幅度有所不同． 由此可見(jiàn), 各單項(xiàng)指標(biāo)對(duì)甘薯耐蔭性影響所起的作用大小不一致．

各單項(xiàng)指標(biāo)耐蔭系數(shù)的相關(guān)系數(shù)矩陣(表2)表明, 除Ci外, 各單項(xiàng)指標(biāo)均存在1個(gè)或1個(gè)以上與其顯著或極顯著相關(guān)的其他單項(xiàng)指標(biāo), 其中NB, NI, DWS, Pn, Tr,ΦPSII和NPQ均有4個(gè)其他指標(biāo)與之相關(guān), 但不同指標(biāo)間的相關(guān)性不一致．

表2 甘薯塊根膨大期各單項(xiàng)指標(biāo)耐蔭系數(shù)的相關(guān)系數(shù)矩陣

2.2 基于單項(xiàng)指標(biāo)的耐蔭性評(píng)價(jià)

從甘薯各指標(biāo)的耐蔭系數(shù)(表1)及其相關(guān)系數(shù)矩陣(表2)中選擇變異系數(shù)和相關(guān)系數(shù)均較大的農(nóng)藝性狀、 光合特性及熒光特性指標(biāo)各1個(gè), 即莖干質(zhì)量(DWS)、 凈光合速率(Pn)和非光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP), 對(duì)其耐蔭系數(shù)分別進(jìn)行聚類(lèi)分析(表3)． 結(jié)果顯示, 以莖干質(zhì)量單項(xiàng)指標(biāo)聚類(lèi), 29個(gè)參試材料中, 龍薯9號(hào)、 1386-4、 寧紫薯1號(hào)和渝紫薯153屬于強(qiáng)耐蔭型; 渝蘇162、 渝薯12、 渝薯22、 渝薯198等13個(gè)品種(系)屬于中度耐蔭型; 渝紅心薯46、 渝薯4號(hào)等12個(gè)品種(系)屬于不耐蔭型． 以?xún)艄夂纤俾示垲?lèi)發(fā)現(xiàn), 強(qiáng)耐蔭型包括渝薯38、 渝薯2號(hào)、 渝薯11、 渝薯6號(hào)、 1386-4、 渝紅心薯98、 寧紫薯1號(hào)、 13-3-19和南紫薯018共9個(gè)品種(系); 中度耐蔭型包括渝蘇162、 渝薯12等11個(gè)品種(系); 其余9個(gè)品種(系)則為不耐蔭型． 以非光化學(xué)猝滅系數(shù)聚類(lèi)發(fā)現(xiàn), 南薯88、 渝紫香10號(hào)、 黔薯8號(hào)和渝紫薯153為強(qiáng)耐蔭型; 徐22、 渝紅心薯46等8個(gè)品種(系)為中度耐蔭型; 渝蘇162、 渝薯12、 渝薯38、 渝薯198等17個(gè)品種(系)為不耐蔭型． 從以上結(jié)果可看出, 采用不同單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果差異較大, 同一品種在不同指標(biāo)評(píng)價(jià)方式下, 除徐薯22、 綿薯6號(hào)和渝薯17外, 其余品種所屬類(lèi)別均不相同．

表3 不同甘薯品種(系)單項(xiàng)指標(biāo)耐蔭系數(shù)聚類(lèi)分析

2.3 基于綜合指標(biāo)的耐蔭性評(píng)價(jià)

2.3.1 主成分分析

主成分分析可以將多個(gè)彼此相關(guān)的單項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成少數(shù)幾個(gè)新的且彼此獨(dú)立的綜合指標(biāo)． 以不同甘薯品種(系)各指標(biāo)的耐蔭系數(shù)為基礎(chǔ), 將12個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析, 由表4可以看出, 主成分分析特征值中5個(gè)成分的貢獻(xiàn)率分別為31.32%, 24.48%, 12.30%, 10.28%和6.69%, 累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到85.07%, 即5個(gè)主成分解釋了總變異的85.07%, 具有較強(qiáng)的信息代表性． 因此將原來(lái)的14個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為5個(gè)新的且相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)(comprehensive index, CI), 這5個(gè)主成分代表了原始指標(biāo)攜帶的絕大部分信息, 可通過(guò)這5個(gè)主成分對(duì)甘薯耐蔭性進(jìn)行分析．

表4 各性狀主成分的特征向量及貢獻(xiàn)率

第1個(gè)主成分主要包括3個(gè)性狀分量(Pn, Gs和Tr), 相當(dāng)于3.76個(gè)原始指標(biāo)的作用, 可反映總信息量的31.32%．

第2個(gè)主成分主要包括4個(gè)性狀分量(NB, VL, NI, DWS), 相當(dāng)于2.94個(gè)原始指標(biāo)的作用, 可反映總信息量的24.84%．

第3個(gè)主成分主要包括3個(gè)性狀分量(LAI,ΦPSII和NPQ), 相當(dāng)于1.48個(gè)原始指標(biāo)的作用, 可反映總信息量的12.30%．

第4個(gè)主成分包括1個(gè)性狀分量(qP), 相當(dāng)于1.23個(gè)原始指標(biāo)的作用, 可反映總信息量的10.28%．

第5個(gè)主成分包括1個(gè)性狀分量(Ci), 相當(dāng)于0.80個(gè)原始指標(biāo)的作用, 可反映總信息量的6.69%．

2.3.2 隸屬函數(shù)分析

對(duì)各個(gè)綜合指標(biāo)值進(jìn)行隸屬函數(shù)分析, 分別計(jì)算其隸屬函數(shù)值(表5), 如渝紅心薯98對(duì)于其單個(gè)的綜合指標(biāo)CI1最大(3.87), 其隸屬函數(shù)值u(X1)最大, 等于1.00; 黔薯8號(hào)的CI1最小, 其隸屬函數(shù)值也為最小(0.00)． 由于這類(lèi)綜合指標(biāo)主要反映甘薯的光合作用, 說(shuō)明在此綜合指標(biāo)下, 渝紅心薯98光合能力最強(qiáng), 反之, 黔薯8號(hào)光合能力最弱． 同理, 綜合指標(biāo)CI2主要反映甘薯地上部生長(zhǎng), 渝薯17在地上部生長(zhǎng)方面表現(xiàn)為最耐蔭, 南紫薯018則表現(xiàn)為不耐蔭． 以此類(lèi)推, 渝薯17、 渝紫香10號(hào)和寧紫薯1號(hào)的隸屬函數(shù)值均為1.00, 分別為綜合指標(biāo)CI3, CI4, CI5下最耐蔭的品種, 而渝薯15、 綿薯6號(hào)和渝薯33分別為綜合指標(biāo)CI3, CI4, CI5下最不耐蔭的品種, 隸屬函數(shù)值均為0.00．

表5 各品種(系)的綜合指標(biāo)值、 權(quán)重、 u(Xj)、 D值及綜合評(píng)價(jià)

2.3.3 權(quán)重的確定

根據(jù)各主成分的貢獻(xiàn)率計(jì)算各主成分的權(quán)重, 結(jié)果分別為36.82%,28.78%,14.46%,12.09%和7.86%．

2.3.4 綜合評(píng)價(jià)及聚類(lèi)分析

根據(jù)各綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值及其權(quán)重計(jì)算出不同甘薯品種(系)的綜合評(píng)價(jià)D值(表5), 對(duì)各甘薯品種(系)所對(duì)應(yīng)的D值進(jìn)行排序, 其中渝薯17的D值最大, 為0.78, 表明其耐蔭性最強(qiáng); 綿薯6號(hào)的D值最小, 為0.25, 表明其耐蔭性最差． 采用歐氏距離離差平方和法對(duì)D值進(jìn)行聚類(lèi)分析(圖1), 將29個(gè)甘薯品種(系)分成3類(lèi), 渝薯17、 寧紫薯1號(hào)、 1386-4、 徐22、 渝薯38和渝紅心薯98歸為第Ⅰ類(lèi), 共6個(gè)品種(系), 耐蔭性最強(qiáng), 其D值在0.63～0.78之間, 表明這些品種(系)綜合表現(xiàn)好, 對(duì)弱光脅迫適應(yīng)性強(qiáng); 渝紫薯2號(hào)、 渝薯11、 渝薯2號(hào)、 龍薯9號(hào)、 渝薯6號(hào)、 1446-5、 渝紫薯153、 南薯88、 渝薯12、 渝薯198、 渝薯15、 川紫薯6號(hào), 南紫薯018、 渝蘇162和13-3-19歸為第Ⅱ類(lèi), 共15個(gè)品種(系), 耐蔭性適中, 其D值在0.43～0.53之間, 此類(lèi)品種綜合表現(xiàn)較好, 對(duì)弱光脅迫有較強(qiáng)的適應(yīng)性; 渝紫香10號(hào)、 萬(wàn)薯7號(hào)、 渝薯50、 渝薯33、 黔薯8號(hào)、 渝紅心薯46、 渝薯4號(hào)和綿薯6號(hào)歸為第Ⅲ類(lèi), 共8個(gè)品種, 耐蔭性最弱, 其D值在0.25～0.40之間, 各品種綜合表現(xiàn)差, 對(duì)弱光脅迫敏感, 適應(yīng)性差．

圖1 29個(gè)甘薯品種(系)綜合評(píng)價(jià)值的聚類(lèi)分析

2.4 不同評(píng)價(jià)方法與產(chǎn)量間的比較

不同甘薯品種(系)遮蔭后產(chǎn)量的變化是其耐蔭性強(qiáng)弱的直接表現(xiàn), 將不同評(píng)價(jià)方式的分類(lèi)結(jié)果與產(chǎn)量減幅進(jìn)行比較(表6), 結(jié)果顯示采用單項(xiàng)指標(biāo)和綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)的各類(lèi)別間平均產(chǎn)量減幅表現(xiàn)不同． 以莖干質(zhì)量評(píng)價(jià)的第Ⅱ類(lèi)平均產(chǎn)量減幅顯著低于第Ⅰ類(lèi)和第Ⅲ類(lèi), 第Ⅰ類(lèi)平均產(chǎn)量減幅又顯著低于第Ⅲ類(lèi); 以?xún)艄夂纤俾试u(píng)價(jià)的第Ⅰ類(lèi)平均產(chǎn)量減幅稍低于第Ⅱ類(lèi), 差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義, 第Ⅲ類(lèi)平均產(chǎn)量減幅顯著高于第Ⅰ類(lèi)和第Ⅱ類(lèi); 以非光化學(xué)猝滅系數(shù)評(píng)價(jià)的第Ⅰ類(lèi)平均產(chǎn)量減幅顯著高于第Ⅱ類(lèi)和第Ⅲ類(lèi), 但第Ⅱ類(lèi)和第Ⅲ類(lèi)平均產(chǎn)量減幅差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義． 綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)的各類(lèi)別間則存在一定的規(guī)律性, 即第Ⅰ類(lèi)的平均產(chǎn)量減幅顯著低于第Ⅱ類(lèi)和第Ⅲ類(lèi), 第Ⅱ類(lèi)平均產(chǎn)量減幅顯著低于第Ⅲ類(lèi)． 上述結(jié)果表明, 單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果與產(chǎn)量減幅表現(xiàn)不一致, 而綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)的結(jié)果與產(chǎn)量減幅變化一致, 說(shuō)明綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)度更高, 更加可靠．

表6 不同評(píng)價(jià)方法各分類(lèi)材料的產(chǎn)量特征

3 討論與結(jié)論

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中, 間套作等復(fù)合種植模式下的高位作物會(huì)對(duì)低位作物產(chǎn)生蔭蔽作用, 形成弱光環(huán)境, 從而影響低位作物的植株形態(tài)、 產(chǎn)量及品質(zhì)形成等． 了解作物的耐蔭特性、 評(píng)價(jià)材料的耐蔭性強(qiáng)弱是研究作物耐蔭性相關(guān)機(jī)理的重要基礎(chǔ)[20], 對(duì)不同材料的比較、 篩選及促進(jìn)作物在間套作模式下的推廣和應(yīng)用有重要意義[21]． 關(guān)于作物耐蔭性評(píng)價(jià)的研究很多, 但因作物不同、 目標(biāo)不同、 評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法不同而存在較大差異． 李春紅等[8]在玉米-大豆帶狀復(fù)合種植下調(diào)查了大豆成熟期主莖高、 莖粗、 主莖節(jié)數(shù)、 分枝數(shù)、 底莢高度等14個(gè)單項(xiàng)指標(biāo), 武曉玲等[9]則調(diào)查大豆苗期葉柄干質(zhì)量、 莖干質(zhì)量、 凈光合速率、 氣孔導(dǎo)度、 胞間CO2濃度、 蒸騰速率和暗下最大熒光等24項(xiàng)指標(biāo), 均采用主成分分析、 隸屬函數(shù)分析等方法對(duì)不同大豆材料耐蔭性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià), 最終將其分為強(qiáng)耐蔭、 中度耐蔭和不耐蔭3類(lèi)． 黃其椿等[22]采用綜合耐蔭系數(shù)評(píng)價(jià)大豆耐蔭性． 吳亞男[12]根據(jù)產(chǎn)量這一單項(xiàng)指標(biāo)的耐蔭指數(shù)對(duì)玉米耐蔭性進(jìn)行了評(píng)價(jià), 通過(guò)聚類(lèi)分析將其分為耐蔭和不耐蔭兩類(lèi)． 本研究不僅對(duì)12個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的耐蔭系數(shù)進(jìn)行了評(píng)價(jià), 同時(shí)在12個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)中選擇變異系數(shù)和相關(guān)系數(shù)較大的指標(biāo), 并對(duì)莖干質(zhì)量、 凈光合速率和非光化學(xué)猝滅系數(shù)耐蔭系數(shù)等進(jìn)行單獨(dú)聚類(lèi); 與此同時(shí), 對(duì)12個(gè)指標(biāo)的耐蔭系數(shù)采用主成分分析、 隸屬函數(shù)分析等方法對(duì)耐蔭性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià), 并對(duì)其綜合評(píng)價(jià)值做聚類(lèi)分析． 結(jié)果表明, 通過(guò)不同單項(xiàng)指標(biāo)聚類(lèi), 同一甘薯品種(系)所屬類(lèi)別不同, 其分類(lèi)結(jié)果與綜合評(píng)價(jià)結(jié)果也有所差別, 將單項(xiàng)指標(biāo)聚類(lèi)出的各類(lèi)別和綜合指標(biāo)聚類(lèi)出的各類(lèi)別與產(chǎn)量進(jìn)行比較, 發(fā)現(xiàn)單項(xiàng)指標(biāo)各類(lèi)別間產(chǎn)量減幅存在一定差異, 只有綜合聚類(lèi)的分類(lèi)結(jié)果與平均產(chǎn)量減幅的規(guī)律一致, 這說(shuō)明綜合評(píng)價(jià)方法的可靠性和準(zhǔn)確性更高, 這與劉勛等[23]對(duì)馬鈴薯耐蔭性綜合評(píng)價(jià)時(shí)與平均產(chǎn)量減幅比較的結(jié)果一致． 與綜合評(píng)價(jià)方法相比, 盡管采用單項(xiàng)指標(biāo)耐蔭系數(shù)單獨(dú)評(píng)價(jià)方便簡(jiǎn)單, 但多個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)聚類(lèi)的各類(lèi)別與平均產(chǎn)量減幅變化不一致, 這說(shuō)明甘薯耐蔭性是一個(gè)復(fù)雜的綜合性狀, 單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)具有一定的片面性, 不能對(duì)甘薯耐蔭性進(jìn)行全面、 準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)[24]．

綜上, 基于多個(gè)單項(xiàng)指標(biāo), 通過(guò)主成分分析和隸屬函數(shù)分析法, 對(duì)甘薯的耐蔭性進(jìn)行評(píng)價(jià)并分類(lèi)的結(jié)果更加可靠, 其耐蔭系數(shù)大小與不同甘薯品種在遮蔭條件下的產(chǎn)量減幅變化基本一致, 研究結(jié)果對(duì)于合理選擇間套作甘薯品種提供了理論依據(jù)．