作物抗旱性鉴定的主要评价方法

张 鸿, 李其勇, 朱从桦, 李星月,郭 展，向运佳,杨晓蓉

(四川省农业科学院植物保护研究所/农业部西南作物有害生物综合治理重点实验室, 四川 成都 610066)

作物抗旱性鉴定的主要评价方法

张 鸿, 李其勇, 朱从桦, 李星月,郭 展，向运佳,杨晓蓉

(四川省农业科学院植物保护研究所/农业部西南作物有害生物综合治理重点实验室, 四川 成都 610066)

干旱是对作物生产不利的重要影响因素之一，加强抗旱性研究具有十分重要的意义，而抗旱性鉴定的评价方法选择直接影响了评价作物抗旱能力的准确性。本文综述了作物抗旱性鉴定的主要评价方法，简略评述了各种评价方法优劣势。相比单指标评价，多指标综合评价方法更为准确可靠。

作物；抗旱性鉴定；评价

作物抗旱性鉴定和抗旱性评价，一般都是针对少数指标进行的。由于大部分单一的指标都有片面性，用这种方法评定的抗旱性有时与作物的实际抗旱能力有较大的出入。目前，多采用抗旱性综合评价法，即用多个指标综合评定作物的抗旱性，使单个指标对评定抗旱性的片面性会受到其它指标的弥补与缓和，从而使评定出的结果与实际结果较为接近[1]。

1 简单比较法

通常对鉴定材料在水分胁迫下进行有关指标的测定，然后通过对1个或几个指标的简单的直接对比，来确定鉴定材料抗旱性的强弱。一般的比较方法有以下几种。

1.1 胁迫差数

SD =处理指标i-对照指标i。

1.2 胁迫系数

SC =处理指标i/对照指标i。多数文献把本文定义的胁迫系数称为胁迫指数，如干物质胁迫指数(DMSI)、株高胁迫指数(PHSI)、种子萌发胁迫指数(GSI)等[1]。

1.3 胁迫指数

SI=(处理指标i-对照指标i)/对照指标i。简单比较法直接明了，但不适于大批量鉴定和多指标的复杂比较，而且单指标或少数几个指标评价也具有片面性[2]。

2 分级评分法

把所测指标按不同的划分标准分为相同数目的级别(一般4～5级)，然后把各指标的级别值相加，即可得到鉴定材料的抗旱总级别值，通过比较其大小来评定材料的抗旱性强弱。高吉寅等用7项指标来鉴定26个水稻品种，根据所测数据把每个数据分为4个级别，这样，每个品种的各项指标都得到相应的级别值，再把同一品种的各指标级别值相加，即得到该品种的抗旱总级别值，以此来比较不同品种抗旱性的强弱[3]。这种多指标分级评价比单指标评定的抗旱性可靠性高的多。刘学义等选择大豆的产量、单株粒数、单株荚数、分枝数和株高作为指标，通过对各个指标的胁迫系数进行累加求出品种的综合抗旱系数，然后对综合抗旱系数划分为5级以确定品种的抗旱类型[4]。

侯建华等采用五级评分法，将玉米各项指标的测定值经过换算进行定量表示，根据各指标的变异系数确定各指标参与综合评价的权重系数矩阵，经过权重分析，进行抗旱性综合评价。根据综合评价值大小，确定品种抗旱性强弱[5]。

Scott和Knott的聚值法以及Calinski和Corstan的极值法也可用于作物抗旱性的分级评定，配合以适当的计算机程序，可用于大规模的品种筛选。

3 产量指标

根据产量表现来判定作物品种或品系的抗旱性是传统抗旱育种的经典方法，它适于在田间或干旱棚等的鉴定[2]。抗旱性鉴定的主要目的是培养干旱条件下能够高产、稳产的品种,干旱胁迫下的产量被当作一个最可靠的抗旱性指标而常常用于品种抗旱性的最终鉴定,现己广泛用于水稻、小麦、玉米、高粱、棉花、豇豆、大豆等作物的抗旱性鉴定[6-8]。目前比较通用的抗旱性指标是产量抗旱系数DC。后来，Fisher等提出了胁迫敏感指数SI[9]。兰巨生改进了以上指标，指出了抗旱指数DI[10]。虽然干旱胁迫下的产量试验常被当作一个最可靠的抗旱性综合鉴定指标而用于品种抗旱性的最终鉴定。但Levitt指出，产量试验难以真正测出作物的抗旱性[11]。尽管在严重干旱下抗旱品种产量较高，但一些抗旱品种在正常环境或轻度干旱下中往往低于一些不抗旱的高产品种，用产量难以评定它们的抗旱性差异。而且产量试验费工、费时，难以大量进行，且土壤水分难以控制而易造成误差[1]。

抗旱系数DC=胁迫产量Yd/非胁迫产量(Yp)

胁迫敏感指数SI=(1-Yd/Yp)/D，Yd/Yp=鉴定品种胁迫产量Yd/鉴定品种非胁迫产量Yp),D=环境胁迫强度=1-(所有供试品种平均胁迫产量Yd/所有供试品种平均非胁迫产量Yp)=(1-∑Yd/∑Yp)。

抗旱指数DI=抗旱系数(DC)×胁迫产量(Yd)/所有供试品种平均胁迫产量Yd

4 数学分析法

4.1 通径分析法

通径分析就是标准化变量的多元线性回归分析，它将相关系数分解为直接作用系数和间接作用系数，以揭示各个因素对因变量的相对重要性，比相关分析和回归分析更为准确[12-14]。

4.2 灰色关联度分析法

按灰色系统理论要求,将鉴定材料所有测定的指标视为一个灰色系统。按Xi(K)=( (K)-Xi)/Si将数据标准化处理,并根据标准化处理结果求参考数列(X0)与比较数列(Xi)标准化结果的绝对差值△0i(k),即灰关联差异信息空间。灰色关联度分析的关键是参考数列X0的确定，参考数列X0是关联分析的标准尺度,它全然决定着关联分析结果的可靠性。根据公式(2)和绝对差值结果,求关联系数；根据关联系数和公式(3)分别求出各指标与抗旱系数的关联度,并按关联度大小排序[15-18]。

4.3 主成分分析法

由于主成分为综合变量且相互独立，所以用主成分值作为指标，可以比较准确地了解各性状的综合表现，同时根据各自贡献率大小可以确定其相对重要性．以此为基础，再采用隶属函数加权法，可以比较科学地对各品种的抗旱性进行综合评价[21]。李贵全等用主成分分析评价大豆品种的抗旱性，结果准确可靠，与实际情况相符[22]。

4.4 模糊隶属函数法

先求出鉴定材料在水分胁迫下各抗旱指标的具体隶属值：

X(u)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin) (1)

X(u)=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin) (2)

其中X为材料的某一指标测定值，Xmax、Xmin分别为所有鉴定材料中该指标的最大值和最小值。若所用指标与抗旱性呈正相关，用(1)式;反之用(1)式。然后累加某一材料各指标的抗旱隶属值，求其平均值，根据各材料平均值大小确定抗旱性强弱，平均数越大，抗旱性越强[23]。刘学义用隶属函数的方法，对品种各个抗旱指标的隶属值进行累加，求取平均数并进行品种间比较以评定抗旱性[1,24]。

4.5 聚类分析法

根据多项指标所测数据，对供试材料进行系统聚类[13,21]。根据聚类图将参试材料分成等级，如抗旱性强、抗旱性中等、抗旱性弱[2,25]。田治国等用聚类分析法评价，对9个万寿菊品种16生理指标的抗旱性进行综合评价，其结果与实际表现一致[26]。

4.6 多属性决策法

张文军等运用多属性决策法对20个小麦材料的苗期抗旱性进行评价鉴定，认为准确和灵活，宜在品种评价和鉴定中普及应用[27]。杨奇勇等运用多目标决策法对湖南14个市州的抗旱能力进行了评价，为湖南抗旱减灾、提高抗旱能力提出了合理的建议与对策[28]。

5 总抗旱性评价法

根据Levitt，作物的抗旱性可划分为避旱性和耐旱性两部分[29]。

总抗旱性Rd=耐旱性Td×避旱性Ad50

其中Td=Ψ0一Ψp50；Ae50=Ψe50/Ψp50

Ψ0为植物水分饱和时的水势，Ψp50为干旱胁迫下产生50%伤害时的植物水势，Ae50为干旱胁迫下产生50%伤害时的环境水势。

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2017-04-18

省财政创新能力提升工程专项资金(2016GYSH-013)。

张鸿(1970-)，男，研究员，主要研究方向：作物栽培与耕作、无公害生产。