主成分分析及隶属函数法综合评价玉米苗期耐盐性

刘春荣 张国新　王秀萍

摘要[目的]为了综合评价玉米苗期耐盐性。[方法]利用耐盐鉴定池，采用0.5%盐碱原土对10个玉米品种进行苗期胁迫鉴定。通过主成分分析、隶属函数法，对株高、出苗率、鲜重、干重等9个指标进行分析，评价耐盐性。[结论]苗期耐盐性为中科11﹥肃研480﹥农单116﹥伟科702﹥浚单20﹥中地175﹥肃玉1号﹥衡单6272﹥郑单958﹥纪元128。

关键词主成分分析；隶属函数法；玉米耐盐性

中图分类号S11文献标识码

A文章编号0517-6611（2015）28-013-02

PrincipalComponentAnalysisandMembershipFunctionMethodtoEvaluateSaltToleranceinSeedlingStageofCorn

LIUChunrong 1，ZHANGGuoxin ，WANGXiuping 2（1.FengnanAgricultureandAnimalHusbandryBureauofTangshanCity，Tangshan，Hebei063200；2.InstituteofCoastalAgriculture，HebeiAcademyofAgriculture&ForestrySciences，Tangshan，Hebei063200）

Abstract

[Objective]Comprehensiveevaluationofsalttoleranceinseedlingstageofcorn.[Method]10cornvarietieswereusedforseedlingstressidentificationmethodcombiningsalttolerantidentificationpoolwith0.5%varietiesofsalinealkalisoil.The9indexesofplantheight，seedlingemergencerate，freshweight，dryweightandallwereanalyzedassalttoleranceidentifyingindicesthroughprincipalcomponentanalysisandmembershipfunctionmethod.[Conclusion]Salttoleranceatseedlingstage：Zhongke11>Suyan480>Nongdan116>Weike702>Jundan20>Zhongdi175>Suyu1>Hengdan6272>Zhengdan958>Jiyuan128.

KeywordsPrinciplecomponentanalysis；Membershipfunctionmethod；Salttoleranceofcorn

土壤盐碱化是一个世界性的问题。目前，世界上有4亿～9亿hm 2土地受盐渍化的影响 [1]，严重限制农业生产的可持续发展。我国盐渍土总面积约3600万hm 2，其中耕地盐渍化面积达到920.9万hm 2，占全国总耕地面积的6.62%，主要分布在西北、华北、东北和沿海地区 [2]。高效开发与利用盐渍化土地成为人类的必然选择。如何提高植物的抗盐性，增加在盐胁迫下农作物的产量一直是人们关注的课题。盐渍化土壤的开发利用有多种途径。筛选作物的耐盐品种且加以利用是一种行之有效的措施 [3]。

玉米是重要的粮食作物、饲料作物，是我国的三大作物之一，常年播种面积在2500万hm 2左右，约占世界总面积的17.2%。玉米对盐分中度敏感。在盐胁迫下玉米的生长发育受到明显的抑制。它是对盐分较敏感的禾本科作物 [4]。利用耐盐鉴定手段，筛选耐盐玉米品种资源，对盐碱地玉米增产、耐盐育种至关重要。

耐盐性是一个受多基因控制的复杂性状。单一指标分析无法准确地反映植物的耐盐性。主成分分析结合隶属函数法能有效、全面地分析品种耐盐性，目前在一些作物苗期耐盐性评价上得到应用 [5-7]，而在玉米苗期耐盐综合评价研究未见报道。在测定多项生长指标的基础上，笔者采用盐碱原土鉴定法，利用主成分分析，结合隶属函数，对10个玉米品种苗期的耐盐性进行综合评价，以期筛选耐盐强的品种资源，为耐盐品种适宜性推广及耐盐种质研究提供物质基础。

1材料与方法

1.1试验材料

冀东滨海区推广的玉米品种10个，为伟科702、中地175、肃玉1号、纪元128、衡单6272、肃研480、郑单958、中科11、浚单20、农单116。品种来源为丰南种业科技有限公司。

1.2试验方法

1.2.1试验设计。

采用盐碱池原土鉴定法。盐碱池长3m、宽2m、深40cm，填调配好的盐碱原土，土壤盐分浓度0.5%，以非盐碱土（盐分浓度0.1%）为对照。每个品种20株，株行距10cm×10cm，3次重复。5月15日播种，采用淋喷方式保持土壤湿润，每个重复浇水量一致，4周后测定。

1.2.2测定指标。

利用YMJB型便携式叶面积仪，测量功能叶片叶面积；采用游标卡尺，测量地上根基部直径（茎粗）；分别称取洗净吸干水分的植株鲜质量，装入干燥纸袋内，于70℃烘干至恒质量，然后称取干质量，取平均值。

1.3评价方法

1.3.1耐盐系数。

根据所测得的各项理化指标数据，分别计算对照和0.5%含盐量处理下各指标值的平均值。然后，用公式（1）转换原始数据，求得各理化指标性状的耐盐系数（a）。

耐盐系数=处理测定值/对照测定值×100%（1）

1.3.2隶属函数值。

U（Xi）=（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin）（i=1，2，3，…，N）（2）

式中，Xi为指标测定值；Xmin和Xmax分别为所有参试材料某一指标的最小值和最大值。

1.3.3权重。wi=Pi/ ni=1pi（i=1，2，3，…，n）（3）

式中，wi表示第i个公因子在所有公因子中的主要程度；Pi为各品种第i个指标与耐盐系数间的相关系数，表示各品种第i个公因子的贡献率。

1.3.4综合评价值。D= ni=1[U（xi）×wi]（i=1，2，3，…，n）（4）

式中，D值为材料在盐分胁迫下用综合指标评价所得的耐盐性综合评价值。

2结果与分析

2.1耐盐系数选取苗期玉米株高、出苗率、叶数、茎粗、鲜重、干重、叶面积9个生长指标，通过0.5%盐分胁迫与对照数据分析，求得10个品种耐盐系数。从表1可以看出，不同品种指标间差异较大，单一指标很难评价品种耐盐性。

2.2主效因子

利用主成分分析法，对9个指标进行分析（表2）。依据主因子的特征累积比例的临界值为0.9，5个主因子代表9个指标的所有信息，累计贡献率为94.3%。其中，第一个因子包含出苗率、株高、上鲜重3个指标，特征值为2.6132，贡献率最高，达25.1%；下鲜重、下干重为第二主因子，特征值为2.3648，累计贡献率达21%；叶数、茎粗为第三主因子，特征值为0.9839，累计贡献率达20%；叶面积、上干重贡献率分别达16.5%、11.7%。根据贡献率大小，可知各综合指标的相对重要程度。前3个因子包含的7个指标特征值高，包含的信息量大，在9个指标中的重要程度高。

2.3隶属函数

依据10个品种的因子得分值，利用公式（2），计算隶属函数值（表3）。依据各因子贡献率，由公式（3）计算各因子权重，5个因子权重值依次为0.266、0.222、0.212、0.175、0.124。

2.4耐盐性综合评价

耐盐性综合评价值反映各品种综合耐盐能力，数值越大表明耐盐性越强。通过公式（4），利用得分值的隶属函数与权重值，计算出耐盐性综合评价值（D），从大到小依次为中科11、肃研480、农单116、伟科702、浚单20、中地175、肃玉1号、衡单6272、郑单958、纪元128，说明中科11、肃研480苗期耐盐性最强，郑单958、纪元128耐盐性较弱。

3结论

利用隶属函数、主成分分析法评价玉米苗期耐盐性，避免单一指标评价的片面性，使得评价更趋于科学、合理。通过主成分分析，发现出苗率、株高、叶数、茎粗、上鲜重、下鲜重、上干重、下干重、叶面积等9个指标被归纳为5个主成分，累计贡献率达94.3%，代表9个指标的全部信息。

通过对10个玉米品种的耐盐性综合评价，苗期耐盐性从大到小依次为中科11、肃研480、农单116、伟科702、浚单20、中地175、肃玉1号、衡单627、郑单958、纪元128。该研究对冀东滨海盐碱区耐盐玉米选择、应用具有一定的指导意义。

参考文献

[1]王遵亲.中国盐渍土[M].北京：科学出版社，1993：325-334.

[2]王佳丽，黄贤金，钟太洋，等.盐碱地可持续利用研究综述[J].地理学报，20166（5）：673-684.

[3]赵可夫.植物抗盐机理[M].北京：中国科学技术出版社，1993.

[4]王丽燕，赵可夫.玉米幼苗对盐胁迫的生理响应[J].作物学报，2005，31（2）：264-268.

[5]解松峰，KANSAYEALY，杜向红，等.30份引进大麦品种（系）苗期耐盐性综合分析[J].草业科学，2010，27（4）：127-133.

[6]刘雅辉，王秀萍，张国新，等.棉花苗期耐盐形态指标的筛选及综合评价[J].安徽农业科学，2012，40（9）：5119-5120，5721.

[7]慈敦伟，丁红，张智猛，等.花生耐盐性评价方法的比较与应用[J].花生学报，2013，42（2）：28-35.