作物抗旱性鉴定指标及数量分析方法的研究进展

研究进展

作物抗旱性鉴定指标及数量分析方法的研究进展

孙彩霞,沈秀瑛

(沈阳农业大学农学院,沈阳110161)

摘要:目前提高并利用农作物的抗旱性已经成为农业研究中的重要问题。近年来,关于作物抗

旱性鉴定指标及数量分析方法方面取得了一定进展。该文根据有关文献资料对其进行了综合介绍

和分析。

关键词:抗旱性;鉴定指标;数量分析

Advances in Studies on Identification Indexes and Methods of

Quantitative Analyses for Crop Drought Resistance

Sun Caixia, Shen Xiuying

(College ofAgronomy, ShenyangAgricultural University,Shenyang 110161) Abstract: It’s an important issue in agricultural research to improve and utilize drought resistance of crop for

the present·In recent years, rapid progress of identification indexes and methods of quantitative analyses for

crop drought resistance have been made·This paper presents a comprehensive review and analyses on these·

Key words: Drought resistance; Identification indexes; Quantitative analyses 干旱对农业生产的威胁是一个世界性问题。尤

其近年来,气候的全球性恶性变化所引发干旱发生

的周期越来越短,程度越来越重,对粮食生产构成

了严重的威胁[1、2]。要消除干旱的威胁,发展灌溉

无疑是一种有效的措施。目前,淡水资源短缺是一

个世界性问题。世界上已有43个国家和地区缺水,

10亿人得不到良好饮用水[3~5、28]。加之改进耕作

栽培技术,如采用少、免耕,地面覆盖等抗旱耕作

方式也不能从根本上解决问题[6~10]。这样,利用

作物自身的抗旱能力便成为一种重要的、经济的、

有效的抗旱措施。提高并利用农作物品种的抗旱性

已经成为农业研究中的重要问题。

进行作物抗旱性方面的研究,首先有赖于对作

物抗旱性科学而准确的评价,即鉴定其抗旱能力的

大小。许多学者对此进行了研究并取得了较大进

展。笔者根据有关文献资料及自己的研究结果进行

了综合介绍和分析。

1 作物抗旱性鉴定指标

研究者们从群体、个体、器官等角度出发,分

别对作物的生态学、解剖学、形态学、生理学的抗

旱表现进行了深入的研究,提出了各种抗旱性鉴定

指标。

1·1 产量指标抗旱性是指作物对干旱的适应性

和抵抗能力。针对于作物生产来说,其抗旱不抗旱

主要体现在产量方面。因而,许多学者认为评价作

物抗旱性应以其在干旱情况下能否稳产高产为依

据[29~30]。据此,兰巨生等(1990)[11]提出了抗旱

指数[抗旱指数= (Ya/Ya),其中Ya, Ym, Ya]

分别表示基因型旱地产量,水浇地产量和鉴定试验

中供鉴基因型在旱地产量的均值],从而弥补了

Chionoy (1962)提出的抗旱系数及Fischer (1978)

提出的敏感指数的不足,使农作物抗旱性鉴定的产

量指标在生物学意义上有了实质性的改进。

1·2 生长发育指标作物在旱境下的生长状况不

仅决定着植株的光合面积、生产潜力及最终产量,

并对体内代谢产生反馈调节作用。因而,作物在干

旱条件下的种子发芽率、存活率、株高、干物质积

累速率、叶面积、叶片黄叶枯叶数、叶片扩展速

·49·中国农学通报第18卷第1期2002年2月

基金项目:辽宁省自然科学基金资助项目(962329)。收稿日期: 2001-08-15率、散粉抽丝间隔时间(ASI)等指标均可用于抗

旱性鉴定[12~16]。

1·3 形态指标作物在水分胁迫下,体内细胞在

结构、生理及生物化学上发生一系列适应性改变

后,最终要在植株形态上有所表现。因而有些形态

指标可用于抗旱性鉴定。研究表明,根系发达程

度,如根数、根干重、最大根长、根/冠比、胚根

数、木质部导管宽度和根内维管束数;及茎的水分

输导能力,如皮层/中柱比、维管束排列方式及束

内导管数目和直径;叶的形态,如叶片大小、形

状、角度、叶片卷曲程度以及雄穗大小等均可作为

作物抗旱性鉴定指标[12~18]。

1·4 生理生化指标干旱对作物的影响广泛而深

刻,其影响着作物的光合作用、呼吸作用、水分和

营养的吸收运输等各种生理过程。品种间在抗旱性

方面所表现的差异,都有其相应的生理生化基础。

目前,许多学者对于抗旱性鉴定的生理生化指标做

了大量的研究。比较一致的研究结果表明叶片水

势、叶片相对含水量、气孔扩散阻力、离体叶片抗

脱水能力、外渗电导率、冠层温度、光合速率、

ABA含量、SOD活性、MDA含量、硝酸还原酶活

性、渗透调节能力等均可作为抗旱性鉴定评价指

标[12~20、31~34]。

2 作物抗旱性鉴定的数量分析方法

作物抗旱性评价既需要高效的评价指标,也需

要在分析过程中采用科学的数量分析方法。目前在

作物抗旱性鉴定研究中采用的数量分析方法主要如

下。

2·1 抗旱总级别值法把每个鉴定指标所测数据

分为四~五个级别,再把同一品种的各指标级别值

相加,即得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[21]。

2·2 五级评分法将各项指标的测定值经过换奂

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

行抗旱综合评价。根据综合评价值大小,确定品种

抗旱性强弱[22]。

2·3 抗旱性隶属函数法先求出各抗旱指标在各

品种中的具体隶属值: X (u) =X-XminXmax-Xmin(1)

或X (u) =1-X-XminXmax-Xmin(2),其中X为各种

的某一指标测定值, Xmax、Xmin分别为所有品种

中此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(2)式。再累加指定品种各指标的抗旱隶属值,求其平均值,根据

各品种平均值大小确定抗旱性强弱[14、23~25]。

2·4 抗旱性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。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[26]。

2·5 灰色关联度分析法根据灰色系统理论进行

鉴定指标的灰色关联度分析,筛选出高效的鉴定指

标,从而以此为据评价作物抗旱性的强弱[27]。

综上所述,现有作物抗旱性鉴定指标已很多,

众多学者已经认识到采用单一指标评价作物抗旱性

是很难符合实际的,并且提出进行多指标的重复测

定。笔者认为,在抗旱性鉴定指标的使用中尚需注

意: (1)形态指标具有简单易测的优点,其反应了

作物在遭受干旱胁迫后植株的整体表现,在鉴定中

应注意采用。(2)生理生化指标在生理学上研究很

多,还需将各指标在干旱胁迫下与作物抗旱能力的