內(nèi)蒙古河套灌區(qū)食用向日葵田間耐鹽堿性的綜合評價

馬 榮，馬 慶，胡小利，孫希立

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019）

向日葵（Helianthus annulus L.）屬于菊科（Compositae）一年生草本植物，分食用向日葵和油用向日葵。油用向日葵是世界四大油料作物之一，也是我國主要油料作物[1-4]之一；食用向日葵的主要用途為嗑食和食品添加。向日葵因具備栽培簡單、耐鹽耐旱和耐瘠薄等優(yōu)點，在我國降雨量少的省份廣泛種植，并作為該地區(qū)的重要栽培作物之一[5]。

內(nèi)蒙古河套灌區(qū)（39°20＇～41°18＇N，106°20＇～111°41＇E）位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西部，是中國最大的一首制灌區(qū)，灌區(qū)總土地面積119萬hm2[7]，是國家和內(nèi)蒙古自治區(qū)重要的商品糧油生產(chǎn)基地[8]。該地區(qū)為典型的中溫帶大陸性高原性氣候[9]，光照資源充足，年平均日照時數(shù) 3 085～3 320 h，無霜期 135～150 d，年均氣溫5～9℃，積溫2 900～3 200℃，年均降雨量為127～232 mm，年蒸發(fā)量 2 032～3 179 mm[7，10]。當(dāng)?shù)氐墓喔确绞街饕獮辄S河漫灌，但由于只灌不排，造成當(dāng)?shù)赝寥来紊瘒?yán)重[11]，直接制約著農(nóng)民的經(jīng)濟效益[12-13]。

向日葵是內(nèi)蒙古河套灌區(qū)的重要經(jīng)濟作物。近年來，大量美葵系列向日葵品種涌入國內(nèi)市場，使得向日葵品種多樣化[14]，但是不同品種間的耐鹽堿能力存在差異，如何準(zhǔn)確地對向日葵耐鹽性進行綜合評價是本研究的重點。常用的向日葵品種苗期耐鹽性評價的研究方法有盆栽（基質(zhì)為土、砂、蛭石等）法[15-17]、水培法[18-19]、組培法[20]等，由于研究中所使用的向日葵品種不同，特別是評價方法不同，使向日葵耐鹽性鑒定結(jié)果不盡一致，本研究通過在灌區(qū)鹽堿地種植為該灌區(qū)的向日葵生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

本試驗以56個常規(guī)食用向日葵品種和3個當(dāng)?shù)刂饕耘嗥贩NTK901、3939、LD5009為供試材料，其中56個常規(guī)食用向日葵品種由內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供，編號為14CF01～14CF56。

1.2 試驗小區(qū)設(shè)計

試驗采用順序排列，2次重復(fù)，每個小區(qū)4行，寬窄行覆膜栽培，寬行行距75 cm，窄行行距40 cm，株距40 cm；田間管理同當(dāng)?shù)靥镩g管理，生育期間統(tǒng)一澆灌黃河水。

1.3 試驗內(nèi)容

1.3.1 試驗小區(qū)鹽分的測定 2014年在內(nèi)蒙古巴彥淖爾市磴口縣，選取鹽堿地進行試驗，采用S型線路隨機取0～20 cm土層土樣，采用PHS-3型pH計進行測定其土壤堿度，DDS-11C型電導(dǎo)率儀進行測定其鹽度[14]。

1.3.2 測定項目 測定項目包括：發(fā)芽率、生育期、株高、莖粗、花盤直徑、花盤形狀（分為凹、平、凸，以凸為最優(yōu)，為了試驗數(shù)據(jù)記載方便，分別記為1，2，3）、花盤傾斜度（1，2，3，4，5，以 5 為最優(yōu)）、葉片數(shù)、折莖率、倒伏率、單位面積產(chǎn)量、百粒質(zhì)量、籽粒長度、厚度、寬度及籽?？扇苄缘鞍缀抗?6個指標(biāo)。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理與分析 采用隸屬函數(shù)法對16個指標(biāo)進行無量綱化處理。與植株生長發(fā)育正相關(guān)的指標(biāo)用公式（1）；與植株生長發(fā)育負(fù)相關(guān)的數(shù)據(jù)用公式（2）；數(shù)據(jù)處理應(yīng)用SPASS19.0軟件進行。

Umax為所有品種（系）測量值的最大值，Umin為所有品種（系）測量值的最小值，U為該品種的測量值。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤鹽堿度

根據(jù)測定，土壤鹽度的電導(dǎo)率為2.41 ms/cm，pH值8.4，為中度鹽堿土。

2.2 供試材料指標(biāo)的因子分析

2.2.1 KMO和Bartlett檢驗 因子分析中，KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）檢驗用于檢查變量間的偏相關(guān)性，KMO值越接近1，偏相關(guān)性越強，表明原有變量越適合做因子分析。本研究中KMO檢驗的統(tǒng)計數(shù)等于0.651，表明比較適合做因子分析；Bartlett球形檢驗的近似卡方是297.11，其概率值（Sig）小于0.01水平，達(dá)極顯著，說明原有各變量間存在相關(guān)關(guān)系，適合做因子分析及主成分分析。

2.2.2 解釋的總方差和碎石圖 通過表1可以看出，前9個的成分累積貢獻(xiàn)率達(dá)到85%以上，因此可以提取前9個因子作為本次試驗的主成分進行因子分析。碎石圖主要是反映16個因子斜率的變化趨勢，大因子的斜率位于陡峭的部位，剩余因子的斜率則位于平緩的尾部。從圖1可以看出，前9個因子都位于比較陡峭的斜率上，特征值大于0.7，累計貢獻(xiàn)率達(dá)到85.949%，從第10個因子開始，斜率開始變得平緩，與解釋總方差得出的結(jié)論一致，因此提取前9個成分作為主成分。

表1 食用向日葵的主成分

2.2.3 旋轉(zhuǎn)成分矩陣 為了使因子載荷矩陣中系數(shù)更加明顯，利用Kaiser標(biāo)準(zhǔn)化的正交旋轉(zhuǎn)法對因子載荷進行旋轉(zhuǎn)，使因子和原始變量間的關(guān)系進行重新分配，相關(guān)系數(shù)向0～1分化，就可以得到16個指標(biāo)的旋轉(zhuǎn)成分矩陣，見表2。

由表2可以看出，原有因子進行旋轉(zhuǎn)后，使因子和原始變量間的關(guān)系進行重新分配轉(zhuǎn)換為相關(guān)系數(shù)向0～1分化的矩陣。在第一因子中，0.889、0.803、0.666、0.574到0.049就是相關(guān)系數(shù)由1～0分化，故籽粒厚度、籽粒寬度、667 m2產(chǎn)量為第一因子；第二因子中，0.848、0.778、0.758也是相關(guān)系數(shù)由1～0分化，所以株高、葉片數(shù)、莖粗為第二因子；第三因子中，0.890，0.556到0.100同樣是由1～0分化，因此發(fā)芽率和百粒質(zhì)量為第三因子，第四因子中，0.899，0.528到0.094也是1～0的分化，故第四因子為籽粒長度和花盤形狀，在第五因子中，0.960到0.097同樣是0～1～0的分化，所以第五因子為倒伏株率，第六因子中，由0.939到0.039是0～1的分化，故第六因子為蛋白含量，第七因子中，由0.940到0.087是0～1的分化，第七因子為折莖株率，第八因子中，由0.974到0.016是0～1的分化，第八因子為花盤傾斜率，第九因子中，由0.017到0.965是0～1的分化，第九因子為生育期。

2.2.4 得分系數(shù)矩陣 得分系數(shù)矩陣見表3。表3為各個成分的得分系數(shù)矩陣，利用各個成分的系數(shù)可以進行綜合指標(biāo)的評價，由公式1進行計算，先計算9個公因子的得分F1～F9，計算公式為：

Fi代表9個因子的因子得分，X分別代表每個指標(biāo)的9個因子的得分系數(shù)，P則為各品種對應(yīng)的各指標(biāo)的無量綱化值，按各因子的方差貢獻(xiàn)率計算權(quán)重，計算公式為：Di＝（Y1/∑Y1+Y2+…+…Y9）F1+（Y2/∑Y1+Y2+…+…Y9）F2+…+（Y9/∑Y1+Y2+…+…Y9）F9，其中Y1～Y9為9個因子的方差貢獻(xiàn)率，計算結(jié)果列于表4。

根據(jù)表4的總得分排名，可以篩選出在鹽堿地中表現(xiàn)優(yōu)良、表現(xiàn)較好及表現(xiàn)劣質(zhì)品種，即篩選出耐鹽品種18個，中度耐鹽品種25個，耐鹽敏感型16個。

2.3 聚類分析

聚類分析是根據(jù)研究對象的特征按照一定標(biāo)準(zhǔn)分類的一種分析方法。本試驗利用已經(jīng)算出的因子分析作為依據(jù)，以第一分子為變量，對59個品種進行系統(tǒng)聚類，見圖2。

由圖2可知，以第一因子為目標(biāo)變量，對59個品種進行層次聚類，根據(jù)品種間的耐鹽堿性分為3

類，即強耐鹽堿性品種19個，中度耐鹽堿性品種23個，耐鹽性弱品種17個。

表2 食用向日葵品種9個因子旋轉(zhuǎn)成分矩陣

表3 食用向日葵品種9個因子得分系數(shù)矩陣

表4 食用向日葵品種因子分析綜合評價結(jié)果

3 結(jié)論

近年來，河套灌區(qū)鹽漬化加重，向日葵成為當(dāng)?shù)刂饕?jīng)濟作物，因此選擇耐鹽堿性強的向日葵品種尤為重要。本試驗以59個向日葵品種為試驗材料，種植于鹽堿地中，結(jié)果表明：不同品種間對于鹽堿脅迫反映大不相同。同時，通過因子分析可知，產(chǎn)量性狀指標(biāo)是主要因子，這也為向日葵育種中目標(biāo)性狀的選擇指明了方向。

本研究中，因子分析結(jié)果表明：籽粒厚度、籽粒寬度、產(chǎn)量為第一因子，因子載荷為3.783，在向日葵的16項指標(biāo)中作用明顯。由于這3個因子都與向日葵的產(chǎn)量相關(guān)，我們可以把這個因子定義為產(chǎn)量因子，進一步說明了向日葵的耐鹽性強弱與產(chǎn)量因子有關(guān)；以9個因子的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重，通過16個指標(biāo)的得分系數(shù)進行了主成分分析，通過計算得分和排序，篩選出耐鹽品種18個，中度耐鹽品種25個和不耐鹽品種16個。以產(chǎn)量因子（667m2產(chǎn)量、百粒質(zhì)量、籽粒寬度為變量）的系統(tǒng)聚類顯示，強耐鹽性品種19個，中度耐鹽性品種23個，鹽敏感型17個，與主成分分析通過權(quán)重計算的綜合評價的結(jié)果類似，并以14CF56表現(xiàn)出極強的耐鹽性最強。

本研究結(jié)果表明：強耐鹽性品種有14CF56、14CF57、14CF03、14CF31、14CF13、14CF15、14CF35、14CF28、14CF27、14CF16、14CF29、14CF39、14CF52、14CF09、14CF01、14CF14、14CF59、14CF18，此 18 個品種（系）可作為今后重點使用的對象；耐鹽性較好的有 14CF54、14CF36、14CF37、14CF30、14C42、14C F34、14CF20、14CF43、14CF55、14CF47、14CF02、14C F11、14CF08、14CF58、14CF25、14CF17、14CF33、14C F23、14CF10、14CF21、14CF53、14CF32、14CF19、14C F07、14CF41，此25個品種（系）可作為耐鹽育種的基礎(chǔ)材料進一步研究利用。耐鹽性較差的有14CF40、14CF22、14CF49、14CF38、14CF04、14CF26、14CF06、14CF12、14CF05、14CF45、14CF24、14CF50、14CF48、14CF44、14CF51、14CF46，此 16 個品種（系）如無其他利用價值，可淘汰。

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