鄭州地區(qū)耐熱月季品種的篩選與綜合評(píng)價(jià)

吳海東　郭風(fēng)民　孫桂琴

摘要：以11個(gè)月季（Rosa chinensis Jacq.）品種為試材，選取了7個(gè)與月季耐熱性密切相關(guān)的性狀為指標(biāo)，應(yīng)用主成分分析法、隸屬函數(shù)法和聚類分析，在鄭州地區(qū)夏季高溫環(huán)境下綜合評(píng)價(jià)了11個(gè)月季品種的耐熱性強(qiáng)弱。結(jié)果表明，11個(gè)月季品種按耐熱性綜合評(píng)價(jià)值被劃分為耐熱性較強(qiáng)、耐熱性中等、耐熱性敏感3個(gè)等級(jí)；篩選出了5個(gè)適宜鄭州地區(qū)夏季高溫環(huán)境生長的月季品種，分別是緋扇、冰山、紅帽子、圓舞曲、曼海姆，建議在鄭州地區(qū)推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：月季（Rosa chinensis Jacq.）；主成分分析法；隸屬函數(shù)法；聚類分析；耐熱性

中圖分類號(hào)：S685.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2018）15-0067-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.15.017 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Screening and Comprehensive Evaluation of Heat-resistance Rose Varieties in Zhengzhou

WU Hai-dong，GUO Feng-min，SUN Gui-qin，YANG Hua，WANG Sheng，YAN Zhi-jun，YANG Pan

（Zhengzhou Institute of Urban Landscape and Architecture，Zhengzhou 450051，China）

Abstract： Taking seven characters closely related to the heat-resistance of rose， the heat-resistance of eleven rose varieties was evaluated by the methods of principal component analysis， subordinative function analysis and cluster analysis. The results showed that eleven rose varieties was divided into three grades， the stronger heat-resistance， mid-level heat-resistance and low level heat-resistance； Five rose varieties suitable for the growth under the summer high temperature environment in Zhengzhou city， including Hiohgi， Iceberg， Red Cap， Roundelay， and Schloss Mannheim， were chosen to popularize in the gardens and parks of Zhengzhou city.

Key words： rose（Rosa chinensis Jacq.）； principal component analysis； subordinative function analysis； cluster analysis； heat tolerance

月季（Rosa chinensis Jacq.）為薔薇科薔薇屬多年生常綠或半常綠灌木，其栽培歷史已超過1 000年，是中國十大傳統(tǒng)名花之一，具有花型優(yōu)美、花色豐富、品種多、花期長等特點(diǎn)[1-3]。目前世界上已有3萬多個(gè)月季品種，50多個(gè)城市以月季作為市花，月季被廣泛應(yīng)用于庭院、道路綠化帶、公園以及其他園林綠地[4，5]。

月季起源于溫帶寒溫帶干燥地區(qū)，喜光喜溫潤，氣候較耐寒，忌高溫，大部分月季品種的最適生長溫度在15～26 ℃，夏季環(huán)境溫度持續(xù)高于30 ℃進(jìn)入半休眠。近年來，“溫室效應(yīng)”現(xiàn)象日益明顯， 全球氣溫持續(xù)升高， 夏季高溫天氣愈發(fā)頻繁，40 ℃以上的高溫天氣也時(shí)有發(fā)生，植物生長發(fā)育面臨高溫逆境的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[6-9]。高溫制約植物的生長和發(fā)育，造成植物葉片萎蔫、花形干癟、花瓣灼傷退色等，直接并嚴(yán)重影響了月季的園林觀賞效果[10]。月季是鄭州市市花，在城市園林綠化中應(yīng)用普遍，而每年的6—8月受高溫環(huán)境影響，鄭州地區(qū)大多數(shù)月季品種的觀賞效果表現(xiàn)較差，因此利用科學(xué)的評(píng)價(jià)體系區(qū)分不同月季品種的耐熱性，篩選出適宜鄭州地區(qū)夏季高溫環(huán)境下生長的月季品種并推廣應(yīng)用，對(duì)于提升鄭州地區(qū)綠地景觀效果、美化人居環(huán)境意義重大。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)材料為鄭州市城市園林科學(xué)研究所收集保存的11個(gè)月季品種，均為田間露地栽植的四年生月季扦插苗（株行距1 m×1 m），各品種信息見表1。

1.2 試驗(yàn)方法及指標(biāo)測(cè)定

試驗(yàn)于2017年5—9月在鄭州市城市園林科學(xué)研究所及其滎陽基地月季資源圃進(jìn)行，試驗(yàn)期間保持常規(guī)的栽培管理方式。

1.2.1 田間氣溫測(cè)定 通過中科正奇自動(dòng)氣象站（型號(hào)ZK-NT10A）記錄田間溫度數(shù)據(jù)。

1.2.2 形態(tài)指標(biāo)測(cè)定 2017年5—8月對(duì)11個(gè)月季品種的植株基徑增長量、枝條增長數(shù)、花徑變化幅度以及最大開放率（群體開花情況）進(jìn)行調(diào)查。5月開始對(duì)每個(gè)品種隨機(jī)選取20株健壯植株掛牌標(biāo)記作為觀測(cè)對(duì)象，測(cè)定植株基徑、枝條數(shù)、花徑，作為對(duì)照。其中，8月中旬調(diào)查一次基徑增長量和枝條增長數(shù)，以5月測(cè)定數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)值計(jì)算增長幅度；花徑變化幅度，以6—8月調(diào)查測(cè)定的花徑平均值對(duì)比5月測(cè)定數(shù)據(jù)，計(jì)算變化幅度；最大開放率（觀測(cè)植株正常綻放花朵數(shù)與總花數(shù)之比），以6—8月的最大開放率為調(diào)查結(jié)果，求出平均值，得到各品種群體最大開放率[11，12]。

1.2.3 生理指標(biāo)測(cè)定 分別在2017年5月4日（日最高氣溫25 ℃）和7月10日（日最高氣溫38 ℃），每個(gè)月季品種選取3株，取植株中部正常功能葉片，測(cè)定葉片相對(duì)含水量、葉綠素含量、相對(duì)電導(dǎo)率，以5月測(cè)定值為對(duì)照，計(jì)算各指標(biāo)變化幅度。相對(duì)電導(dǎo)率用電導(dǎo)儀測(cè)定法測(cè)定，葉綠素含量測(cè)定采用手持式電導(dǎo)儀測(cè)定，相對(duì)水分含量測(cè)定參照王學(xué)奎等[13]的試驗(yàn)方法。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤；采用SPSS 21.0進(jìn)行顯著性分析、主成分分析和聚類分析。

花徑降低幅度、葉片相對(duì)水分含量降幅、葉綠素含量降幅、相對(duì)電導(dǎo)率增幅與植株耐熱性負(fù)相關(guān)，以負(fù)數(shù)表示，數(shù)據(jù)分析所用公式如下[14-16]。

隸屬函數(shù)值：μ■=（Xj-Xmin）/（Xmax-Xmin） （1）

主成分表達(dá)式：CI（I）=■×ZX1+…+■×ZXj（j>i>1） （2）

權(quán)重公式：Wj=Pj/■Pj（j=1，2，…，n） （3）

綜合評(píng)價(jià)值：D=■[U■×Wj]（j=1，2，…，n）（4）

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)田溫度變化情況

2017年鄭州地區(qū)夏季高溫持續(xù)時(shí)間較長，試驗(yàn)田最高氣溫為39 ℃（出現(xiàn)在5月28日），相比2015年和2016年高溫天氣來臨較早，且高溫天氣偏多；7月高溫情況嚴(yán)重，溫度高且持續(xù)時(shí)間長，≥35 ℃的高溫日數(shù)為22 d；試驗(yàn)期間有3次連續(xù)長時(shí)間的陰雨天引發(fā)較大幅度的降溫，圖1為6月4—12日、7月28日至8月2日以及8月27—31日的氣溫。

2.2 各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定及數(shù)據(jù)處理結(jié)果

由表2中數(shù)據(jù)可知，11個(gè)月季品種在高溫環(huán)境下其花徑、葉片相對(duì)含水率、葉綠素含量均有一定程度的降低，相反葉片相對(duì)電導(dǎo)率均出現(xiàn)升高，這表明高溫環(huán)境對(duì)月季的形態(tài)、生理造成了負(fù)面效應(yīng)（表中負(fù)值表示變化幅度為降低，其中葉片相對(duì)電導(dǎo)率試驗(yàn)結(jié)果為升高，由于其與植物耐熱性方向不一致，結(jié)果用負(fù)值表示）；表3為SPSS標(biāo)準(zhǔn)化處理值。

2.3 耐熱性主成分分析

利用SPSS 21.0對(duì)測(cè)定的7個(gè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理值進(jìn)行主成分分析（表4），根據(jù)累計(jì)貢獻(xiàn)率大于85%的主成分因子選取原則，提取出3個(gè)主成分，分別為CI（1）、CI（2）和CI（3），其貢獻(xiàn)率分別為65.337%、17.174%和11.492%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到94.003%，這3個(gè)綜合指標(biāo)代表了原來7個(gè)指標(biāo)的94.003%，能夠比較可靠地評(píng)價(jià)11個(gè)月季品種的耐熱性。

2.4 耐熱性綜合評(píng)價(jià)值

根據(jù)公式（2），由表2和表3數(shù)據(jù)得到CI值，如表5所示，然后根據(jù)公式（1），由CI值得到隸屬函數(shù)值μx；權(quán)重（Wj）值根據(jù)公式（3），結(jié)合表4數(shù)據(jù)得到；最后根據(jù)公式（4），得到11個(gè)月季品種耐熱性綜合評(píng)價(jià)值D。

綜合評(píng)價(jià)值D反映了各月季品種耐熱性的強(qiáng)弱，數(shù)值越大，表明其耐熱能力越強(qiáng)。由表5中結(jié)果可知，供試月季品種耐熱性順序?yàn)槁Ｄ?gt;圓舞曲>紅帽子>緋扇>冰山>綠云>卡托爾紙牌>亞力克紅>榮光>粉豹>黑魔術(shù)。

2.5 耐熱性聚類分析

利用SPSS 21.0軟件分析，采用Ward最小方差法，平方歐氏距離為測(cè)度，以11個(gè)月季品種綜合評(píng)價(jià)值D為指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，所得結(jié)果見圖2。由圖2可知，11個(gè)月季品種的耐熱性程度被劃為3個(gè)等級(jí)，第一等級(jí)為耐熱性較強(qiáng)品種，包括緋扇、冰山、紅帽子、圓舞曲、曼海姆；第二等級(jí)為中等耐熱品種，包括綠云、卡托爾紙牌、亞力克紅、榮光；第三等級(jí)為熱敏感月季品種，包括黑魔術(shù)和粉豹。

3 小結(jié)與討論

月季在高溫脅迫條件下，其營養(yǎng)生長和生殖生長都會(huì)受到影響，生長勢(shì)和抗病能力低，生殖生長緩慢，主要表現(xiàn)為花小畸形、花色黯淡，耐熱性不同的月季品種，受高溫影響的程度也不一致[17，18]。試驗(yàn)選取的11個(gè)月季品種在高溫環(huán)境下其花徑均有不同程度的下降，同時(shí)基徑增長量、枝條數(shù)增長量、最大開放率3個(gè)指標(biāo)在不同的月季品種間變化趨勢(shì)也存在差異。

柳忠娜等[19]研究表明，隨溫度的升高月季葉片的細(xì)胞膜透性增大，MDA含量增加，游離脯氨酸含量也呈增加趨勢(shì)。周斯建等[20]在對(duì)鐵炮百合幼苗的研究中發(fā)現(xiàn)，其電解質(zhì)滲透率測(cè)定結(jié)果與游離脯氨酸和MDA等指標(biāo)反映出的耐熱性強(qiáng)弱關(guān)系一致，因此本試驗(yàn)選取葉片相對(duì)電導(dǎo)率能夠較好地反映試材在高溫脅迫下的生理變化。

大量研究結(jié)果表明，植物的耐熱性是多基因控制的性狀，單一指標(biāo)無法準(zhǔn)確反映植株的耐熱性，在本試驗(yàn)中綜合評(píng)價(jià)耐熱性較強(qiáng)的月季品種緋扇的花徑降低幅度高于中等耐熱性月季品種綠云、亞力克紅和榮光，因此，評(píng)價(jià)植物材料的耐熱性必須考量多方面的綜合指標(biāo)[10，21]。同時(shí)，在育種工作中，可以通過有目的的聚合育種，針對(duì)某一品種某一指標(biāo)得分的高低設(shè)計(jì)雜交組合，累加相應(yīng)基因有效地提高該品種的耐熱性[12]。

試驗(yàn)采用主成分分析法，從7個(gè)觀測(cè)指標(biāo)中抽取3個(gè)綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)11個(gè)月季品種的耐熱性強(qiáng)弱，結(jié)合隸屬函數(shù)法和聚類分析，有效區(qū)分了不同月季品種耐熱性差異，篩選出5個(gè)耐熱性較強(qiáng)的月季品種，包括緋扇、冰山、紅帽子、圓舞曲、曼海姆，相比試驗(yàn)中其他月季品種，在鄭州地區(qū)夏季高溫環(huán)境下，這5個(gè)品種田間生長勢(shì)和觀賞性有明顯優(yōu)勢(shì)，屬于優(yōu)良的月季耐熱品種，可在該地區(qū)推廣應(yīng)用。

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