基于主成分分析及隸屬函數(shù)法的巨菌草幼苗耐鹽堿性評價

閆晶秋子，李鋼鐵，*，劉玉軍，麻云霞，楊 穎

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 沙漠治理學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018； 2.通遼市奈曼旗林業(yè)局興隆沼林場，內(nèi)蒙古 通遼 028300)

鹽堿地土壤含鹽量高、堿度大、物理結(jié)構(gòu)差、養(yǎng)分缺乏，不利于植物生長，甚至?xí)斐芍仓晁劳觯瑖?yán)重影響農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)和土地綠化[1]。我國鹽堿地總面積9 913萬hm2，約占全國土地面積的10%[2]。篩選適應(yīng)鹽堿土環(huán)境生長發(fā)育的植物對于充分利用鹽堿地、改善生態(tài)具有積極作用。

巨菌草(PennisetumgiganteumZ. X. Lin)原產(chǎn)于非洲，隸屬禾本科(Gramineae)狼尾草屬(Pennisetum)，為多年生C4植物，直立、叢生，株高一般為300～580 cm，根系發(fā)達(dá)，分蘗能力強(qiáng)，年產(chǎn)鮮草200 t·hm-2以上[3]。前人對草類抗鹽堿性的研究大多集中于苜蓿(Medicagosativa)、高羊茅(Festucaelata)、芨芨草(Achnatherumsplendens)、草坪草、羊草(Leymuschinensis)、賴草(Leymussecalinus)等[4-6]，關(guān)于巨菌草的研究大多集中在飼草料[7]、留茬沙帳[8-10]、抗旱性[11]等方面，關(guān)于其對鹽堿環(huán)境的適應(yīng)性鮮有報道。本文從巨菌草幼苗耐鹽堿指標(biāo)著手，對其幼苗的生理生化指標(biāo)做相關(guān)性和主成分分析，篩選出主要影響指標(biāo)，并采用隸屬函數(shù)法對生長在不同鹽堿環(huán)境下的巨菌草幼苗進(jìn)行抗鹽堿性評價，旨在確定適宜巨菌草生長發(fā)育的鹽堿區(qū)域，為相關(guān)研究及生產(chǎn)應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2018年4月從福建引種巨菌草，栽植于內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)溫室內(nèi)。截取長勢相同的芽結(jié)，種植在直徑20 cm、高20 cm的花盆內(nèi)(帶托盤)，土壤基質(zhì)為河砂。選取生長狀況良好、高度一致的幼苗供試驗使用。

1.2 試驗設(shè)計

參考試驗地鹽堿土主要成分和前人研究[12-14]，對內(nèi)蒙古高原干旱-半漠境草原鹽漬區(qū)的土壤鹽堿化類型進(jìn)行人工模擬。利用NaCl、Na2SO4、NaHCO3和Na2CO3等4種單鹽，設(shè)計不同比例，稱取相應(yīng)物質(zhì)的量配比的單鹽進(jìn)行混合，以模擬巨菌草所受的混合鹽堿脅迫。共設(shè)計5個處理組(A～E)：A組溶液中僅用NaCl和Na2SO4，兩者濃度比為1∶1，B組采用NaCl、Na2SO4和NaHCO3，三者在溶液中的濃度比為1∶2∶1，C～E組溶液中NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO3的濃度比分別為1∶9∶9∶1、1∶1∶1∶1、9∶1∶1∶9，每個處理組都按照相應(yīng)的各組分比例，配制混合鹽堿總濃度分別為30、60、90、120、180 mmol·L-1的溶液用于試驗。另設(shè)置不加任何處理的對照組(CK)。每個處理設(shè)置3個重復(fù)，每重復(fù)1盆苗。

待巨菌草幼苗長至三對葉后，選取長勢相同的幼苗進(jìn)行試驗。每天上午8:00—9:00進(jìn)行脅迫處理。為確保鹽分總量不變，每盆澆灌量為河砂田間持水量的2倍(200 mL)，同時在每個花盆的底部放置托盤，防止鹽分流失。CK澆灌同體積的pH值為6.8的蒸餾水。共脅迫處理7 d，利用稱重法控制土壤含水量。7 d后，摘取相同部位的功能葉，在液氮環(huán)境下帶回實驗室，測定各項生理指標(biāo)。

1.3 指標(biāo)測定及方法

參照文獻(xiàn)[15-18]的方法測定各指標(biāo)，簡述如下：株高生長量(H)，卷尺測量法；含水量(MC)、相對含水量(RWC)、水分飽和虧(WSD)，烘干稱重法；丙二醛含量(MDA)，硫代巴比妥酸法；過氧化氫酶活性(CAT)，紫外吸收法；超氧化物歧化酶活性(SOD)，氮藍(lán)四唑還原法；可溶性糖含量(SS)，蒽酮比色法；游離脯氨酸含量(Pro)，酸性茚三酮比色法；可溶性蛋白含量(SP)，考馬斯亮藍(lán)G-250法；葉綠素含量(Chl)，包括葉綠素a(Chla)和葉綠素b(Chlb)，分光光度法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用WPS 2011軟件對所有試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，在SPSS 20.0平臺上進(jìn)行相關(guān)性分析和方差分析，利用主成分分析和模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法[19]評價抗鹽性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對巨菌草生理生化指標(biāo)的影響

如圖1所示，隨鹽堿濃度增加，5個處理組中巨菌草的株高生長量均呈現(xiàn)下降趨勢，且除了B組30 mmol·L-1處理下巨菌草的株高生長量與對照無顯著差異外，其余各處理的巨菌草株高生長量均與對照呈現(xiàn)出顯著(P<0.05)差異。與CK相比，株高生長量下降最大的是B組180 mmol·L-1處理，降幅達(dá)68.23%。

同一處理組不同柱上無相同字母的表示差異顯著(P<0.05)。Bars marked without the same letters in the same test group indicated significant difference at P<0.05.圖1 各處理下巨菌草幼苗生理生化指標(biāo)的變化Fig.1 Changes of physiological and biochemical indexes in seedlings of Pennisetum giganteum Z. X. Lin under different treatments

整體來看，5個處理組中巨菌草的相對含水量均隨鹽堿濃度的增加逐漸減小，除A、B、C組中30、60 mmol·L-1處理下巨菌草的相對含水量與CK無顯著差異外，其余處理下巨菌草的相對含水量與CK均呈顯著(P<0.05)差異。C組120 mmol·L-1處理下，巨菌草失水量最大，與對照相比下降79.4%。在A、B、C組模擬條件下，從相對含水量來看，巨菌草可以抵御一定濃度的鹽堿脅迫，但當(dāng)鹽堿濃度過大后，巨菌草仍會大量失水。

除B組各鹽堿濃度處理下巨菌草的丙二醛含量均顯著(P<0.05)高于對照外，其余各組不同鹽堿濃度處理下巨菌草的丙二醛含量變化并不一致。從過氧化氫酶活性來看，各組別不同鹽堿濃度處理下的變化并無明顯規(guī)律。A組各處理間無顯著差異；B組在30、60、120 mmol·L-1處理下，巨菌草的過氧化氫酶活性較CK顯著(P<0.05)增強(qiáng)；C組在60、90、120 mmol·L-1處理下，巨菌草的過氧化氫酶活性較CK顯著(P<0.05)增強(qiáng)；D、E組在120、180 mmol·L-1處理下，巨菌草的過氧化氫酶活性較CK顯著(P<0.05)增強(qiáng)，在30 mmol·L-1處理下，巨菌草的過氧化氫酶活性較CK顯著(P<0.05)降低。

各處理組中隨鹽堿濃度增加，巨菌草超氧化物歧化酶活性的變化程度也不統(tǒng)一。A組僅在120 mmol·L-1處理下，巨菌草的超氧化物歧化酶活性較CK顯著(P<0.05)增強(qiáng)；B組在90、180 mmol·L-1處理下，巨菌草的超氧化物歧化酶活性較CK顯著(P<0.05)增強(qiáng)；C組在60、120 mmol·L-1處理下，巨菌草的超氧化物歧化酶活性較CK顯著(P<0.05)下降；D組各處理下巨菌草的超氧化物歧化酶活性均較CK顯著(P<0.05)下降，且較高濃度(90～180 mmol·L-1)處理下的巨菌草超氧化物歧化酶活性還顯著(P<0.05)低于較低濃度(30～60 mmol·L-1)處理；E組除120 mmol·L-1處理下巨菌草的超氧化物歧化酶活性較CK顯著(P<0.05)增強(qiáng)外，其余處理的巨菌草超氧化物歧化酶活性均較CK顯著(P<0.05)降低。

隨鹽堿濃度增加，5個處理組中巨菌草可溶性糖含量變化程度不一，除B組120 mmol·L-1處理和D組60、180 mmol·L-1處理與CK不存在顯著性差異外，其余各處理的巨菌草可溶性糖含量均與CK呈顯著(P<0.05)差異。除D組外，各組均在180 mmol·L-1處理下巨菌草的可溶性糖含量最高，這可能是因為在高鹽堿脅迫下，巨菌草通過增大自身可溶性糖含量來維持滲透壓平衡，保護(hù)自身免受鹽堿脅迫的傷害。

各處理組中隨鹽堿濃度增加，巨菌草游離脯氨酸含量整體呈先緩慢增加后急劇上升的趨勢，除B組30、60 mmol·L-1處理下巨菌草的游離脯氨酸含量與CK無顯著差異外，其余各處理較CK均顯著(P<0.05)增加。這可能是因為，在高濃度鹽堿處理下，巨菌草主要通過積累游離脯氨酸來應(yīng)對鹽堿脅迫。

隨鹽堿濃度增加，各處理組巨菌草的可溶性蛋白含量變化不一。A組在60、90、120 mmol·L-1處理下，巨菌草的可溶性蛋白含量較CK顯著(P<0.05)增加；B組在90、180 mmol·L-1處理下，巨菌草的可溶性蛋白含量較CK分別顯著(P<0.05)降低和增加；C組在60、90、180 mmol·L-1處理下，巨菌草的可溶性蛋白含量較CK顯著(P<0.05)增加；D組除30 mmol·L-1處理外，其余各處理下巨菌草的可溶性蛋白含量較CK均顯著(P<0.05)增加；E組除120 mmol·L-1處理下巨菌草的可溶性蛋白含量較CK顯著(P<0.05)增加外，其余處理與CK均無顯著差異。

隨鹽堿濃度增加，各處理組巨菌草葉綠素含量均表現(xiàn)出先上升后急劇下降的趨勢，暗示低濃度的鹽堿脅迫可促進(jìn)巨菌草的光合作用，但過高的鹽堿濃度會抑制巨菌草的光合作用。

2.2 各生理生化指標(biāo)間的相關(guān)性分析

選擇上述試驗的各指標(biāo)兩兩配對，分別計算其在不同試驗組別下的相關(guān)系數(shù)，結(jié)果如表1所示。其中，MC與RWC、MC與Chl、MC與Chla、MC與Chlb、RWC與Chl、RWC與Chla、RWC與Chlb、Chl與Chla、Chl與Chlb、Chla與Chlb在各組別下均呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)，MDA與Pro在各組別下呈極顯著(P<0.01)或顯著(P<0.05)正相關(guān)，MC與WSD、RWC與WSD、WSD與Chl、WSD與Chla、WSD與Chlb在各組別下均呈極顯著(P<0.01)負(fù)相關(guān)，Chl與Pro、Chla與Pro、Chlb與Pro在各組別下呈極顯著(P<0.01)或顯著(P<0.05)負(fù)相關(guān)。由此可知，在本試驗?zāi)M的脅迫環(huán)境下，巨菌草幼苗的MC增加，WSD降低。這有利于植株光合色素的積累，從而增強(qiáng)其光合作用，但也在一定程度上加劇了膜脂過氧化的程度。大多數(shù)指標(biāo)對在5個處理組間的顯著性表現(xiàn)不統(tǒng)一，說明巨菌草幼苗在適應(yīng)不同鹽堿環(huán)境時，體內(nèi)水分、有機(jī)滲透物質(zhì)和保護(hù)酶活性等生理指標(biāo)的相互作用并不完全統(tǒng)一。

表1 各處理組別下不同指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)

Table1Correlation coefficient within physiological and biochemical indexes under different test groups

指標(biāo)對Index pairABCDE指標(biāo)對Index pairABCDEH-MC0.4740.1870.930??0.1910.448WSD-CAT0.705??-0.803??-0.2430.5000.750??H-RWC0.635?0.729??0.878??0.5090.579?WSD-SOD-0.1290.808??0.926??0.652??-0.004H-WSD-0.634?-0.728??-0.877??-0.510-0.580?WSD-Pro0.904??0.710??0.937??0.984??0.422H-Chl0.3690.766??0.3990.3710.294Chl-Chla0.975??0.977??0.999??0.997??0.989??H-Chla0.5130.778??0.4140.3540.187Chl-Chlb0.885??0.947??0.994??0.988??0.885??H-Chlb0.0100.681??0.3630.4020.593?Chl-MDA-0.817??-0.458-0.520?-0.473-0.708??H-MDA-0.705??-0.867??-0.630??-0.150-0.439Chl-SP-0.0360.4690.3150.698??-0.029H-SP0.131-0.0310.390-0.2280.311Chl-SS-0.549?-0.446-0.685??-0.736??0.312H-SS0.296-0.740??-0.764??-0.4250.111Chl-CAT-0.628?0.753??-0.431-0.531?-0.773??H-CAT-0.643??0.5000.539?-0.357-0.606?Chl-SOD0.015-0.674??-0.516?-0.632?-0.331H-SOD0.323-0.535?-0.964??-0.3240.486Chl-Pro-0.787??-0.746??-0.830??-0.937??-0.543?H-Pro-0.700??-0.935??-0.714??-0.498-0.414Chla-Chlb.0.761??0.857??0.988??0.974??0.809??MC-RWC0.860??0.773??0.937??0.895??0.956??Chla-MDA-0.848??-0.426-0.559?-0.494-0.698??MC-WSD-0.783??-0.766??-0.933??-0.883??-0.947??Chla-SP-0.1100.543?0.2950.737??0.022MC-Chl0.791??0.658??0.662??0.897??0.923??Chla-SS-0.472-0.393-0.715??-0.707??0.420MC-Chla0.821??0.618?0.680??0.918??0.881??Chla-CAT-0.727??0.629?-0.399-0.501-0.726??MC-Chlb0.643??0.663??0.621?0.839??0.936??Chla-SOD0.114-0.657??-0.522?-0.636?0.329MC-MDA-0.615?0.235-0.763??-0.298-0.491Chla-Pro-0.799??-0.683??-0.851??-0.953??-0.516?MC-SP0.3170.416-0.1400.793??-0.174Chlb-MDA-0.613?-0.466-0.428-0.419-0.643??MC-SS-0.4580.312-0.887??-0.685??0.122Chlb-SP0.1850.3160.3580.603?-0.181MC-CAT-0.4860.796??0.310-0.146-0.651??Chlb-SS-0.612?-0.487-0.614?-0.785??-0.080MC-SOD0.320-0.838??-0.905??-0.379-0.238Chlb-CAT-0.3180.876??-0.500-0.587?-0.809??MC-Pro-0.721??-0.258-0.875??-0.905??-0.321Chlb-SOD-0.188-0.642??-0.501-0.611?-0.288RWC-WSD-0.988??-0.999??-0.999??-0.997??-0.995??Chlb-Pro-0.626?-0.775??-0.777??-0.885??-0.551?RWC-Chl0.945??0.977??0.738??0.977??0.917??MDA-SP-0.0660.3360.293-0.639?-0.421RWC-Chla0.966??0.963??0.751??0.982??0.881??MDA-SS-0.0220.939??0.951??-0.224-0.325RWC-Chlb0.752??0.913??0.704??0.951??0.899??MDA-CAT0.869??-0.276-0.4450.743??0.959??RWC-MDA-0.897??-0.357-0.736??-0.506-0.614?MDA-SOD0.1940.1460.533?0.957??0.086RWC-SP0.1150.434-0.2940.663??0.111MDA-Pro0.759??0.873??0.868?0.530?0.961??RWC-SS0.359-0.288-0.907??-0.694??0.315SP-SS0.1950.1660.289-0.1680.730??RWC-CAT-0.700??0.803??0.243-0.500-0.750??SP-CAT0.2030.017-0.799??-0.257-0.302RWC-SOD0.136-0.807??-0.926??-0.652??0.005SP-SOD-0.041-0.0380.367-0.582?0.762??RWC-Pro-0.895??-0.710??-0.937??-0.984??-0.422SP-Pro-0.2200.2060.171-0.704??-0.3146WSD-Chl-0.949??-0.977??-0.738??-0.977??-0.916??SS-CAT-0.199-0.198-0.3450.130-0.180WSD-Chla-0.970??-0.963??-0.750??-0.981??-0.879??SS-SOD-0.424-0.0800.734??0.0180.412WSD-Chlb-0.744??-0.912??-0.703??-0.949??-0.895??SS-Pro0.354-0.759??0.971??0.613?-0.120WSD-MDA0.907??-0.357-0.736??0.5060.614?CAT-SOD0.274-0.824??-0.3720.879??0.067WSD-SP-0.004-0.4310.299-0.657??-0.100CAT-Pro0.423-0.694??-0.1350.4080.911??WSD-SS0.369-0.2880.907??0.694-0.315SOD-Pro-0.3770.581?0.741??0.636?0.157

*與**分別表示相關(guān)性達(dá)到顯著(P<0.05)與極顯著(P<0.01)水平。

* and ** indicated significant correlation atP<0.05 andP<0.01， respectively.

2.3 抗鹽堿各指標(biāo)的主成分分析

主成分分析中的特征根和貢獻(xiàn)率是選擇主成分的主要依據(jù)。對5個處理組13個抗鹽堿生理指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。從表2可以看出，前4個主成分的累積貢獻(xiàn)率為82.88%，說明前4個主成分可以很好地反映5個處理組抗鹽堿的信息，因此選取前4個主成分作為5個處理組抗鹽堿評價的綜合指標(biāo)。結(jié)合旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣(表3)可以看出，主成分1的特征值為6.938，由RWC、WDS、Chl、Chla、Chlb、SS和Pro等7個指標(biāo)構(gòu)成，代表了總指標(biāo)53.37%的信息，其中RWC、Chl、Chla和Chlb為正向指標(biāo)，其余為負(fù)向指標(biāo)；主成分2的特征值為1.699，由SOD這1個指標(biāo)構(gòu)成，為負(fù)向指標(biāo)，代表了總指標(biāo)13.07%的信息；主成分3的特征值為1.082，由SP這1個指標(biāo)構(gòu)成，為正向指標(biāo)，代表了總指標(biāo)8.32%的信息；主成分4的特征值為1.056，由MDA和CAT兩個指標(biāo)構(gòu)成，二者均為正向指標(biāo)，代表了總指標(biāo)8.12%的信息。上述4個主成分的11個指標(biāo)可作為巨菌草5個處理組抗鹽堿的主要分析指標(biāo)。

表2 主成分分析

Table2Principal component analysis

成分Component特征值Eigenvalues貢獻(xiàn)率Contribution/%累積貢獻(xiàn)率CumulativeContribution/%16.93853.3753.3721.69913.0766.4331.0828.3274.7641.0568.1282.8850.7205.5488.4260.6044.6593.0670.3092.3895.4480.2642.0397.4790.1611.2498.71100.0900.6999.40110.0740.5799.97120.0030.0299.99130.001 0.01100

表3 方差旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣

Table3Variance rotation factor load matrix

指標(biāo)Index成分Component1234H0.3310.508-0.482-0.295WC0.5450.5660.0480.052RWC0.7880.565-0.1170.004WDS-0.786-0.5600.127-0.001Chl0.9160.2370.148-0.212Chla0.8710.2600.190-0.270Chlb0.9180.1710.054-0.070MDA-0.481-0.2810.3020.695SP0.2030.0670.802-0.165SS-0.6780.1000.568-0.199CAT-0.025-0.009-0.2790.848SOD-0.091-0.827-0.0870.124Pro-0.750-0.1470.3610.360

2.4 耐鹽堿性評價

根據(jù)主成分分析的結(jié)果，選擇主成分1～4中較大的特征向量RWC、WDS、Chl、Chla、Chlb、SS、Pro、SOD、SP、MDA和CAT等11個指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，計算5個處理組下11個指標(biāo)的各自隸屬函數(shù)平均值，評價其抗鹽堿能力次序(表4)。

在A、C、E組，隨鹽堿濃度增加，巨菌草的抗鹽堿性依次減弱；在B組，各濃度下巨菌草的抗鹽堿性由強(qiáng)到弱表現(xiàn)為30 mmol·L-1處理>60 mmol·L-1處理>120 mmol·L-1處理>90 mmol·L-1處理>180 mmol·L-1處理；在D組，各濃度下巨菌草的抗鹽堿性由強(qiáng)到弱表現(xiàn)為60 mmol·L-1處理>30 mmol·L-1處理>120 mmol·L-1處理>180 mmol·L-1處理>90 mmol·L-1處理。換言之，僅當(dāng)組配溶液中NaCl、Na2SO4、NaHCO3、Na2CO3濃度比為1∶1∶1∶1時，巨菌草在60 mmol·L-1的濃度下具有較好的抗鹽堿性；在其他處理組下，巨菌草在30 mmol·L-1的濃度下具有較好的抗鹽堿性。

3 討論

巨菌草是禾本科植物，在北方畜牧業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。但受降雨、地形和蒸發(fā)等因素的影響，一些地區(qū)的地下水和表層土壤水分失衡，土壤底部的水分帶著土壤中的鹽分向上運(yùn)動，長期積累下就使得土壤表層的鹽分含量越來越高，造成土壤的鹽堿化[19]，進(jìn)而制約了這些地區(qū)巨菌草的生長發(fā)育。幼苗期是植物對外界環(huán)境最敏感的時期，所以苗期的耐鹽堿性在一定程度上也能反映植物全生育期的耐鹽堿性。

石德成等[12]和程波等[20]在對鹽脅迫環(huán)境下星星草、苜蓿的生物量進(jìn)行觀測后指出，二者生物量與鹽濃度呈反比關(guān)系，這與本試驗研究結(jié)果基本一致。另外，本試驗結(jié)果說明巨菌草株高生長量對鹽堿性環(huán)境(B～E組)較為敏感，即使混合鹽堿濃度僅為30 mmol·L-1，其生長量與對照相比也存在明顯差異。

RWC是植物自身養(yǎng)分運(yùn)輸和水分代謝的主要載體，當(dāng)土壤中的水分不能維持植株正常生長發(fā)育時，植物便會自動調(diào)節(jié)自身的滲透壓，以便從土壤中吸取水分[21-22]。本試驗結(jié)果表明，在A、B、C組條件下，當(dāng)混合鹽堿濃度為30～60 mmol·L-1時，巨菌草RWC與CK相比并無顯著變化，說明巨菌草可通過調(diào)節(jié)自身的水勢營造一個比外界水勢更低的環(huán)境，保證體內(nèi)的正常新陳代謝。但當(dāng)鹽堿濃度大于90 mmol·L-1時，巨菌草體內(nèi)的RWC迅速降低，表明此時巨菌草發(fā)生了生理干旱。

表4 不同處理下各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值及其排名

Table4Membership function values of different indexes and comprehensive ranking under different treatments

處理組Testgroup濃度Concentration/(mmol·L-1)各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值Membership function valueRWSWDSChlChlaChlbMDASPSSProCATSOD平均值?Mean排名RankingA300.5240.6330.8610.8420.6670.8550.7250.8420.8840.7110.7490.7541600.6670.2560.7540.7110.7150.7990.4130.7420.7900.7210.7320.6642900.7010.1660.6980.4120.6890.6560.2750.8210.5300.5240.4010.53431200.3190.3110.6400.8520.4201.0000.0000.7640.4980.4950.3660.51541800.4260.3000.7940.6110.6340.6450.2100.4930.7060.3860.3540.5055B300.9450.8630.9240.8640.9121.0000.9830.9220.8410.7030.8640.8931600.8630.4210.8890.7930.7530.8560.8110.7890.8230.8220.7110.7762900.8960.4350.8360.7210.6610.8160.6010.8460.9150.8610.8230.76541200.8610.6030.8250.6210.8420.7410.6580.8680.8000.7500.8920.76931800.2060.3840.6870.6330.2560.2070.1090.4210.0000.4330.3110.3325C300.8030.3680.7940.8460.5330.6720.7110.7160.8970.9110.7140.7241600.8760.4330.5240.6870.4420.7890.8460.7560.7460.9430.7000.7042900.1110.4160.5490.7030.2860.2080.3160.3670.3010.0030.4630.33831200.2670.2510.4840.5220.3000.0680.3260.0180.3010.4550.4210.31041800.3670.3060.4210.5690.2560.2420.1060.3360.2630.1360.3080.3015D300.7160.2310.7060.5110.7220.6770.8410.1380.6010.4970.3940.5492600.8110.3060.7530.5030.6990.7000.8030.2660.7160.5210.4000.5891900.2630.3550.6030.7550.2030.2760.4060.3110.2650.2610.2110.35551200.2810.4000.5160.7060.3590.3160.4160.3470.2090.2410.2000.36331800.3060.3110.5670.6270.4120.5200.2160.4120.2180.2110.1190.3564E300.6980.3190.7450.4050.5110.5350.6640.2680.5260.5160.3570.5041600.5060.4530.6190.5890.4990.5970.7060.3160.3170.4770.3460.4932900.3970.5440.5330.5460.5030.4220.5640.2990.4490.3970.3220.45231200.5960.3120.7150.4220.4770.4610.3790.3060.6000.3110.3410.44741800.3260.3220.6990.3060.3000.3210.3610.3770.1220.2990.2110.3315

表5 各處理組的總體隸屬函數(shù)值及其排名

Table5Overall membership function values and rankings under different test groups

處理組Test group總體隸屬函數(shù)值Overall membership function value排名RankingA0.594 2B0.707 1C0.476 3D0.442 5E0.446 4

當(dāng)植株受到鹽堿脅迫時，細(xì)胞膜便會發(fā)生膜質(zhì)過氧化反應(yīng)，產(chǎn)生大量的MDA，植物體內(nèi)MDA含量越高，說明細(xì)胞膜膜質(zhì)過氧化程度越重，細(xì)胞膜受損越嚴(yán)重[22]。阿曼古麗·買買提阿力等[13]和李子英等[23]對海島棉和柳樹進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，高鹽或高堿的環(huán)境都會引起植株細(xì)胞膜膜質(zhì)過氧化的發(fā)生，進(jìn)而抑制植株生長發(fā)育。本試驗中，隨著鹽堿程度加深，巨菌草體內(nèi)的MDA含量整體呈積累趨勢，反映出細(xì)胞膜的膜質(zhì)過氧化程度相應(yīng)加深。

SS、SP、Pro均為植物體內(nèi)的有機(jī)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，當(dāng)植株處在逆境時，可通過調(diào)節(jié)自身的有機(jī)滲透物質(zhì)來維持代謝平衡[25]。郭立泉等[26]、楊升等[27]、樊秀彩等[28]的研究表明，植株在低鹽堿脅迫時，其自身的SS、SP、Pro均緩慢增長，但隨著鹽堿脅迫程度加深，抗鹽堿性較弱的植物SP含量會驟降，而耐鹽性植株的SP含量顯著增加。依此來看，本試驗中巨菌草在低鹽堿的環(huán)境下表現(xiàn)出較好的適應(yīng)性。

植物的抗鹽堿性是由多種基因控制的，這些基因相互作用，形成較為復(fù)雜的綜合性狀，其中每一個基因都與植物的抗鹽堿性存在一定程度的聯(lián)系。不同植物對鹽堿環(huán)境的適應(yīng)方式不同，有些植物通過幾種相關(guān)聯(lián)的機(jī)理綜合作用共同發(fā)揮抗鹽堿特性，因此以單一的指標(biāo)研究植物中的抗鹽堿性具有局限性，不能準(zhǔn)確全面地評價植物的抗鹽堿能力，應(yīng)從植物整體上全面把握其抗鹽堿性[29-31]。但是，判定植物抗鹽堿性涉及的生理生化指標(biāo)較多，且指標(biāo)之間相互影響。為此，郭棟良等[32]、馬彥軍等[33]、林興生等[34]、趙國棟等[35]采用多個抗鹽堿生理指標(biāo)綜合評價植物的耐受性，以彌補(bǔ)由單一指標(biāo)評價出現(xiàn)的片面性，使評定結(jié)果接近實際情況。隸屬函數(shù)分析提供了一條在多指標(biāo)測定的基礎(chǔ)上對材料特性進(jìn)行綜合評價的途徑。前人采用隸屬函數(shù)法對苜蓿的抗旱性進(jìn)行評價表明，隸屬函數(shù)分析雖然不是絕對的抗旱分析方法，但通過充分利用多個指標(biāo)進(jìn)行綜合評價，可克服僅利用少數(shù)指標(biāo)對品種進(jìn)行評價的不足，更能揭示不同植物或同種植物不同品種間差異的實質(zhì)，從而提高抗旱鑒定的準(zhǔn)確性[36]。胡能兵等[37]對辣椒的抗熱性進(jìn)行評價時，對入選的熱害指標(biāo)賦予不同權(quán)重，然后結(jié)合隸屬度和權(quán)重得出辣椒抗熱性等級表，增強(qiáng)了研究結(jié)果的說服性。本文利用主成分分析法對巨菌草幼苗抗鹽堿相關(guān)生理指標(biāo)進(jìn)行選擇，既能把握幼苗的綜合性狀表現(xiàn)，又能簡化選擇程序，更具有科學(xué)性。主成分分析表明：RWC、WDS、Chl、Chla、Chlb、SS、Pro、SOD、SP、MDA和CAT這11個指標(biāo)可作為巨菌草幼苗抗鹽堿性的主導(dǎo)因素，其累計貢獻(xiàn)率達(dá)82.88%。篩選出指標(biāo)后，通過隸屬函數(shù)法將篩選出的生理生化指標(biāo)進(jìn)行平均值比較，采用綜合得分對不同鹽堿環(huán)境下巨菌草幼苗的抗鹽堿性做出評價。根據(jù)隸屬函數(shù)值對生長在5種鹽堿脅迫環(huán)境下巨菌草幼苗的抗鹽堿性由強(qiáng)到弱進(jìn)行排序，結(jié)果為B組>A組>C組>E組>D組。