CN109601219B - 岷江柏苗期抗旱性的综合评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种岷江柏苗期抗旱性的综合评价方法,其包括选取不同种源地成熟的岷江柏种子,经消毒、浸泡后播种于营养土中,点播后通过浇水保持营养土湿润;岷江柏苗木出土后,每隔7‑10天进行施药杀虫;通过浇水保持营养土湿润持续至第二年3月,之后岷江柏在自然环境下生长,并于第二年7~8月选取健康的岷江柏进行抗旱指标测定;采用SPSS 19.0软件对采集的抗旱指标进行主成分分析,并将每个抗旱指标转换为两个综合指标;计算每种类型岷江柏的每个综合指标对应的权重值;计算每种类型岷江柏的每个抗旱指标的隶属函数值;根据每种类型岷江柏的所有抗旱指标与其对应的隶属函数值,计算每种类型岷江柏的抗旱性评分。
Description
技术领域
本发明涉及植物栽培技术领域,具体涉及一种岷江柏苗期抗旱性的综合评价方法。
背景技术
岷江柏木(Cupressus chengiana),柏科柏属乔木,国家二级保护植物,我国特有珍稀树种,广泛的分布于岷江流域、大渡河流域以及白龙江流域海拔1200-2900米的干燥阳坡,适应性强,极耐干旱瘠薄,具有良好的水土保持和水源涵养作用,是长江上游干旱河谷地区水土保持的重要树种和高山峡谷地区干旱河谷地带荒山造林的先锋树种之一,因长期遭受砍伐,又加之原生生境被不断破坏、以及其自然更新与生长缓慢的特性,导致其自然种群分布地区和面积日益缩小,现存天然种群不多。
岷江柏因其良好的抗旱、耐瘠薄等特性,作为主要造林树种,在长江上游,尤其是岷江上游干旱河谷地区早已得到了广泛的推广,由此也带动了岷江柏育苗、造林等科学技术的发展。然而,近年来,在干旱河谷地区大面积岷江柏造林效果却并不令人满意,究其原因,可能与岷江柏种源不稳定,与近缘种间存在一定杂交等有关,从而影响其优良抗旱性能的传承与发挥。
发明内容
针对现有技术中的上述不足,本发明提供的岷江柏苗期抗旱性的综合评价方法能够对处于苗期的岷江柏开展抗旱性综合评价,进而筛选出具有优质抗旱性的种质资源进行保护与繁育。
为了达到上述发明目的,本发明采用的技术方案为:
提供一种岷江柏苗期抗旱性的综合评价方法,其包括以下步骤:
选取不同种源地成熟的岷江柏种子,采用设定浓度的福尔马林浸泡设定时长进行清洗;
浸泡清洗后的岷江柏种子设定天数后播种于营养土中,播种时间为三月,点播后通过浇水保持营养土湿润;
当岷江柏苗木出土后,每隔7-10天喷0.5-1.0%等量式波尔多液或0.5-1.5%硫酸亚铁溶液和乐果溶液,直至苗木基部半木质化;
通过浇水保持营养土湿润持续至第二年3月,之后岷江柏在自然环境下生长,并于第二年7~8月选取健康的岷江柏进行抗旱指标测定;
采用SPSS 19.0软件对采集的抗旱指标进行主成分分析,并将每个抗旱指标转换为两个综合指标;
根据每种类型岷江柏的抗旱指标及两个综合指标,计算每种类型岷江柏的每个综合指标对应的权重值;
根据所有类型岷江柏中抗旱指标的最大测定值和最小测定值与每种类型岷江柏的抗旱指标,计算每种类型岷江柏的每个抗旱指标的隶属函数值;
根据每种类型岷江柏的所有抗旱指标与其对应的隶属函数值,计算每种类型岷江柏的抗旱性评分。
进一步地,抗旱指标包括叶片净光合速率、叶绿素含量、叶片厚度、比叶重、叶片含水量、叶片脯氨酸含量和叶片MDA含量。
进一步地,叶片净光合速率的测定方法为:在温度25℃、相对湿度75%、CO2浓度400ppm、光照强度为饱和光强的条件下,采用LI-6400便携式光合测定系统于上午9:00-下午15:00之间测定岷江柏的净光合速率;测定时,对叶片净光合速率重复读数10-15次,取平均值作为该类型岷江柏最终的叶片净光合速率;
叶绿素含量的测定方法为:筛选每种类型岷江柏的同一植株上设定数量叶片,并采用SPAD-125便携式叶绿率测定仪采集每片叶片上中下三部分的叶绿素含量,取同种类型岷江柏所有叶绿素含量的均值作为该类型岷江柏最终的叶绿素含量;
比叶重及叶片含水量的测定方法为:每种类型的岷江柏选取设置株数的岷江柏,每株上选择预设数量叶片,叶片取下后,测定叶片鲜重,利用LI-3100叶面积仪测定叶片面积,再将叶片放入烘箱中烘干至恒重,获得干重;
采用公式比叶重=叶片干重/叶片面积计算叶片的比叶重,取同种类型岷江柏的所有叶片比叶重均值作为该类型岷江柏最终的比叶重;
采用公式叶片含水量=(叶片鲜重-叶片干重)/叶片干重计算每个叶片的叶片含水量,取同种类型岷江柏的所有叶片含水量均值作为该类型岷江柏最终的叶片含水量;
叶片厚度的测定方法为:每种类型的岷江柏选取相同数量的健康植株进行取样,分别从植株树冠的上部、中部和下部摘取叶片,每片叶片再区分上、中、下部进行叶片厚度测定,取同种类型岷江柏的所有叶片厚度的均值作为该种类型岷江柏最终的叶片厚度;
叶片脯氨酸含量的测定方法为:每种类型的岷江柏选取相同数量的健康植株,摘下饱满叶片放入液氮中,采用茚三酮法测定每片叶片脯氨酸含量,取同种类型岷江柏的所有叶片脯氨酸含量均值作为该种类型岷江柏最终的叶片脯氨酸含量;
叶片MDA含量的测定方法为:每种类型的岷江柏选取相同数量的健康植株,摘下饱满叶片放入液氮中,采用硫代巴比妥酸(TBA)法测定叶片MDA含量,取同种类型岷江柏的所有叶片MDA含量均值作为该种类型岷江柏最终的叶片MDA含量。
进一步地,叶片净光合速率、叶绿素含量、叶片厚度、比叶重、叶片含水量、叶片脯氨酸含量和叶片MDA含量经主成分分析后,每个抗旱指标转换后的第一个综合指标分别为:-0.190、0.172、-0.099、-0.251、0.106、0.254和0.255,第二个综合指标分别为:0.259、0.299、0.332、-0.134、-0.398、0.082和0.074。
进一步地,计算每种类型岷江柏的两个综合指标对应的权重值的公式为:
W1=-0.190*X1+0.172*X2-0.099*X3-0.251*X4+0.106*X5+0.254*X6+0.255*X7
W2=0.259*X1+0.299*X2+0.332*X3-0.134*X4-0.398*X5+0.082*X6+0.074*X7
其中,W1为每种类型的岷江柏的第一个综合指标对应的权重值;W2为每种类型的岷江柏的第二个综合指标对应的权重值;X1为叶片净光合速率;X2为叶绿素含量;X3为叶片厚度;X4为比叶重;X5为叶片含水量;X6为叶片脯氨酸含量;X6为叶片MDA含量。
进一步地,计算每种类型岷江柏的每个抗旱指标的隶属函数值的公式为:
U(Xi)=Xi-X min/X/max-X/min
其中,U(Xi)为每种类型岷江柏的Xi的隶属函数值;1≤i≤7,X min为所有类型岷江柏的Xi中的最小测定值;X max为所有类型岷江柏的Xi中的最大测定值。
进一步地,计算每种类型岷江柏的抗旱性评分的公式为:
其中,D为岷江柏的抗旱性评分。
进一步地,当岷江柏的抗旱性评分大于0.8时为抗旱;当岷江柏的抗旱性评分大于0.4小于等于0.8时为中度抗旱;当岷江柏的抗旱性评分大于0小于等于0.4时为低度抗旱;当岷江柏的抗旱性评分小于等于0时为弱度抗旱。
进一步地,种植岷江柏的营养土的配方为:沙壤55%,黄壤40%,过磷酸钙5%;配置的营养土整理规格为:苗床长10m,宽1m,床埂宽20-25cm的低床,采用营养袋育苗。
本发明的有益效果为:本方案在不需要抗旱胁迫的情况下,通过采集的抗旱指标结合主成分分析法、隶属函数法以及综合评价法就能够针对不同种源地岷江柏开展抗旱性评价,得到的评价结果与大田控水试验结果一致性几乎相同,可见本方案评价结果更加可靠,而且方法简单易行,能够提高抗旱性岷江柏种子筛选的效率。
本评价方法中的抗旱指标涵盖了光合生理、形态适应、水分生理、渗透物质调节和抗性酶调节等植物抗旱性表征的几个主要方面,指标极具代表性,指标之间几乎没有隶属或相互影响的关系,使得本评价方法精简、易得,且可以全面地代表岷江柏木的抗旱性能。
与现有其他植物仅关注某一方面的指标体系相比,本方案的评价指标体系更加全面、评价的结果更加可信可靠;与现有其他植物通过大量堆积指标的评价指标体系相比,本方案的评价指标体系在保证了评价可靠的前提下,更加简便、易行,且在指标设置上,剔除了相关联指标的协同效应,使得评价结果更加接近真实情况。
附图说明
图1为岷江柏苗期抗旱性的综合评价方法的流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述,以便于本技术领域的技术人员理解本发明,但应该清楚,本发明不限于具体实施方式的范围,对本技术领域的普通技术人员来讲,只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内,这些变化是显而易见的,一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
参考图1,图1示出了岷江柏苗期抗旱性的综合评价方法的流程图;如图1所示,该方法100包括步骤101至步骤108。
在步骤101中,选取不同种源地成熟的岷江柏种子,采用设定浓度的福尔马林浸泡设定时长进行清洗;具体地,选取成熟、饱满、健康且大小均匀的岷江柏种子,用0.5%的福尔马林溶液侵泡15-30min,再用自来水清洗3-5次。
在步骤102中,浸泡清洗后的岷江柏种子设定天数后播种于营养土中,播种时间为三月,点播后通过浇水保持营养土湿润;具体地,采用始温约40℃水浸种3天后播种于营养土中,点播后通过每天早晚各喷水1-2次来保证营养土始终湿润;种植岷江柏的圃地选在交通方便,排水良好,灌溉方便,通风良好,土层深厚的壤土田间。
在本发明的一个实施例中,种植岷江柏的营养土的配方为:沙壤55%,黄壤40%,过磷酸钙5%;配置的营养土整理规格为:苗床长10m,宽1m,床埂宽20-25cm的低床,采用营养袋育苗。
在步骤103中,当岷江柏苗木出土后,每隔7-10天喷0.5-1.0%等量式波尔多液或0.5-1.5%硫酸亚铁溶液和乐果溶液,直至苗木基部半木质化;每隔7-10天喷洒的溶液可以防止苗木猝倒病、牙虫和介壳虫等,苗木基部半木质化一般在点播当年的7月份,当苗木基部半木质化就可以停止喷洒上述溶液。
在步骤104中,通过浇水保持营养土湿润持续至第二年3月,之后岷江柏在自然环境下生长,并于第二年7~8月选取健康的岷江柏进行抗旱指标测定;在自然环境下生长是指不对苗木进行浇水、施肥、除虫等人为处理,全部依赖于自然环境生长。
在本发明的一个实施例中,抗旱指标包括叶片净光合速率、叶绿素含量、叶片厚度、比叶重、叶片含水量、叶片脯氨酸含量和叶片MDA含量,通过这些参数构成岷江柏苗木抗旱性评价指标体系。
其中,叶片净光合速率和叶绿素含量为光合生理,叶片厚度、比叶重和叶片含水量为形态与水分生理,叶片脯氨酸含量和叶片MDA含量为渗透物质与抗性酶含量。
实施时,本方案优选叶片净光合速率的测定方法为:在温度25℃、相对湿度75%、CO2浓度400ppm、光照强度为饱和光强的条件下,采用LI-6400便携式光合测定系统于上午9:00-下午15:00之间测定岷江柏的净光合速率;测定时,对叶片净光合速率重复读数10-15次,取平均值作为该类型岷江柏最终的叶片净光合速率。
叶绿素含量的测定方法为:筛选每种类型岷江柏的同一植株上设定数量(设定数量为5)叶片,并采用SPAD-125便携式叶绿率测定仪采集每片叶片上中下三部分的叶绿素含量,取同种类型岷江柏所有叶绿素含量的均值作为该类型岷江柏最终的叶绿素含量;
比叶重及叶片含水量的测定方法为:每种类型的岷江柏选取设置株数(设置株数指代10株)的岷江柏,每株上选择预设数量(预设数量指2片)叶片,叶片取下后,测定叶片鲜重,利用LI-3100叶面积仪测定叶片面积,再将叶片放入烘箱中烘干至恒重,获得干重。
采用公式比叶重=叶片干重/叶片面积计算叶片的比叶重,取同种类型岷江柏的所有叶片比叶重均值作为该类型岷江柏最终的比叶重。
采用公式叶片含水量=(叶片鲜重-叶片干重)/叶片干重计算每个叶片的叶片含水量,取同种类型岷江柏的所有叶片含水量均值作为该类型岷江柏最终的叶片含水量。
叶片厚度的测定方法为:每种类型的岷江柏选取相同数量的健康植株进行取样,分别从植株树冠的上部、中部和下部摘取叶片,每片叶片再区分上、中、下部进行叶片厚度测定,取同种类型岷江柏的所有叶片厚度的均值作为该种类型岷江柏最终的叶片厚度。
叶片脯氨酸含量的测定方法为:每种类型的岷江柏选取相同数量的健康植株,摘下饱满叶片放入液氮中,采用茚三酮法测定每片叶片脯氨酸含量,取同种类型岷江柏的所有叶片脯氨酸含量均值作为该种类型岷江柏最终的叶片脯氨酸含量。
叶片MDA含量的测定方法为:每种类型的岷江柏选取相同数量的健康植株,摘下饱满叶片放入液氮中,采用硫代巴比妥酸(TBA)法测定叶片MDA含量,取同种类型岷江柏的所有叶片MDA含量均值作为该种类型岷江柏最终的叶片MDA含量。
在步骤105中,采用SPSS 19.0软件对采集的抗旱指标进行主成分分析,并将每个抗旱指标转换为两个综合指标,其中主成分的特征值大于1,累计贡献率达到80%以上,主成分分析结果见表1。
表1前2个主成分载荷及方差解释
叶片净光合速率、叶绿素含量、叶片厚度、比叶重、叶片含水量、叶片脯氨酸含量和叶片MDA含量经主成分分析后,每个抗旱指标转换后的第一个综合指标见表1中F1列,每个抗旱指标转换后的第一个综合指标见见表1中F2列。
在步骤106中,根据每种类型岷江柏的抗旱指标及两个综合指标,计算每种类型岷江柏的每个综合指标对应的权重值:
W1=-0.190*X1+0.172*X2-0.099*X3-0.251*X4+0.106*X5+0.254*X6+0.255*X7
W2=0.259*X1+0.299*X2+0.332*X3-0.134*X4-0.398*X5+0.082*X6+0.074*X7
其中,W1为每种类型的岷江柏的第一个综合指标对应的权重值;W2为每种类型的岷江柏的第二个综合指标对应的权重值;X1为叶片净光合速率;X2为叶绿素含量;X3为叶片厚度;X4为比叶重;X5为叶片含水量;X6为叶片脯氨酸含量;X6为叶片MDA含量。
在步骤107中,根据所有类型岷江柏中抗旱指标的最大测定值和最小测定值与每种类型岷江柏的抗旱指标,计算每种类型岷江柏的每个抗旱指标的隶属函数值:
U(Xi)=Xi-X min/X max-X min
其中,U(Xi)为每种类型岷江柏的Xi的隶属函数值;1≤i≤7,X min为所有类型岷江柏的Xi中的最小测定值;X max为所有类型岷江柏的Xi中的最大测定值。
在步骤108中,根据每种类型岷江柏的所有抗旱指标与其对应的隶属函数值,计算每种类型岷江柏的抗旱性评分:
其中,D为岷江柏的抗旱性评分。
在本方案中,当岷江柏的抗旱性评分大于0.8时为抗旱;当岷江柏的抗旱性评分大于0.4小于等于0.8时为中度抗旱;当岷江柏的抗旱性评分大于0小于等于0.4时为低度抗旱;当岷江柏的抗旱性评分小于等于0时为弱度抗旱。
下面选取来自于不同种源地的岷江柏采用本方法进行抗旱性综合评价,通过这种方式以找出具有最优抗旱性岷江柏,选取的岷江柏种子的种源地见表2。
表2不同类型岷江柏种子的种源地
采用本方案的步骤101至步骤104的方式进行培育,之后采用多种抗旱性指标的具体测定方法进行抗旱指标的测定,测定结果见表2,
上述八种种源地的岷江柏采用本方案提供的方法种植后,并采用本方案相应的抗旱指标测定方法进行测定,测定结果见表3。
表3不同种源地岷江柏抗旱性指标情况
之后采用本方案步骤105至步骤107的方式得到各个种源地的岷江柏的抗旱性评分,具体见表4。
表4不同种源地岷江柏抗旱性评分
地点 | 综合评价得分 | 排序 |
理县 | 0.91 | 1 |
汶川 | -0.23 | 7 |
茂县 | 0.14 | 6 |
马尔康 | 0.17 | 5 |
金川 | -0.49 | 8 |
小金 | 0.81 | 2 |
舟曲 | 0.46 | 3 |
文县 | 0.18 | 4 |
采用本方案的评价方法进行岷江柏的抗旱性评价,只需要1年三四个月就能够实现,缩短了评价周期,采用本方案所计算的抗旱性结果与大田控水试验鉴定抗旱性结果高度一致,说明本方案评价结果可靠。
综上所述,本发明构建了“岷江柏抗旱性评价指标体系”,并以此为基础,开展大田指标采集与评价分析,进而筛选抗旱性最佳的岷江柏品种,具有快速、简便、全面、准确的特点,适于在岷江柏分布和人工种植区推广;通过筛选和识别优质岷江柏种质资源,进而提高干旱河谷地区岷江柏造林的种源优良性和苗木成活率。
Claims (7)
1.岷江柏苗期抗旱性的综合评价方法,其特征在于,包括以下步骤:
选取不同种源地成熟的岷江柏种子,采用设定浓度的福尔马林浸泡设定时长进行清洗;
浸泡清洗后的岷江柏种子设定天数后播种于营养土中,播种时间为三月,点播后通过浇水保持营养土湿润;
当岷江柏苗木出土后,每隔7-10天喷0.5-1.0%等量式波尔多液或0.5-1.5%硫酸亚铁溶液,同时喷洒乐果溶液,直至苗木基部半木质化;
通过浇水保持营养土湿润持续至第二年3月,之后岷江柏在自然环境下生长,并于第二年7~8月选取健康的岷江柏进行抗旱指标测定;
采用SPSS 19.0软件对采集的抗旱指标进行主成分分析,并将每个抗旱指标转换为两个综合指标;
根据每种类型岷江柏的抗旱指标及两个综合指标,计算每种类型岷江柏的每个综合指标对应的权重值;
根据所有类型岷江柏中抗旱指标的最大测定值和最小测定值与每种类型岷江柏的抗旱指标,计算每种类型岷江柏的每个抗旱指标的隶属函数值;
根据每种类型岷江柏的所有抗旱指标与其对应的隶属函数值,计算每种类型岷江柏的抗旱性评分;
所述抗旱指标包括叶片净光合速率、叶绿素含量、叶片厚度、比叶重、叶片含水量、叶片脯氨酸含量和叶片MDA含量;
所述叶片净光合速率、叶绿素含量、叶片厚度、比叶重、叶片含水量、叶片脯氨酸含量和叶片MDA含量经主成分分析后,每个抗旱指标转换后的第一个综合指标分别为:-0.190、0.172、-0.099、-0.251、0.106、0.254和0.255,第二个综合指标分别为:0.259、0.299、0.332、-0.134、-0.398、0.082和0.074。
2.根据权利要求1所述的岷江柏苗期抗旱性的综合评价方法,其特征在于,所述叶片净光合速率的测定方法为:在温度25℃、相对湿度75%、CO2浓度400ppm、光照强度为饱和光强的条件下,采用LI-6400便携式光合测定系统于上午9:00-下午15:00之间测定岷江柏的净光合速率;测定时,对叶片净光合速率重复读数10-15次,取平均值作为该类型岷江柏最终的叶片净光合速率;
所述叶绿素含量的测定方法为:筛选每种类型岷江柏的同一植株上设定数量叶片,并采用SPAD-125便携式叶绿素测定仪采集每片叶片上中下三部分的叶绿素含量,取同种类型岷江柏所有叶绿素含量的均值作为该类型岷江柏最终的叶绿素含量;
所述比叶重及叶片含水量的测定方法为:每种类型的岷江柏选取设置株数的岷江柏,每株上选择预设数量叶片,叶片取下后,测定叶片鲜重,利用LI-3100叶面积仪测定叶片面积,再将叶片放入烘箱中烘干至恒重,获得干重;
采用公式比叶重=叶片干重/叶片面积计算叶片的比叶重,取同种类型岷江柏的所有叶片比叶重均值作为该类型岷江柏最终的比叶重;
采用公式叶片含水量=(叶片鲜重-叶片干重)/叶片干重计算每个叶片的叶片含水量,取同种类型岷江柏的所有叶片含水量均值作为该类型岷江柏最终的叶片含水量;
所述叶片厚度的测定方法为:每种类型的岷江柏选取相同数量的健康植株进行取样,分别从植株树冠的上部、中部和下部摘取叶片,每片叶片再区分上、中、下部进行叶片厚度测定,取同种类型岷江柏的所有叶片厚度的均值作为该种类型岷江柏最终的叶片厚度;
所述叶片脯氨酸含量的测定方法为:每种类型的岷江柏选取相同数量的健康植株,摘下饱满叶片放入液氮中,采用茚三酮法测定每片叶片脯氨酸含量,取同种类型岷江柏的所有叶片脯氨酸含量均值作为该种类型岷江柏最终的叶片脯氨酸含量;
所述叶片MDA含量的测定方法为:每种类型的岷江柏选取相同数量的健康植株,摘下饱满叶片放入液氮中,采用硫代巴比妥酸法测定叶片MDA含量,取同种类型岷江柏的所有叶片MDA含量均值作为该种类型岷江柏最终的叶片MDA含量。
3.根据权利要求1所述的岷江柏苗期抗旱性的综合评价方法,其特征在于,计算每种类型岷江柏的两个综合指标对应的权重值的公式为:
W1=-0.190*X1+0.172*X2-0.099*X3-0.251*X4+0.106*X5+0.254*X6+0.255*X7
W2=0.259*X1+0.299*X2+0.332*X3-0.134*X4-0.398*X5+0.082*X6+0.074*X7
其中,W1为每种类型的岷江柏的第一个综合指标对应的权重值;W2为每种类型的岷江柏的第二个综合指标对应的权重值;X1为叶片净光合速率;X2为叶绿素含量;X3为叶片厚度;X4为比叶重;X5为叶片含水量;X6为叶片脯氨酸含量;X7为叶片MDA含量。
4.根据权利要求3所述的岷江柏苗期抗旱性的综合评价方法,其特征在于,计算每种类型岷江柏的每个抗旱指标的隶属函数值的公式为:
U(Xi)=Xi-X min/X max-X min
其中,U(Xi)为每种类型岷江柏的Xi的隶属函数值;1≤i≤7,X min为所有类型岷江柏的Xi中的最小测定值;X max为所有类型岷江柏的Xi中的最大测定值。
6.根据权利要求5所述的岷江柏苗期抗旱性的综合评价方法,其特征在于,当岷江柏的抗旱性评分大于0.8时为抗旱;当岷江柏的抗旱性评分大于0.4小于等于0.8时为中度抗旱;当岷江柏的抗旱性评分大于0小于等于0.4时为低度抗旱;当岷江柏的抗旱性评分小于等于0时为弱度抗旱。
7.根据权利要求1-5任一所述的岷江柏苗期抗旱性的综合评价方法,其特征在于,种植岷江柏的营养土的配方为:沙壤55%,黄壤40%,过磷酸钙5%;配置的营养土整理规格为:苗床长10m,宽1m,床埂宽20-25cm的低床,采用营养袋育苗。
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