楊遷, 楊寶山, 秦光華, 王惠*, 石家興, 劉雪婷

(1．濟(jì)南大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院, 山東 濟(jì)南 250022；2．山東省林業(yè)科學(xué)研究院, 山東 濟(jì)南 250014)

由于不合理的土地資源利用以及自然條件、氣候等因素的影響，鹽堿化已經(jīng)影響到地球上20%的可耕地。據(jù)估計(jì)，到2050年多達(dá)50%的灌溉土地將被鹽堿化[1]，作為主要的非生物脅迫之一，土壤鹽分會(huì)引起滲透失衡、離子毒害及氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而抑制植物生長(zhǎng)發(fā)育。

柳樹主要生長(zhǎng)在北半球的寒溫帶地區(qū)，因其廣泛的生態(tài)適應(yīng)性，在我國(guó)大部分地區(qū)均有分布，具有易繁殖、生長(zhǎng)快、喜光喜濕、耐寒耐鹽等優(yōu)良品質(zhì)[2]，可作為重要的園林綠化、生物燃料和用材樹種。有研究表明，柳樹在耐受干旱、鹽堿和重金屬脅迫方面都有良好的表現(xiàn)[3]。根據(jù)閾值斜率模型，楊柳科一般被認(rèn)為是中度敏感到中度耐鹽植物，種內(nèi)及種間具有較大差異性。Hangs等[4]比較了37個(gè)不同本地和外來柳樹品種在不同鹽分土壤上的相對(duì)耐鹽性，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)柳樹品種能夠耐受中等鹽漬土壤(土壤電導(dǎo)率≤ 5.0 dS/m)，其中6個(gè)品種甚至在高鹽度水平下(土壤電導(dǎo)率≤ 8.0 dS/m)都能保持較好的生長(zhǎng)，表明柳樹可作為鹽漬土地建立短輪伐期綠皮林的優(yōu)質(zhì)候選樹種。

對(duì)柳樹耐鹽性快速高效的評(píng)價(jià)方法與科學(xué)合理的評(píng)價(jià)體系的研究，是篩選速生耐鹽柳樹品種，開發(fā)優(yōu)質(zhì)柳樹種質(zhì)資源必不可少的環(huán)節(jié)之一。近年來國(guó)內(nèi)對(duì)耐鹽植物的篩選工作主要集中在耐鹽指標(biāo)的篩選和部分栽培種的耐鹽性評(píng)價(jià)等方面[5]。植物耐鹽是一個(gè)涉及形態(tài)、生理和生化變化的復(fù)雜過程，任何一種單項(xiàng)指標(biāo)都難以對(duì)植物耐鹽性做出準(zhǔn)確有效的評(píng)價(jià)，因此，采用多指標(biāo)體系和多生長(zhǎng)時(shí)期對(duì)植物品種進(jìn)行耐鹽能力的篩選具有重要的意義[6]。常用的植物耐鹽能力綜合評(píng)價(jià)的方法很多，目前多用主成分分析、灰色關(guān)聯(lián)分析、聚類分析等一種或多種聯(lián)用作為植物耐鹽性評(píng)價(jià)方法，從而獲得更加全面有效的評(píng)價(jià)結(jié)果。李佳迪等[7]以梯度鹽脅迫處理下的5種柳樹無性系幼苗為材料，測(cè)定莖葉生物量等16個(gè)與耐鹽性有關(guān)的指標(biāo)，利用隸屬函數(shù)法、主成分分析法和逐步回歸分析對(duì)柳樹苗期耐鹽性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)以及耐鹽性指標(biāo)篩選，通過最優(yōu)回歸方程得出過氧化物酶活性、蒸騰速率、丙二醛含量這3個(gè)指標(biāo)與柳樹耐鹽性評(píng)價(jià)最為密切相關(guān)。但鮮有對(duì)不同評(píng)價(jià)方法展開系統(tǒng)研究。

本文以山東省林業(yè)科學(xué)研究院培育出的三種新品種柳樹幼苗為材料，采用等權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度分析、熵權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度分析、主成分分析和主成分-灰色關(guān)聯(lián)度分析四種耐鹽性分析方法展開評(píng)價(jià)并做出對(duì)比，研究其在不同鹽濃度下的耐鹽性，同時(shí)基于其中3種評(píng)價(jià)方法與聚類分析，篩選出用于柳樹耐鹽性科學(xué)評(píng)價(jià)的重要生理指標(biāo)，為挑選具有耐鹽潛力的柳樹品種提供科學(xué)合理的評(píng)價(jià)策略，為鹽漬土地利用及植物修復(fù)發(fā)掘優(yōu)質(zhì)材料。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本實(shí)驗(yàn)三種柳樹材料為J172(Salixmatsudana′J172′，培育代號(hào)A7)、無絮柳1號(hào)(Salixmatsudana′Wuxu1′，培育代號(hào)A34，雄株)、濕地柳1號(hào)(Salixmatsudana′Shidi1′，培育代號(hào)A42)。由山東省林業(yè)科學(xué)研究院實(shí)驗(yàn)苗圃提供。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)采用NaCl水培脅迫，2018年8月25日將苗圃當(dāng)天提供的一年生柳樹枝條截成20 cm長(zhǎng)的插條，前期使用自來水，后采用50%濃度Hoagland營(yíng)養(yǎng)液分別培養(yǎng)三周后，選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的插條進(jìn)行5種不同濃度NaCl脅迫處理(脅迫前稱取整株鮮重)。NaCl濃度根據(jù)前期培育數(shù)據(jù)設(shè)置，分別為0(50%Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液，CK)、20、40、60、80 mmol/L，每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)栽植兩顆柳樹插條。培養(yǎng)過程中每2周更換一次含有NaCl的營(yíng)養(yǎng)液，期間每天添加蒸餾水以補(bǔ)充蒸發(fā)所損失的水分。

1.3 指標(biāo)測(cè)定及方法

脅迫進(jìn)行30 d后收獲植株，收獲植株前一天在北京時(shí)間10:00—16:00期間，用全自動(dòng)便攜式光合系統(tǒng)(LC pro-SD，ADC，Hoddesdon)測(cè)定各個(gè)處理柳樹幼苗3片成熟葉片凈光合速率。收獲后分別稱取植株整株、地上部、根部鮮重計(jì)算生物量變化(單位：g)及根冠比，其中生物量變化為脅迫前后整株鮮重差值，根冠比為地上部分鮮重和根部鮮重的比值。并對(duì)其葉片葉綠素a+b含量、類胡蘿卜素含量、相對(duì)含水率、過氧化氫酶(CAT)活性、抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性、愈創(chuàng)木酚過氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量、相對(duì)電導(dǎo)率、游離脯氨酸含量[8]、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、過氧化氫(H2O2)含量[9]指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定(OSID附表1)。

1.4 耐鹽性綜合評(píng)價(jià)方法

本文以15項(xiàng)生長(zhǎng)生理指標(biāo)為依據(jù)，分別采用等權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度法、熵權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度法、主成分分析法和主成分-灰色關(guān)聯(lián)度法4種客觀分析方法對(duì)三種柳樹幼苗在4種NaCl濃度下的耐鹽性進(jìn)行排序及分析評(píng)價(jià)。此外還計(jì)算了各指標(biāo)4個(gè)鹽濃度下的平均值，將其列為3個(gè)品種的綜合樣本，以表現(xiàn)各柳樹品種的綜合耐鹽性，后續(xù)圖表中分別以A34、A42、A7表示。

1.4.1 等權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度法

灰色關(guān)聯(lián)度分析通過對(duì)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)列幾何關(guān)系的比較來分析系統(tǒng)中多因素間的關(guān)聯(lián)程度[10]，所需樣本量小、科學(xué)合理、簡(jiǎn)便易行，在數(shù)據(jù)分析上不受數(shù)學(xué)理論分布的限制，近幾年被廣泛用于種質(zhì)資源創(chuàng)新及新品種選育[11]。本文所選取的15個(gè)指標(biāo)只是植物眾多抗鹽性狀中的一部分，還有很多諸如酚類和黃酮類等激素含量、葉綠素?zé)晒鈪?shù)、鈉鉀離子含量等數(shù)據(jù)未列入其中，故采取灰色關(guān)聯(lián)法計(jì)算關(guān)聯(lián)度進(jìn)行排序，可以有效彌補(bǔ)樣本的缺少和信息的缺失。

為了消除量綱及單位對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響，利用隸屬函數(shù)法[12]對(duì)15項(xiàng)性狀指標(biāo)進(jìn)行規(guī)范化處理，建立最優(yōu)耐鹽性的參考品種X0j，選取各性狀所測(cè)定參數(shù)的最優(yōu)值，無量綱處理后各指標(biāo)值均為1。根據(jù)公式(1)、(2)可計(jì)算出等權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度(OSID附表2)，并進(jìn)行排序。

Δij=|Xij-Xmaxj|，ξij=(miniminjΔij+ρmaximaxjΔij)/(Δij+ρmaximaxjΔij)，

(1)

(2)

式中：Xij表示第i個(gè)樣本的第j個(gè)性狀；Xmaxj為各性狀最大值；minminΔij為二級(jí)最小差；maxmaxΔij為二級(jí)最大差；ξij為關(guān)聯(lián)系數(shù)；ri為等權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度；ρ∈[0,1]為分辨系數(shù)，本文取0.5。

1.4.2 熵權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度法

灰色原始關(guān)聯(lián)度分析雖然具有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但計(jì)算中存在指標(biāo)平權(quán)和專家賦值的局限性，熵權(quán)法建立在指標(biāo)觀測(cè)值的基礎(chǔ)上，以各參評(píng)項(xiàng)目在指標(biāo)數(shù)列中的區(qū)分度來確定權(quán)重。劉瑞顯等[13]把熵權(quán)法和灰色關(guān)聯(lián)度法的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，建立了基于熵權(quán)理論的灰色關(guān)聯(lián)度法，用于棉花耐鹽性評(píng)價(jià)和指標(biāo)篩選。本文借鑒此種方法，旨在克服各性狀權(quán)重主觀賦值的局限性以及平權(quán)賦值的不合理性，實(shí)現(xiàn)對(duì)品種更為客觀的綜合評(píng)價(jià)。

參考費(fèi)智聰[14]方法，計(jì)算第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值權(quán)重系數(shù)Ej，并對(duì)熵權(quán)-灰色關(guān)聯(lián)度值進(jìn)行排序。

1.4.3 主成分分析法

主成分分析法是通過降維的辦法，把大批指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)能夠反映原始變量主要信息的綜合指標(biāo)，每個(gè)綜合指標(biāo)所含信息互不相關(guān)，使得到的結(jié)果更加科學(xué)有效[15]。

參照劉翔宇等[16]方法進(jìn)行主成分分析，其中與耐鹽性呈負(fù)相關(guān)指標(biāo)包括相對(duì)電導(dǎo)率、MDA含量、H2O2含量，對(duì)其進(jìn)行倒數(shù)化處理。

1.4.4 主成分-灰色關(guān)聯(lián)度分析法

由于主成分分析與灰色關(guān)聯(lián)法各有其局限性，故考慮將二者聯(lián)合使用，集合兩種方法的優(yōu)點(diǎn)從而發(fā)掘出一種更為合理的評(píng)價(jià)策略，具體方法是先將所測(cè)得的各項(xiàng)原始指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，剔除掉冗余信息，再選取主成分中各序列的最高值作為參照序列進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析，由關(guān)聯(lián)度大小得出最終耐鹽性排名。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用Excel 2010整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行熵權(quán)法、灰色關(guān)聯(lián)度分析相關(guān)計(jì)算，利用SPSS 26.0 進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析、聚類分析和主成分分析，采用Origin 2018進(jìn)行折線圖繪制。

2 結(jié)果

2.1 等權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度法

將參考品種與4個(gè)鹽濃度下3種柳樹的15項(xiàng)耐鹽指標(biāo)表現(xiàn)看成一個(gè)灰色關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析原則，關(guān)聯(lián)度的大小表明了各參試品種與參考品種的接近程度，排序越靠前的品種綜合性狀越好。

由表1綜合樣本等權(quán)關(guān)聯(lián)度值(0.528，0.529)可以看出，A34與A42兩個(gè)品種具有相似的耐鹽優(yōu)勢(shì)，而A7品種與之差距較大，在不同濃度鹽脅迫下對(duì)3個(gè)柳樹品種進(jìn)行耐鹽性比較，A42在20、80 mmol/L NaCl濃度下耐鹽能力優(yōu)于其他兩個(gè)品種，A34和A7則分別在40、60 mmol/L處具有最佳耐鹽性，結(jié)合綜合樣本排序，3個(gè)柳樹品種耐鹽性由強(qiáng)到弱排序?yàn)锳42、A34、A7。

表1 供試品種柳樹幼苗等權(quán)和熵權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度及其排序Table 1 Equal weight and entropy weight grey relational grade and order of varieties tested of willow seedlings

2.2 熵權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度法

熵值法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重時(shí)，若某個(gè)指標(biāo)中的各個(gè)數(shù)值變化不大，則該指標(biāo)在綜合分析中起的作用小，即權(quán)重小，相反則權(quán)重大[17]。不同柳樹品種在不同鹽濃度下的單個(gè)指標(biāo)變化幅度不盡相同，這就為采用熵理論確定指標(biāo)權(quán)重系數(shù)提供了合理依據(jù)。根據(jù)熵理論確定的各指標(biāo)權(quán)重(OSID附表3)通過降位排序，前三位分別為CAT活性、APX活性及相對(duì)含水率，權(quán)重值均在0.1以上，這說明，CAT與APX活性、相對(duì)含水率3個(gè)指標(biāo)對(duì)所選3個(gè)柳樹品種幼苗的耐鹽能力影響最大，可作為首要的耐鹽性鑒定指標(biāo)，游離脯氨酸含量和可溶性蛋白含量影響次之，可作為重要的抗鹽適應(yīng)性代表性狀。

由表1中熵權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度分析排名可以得出與等權(quán)分析相似的結(jié)論，從綜合樣本排名來看A42稍低于A34，關(guān)聯(lián)值接近且大于A7，分別在4個(gè)鹽濃度中評(píng)價(jià)位次與等權(quán)關(guān)聯(lián)度相同，A42在低(20 mmol/L)、高(80 mmol/L)濃度中具有更好的耐鹽性，而A34與A7在中等濃度中表現(xiàn)更好。結(jié)合綜合樣本3個(gè)柳樹品種耐鹽性排序?yàn)锳34、A42、A7。綜上所述，等權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度與熵權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度所得排名結(jié)果差異很小。

2.3 主成分分析法

由Person相關(guān)性分析(OSID附表4)可知，15個(gè)測(cè)試指標(biāo)之間相關(guān)關(guān)系達(dá)到顯著水平的有 11 對(duì)，達(dá)到極顯著水平的有7 對(duì)，其中CAT活性、APX活性與可溶性蛋白含量?jī)蓛芍g呈極顯著正相關(guān)，游離脯氨酸含量與根冠比呈極顯著正相關(guān)、與可溶性蛋白含量呈極顯著負(fù)相關(guān)。

由于許多指標(biāo)間都具有相關(guān)性或顯著相關(guān)性，為避免數(shù)據(jù)分析過程中信息疊加影響耐鹽性的鑒定結(jié)果。利用主成分分析對(duì)這些變量進(jìn)行降維處理，將原本15個(gè)互有關(guān)聯(lián)的單項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為相互獨(dú)立的5個(gè)綜合指標(biāo)，前5個(gè)主成分特征值均大于1，貢獻(xiàn)率分別為 28.818%、25.343%、17.945%、9.813%、8.155%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)到了90.074%(表2)，大于85%。該5個(gè)綜合指標(biāo)可以解釋原變量的絕大多數(shù)變異，因此能夠代替原來15個(gè)指標(biāo)對(duì)NaCl脅迫下3個(gè)柳樹品種的耐鹽性評(píng)價(jià)。由表2主成分分析成分矩陣可以看出，游離脯氨酸含量、POD活性、根冠比、可溶性蛋白含量在主成分1中占有較大載荷，主成分2主要代表了相對(duì)電導(dǎo)率、凈光合速率、CAT及APX活性，主成分3主要包含MDA和可溶性糖含量，主成分4、5分別為相對(duì)含水率和H2O2含量。通過得分系數(shù)矩陣(OSID附表5)計(jì)算出各主成分因子的分值，前5個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率通過歸一法處理，得出各自權(quán)重(OSID附表6)。根據(jù)公式(3)計(jì)算出各柳樹幼苗抗鹽能力的大小并進(jìn)行綜合排序，得分越高，表明該濃度下柳樹品種鹽抗能力越強(qiáng)。

D=∑λjμ，

(3)

式中D為綜合得分值，λj為主成分權(quán)重，μ為柳樹品種主成分因子得分，j為1～5。

表2 主成分因子載荷矩陣及其特征值和貢獻(xiàn)率 Table 2 Principal component factor load matrix and its eigenvalue and contribution rate

注：AVE代表綜合樣本，20、40、60、80分別代表 20、 40、 60、 80 mmol/L NaCl 脅迫處理。圖1 各樣本主成分得分、灰色關(guān)聯(lián)-主成分得分及其排名Fig.1 Principal component score, grey correlation-principal component score and ranking of all the samples

從圖1(a)綜合樣本得分可以得出主成分分析法耐鹽性排序?yàn)锳42、A34、A7，與等權(quán)灰色關(guān)聯(lián)法結(jié)論相同，但具體到各個(gè)鹽濃度下差別較大， A42在中低鹽濃度(20、40 mmol/L)下表現(xiàn)最好，而A34則在中高濃度下具有最好的抗鹽適應(yīng)性(60、80 mmol/L)，且隨著NaCl濃度的逐漸升高，A34品種依然能保持較為穩(wěn)定的耐鹽性。A7在各濃度下均排名靠后，與綜合樣本排名相符。

2.4 主成分-灰色關(guān)聯(lián)度分析法

以主成分分析法所得數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，選取5個(gè)主成分的最優(yōu)值的作為參照序列X0=(2.342， 1.416， 1.152， 1.948， 2.441)，再運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度法最終得到3個(gè)柳樹品種鹽抗指標(biāo)的主成分-灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果。從圖1(b)可以看出，主成分-灰色關(guān)聯(lián)度分析法的綜合樣本排名結(jié)果與等權(quán)灰色關(guān)聯(lián)和主成分分析法相同，3個(gè)柳樹品種耐鹽性排序?yàn)锳42、A34、A7，再分別從各鹽濃度來看，A42在20、60 mmol/L濃度下具有最好耐鹽性，A34在80 mmol/L下耐鹽性最佳，A7在40 mmol/L下表現(xiàn)好于A34、A42。整體來說，與主成分分析結(jié)果相比，基于主成分-灰色關(guān)聯(lián)度法的評(píng)價(jià)結(jié)果變動(dòng)不大，在個(gè)別鹽濃度下排序有小幅度變化。

2.5 耐鹽性指標(biāo)聚類分析

采用組間連接法對(duì)柳樹幼苗的測(cè)定指標(biāo)進(jìn)行R型聚類分析，建立了聚類樹狀圖(圖2)。采用Pearson相關(guān)系數(shù)作為距離測(cè)度方法，在距離為20處將所測(cè)全部15項(xiàng)指標(biāo)劃分為4大類，因其同聚為一類的性狀指標(biāo)間具有密切相關(guān)性，為避免信息重復(fù)可結(jié)合熵值權(quán)重系數(shù)以及主成分分析，在各聚類組中分別挑選代表性狀作為柳樹幼苗時(shí)期耐鹽性的鑒定指標(biāo)。

圖2 15個(gè)耐鹽性指標(biāo)聚類樹狀圖Fig.2 Clustering tree of fifteen salt tolerance indexes

3 討論

3.1 評(píng)價(jià)方法分析

對(duì)比等權(quán)灰色關(guān)聯(lián)與熵權(quán)灰色關(guān)聯(lián)法，3個(gè)柳樹品種在單獨(dú)各濃度下的耐鹽性排序完全一致，只有綜合樣本排名次序稍有不同，但也極為接近，僅僅是兩個(gè)相鄰的名次互換。所以可以得出結(jié)論，本文中權(quán)重分配對(duì)灰色關(guān)聯(lián)分析排名影響不大，但從理論上，熵權(quán)灰色關(guān)聯(lián)法更具合理性，可在后續(xù)試驗(yàn)中再行驗(yàn)證。

由于灰色關(guān)聯(lián)法不能排除指標(biāo)間的重復(fù)信息，隨著指標(biāo)數(shù)的增加數(shù)據(jù)重復(fù)度也會(huì)相應(yīng)增加，不僅加大了計(jì)算量也會(huì)干擾分析結(jié)果，影響柳樹品種實(shí)際耐鹽性評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確度。主成分分析法可以將大量具有相關(guān)性的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)互相獨(dú)立的綜合指標(biāo)，較處理前的數(shù)據(jù)具有一定優(yōu)越性，使得評(píng)價(jià)結(jié)果更加科學(xué)、合理、準(zhǔn)確。本文通過主成分分析確定了5個(gè)主成分，其累積貢獻(xiàn)率達(dá)到 90%以上。由不同指標(biāo)的主成分得分系數(shù)計(jì)算出各樣本主成分得分，最后再根據(jù)方差貢獻(xiàn)率對(duì)3個(gè)品種柳樹幼苗進(jìn)行耐鹽性綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果與前兩種方法有一定差異性，尤其體現(xiàn)在40、60 mmol/L NaCl濃度A34及A7品種的排名上，呈現(xiàn)截然相反的結(jié)果，這應(yīng)該是由于灰色關(guān)聯(lián)法與主成分分析法間基本運(yùn)算方式及賦權(quán)方法的不同造成的。

雖然主成分分析法能夠解決信息重疊的問題，但由主成分得分系數(shù)矩陣(OSID附表5)可以看出系數(shù)較大的項(xiàng)的正負(fù)各異，使得主成分歸類困難。但是每個(gè)主成分得分(OSID附表5)的縱向數(shù)據(jù)具有可比性[18]，故選取各樣本主成分因子的得分最大值作為理想序列，通過比較各樣本的主成分因子得分與理想序列的幾何相似程度來對(duì)各樣本進(jìn)行排序，即計(jì)算灰色關(guān)聯(lián)度的過程。借此可以充分融合這兩種方法的優(yōu)勢(shì)，克服單一方法的缺陷。由最終結(jié)果來看，A7品種在40 mmol/L濃度下雖然排名高于A34、A42，但3個(gè)品種的得分值差距很小，整體排名順次相鄰，可看作是具有相似耐鹽性，更加符合綜合耐鹽性排名，即A42，A34，A7。不考慮人為及環(huán)境因素所造成的數(shù)據(jù)誤差，一般來說植物耐鹽性隨著鹽濃度的變化應(yīng)具有一定的連續(xù)性，在一定鹽濃度范圍內(nèi)呈負(fù)相關(guān)或先上升后下降趨勢(shì)。而等權(quán)、熵權(quán)灰色關(guān)聯(lián)法得出的植株在不同鹽濃度下的耐鹽能力呈跳躍性，相比而言，主成分-灰色關(guān)聯(lián)分析法得出的評(píng)價(jià)次序則更加合理。

3.2 耐鹽指標(biāo)選擇

植物耐鹽性是涉及多項(xiàng)性狀的綜合性表現(xiàn)，但針對(duì)不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的不同品種，篩選出與該物種耐鹽性能關(guān)聯(lián)度較高的少數(shù)幾項(xiàng)指標(biāo)為評(píng)價(jià)參考，可以極大地節(jié)約選育成本，減少人力物力的付出。例如Feng等[19]研究表明種子萌發(fā)、葉片光合能力、表皮蠟質(zhì)負(fù)荷和根系Na+外排能力等形態(tài)學(xué)和生理指標(biāo)可作為評(píng)價(jià)柳樹耐鹽性的指標(biāo)；Huang等[20]指出滲透脅迫指數(shù)、耐鹽指數(shù)和根系鈉和鉀含量比值似乎是最好的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檫@三項(xiàng)指標(biāo)在柳樹種內(nèi)及種間具有顯著差異性，可將各柳樹品種進(jìn)行較好的耐鹽性區(qū)分和排序，且具有低成本、高效的優(yōu)勢(shì)。

柳樹幼苗的耐鹽指標(biāo)與耐鹽性之間的關(guān)系較為復(fù)雜，本文通過熵權(quán)法及主成分分析法初步確定眾多抗鹽指標(biāo)中哪些能代表植物的抗鹽能力。研究結(jié)果表明：熵理論權(quán)重值前五位分別為CAT活性、APX活性、相對(duì)含水率、游離脯氨酸含量和可溶性蛋白含量，說明在鹽度脅迫下，柳樹幼苗對(duì)以上5個(gè)指標(biāo)反映較為敏感，能夠迅速增加其含量或提高活性來抵御和適應(yīng)外界的鹽脅迫環(huán)境；相關(guān)性分析表明，在15個(gè)測(cè)試指標(biāo)之間共有18對(duì)指標(biāo)呈顯著或極顯著相關(guān)，因此簡(jiǎn)單分析柳樹耐鹽性時(shí)其中一個(gè)指標(biāo)可以在一定程度上反映其他指標(biāo)的信息，例如具有極顯著正相關(guān)性的CAT活性、APX活性與可溶性蛋白含量，便可選取其中一項(xiàng)作為耐鹽性鑒定指標(biāo)；由主成分分析成分矩陣來看，在前五個(gè)主成分中占有較大載荷的幾組性狀與柳樹幼苗抗鹽能力密切相關(guān)，同時(shí)它們之間又相互制約相互聯(lián)系，在柳樹植株生理調(diào)節(jié)機(jī)制中占有重要地位。綜合三種分析方法和指標(biāo)間的4項(xiàng)聚類，同時(shí)考慮數(shù)據(jù)的易獲得性，可選取葉片可溶性蛋白含量、游離脯氨酸含量、可溶性糖含量、H2O2含量及相對(duì)含水率作為柳樹苗期耐鹽性主要鑒定指標(biāo)。

3.3 耐鹽性綜合評(píng)價(jià)

灰色關(guān)聯(lián)度分析法和主成分分析法均能綜合分析各指標(biāo)的整體效應(yīng)，從而客觀全面地反映不同鹽濃度條件下柳樹品種耐鹽能力大小。但是四種方法運(yùn)算方式各不相同，且有三種不同的指標(biāo)賦權(quán)方法，因此導(dǎo)致整體排名產(chǎn)生差距。本試驗(yàn)結(jié)果也表明，有部分處理組(40、60 mmol/L)應(yīng)用不同評(píng)價(jià)方法在耐鹽性評(píng)價(jià)上存在較大差異，綜合四種分析方法排名情況，在0～80 mmol/L NaCl濃度范圍內(nèi)A34與A42耐鹽能力均優(yōu)于A7。

4 結(jié)論

本文以三個(gè)新品種柳樹幼苗為材料，基于4個(gè)NaCl濃度脅迫下的15項(xiàng)生長(zhǎng)生理指標(biāo)數(shù)據(jù)，采用等權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度分析、熵權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度分析、主成分分析和主成分-灰色關(guān)聯(lián)度分析四種分析方法對(duì)柳樹幼苗的耐鹽能力進(jìn)行了評(píng)價(jià)。綜合各評(píng)價(jià)方法可得出結(jié)論：三種柳樹幼苗中A42與A34均具有較好的鹽脅迫適應(yīng)能力，A7稍差，其中A42在各個(gè)濃度中均表現(xiàn)出良好的鹽抗特性，A34則偏向于中高濃度耐鹽性更優(yōu)異穩(wěn)定，A7品種僅在中等鹽度下表現(xiàn)與A34、A42相同水平的耐鹽性，故而在耐鹽柳樹樹種的選擇中，可將無絮柳1號(hào)、濕地柳1號(hào)作為優(yōu)良種質(zhì)資源應(yīng)用到鹽堿土地植被綠化的實(shí)踐中；本文在對(duì)比多種評(píng)價(jià)方法的同時(shí)創(chuàng)新性地融合主成分和灰色關(guān)聯(lián)度兩種分析方法，從品種和鹽濃度兩個(gè)方面挖掘信息，最終結(jié)果表明，相較于其他三種分析方法，主成分灰色關(guān)聯(lián)度法更具合理和代表性，可作為柳樹幼苗時(shí)期耐鹽性綜合評(píng)價(jià)的備選方法之一；葉片可溶性蛋白含量、游離脯氨酸含量、可溶性糖含量、H2O2含量及相對(duì)含水率可作為柳樹苗期耐鹽性主要鑒定指標(biāo)。