中國早實核桃栽培品種主要為 20 世紀 90 年代評定的首批早實核桃新品種（高煥章，2005），包括京 861、中林 1 號、中林 5 號、香玲、豐輝、魯光、遼核 1 號、遼核 3 號、遼核 4 號、溫 185、新早豐、扎 343、綠波、陜核 1 號、西林 2 號和西扶 1 號。這些品種在全國范圍內推廣種植，取得了良好的經濟、生態和社會效益。然而中國核桃產區主要集中于干旱和半干旱地區，春季和初夏干旱少雨，且降水分布不均勻（谷瑞升 等，1994），因此水分成為影響核桃苗木栽植成活、生長發育、堅果產量和品質等的關鍵因子，也是制約這些地區核桃產業發展的瓶頸因素。目前有關研究主要集中在植物對水分脅迫的生長及生理響應，表現在枝條、果實生長減緩（谷瑞升 等，1994；葉乃好 等，2004）、葉片含水量下降、光合速率及熒光參數改變（蔡海霞 等，2011；Habermann et al.，2011）、活性氧自由基的積聚（Liu et al.，2011）、膜脂過氧化產物、細胞滲透調節物質含量增加，保護酶活性升高（姜英淑 等，2009；王宇超 等，2010；鄧麗娟 等，2011）等。其中葉片含水量、丙二醛含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性、凈光合速率及葉綠素熒光等生理指標可作為評價植物抗旱性強弱的指標（羅明華 等，2010；黃承玲 等，2011；李娟 等，2011；陳文榮 等，2012；牛素貞和樊衛國，2013）。

然而有關核桃水分脅迫及抗旱性研究較少。有學者研究了土壤水分脅迫對核桃葉片葉綠素熒光特性（史勝青 等，2003；呂芳德 等，2006）、生理生化特性（侯棟 等，2010）及水力學對氣孔開閉的影響（Cochard et a1.，2002），但這些研究品種單一，而且測定的指標也不全面。本研究中以生產上推廣的 12 個早實核桃良種苗木為試材，采用自然干旱脅迫及復水的方法，對復水后測定的 9個指標（包括生長指標、生理生化指標、光合指標及葉綠素熒光指標）的抗旱系數采用主成分分析、隸屬函數和聚類分析，綜合評價了 12 個早實核桃品種的抗旱性，為核桃抗旱品種選育、引種栽培及栽培區劃分提供理論依據。

1、 材料與方法

1.1 試驗材料及試驗設計

試驗材料為 2 年生早實核桃嫁接苗（砧木為 1 年生遼核 3 號實生苗），共 12 個品種——魯光、扎 343、強特勒、中林 5 號、遼核 4 號、西林 2 號、中林 1 號、溫 185、西扶 1 號、香玲、遼核 1號和新早豐。

試驗在西北農林科技大學苗圃進行。于 2011 年 3 月上旬選擇生長健壯，高度、粗度基本一致的苗木盆栽。盆高 30 cm，上口徑 25 cm，栽培基質比例為熟土︰營養土︰沙 = 3︰2︰1，每盆栽 1 株，每品種 10 盆。盆栽成活后選擇生長勢基本一致的苗木（高度 68 ~ 70 cm、地徑 0.9 ~ 1.0 cm）于 5月中旬開始進行自然重度干旱脅迫，待部分品種葉片萎蔫（干旱脅迫至 55 d）、土壤相對含水量為22% ~ 26%（羅明華 等，2010；鄧麗娟 等，2011）時復水。復水后 7 d（姜英淑 等，2009）取樣測定生長指標、生理生化指標、葉綠素熒光指標和光合指標，苗木停長后（對照和處理苗木均在枝條頂芽形成 15 d 后）測定生長指標。對照苗木正常澆水，土壤相對含水量保持在 75% ~ 80%，試驗重復 5 次，每重復 2 株苗木。

1.2 生理生化指標及土壤相對含水量測定

于上午 7—8 時，取單株同方向同部位枝條的中部成熟葉片于冰盒中，迅速帶回實驗室于–70 ℃超低溫冰箱中保存備用，各處理重復的每個指標平行測定 3 次。丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍法，可溶性糖含量采用蒽酮比色法，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用高俊鳳（2000）的方法，葉片相對含水量采用飽和稱量法（李娟 等，2011），土壤相對含水量測定采用烘干法（Jiang & Huang，2002）測定。

1.3 葉綠素熒光和氣體交換參數測定

選擇晴朗天氣于上午 9—11 時，在每品種單株同部位同方向選取同節位復葉上第 3 ~ 4 片功能葉 5 片，標記后采用便攜式熒光測定儀 Pocket PEA Chlorrophy Ⅱ Fluorimeter（英國 Hansatech 公司生產）測定葉綠素熒光，葉片暗適應 20 min 后，記錄 10 μs 至 1 s 時間段葉綠素最大熒光參數（Fm）和 PSⅡ最大光化學量子產量（Fv/Fm）。用 Li-6400 便攜式光合測定儀（美國 Li-COR 公司生產）測定凈光合速率（Pn），選用紅藍光源，葉室中 PAR（photosynthesis active radiation）設定為 1 000μmol · m-2· s-1，每葉片讀數重復 3 次。

1.4 生長指標測定

固定標記長度、粗度基本一致的枝條，苗木停長后（枝條頂芽形成后）按常規方法測定枝條長度和粗度。計算枝條長度相對生長量和粗度相對生長量（葉乃好 等，2004）。相對生長量（%）=（處理后生長量–處理前生長量）／（對照處理后生長量–對照處理前生長量）× 100。

1.5 數據處理及抗旱性綜合評價

采用 Excel 和 SPSS 16.0 軟件進行數據處理，對干旱脅迫復水后各指標性狀的抗旱系數（相對值）（李貴全 等，2006；田治國 等，2011；張智猛 等，2011）求隸屬函數值，采用主成分分析法確定指標的權重，加權求和得出早實核桃品種抗旱性度量值。以抗旱性度量值進行模糊聚類分析，綜合評價早實核桃品種的抗旱性。

抗旱系數（%）= 干旱脅迫復水后指標測定值/對照指標測定值 × 100。隸屬函數值計算公式為：Uij =（Xij–Xjmin）/（Xjmax–Xjmin）；指標與抗旱性呈若負相關，則Uij = 1–（Xij–Xjmin）/（Xjmax–Xjmin）。式中，Xij表示 i 品種 j 指標抗旱系數的測定值，Xjmax和Xjmin分別表示最大值和最小值（黃承玲 等，2011）。

抗旱性度量值（D）計算公式為：。式中，Wj為指標的權重。

1.6 大田試驗

于 2009 年 3 月在陜西富平杜村鄉呂村塬選擇地勢較高的平地作為試驗地，將上述 12 個早實核桃品種 2 年生嫁接苗（高度約 70 cm，地徑約 0.9 cm）進行定植，株行距 3 m × 3 m，隨機區組設計，每小區栽 30 株，每品種設 3 個重復。以有機肥作基肥，正常除草及雨后施肥，以自然降水為唯一水源，于 2011 年 3 月調查植株死亡率、樹高、地徑及冠幅。

2、 結果與分析

2.1 早實核桃品種各指標抗旱系數分析

干旱脅迫及復水后，不同早實核桃品種的形態指標、生理指標和光合熒光指標的抗旱系數變化程度不同（表 1）?！疁?185’枝條長度相對生長量的抗旱系數最大（83.9%），說明復水后枝條恢復生長的能力較強，‘香玲’最?。?0.4%），說明恢復生長能力較弱?！略缲S’枝條粗度相對生長量的抗旱系數最大（63.5%），‘西扶 1 號’最?。?8.9%）?！略缲S’葉片相對含水量的抗旱系數最大（98.3%），‘香玲’和‘西林 2 號’最?。?0.2%），但所有品種葉片相對含水量抗旱系數均在80%以上，說明干旱脅迫復水后葉片相對含水量基本可以恢復至正常水平。SOD 活性抗旱系數‘中林 1 號’最高（114.9%），‘西林 2 號’最低（86.3%），除‘強特勒’、‘ 西林 2 號’和‘香玲’外，其它品種 SOD 活性抗旱系數均在 100%以上，說明干旱脅迫復水后 SOD 活性迅速提高，且均高于對照?！?343’MDA 含量抗旱系數最大（123.6%），‘魯光’最?。?0.3%），除個別品種外，其余品種 MDA 含量抗旱系數均在 100%以上，說明干旱脅迫造成脂膜嚴重過氧化受損，導致 MDA 積累，復水后細胞膜基本沒有得到修復?！辛?5 號’可溶性蛋白含量抗旱系數最高（116.4%），‘強特勒’最低（73.2%）；‘魯光’可溶性糖含量抗旱系數最高（130.2%），‘中林 1 號’最低（75.2%），但兩種滲透調節物質含量均在 73%以上?！略缲S’凈光合速率（Pn）抗旱系數最高（62.1%），‘西扶 1號’最低（39.6%），多數品種 Pn在 50%以下，說明干旱脅迫及復水后 Pn嚴重下降?！辛?1 號’和‘新早豐’Fv/Fm抗旱系數最高（98.8%），‘扎 343’最低（89.9%），說明復水后各品種 PSⅡ最大光化學量子產量接近至對照水平。

2.2 抗旱指標的篩選

主成分分析法可將多個原始指標轉換為新的較少的綜合指標進行分析，這樣就能較好地綜合反映早實核桃品種間的抗旱性差異。由表 2 可知，前 4 個主成分貢獻率分別為：45.740%、20.698%、14.397%、9.803%，累積貢獻率達 90.638%（＞ 85%）。說明前 4 個主成分代表了全部性狀 90.638%的綜合信息，基本上能覆蓋原始數據的信息。第一主成分方差貢獻率為 45.740%，主要由枝條長度相對生長量、枝條粗度相對生長量、葉片相對含水量決定。第二主成分方差貢獻率為 20.698%，主要由可溶性糖含量、Pn、Fv/Fm決定。第三主成分方差貢獻率為 14.397%，由可溶性蛋白質含量決定，第四主成分方差貢獻率為 9.803%，由 SOD 活性和 MDA 含量決定。

以每個主成分所對應的特征值除以主成分特征值之和作為主成分綜合模型中各主成分的系數，得到主成分綜合模型。主成分綜合模型計算公式為：

主成分綜合模型為：F = 0.238X1+ 0.215 X2+ 0.211X3+ 0.152X4+ 0.085X5+ 0.257X6–0.019X7+0.185X8+ 0.059X9。

在綜合模型中，X1~ X9分別代表枝條長度相對生長量、枝條粗度相對生長量、相對含水量、SOD、MDA、可溶性蛋白質、可溶性糖、Pn和 Fv/Fm。每個指標前的系數為每個指標的權重，根據指標權重大小，可看出干旱脅迫下各指標的重要性。權重越大，重要性越大。因此，9 個指標中能反映早實核桃抗旱能力的 5 個指標依次為：可溶性蛋白含量、枝條長度相對生長量、枝條粗度相對生長量、葉片相對含水量和凈光合速率（指標的權重較大，均在 0.185 以上）。

2.3 盆栽早實核桃品種抗旱性綜合評定

以篩選出的 5 個抗旱指標（可溶性蛋白含量、枝條長度相對生長量、枝條粗度相對生長量、葉片相對含水量和凈光合速率）為依據，計算隸屬函數值、指標權重得到各品種的抗旱性度量值，抗旱性度量值越大，抗旱性越強。由表 3 知，‘遼核 1 號’的抗旱性度量值最大（0.970），其次是‘中林 5 號’和‘新早豐’，‘西扶 1 號’的抗旱性度量值最?。?.092）。12 個早實核桃品種抗旱性強弱為：遼核 1 號 > 中林 5 號 > 新早豐 > 溫 185 > 魯光 > 中林 1 號 > 遼核 4 號 > 扎 343 > 強特勒 > 香玲 > 西林 2 號 > 西扶 1 號。

2.4 大田試驗結果

在半干旱地區（陜西富平）進行了 2 年的大田觀察試驗，從結果（表 4）可知，存活率、樹高、地徑、冠幅最高的品種均為‘遼核 1 號’，最低的品種均為‘西扶 1 號’，各品種在存活率、樹高、地徑、冠幅上存在顯著或不顯著差異。12 個品種存活率排序為：遼核 1 號 > 中林 5 號 > 新早豐 >溫 185 > 魯光 > 中林 1 號 > 遼核 4 號 > 扎 343 > 強特勒 > 香玲 > 西林 2 號 > 西扶 1 號，這一結果與綜合評價結果（表 3）一致。

3、 討論

植物的抗旱性是復雜的數量性狀，受多基因控制，不同植物種類、同一種類的不同品種抵御干旱的機制是復雜多樣的，抗旱方式也不盡相同，用任何單一指標研究植物的抗旱性都有一定的局限性（王賀正，2007；張智猛 等，2011）。而且，僅使用某些指標的絕對值比較其抗旱性，不能消除品種間的固有差異，必然影響判斷的準確性。因此選擇不同脅迫環境下各指標的相對值（即抗旱系數）進行分析，消除了品種間的固有差異，可以真正反映出品種抗旱性的強弱。同時用相對值進行分析時，不僅同一指標間可以直接比較，不同指標間也可以進行比較，指標間的變化趨勢明顯，可比性更強（胡標林 等，2007）。本研究中以 12 個早實核桃品種為試材，選擇水分脅迫條件下與抗旱性密切相關的 9 項指標，利用復水后各指標性狀的抗旱系數進行主成分分析，確定指標權重，篩選出對早實核桃抗旱性貢獻較大的 5 個指標：可溶性蛋白含量、枝條長度相對生長量、枝條粗度相對生長量、葉片相對含水量和凈光合速率。

目前，主成分分析并結合隸屬函數方法已被廣泛應用于多種植物的抗逆性評價。本研究中采用該方法綜合評價了 12 個早實核桃品種的抗旱性，其強弱排序為：遼核 1 號 > 中林 5 號 > 新早豐 >溫 185 > 魯光 > 中林 1 號 > 遼核 4 號 > 扎 343 > 強特勒 > 香玲 > 西林 2 號 > 西扶 1 號。這一結果與為期 2 年的大田試驗結果基本一致。但與白重炎等（2010）對 12 個核桃品種葉片解剖結構及其抗旱性研究的結果不盡一致，這可能與供試品種的樹齡及采樣時間不同有關。因為樹齡及葉齡不同，即品種的發育階段不同，其抗旱能力存在差異。

可見，基于多指標的多元統計分析能夠比較準確地反映早實核桃品種的抗旱性，可以用于核桃抗旱性分析和評價，為核桃在幼樹期抗旱性的快速鑒定提供參考。