全 文 ：第 8 卷 第3期
1 9 8 8年 巾 国 沙 漠O J UR N AL O D F ESR ET R S E ER AH Cy 01
.
8 N O
.
1 9 8 8 年
沙拐枣属抗旱性的数量研究 ’
邱 国 玉
(中国科学院兰州沙漠研究所)
提 要
用主分量分析法对1 种沙拐枣的水势 , 相对含水牢 . 蒸腾强度 、 束缚水 /自由水 、 体 积 /表 面 积 。 茎 中 维
管束数目和表皮气孔密度 7 个指标综 苦 合分析 , 得出 n 种沙拐枣抗早性由强到弱的顺序为 : 红皮沙拐枣 , 头状沙
拐枣 , 白皮沙拐枣 , 心形沙拐枣 , 东疆沙拐枣 , 小果沙拐枣 , 膜果沙拐枣令蒙古沙拐枣、 乔木状沙拐枣 , 精河沙
拐枣 , 昆仑沙拐枣 。
, 抗旱性植物在个体发育过程中适应干旱 , 并在这种环境中进行着正常的生长和发育的一
种能力 l( , 2 〕 。 反映植 物抗旱性的指标很多 , 我们只选取其中的水 势 、 相对含水率 、 蒸腾强
度 , 束缚水 / 自由水 、 体积 / 表面积 、 茎中维管束数目和表皮气孔密度 7 个指标来研究 n 种
沙拐枣的抗旱性 。 并且主分量分析 ( P C A ) 法对它们 的抗旱性进行数量研究 。 n 种 沙 拐 枣
是 : 膜果沙拐枣 ( e a l l i g o n u m j ` 。 c 。 。 阴 ( F ` g e儿 . e t M 。 y )工` t v . ) 、 白皮沙拐 枣 ( e . ,。 。 e o c了a d。 。
( S c h r e n丸 ) B g e . ) , 红皮沙拐枣 ( c . : u乙f c , : n d。 。 B g e . ) , 东疆 沙 拐 枣 ( C . k了e o e o t z f f
A
.
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.
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、 心形沙拐枣 ( C . e o r d e t u m 五 u g . 无。 : . 。 % N . P e 丁 I ) 、 头状沙拐枣 ( C . c a p o f nt e -
d u s a e S c 瓦r e n瓦 ) 、 乔木状沙拐枣 ( ( C . a 叻 o ,· e S C e n S 工f t v . ) 、 小果沙拐枣 ( C . p u o i l u m
A
. 二 0 5 . ) 、 蒙古沙拐枣 ( e . 。 : o n g o z i c 。 。 T u r c : . ) 、 精河沙拐枣 ( e . 。 石i 一 ,: u r `c u阴 I v a n e 忿
v
.
D
.
s a 了无o v ) 、 昆仑沙拐枣 ( ( : o b o r o w s cl i` A . 毛 0 5 . ) 〔 3 〕 。
一 、 各指标的测定方法及其对抗旱性的影响
被测样品 (同化枝 ) 于 1 9 8 6年采自中国科学院兰州沙漠研究所沙坡头科学研究站引种圃
的 3 年生植株 。 各种沙拐枣生境条件一致 。 按随机方法取样 。
相对含水率 : 采用烘千称重法 。 分别于 6 、 7 、 8 月对每个种各测一次 , 每次 3 个样 。
弃 然后取平均值参加后面 的运算。 相对含水率的计算公式如下 〔 4 〕 :
相对含水率 `% ) 牛篡耀写募彗· ` 0 0
. 各月均值及总平均值见表 1 。 同样条件下相对含水率越高 , 水分亏缺越少 , 植物吸水 、
保水能力也越强 。 以相对 含水率为指标排出 n 种抗早性由强到弱的顺序是 : 心形沙拐枣 , 东
强沙拐枣 ` 乔木状沙拐枣 ` 小果沙拐枣 ` 红皮沙拐枣 、 白皮沙拐枣 , 精河沙拐枣 , 昆仑沙 拐
. 石蜡切片和表皮切片制做 . 由赵翠仙先生协助完成 . 主分量分析部分经李自珍先生审阅 . 实验材料的准备过
程中受到杨喜林 、 李玉俊先生的大力协助 . 文章的写作和修改过程中又受到刘娱 心 、 赵兴梁、 杨喜林 、 陈隆享 ,
黄光华: 黄子琢先生的热情帮助和指正 , 绘图由彭期 龙先生完成 , 在此一并致谢 ,
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五排 3 期 邱国玉 : 沙拐枣属抗旱性的数量研究 3 3
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中 国 沙 澳 8 . 3幼
乔木状沙拐枣 、 精河沙拐枣 、 昆仑沙拐枣 。
7 个指标排出 7 个抗旱性顺序 ( 表 2 ), 仅靠常规的分护对比法显然无法解决这种交 错
现象。 至今为止 , 植物抗旱性尚无理想的表示方法 。 鉴于这个原因 , 在植物抗旱性方面首次
采用主分量分析 ( P C A ) 法 , 对 n 种沙拐枣的抗旱性进行数量化研究 。
亥 2 了个指标排出的 ” 种沙拐套 的抗早性顺序
T a b
.
2 T h e d i f f e r e n e e d r o u g h t r e s i s t a n e e o r d e r s o f 1 1 s p e e i e s
o f C a l l i g o n u m
序
束缚水 /
自 由水
体积 /
表面积
气 孔
密 度
维管束
数 目
膜果沙拐枣
白皮沙拐枣
红皮沙拐枣
东强沙拐枣
心形沙拐枣
头状沙拐枣
乔木状沙拐枣
小果沙拐枣
蒙古沙拐枣
精河沙拐枣
昆仑沙拐枣
{} { !相 对 水 势 蒸 腾
含 水 率 强 度
7
5
1 1
1 0
二 、 计算过程
主分量分析有严格的数学基础 。 因计算量庞大 , 电子计算机问世后才得到广泛应用 〔 5 〕 。
但在植物抗旱性研究方面 的应用 , 尚未见报道 。
一般认为 , 水势值愈小 , 植物保水能力愈强 ; 蒸腾强度愈小 , 水分损失愈小 。 为和其它
指标一致起见 , 计算过程中水势取绝对值 , 蒸腾强度以 ,’1 o一蒸腾强度 ” 代替 。 参加主分量
分析的数据见表 3 。 、
1
.数据正规划 : 把坐标原点移到影心 , 以消除各指标 由于量纲不同造成的差异 。 设原矩
阵为 扩 正规化后的矩阵为 X 。
色奋 . 幼 邱国玉 : 沙拐枣属抗旱性的数量研究 ”
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·
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自由水
体积 /
表面积
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数 目
表皮气孔密度
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.
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.
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正规化后的矩阵X为 ,
中 国 沙 漠 位卷匆期
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3
. 求 S 的特征根和特征向量 : 即解出多项式 1 5 一 入 1 1 = 。 的 7 个根 , 并依 大
小顺序排列成入 :迄入 : 迄入 。丛 …盗入 7 。 然后由` u s 二 八 。 的关系解出 7 个特征根相应的 7
个特征向量 , 并把 7 个特征向量依次按行排列就得到变化矩阵 u ( 2 、 3 两步均由 计 算 机
完成 ) 。 7 个特征根及所含信息量见表 4 。
8卷 3期 邱国玉 :沙拐枣属抗旱性的数量研究
453 17 0
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窦 4
T a b
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特 征 很 及 所 含 信 息 盆
4 T h e e i g e 1i v a l u e a n d t 1i e p e r e e l t o f i n f o r m a t i o n
久- 久昌 合 计
特征恨 2 3 . 87 5 8
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.
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信息量 (形) 1 5 . 1 14 ! 12 . 2 3 3 } 5 . 7 9 9 1 . 0 10 10 0
4
.计 算 排 序 坐标 : 根据 Y
= 了兴子为排序坐标矩阵) ,
从表 4 知 , 前 4
况 。 1 1个种的 4
窦 5
T a b
.
5
个主分量 已占全部信息量的9 2 . 0 5 8% 。 计算 4
维排序坐标见表 5 。
计算 n 种沙拐枣的排序坐标 。
维排序坐标足以反 映 实 际 情
1 种 沙 拐 枣 的 4 维 排 序 坐 标
4 d i m e n s i o n o r d i n a t i o n v a l u e s o f 1 1 s p e e i e s 0 f C a 1l i g 0 n u m
昆仑沙拐枣精河沙拐枣
一rl7幼80
古沙蒙拐枣小果沙拐枣木状乔沙拐枣头状沙拐枣疆东沙拐枣红皮沙拐枣白皮拐沙枣膜果沙拐枣坐标轴
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三 、 分析讨论
声 图 1 是 n 种沙拐枣在 2 维空间的排序 。 据点的分布把它们分为 4 组 。 第一组 : 红皮沙拐
枣 、 头状沙拐枣 、 白皮沙拐枣和心形沙拐枣 ; 第二组 : 东疆沙拐枣 、 小果沙拐枣 , 第三组 :
膜果沙拐枣 、 蒙古沙拐枣 ; 第四组 : 乔木状沙拐枣 、 精河沙拐枣 、 昆仑沙拐枣 。 根据各种的
中 国 沙 漠 8 澎 3期
图 1 1种沙拐枣抗旱性的 2维排序 (占全部信恩量的 6 4· 18 0拓 ) 1、 膜果沙拐枣 2、 白皮沙拐冬
3
、 红皮沙拐枣 4、 东疆沙拐枣 5、 心形沙拐枣 6、 头状沙拐枣 了 、 沙木状沙拐枣 9、 小果
沙拐枣 9、 蒙古沙拐枣 0 1、 精河沙拐枣 n、 昆仑沙拐枣
F 19
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1
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p u m il u皿 ; 9一 C. m on g ol i e u m ; 10一 C. eb i一 nL: r i e u m: 1 1 -
C
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or o w s k i i
排序坐标 , 各组抗旱性强弱的顺序为 : 第一组 > 第二组 > 第三组 > 第四组 。 据各主分量轴所
4含信息量 和各种在此轴上的坐标计算出各种的万 9 1入` 值 ( 入` 为 ig 分量轴所含信息 量 的 百 分
i = 1 1
4
比 , y i为相应的坐标值 。 ) , 结果见表 6 。 据万 y i 入` 值排出 1 种沙拐枣抗旱性由强到弱的顺
i = 1 1
序为 : 红皮沙拐枣、 头状沙拐枣 、 白皮沙拐枣 、 心形沙拐枣、 东疆沙拐枣弓小果沙拐枣弓膜
果沙拐枣 ” 蒙古沙拐 枣* 乔木状沙拐枣、 精河沙拐枣神昆仑沙拐枣 。
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T a b
.
6
1 种 沙 拐 毒 的 万 y i入` 值
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蒙古沙拐枣
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膜果沙拐枣小沙果拐枣东疆沙拐枣八éù乡少
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白皮沙拐枣头状沙拐枣
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红皮沙拐枣
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色卷 3期 邱国玉 : 沙拐枣属抗旱性的数最研究
四 、 · 初步结论
1
.主分量分析应用于植物抗旱性研究 , 解决了常规分析对比方法难以解决的问题 。 它能
将众多的抗旱性指标综合分析 , 得出植物抗旱性顺序 。
2
.
n 种沙拐枣抗旱性由强到弱的顺序为: 红皮沙拐枣 * 头状沙拐枣 * 白皮沙拐枣* 心形
沙拐枣。 东疆沙拐枣。 小果沙拐枣 、 膜果沙拐枣 、 蒙古沙拐枣 。 乔木状沙拐枣、 精河沙拐枣
、 昆仑沙拐枣 。
3
. 抗旱性是固沙植物种选择的重要依据 。 同样条件下 , 抗旱性强的种比抗旱 性 弱 的种
具有更大的优越性。 在 n 种沙拐枣中 , 对抗旱性强 的红皮沙拐枣 、 头状沙拐枣 、 白皮沙拐枣
等 , 应积极采用和推广 。 对抗旱性弱的精河沙拐枣 、 昆仑沙拐枣等 , 则少用或不用 。
4
. 主分量分析应用于植物抗旱性研究 , 固然有助于提高研究水平 , 但又是初步尝试 。 最
终结果的准确性 , 不仅依赖于数据处理方法 , 也依赖于指标时选取和试验的精确性。 究竟选
哪些指标最为合理 , 尚有待于进一步研究 。
参 考 文 献
〔 1 〕 K 0 2 1 0 , s k i . T . T二 1 6 68 ; 、 a t e : d e f i e t s a n d p l a n t 心r o w t il 。 、 o l u m e l 。 d e v e l o p山 e l t . e o n t r l l· a n d
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2 0 6一 2 2 6 , A e a d e m i e P r e s s 一N e w V o r k n s a n F r a n e i s e o 。 L o 一d o .
〔 2 〕 T h e o d o r e C . H s i a o . 1 6 84 ; P l a n t 一二 a t e r s o r l re 一 I a 亡10 。 , il i p s 3 . 7一心 3
( 3 ) 刘英心 、 杨喜林 、 姚育英 , 张国良、 1 6 8 5 ; 中国沙漠植物志 (第 l 卷 ) , 科学出版社 . 3 06 一 3 16 .
( 4 〕 山东农学院、 西北农学院、 1 9 8 ;0 植物生理学实验指导 , 山东科学技术出版社 . 1 5一 1 28 、 13 一 1 ,o 、
1 5 9we l公 1-
( 5〕 阳含熙、 等泽愚 . 1 9a ;l 植物生态学的数量分类方法 . 科学出版社 , 19 一 32 、 2 32 一2 6 1。
4 6中 国 沙 漠 8卷 3期
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