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中国沙棘(Hippophae rhamnoides L.)为胡颓子科(Elaeagnaceaa)沙棘属(Hippophae)的植物，分布于我国北方各地[1]。果实中含有大量的维生素C，被称为“维C之王”[2,3]。沙棘生长迅速且适应性强，能在各种恶劣环境中生长，抗旱性强，是目前用来改良土壤、水土保持、防风固沙、护岸固堤的优势树种之一[4]。
近年来，我国学者对中国沙棘的研究多集中抗旱机理方面。张振师[5]在对3种灌木叶片进行解剖结构研究的时候，得出了沙棘更具有较强抗旱性的结论。而且杨建伟和韩蕊莲[6]对生长在黄土高原的沙棘进行了抗旱性分析，结果也是发现沙棘具有更强的抗旱性。李代琼[7]和李多伟[8]研究发现，沙棘叶片具有角质层和栅栏组织细胞。这些形态结构保证了沙棘对干旱环境有很强的适应性。
目前，中国沙棘已成为我国干旱、半干旱地区广泛栽培应用的优良生态树种，并取得了良好的生态效益。在天山北坡前山带冷凉气候条件下，苗木生长期较短，研究不同基质配比对中国沙棘幼苗生长及生理特性的影响，从而筛选出适宜中国沙棘生长的基质配比，加快中国沙棘在在天山北坡前山带区域合理开发和利用，为中国沙棘培育和推广提供理论依据和技术支撑。
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试验区位于新疆天山东部国有林管理局玛纳斯南山林场石门子管护所育苗地，地理坐标为86°6′22″E，43°50′39″N，平均海拔1240 m，该地区属于典型的温带大陆性气候，冬季长而严寒，夏季短而酷热，昼夜温差大；年平均气温6~7℃，最热月（7月）平均气温25.8℃，最冷月（1月）平均气温−18.4℃，年平均降水量为320 mm，年蒸发量1691 mm，日照为2681 h，全年无霜期165~172 d，最长可达190 d。
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试验所需中国沙棘（Hippophae rhamnoides L.）种子来源于新疆阿勒泰。
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本研究采用“因地制宜，就近取土”的原则，用现有的园土、腐熟羊粪、河沙作为育苗基质材料。
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育苗试验采用3种不同基质配比（见表1），各基质比例均为体积比，试验采用随机区组设计，每处理15钵，重复3次。营养钵规格采用15 cm×15 cm（高×直径）的底部打孔的聚乙烯营养钵，进行育苗试验。不同基质配方的理化性质指标见表2，其中：A1基质的容重较轻，有机质含量较高，A2基质的容重较重，而A3基质的孔隙度较高。
表 1 育苗基质配方
Table 1. seedling substrate formula
育苗基质
Seedling substrate园土
Garden soil河沙
River sand腐熟羊粪
Decomposed sheep dungA1 6 2 2 A2 6 3 1 A3 5 3 2 注：表中各数字代表各种基质配方的体积比。
Note: The numbers in the table represent the volume ratio of various substrate formulas表 2 不同基质配方理化性质
Table 2. Physical and chemical properties of different substrates
育苗基质
Seedling substrate土壤容重/（g·cm−3）
Soil Bulk Density总孔隙度/%
Porosity有机质/（mg·kg−1）
organic matter水解性氮/（mg·kg−1）
Hydrolytic nitrogenpH值
pH value电导率/（ms·cm−1）
electrical conductivityA1 1.08 53.6 57.5 218.83 7.62 0.86 A2 1.23 58.1 41.3 119.91 7.63 0.57 A3 1.11 59.2 51.8 134.76 7.52 0.67 -
用搅拌机将各种基质按照表1（体积比）搅拌均匀，并将搅拌后的基质过筛（Φ=2 mm）。
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育苗基质按照表1的比例配置装好营养钵之后，用多菌灵溶液对基质进行淋灌消毒。
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在播种前对种子进行处理，将中国沙棘种子均用0.3%的高锰酸钾浸泡20 min，进行种子消毒，然后用45℃温水浸泡1 d，使种子充分吸水，于2019年10月30日进行播种，为确保成杯率，中国沙棘每钵播种3粒，播种深度1~2 cm。
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于翌年5月初在育苗地块搭建简易大棚，棚内放入温湿度计并实时监测，温度控制在40℃以内，相对湿度80%～90%，温度或湿度过高需及时进行通风。采用微喷进行灌溉，见干见湿，浇水要浇透；及时除草，保证育苗地无杂草。待苗木长到10cm后开始追施水溶肥（新疆农科院专利产品——黄腐酸磷酸二氢钾肥），前期少量多次，随着苗木的生长情况，可适当增加施肥量。
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（1）苗木生长规律测定
翌年5月初，待营养钵幼苗出苗稳定后，对营养钵苗进行间苗，每15 d对不同处理幼苗的株高、地径用常规钢卷尺和游标卡尺测定一次，每处理确定5株作为观测株，直至秋季基本苗木停长为止。
（2）苗木生长指标测定
待秋季苗木停长后，测定成活率，每处理随机选取5株，测定苗高、地径、主根长、侧根数；然后带回室内，测定地上鲜重和地下鲜重；于105℃烘箱中杀青20 min，然后将烘箱调至75℃干燥8 h后取出称重，记录地上干重和地下干重。
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7月份中旬选取不同基质的苗木叶片，叶片均取自苗木植株顶端的功能叶片，每处理取样5株，保存于液氮罐中备用。
叶绿素含量：采用乙醇提取比色法[9]；可溶性蛋白含量：采用考马斯亮蓝G-250法[10]；超氧化物歧化酶（SOD）活性：采用NBT光化学还原法[11]；脯氨酸含量；采用磺基水杨酸提取法；丙二醛（MDA）含量：采用硫代巴比妥酸显色法[12]。
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于7月中旬的晴朗天气11:00—13:00左右，选取植株中上部功能叶片，利用Li-6400XT便携式光合仪测定苗木的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率，每处理选取3株苗木，每株苗木选取3片功能叶进行测定。
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采用Excel2010软件整理数据、绘制图表，运用SPSS17.0软件进行统计分析，采用模糊数学模型的隶属函数评价法[13-15]和权重进行综合评价。
隶属函数的基本计算方法为：
$$ X(Z_{j}) = ( Z_{j}-Z_{\rm min}) /(Z_{\rm max}-Z_{\rm min})\text{，} $$ 如果指标与抗旱性呈负相关，则：
$$ X(Z_{j}) = 1-(Z_{j}-Z_{\rm min}) /(Z_{\rm max}-Z_{\rm min})。 $$ 式中：Zj为指标测定值，Zmax、Zmin，为某一指标的最大值和最小值。将各基质隶属函数值进行累加，并求其平均值。
权重计算方法为：
$$ w_{f}-P_{j} \sum_{j=1}^{m} P_{j} f=1,2, \cdots_{1} n $$ 式中：Wj表示第j个指标在所有评价指标中的权重；Pj代表经主成分分析所得到第j个指标的贡献率。
$$ \mathrm{D}=\sum_{j=}^{\mathrm{m}}\left[2(\overline{\mathrm{I}}) \times w_{j}\right], j-1,2, \cdots, \mathrm{n} $$ -
（1）苗高生长量特性
由图1可以看出，不同基质的中国沙棘幼苗生长规律基本相同，6月底之前不同基质苗高均生长缓慢，7月初到8月底苗高为中国沙棘的快速生长期，9月初苗高基本停止生长。在快速生长期内，3种处理平均生长量达16.64 cm，其中A1处理苗木生长量达到20.33 cm，占到整个生长量的60.74%，显著高于A2、A3处理（p<0.05）。截止9月中旬（封顶），A1处理苗高达到33.47 cm，显著高于A2处理（22.1 cm）、A3处理（26.9 cm）（p<0.05），说明A1处理配方能够促进中国沙棘播种苗苗高的生长。
图 1 中国沙棘苗木苗高生长动态
Figure 1. Seedling height growth of H. rhamnoides
（2）地径生长量特性
由图2可以看出，不同基质的中国沙棘幼苗整体生长规律基本相同，7月4日之前，不同基质地径的生长速度缓慢，7月初至8月中旬3种基质地径增长幅度明显提高，为中国沙棘的快速生长期，9月初幼苗苗高基本停止生长，地径仍在缓慢增加。在快速生长期内，3种处理平均生长量达1.52 mm，其中A1处理地径生长量达1.61 mm，占到整个生长量的40.76%，显著高于A2、A3处理（p<0.05）。截止9月中旬（封顶），A1处理地径达到3.95 mm，显著高于A2处理（2.94 mm）、A3处理（3.57 mm）（p<0.05），说明A1基质配方能够促进中国沙棘播种苗地径的生长。
图 2 -8 中国沙棘地径生长动态Fig. 2-8 Ground diameter growth of H. rhamnoides
（3）不同基质的中国沙棘幼苗生长指标
由表3可知，不同基质配比对中国沙棘苗的生长指标影响显著（p<0.05），总体而言，3种基质的成活率无显著差异（p>0.05），A1处理的苗高、地径、主根长、侧根数、高径比均显著高于A2或A3（p<0.05），A2处理和A3处理的各项生长指标差异不显著（p>0.05），总体表现为A1基质最优，A2、A3基质次之。
表 3 不同基质的中国沙棘幼苗生长指标比较
Table 3. Comparison of growth index of H. rhamnoides seedlings with different substrates
育苗基质
Seedling substrate成活率/%
Survival rate苗高/cm
Seedling height地径/mm
Ground diameter主根长/cm
Taproot length侧根数/个
Number of lateral rootsA1 84.32+0.91a 33.47±2.14a 3.95±0.33a 22.19±0.35a 15.67±2.51a A2 83.41+1.71a 22.13±1.75b 2.95±0.07b 16.99±1.16b 11.00±1.00b A3 83.47+0.79a 26.86±4.90ab 3.57±0.45ab 19.17±1.42b 12.67±1.15ab （4）不同基质的中国沙棘幼苗生物量
苗木生物量是衡量苗木质量的重要指标，幼苗生物量越大苗木质量越好，苗木栽植成活率越高[16]。由表4可知，不同基质配比对中国沙棘苗的生物量影响显著（p<0.05），A1处理的中国沙棘幼苗生物量指标显著高于A2或A3（p<0.05），A2处理和A3处理的生物量指标差异不显著（p>0.05），总体表现为A1基质最优，A2、A3基质次之。
表 4 不同基质中国沙棘幼苗的生物量
Table 4. Growth indexes of H. rhamnoides seedlings with different substrates
育苗基质
Seedling substrate地上鲜重/g
Fresh weight aboveground地上干重/g
Dry weight aboveground地下鲜重/g
Underground fresh weight地下干重/g
Underground dry weightA1 5.99±0.850a 3.73±0.390a 2.09±0.212a 0.80±0.030a A2 2.67±0.845b 2.02±0.895b 1.49±0.108b 0.51±0.031b A3 3.26±0.465b 1.80±0.120b 1.70±0.042b 0.60±0.021b -
由表5可知，不同基质配比对中国沙棘的生理特性影响显著（p<0.05），总体而言，A1处理的叶绿素含量显著高于A2或A3（p<0.05），A3处理的SOD、丙二醛MDA、脯氨酸含量显著高于A1或A2（p<0.05），可能是A3处理的容重较重，基质通透性较差，中国沙棘幼苗更适宜透气性好的基质，导致SOD、MDA、脯氨酸含量增加。
表 5 不同基质中国沙棘幼苗的生理特性
Table 5. Physiological characteristics of H. korshinskii seedlings in different substrates
育苗基质 Seedling substrate A1 A2 A3 叶绿素总量/（mg·g−1）Total chlorophyll content 2.05±0.082a 1.78±0.091b 1.17±0.069c 可溶性蛋白/（mg·g−1）Soluble protein 10.96±1.173a 8.16±0.185b 9.24±0.673ab SOD/（mg·g−1） 856.12±32.494b 825.05±9.155b 907.72±11.478a MDA/（mg·g−1） 4.15±0.140b 4.35±0.049b 5.15±0.075a 脯氨酸/（mg·g−1）proline 166.77±7.295c 527.90±24.050b 730.56±19.543a -
由图3A可以看出，不同基质培育的中国沙棘苗木净光合速率差异显著（p<0.05），总体表现为A1>A3>A2。
图 3 中国沙棘的光合指标
Figure 3. Photosynthetic index of H. rhamnoides
由图3B可以看出，不同基质培育的中国沙棘苗胞间CO2浓度差异显著（p<0.05），总体表现为A2>A3>A1。
由图3C可以看出，不同基质培育的中国沙棘苗木气孔导度差异显著（p<0.05），总体表现为A1>A3>A2。
由图3D可以看出，不同基质培育的中国沙棘苗木A1处理与A2、A3处理差异显著（p＜0.05），A2处理和A3处理差异不显著（p＞0.05）。总体表现为A1＞A3＞A2。
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（1）逐步回归分析
选择生长指标中的最直观指标苗高（Y1）和地径（Y2）及生理指标叶绿素总量（X1）、可溶性蛋白（X2）、SOD含量（X3）、MDA含量（X4）、脯氨酸含量（X5），进行逐步回归分析，筛选出主要生理影响因子；选择生长指标中的生长指标中的最直观指标苗高（Y1）和地径（Y2）及光合指标净光合速率（X6）、气孔导度（X7）、细胞间CO2浓度（X8）、蒸腾速率（X9），进行逐步回归分析，筛选出主要光合影响因子；由表6可知，生理指标主要影响因子为可溶性蛋白（X2）、可脯氨酸（X5）；光合指标主要影响因子为细胞间CO2浓度（X8）、蒸腾速率（X9）。
表 6 生长量的线性回归方程
Table 6. Linear regression equation of growth
测定指标 Determination index 回归方程 regression equation R2 F P 生理指标 Physiological index Y1=0.798X1-0.746X5 0.992 67.584 0.035 Y2=0.953X1-0.495X5 0.876 54.357 0.024 光合指标 Photosynthetic index Y1=0.995X6+0.063X9 0.957 45.347 0.002 Y2=0.980X6-0.251X9 0.982 59.361 0.002 （2）主成分分析
依据2.4中逐步回归分析筛选出的主要因子，结合苗高、地径两个固定评价因子进行主成分分析，根据主成分计算各指标权重（见表7）。
表 7 主成分因子负荷系数和权重
Table 7. Principal component factor load coefficients and weights
主要影响因子 Main influencing factors 主成分 权重 苗高Seedling height 0.998 0.182 地径 Ground diameter 0.985 0.179 可溶性蛋白 Soluble protein 0.602 0.110 脯氨酸 Proline 0.996 0.181 细胞间CO2浓度 Intercellular CO2 concentration −0.99 0.180 蒸腾速率 Transpiration rate 0.919 0.167 -
评价指标同2.4。
应用模糊数学的平均隶属函数法，对8个主要影响因子进行隶属函数法计算，最后根据主要影响因子权重计算综合评价值，数值越大，说明该基质为最佳组合基质。
由表8可知，中国沙棘3个育苗基质配方综合评价的排序为：A1>A3>A2。其中，A1的综合评价值（0.870）最高，为最优配方，A3（0.541）是次优配方，而A2配方最差，综合评价值仅为0.126。
表 8 不同基质的中国沙棘幼苗综合评价
Table 8. Subordinate function values of H. rhamnoides seedlings in different substrates
主要影响因子
Main influencing factorsX(Zj) W(j) A1 A2 A3 A1 A2 A3 苗高Seedling height 1.000 0.000 0.148 0.182 0.000 0.076 地径Ground diameter 1.000 0.000 0.429 0.179 0.000 0.111 叶绿素含量Chlorophyll content 1.000 0.449 0.000 0.110 0.000 0.010 脯氨酸Proline 0.175 1.000 0.000 0.181 0.126 0.000 净光合速率Net photosynthetic rate 1.000 0.000 0.584 0.050 0.000 0.180 蒸腾速率Transpiration rate 1.000 0.568 0.000 0.167 0.000 0.164 D - - - 0.870 0.126 0.541 排序Rank - - - 1 3 2 -
育苗是当今苗木产业中广泛应用的育苗技术。而育苗基质的合理选择是育苗成功与否的关键技术之一，基质的成分和配比是决定苗木质量的关键因素[17]，直接决定着基质对幼苗的供给状况，所以如何选择和配制好育苗基质，对育苗的成败起决定性作用[18]。因此育苗基质的合理选择与配比，对提高中国沙棘苗木质量具有重要意义。
大量学者研究表明，基质的物理性质对苗木的生长发育比化学性质更为重要[19-21]，物理性质决定了基质的通透性，直接影响着苗的根系发育状况，一旦苗根系发育不良，良好的化学性质也就没有实际意义。本研究采用“因地制宜，就近取土”的原则，利用现有的园土、腐熟羊粪、河沙进行不同基质配比，3种基质孔隙度在53.6%~59.2%；pH在7.52~7.63；水解性氮含量在119.91~218.83 mg·kg-1之间，有机质含量在31.3~57.5 mg·kg−1之间，A1基质的容重较小，总孔隙度较小，而养分含量最高；A2基质的容重较大，总孔隙度较大，而养分含量较小；A3基质的容重、总孔隙度、养分含量均处于中间。分析其原因可能是由于所有基质都处于相同的管理水平下，但A2基质保水性能较好，排水性差，基质水分含量高，而中国沙棘属于耐旱植物，水分过多容易造成淹涝胁迫，从而抑制根系的有氧呼吸，影响了养分的吸收，造成幼苗生长不良。A3基质物理性质与A1基质土壤容重、孔隙度相似，但苗生长表现也较差，基质中水解性氮含量较低，由此可推断，幼苗的生长与基质中水解性氮含量也存在一定的相关性，说明基质的物理性质和水解性氮含量都会对中国沙棘苗生长产生影响。
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通过在天山北坡前山带开展中国沙棘育苗试验，研究小结如下：
（1）在前山带区域，受冷凉气候的影响，中国沙棘快速生长期为7月初至8月底，9月中旬苗木株高基本停止生长，但地径仍在增长。
（2）在前山带区域，按照“因地制宜、就地取材”的原则，中国沙棘的最佳基质为园土：河沙：腐熟羊粪=6:2:2，其次为园土：河沙：腐熟羊粪=5:3:2、园土：河沙：腐熟羊粪=6:3:1。
Effects of Different Substrate Ratios on Hippophae rhamnoides L. Seedlings in the Front Mountain Belt of the Northern Slope of Tianshan Mountains
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摘要: 为了筛选天山北坡前山带中国沙棘适宜的育苗基质配比，以园土、腐熟羊粪、河沙为试验材料，采用随机区组试验设计，通过方差分析、主成分分析、逐步回归分析等，对比分析不同育苗基质配比下中国沙棘苗生理生长指标，对中国沙棘苗进行综合评价，揭示该地区苗的生长特性，筛选出较优的育苗基质配比。结果表明，不同育苗基质配比对中国沙棘的生长量和生理指标存在差异；中国沙棘最佳基质配比为园土：腐熟羊粪：河沙=6:2:2。Abstract: In order to select appropriate substrate ratio of Hippophae rhamnoides L. in the front mountain belt of the northern slope of Tianshan mountains, garden soil, decomposed sheep droppings and river sand were used as the experimental material. The physiological growth index of Hippophae rhamnoides seedling with different ratios of seedling substrates were compared and analyzed by means of variance analysis, principal component analysis, stepwise regression analysis, etc. Finally, a comprehensive evaluation of Hippophae rhamnoides L. container seedlings was made to reveal the growth characteristics of seedlings in this area, and to selected a better ratio of seedling substrates. The results showed that there were differences in the growth and physiological index of Hippophae rhamnoides L. in different seedling substrates. The optimum substrate ratio of Hippophae rhamnoides was: garden soil: decomposed sheep droppings: river sand =6:2:2.
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表 1 育苗基质配方
Tab. 1 seedling substrate formula
育苗基质
Seedling substrate园土
Garden soil河沙
River sand腐熟羊粪
Decomposed sheep dungA1 6 2 2 A2 6 3 1 A3 5 3 2 注：表中各数字代表各种基质配方的体积比。
Note: The numbers in the table represent the volume ratio of various substrate formulas
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表 2 不同基质配方理化性质
Tab. 2 Physical and chemical properties of different substrates
育苗基质
Seedling substrate土壤容重/（g·cm−3）
Soil Bulk Density总孔隙度/%
Porosity有机质/（mg·kg−1）
organic matter水解性氮/（mg·kg−1）
Hydrolytic nitrogenpH值
pH value电导率/（ms·cm−1）
electrical conductivityA1 1.08 53.6 57.5 218.83 7.62 0.86 A2 1.23 58.1 41.3 119.91 7.63 0.57 A3 1.11 59.2 51.8 134.76 7.52 0.67
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表 3 不同基质的中国沙棘幼苗生长指标比较
Tab. 3 Comparison of growth index of H. rhamnoides seedlings with different substrates
育苗基质
Seedling substrate成活率/%
Survival rate苗高/cm
Seedling height地径/mm
Ground diameter主根长/cm
Taproot length侧根数/个
Number of lateral rootsA1 84.32+0.91a 33.47±2.14a 3.95±0.33a 22.19±0.35a 15.67±2.51a A2 83.41+1.71a 22.13±1.75b 2.95±0.07b 16.99±1.16b 11.00±1.00b A3 83.47+0.79a 26.86±4.90ab 3.57±0.45ab 19.17±1.42b 12.67±1.15ab
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表 4 不同基质中国沙棘幼苗的生物量
Tab. 4 Growth indexes of H. rhamnoides seedlings with different substrates
育苗基质
Seedling substrate地上鲜重/g
Fresh weight aboveground地上干重/g
Dry weight aboveground地下鲜重/g
Underground fresh weight地下干重/g
Underground dry weightA1 5.99±0.850a 3.73±0.390a 2.09±0.212a 0.80±0.030a A2 2.67±0.845b 2.02±0.895b 1.49±0.108b 0.51±0.031b A3 3.26±0.465b 1.80±0.120b 1.70±0.042b 0.60±0.021b
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表 5 不同基质中国沙棘幼苗的生理特性
Tab. 5 Physiological characteristics of H. korshinskii seedlings in different substrates
育苗基质 Seedling substrate A1 A2 A3 叶绿素总量/（mg·g−1）Total chlorophyll content 2.05±0.082a 1.78±0.091b 1.17±0.069c 可溶性蛋白/（mg·g−1）Soluble protein 10.96±1.173a 8.16±0.185b 9.24±0.673ab SOD/（mg·g−1） 856.12±32.494b 825.05±9.155b 907.72±11.478a MDA/（mg·g−1） 4.15±0.140b 4.35±0.049b 5.15±0.075a 脯氨酸/（mg·g−1）proline 166.77±7.295c 527.90±24.050b 730.56±19.543a
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表 6 生长量的线性回归方程
Tab. 6 Linear regression equation of growth
测定指标 Determination index 回归方程 regression equation R2 F P 生理指标 Physiological index Y1=0.798X1-0.746X5 0.992 67.584 0.035 Y2=0.953X1-0.495X5 0.876 54.357 0.024 光合指标 Photosynthetic index Y1=0.995X6+0.063X9 0.957 45.347 0.002 Y2=0.980X6-0.251X9 0.982 59.361 0.002
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表 7 主成分因子负荷系数和权重
Tab. 7 Principal component factor load coefficients and weights
主要影响因子 Main influencing factors 主成分 权重 苗高Seedling height 0.998 0.182 地径 Ground diameter 0.985 0.179 可溶性蛋白 Soluble protein 0.602 0.110 脯氨酸 Proline 0.996 0.181 细胞间CO2浓度 Intercellular CO2 concentration −0.99 0.180 蒸腾速率 Transpiration rate 0.919 0.167
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表 8 不同基质的中国沙棘幼苗综合评价
Tab. 8 Subordinate function values of H. rhamnoides seedlings in different substrates
主要影响因子
Main influencing factorsX(Zj) W(j) A1 A2 A3 A1 A2 A3 苗高Seedling height 1.000 0.000 0.148 0.182 0.000 0.076 地径Ground diameter 1.000 0.000 0.429 0.179 0.000 0.111 叶绿素含量Chlorophyll content 1.000 0.449 0.000 0.110 0.000 0.010 脯氨酸Proline 0.175 1.000 0.000 0.181 0.126 0.000 净光合速率Net photosynthetic rate 1.000 0.000 0.584 0.050 0.000 0.180 蒸腾速率Transpiration rate 1.000 0.568 0.000 0.167 0.000 0.164 D - - - 0.870 0.126 0.541 排序Rank - - - 1 3 2
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