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关于抗旱指数

据《万方数据库》发布,1990-07-02《华北农学报》发表的作物抗旱指数的概念的论文至2010-07的二十年中国内期刊被引用频次190次,下载频次143次,位于《华北农学报》发表文章的首位。190篇引用抗旱指数的文章中包括:中国农大戴景瑞教授、西北农大胡银岗教授、薛吉全教授、南京农大黄丕生教授、戴廷波教授、山西农大李贵全教授、四川农大马均教授、贵州农大赵致教授、黑龙江农垦大学郑桂平教授等各位著名学者署名的文章,都支持1990年提出的概念。二十年来对抗旱指数的概念发生较大的争论。我保持沉默,只是最近几年许多核心刊物上发表的博士生论文仍然支持1990年提出的抗旱指数概念,促使我对争论的有关问题说明我的看法。

一、抗旱指数的概念公式

drought-1

1、受微积分变量思维的影响,不是以常量思维求具体的数值,而是以变量为对象,研究空间形式的数量关系。其典型的表达式是微商:dx/dy=f x)。这里x和y两个变量是存在本质联系的。

2、为了准确表述,这里我借用黑格尔的辩证语言。他说: 我们所寻求的不是它们直接的值,而只是这两个数彼此间相互的联系。这种联系就是比例的指数。 相互联系的原则是原因即因其在这一联系里是原因,所以同时是效果,效果即因其在这一联系里是效果,所以同时是原因。这样的观点特别适用于有生命的有机体的研究。

3、指数概念最初是学习生物统计中 Karl Pearson的

drought-3 公式得到的。G .W. Snedecor的教科书是我们读书时代的手册,他说

drought-3 ,一个离散的指数。分子和分母是有联系的。

drought-2

其概念涵义是基因型的抗性与旱地环境指数所表述的胁迫环境是存在本质联系的。(分子生物学的证明请参照刘强对DREB的研究和胡志昂对中性论和选择论的综合)。黑格尔把分子和分母两个量的比例称为指数,统计学也认为指数的质存在于这种比例的关系中。黑格尔还认为这种有质的量可以发展到质与量的统一。根据这种思路,我把DI的值称为抗旱指数。

4、有人提出去掉环境指数用对照的常量来代替drought-4他们称以上的比值为抗旱指数,可是分子和分母的两个基因型的数值clip_image004没有本质的联系,他们是独立的,因此所得的比值不可能存在于二者的关系中。

试验设计中我们通常用随机区组模式设一个或两个对照检验其他主处理的比较响应。模式的结构是:

drought-5

这个模型有一个重要的预设,就是处理的主效应不受区组或重复等环境效应的影响。

5、抗旱系数所表述的一个基因型的胁迫产量/同一基因型的非胁迫产量的比例是准确的,因为分子和分母存在量和质的联系。但是,

drought-6 的比例作为一种指数是对抗旱指数的误解,因为分子和分母的量和质是独立存在的。它们之间的比较可以用随机区组法进行。

二、回归模型中环境指数估计数值的独立性问题

1、环境指数的概念和方法是在回归模型中产生的。简单的回归模型的结构是

drought-7 回归计算中 回归系数b是对β的估计量,ε是从N(0,σ)抽取的一个随机变量,它与变量x无关,是独立的。这样,才能保证显著性测验t检验和F检验的进行。

2、关于独立性问题我在1982年出版的《作物遗传参数统计法》中作了概括的讨论。生统遗传学的早期学者Fisher,R.A.研究基因型和环境的互作关系时(1923)建立了一个线性模型:

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1938年Yates,F.将(gc)ij分解为βiIj+δij ,βiIJ是基因型对环境效应的回归系数,提出用试验品种的平均表现作为环境效应的数值代替化肥、水分等物理参数。后来,1963年的Finlay模型,1966年的Eberhart模型提供了研究人员可操作的回归模型。1971年Freenan,G.H.等提出计算环境指数的某一个小区产量数值同时用作计算某一基因型的数值,有随机变量不独立的问题,并提出改进方案。

Fripp,Y.J.于1972年试验证明用独立数据和非独立数据进行回归分析的结果基本一致。其他学者如Perkins等也发表了相同看法。

3、抗旱指数概念公式中引用了环境指数,但抗旱指数是一个比例指数,不是回归模型,不涉及回归模型中保证随机变量εjk的独立性从而进行t检验和F检验的问题。如果一定要追究独立性问题,建议参考我在《华北农学报》2000,15(3):16-19中讨论的办法去掉非独立的小区数据就是了。我已经做过计算去掉或不去掉非独立数据,测定结果是一致的。

三、结语

我所关注的是农作物环境适应性研究和评价中两种思维方式的不同。抗旱指数概念倾向于人工选择与自然选择相结合的策略,在此,我借用江苏程顺和等著名学者的语言说明这种策略:采用同一地区创造不同生态条件和不同生态区多点鉴定结合,发挥自然选择与人工选择综合作用,以提高育种效率。

请注意,这种策略支撑着相应的育种程序的结构。我借用邯郸马永安的创新来说明。他提出“双对照加压”策略,在黄淮北片选择中的对照是石4185和石5144,同一选择群体放在黄淮南片选择时,所用的对照是豫麦49等基因型。他填补了许多空白,获得庄巧生学术表彰。由单对照思维走向参照系思维还要经历漫长的过程。

兰巨生

2010-7-22

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