嚴(yán)明建,呂直文,胡景濤,黃文章,雷樹凡,黃成志
(重慶三峽農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 重慶404155)
在不同生態(tài)區(qū)對(duì)水稻品種(組合)進(jìn)行多點(diǎn)試驗(yàn),目的是從中篩選出產(chǎn)量高、穩(wěn)定性好的組合進(jìn)入各級(jí)區(qū)域試驗(yàn);而不同區(qū)域試驗(yàn)的目的,也是優(yōu)選出高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的雜交水稻品種[1]。通常情況下,區(qū)域試驗(yàn)中都是用品種的平均產(chǎn)量(x)較對(duì)照增產(chǎn)的百分?jǐn)?shù)來(lái)估算產(chǎn)量水平,用標(biāo)準(zhǔn)差(Si)、變異系數(shù)(CV)或回歸系數(shù)(bi)來(lái)估測(cè)產(chǎn)量的穩(wěn)定性,用新復(fù)極差法測(cè)定參試品種之間產(chǎn)量差異的大小[2]。因此,在對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析時(shí),必須將上述參數(shù)全部計(jì)算出來(lái),才能對(duì)品種進(jìn)行全面綜合的分析,而目前還沒有一個(gè)綜合指標(biāo)可以既全面又準(zhǔn)確地反映品種的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性。溫振民等[3]在玉米品種選育過(guò)程中采用高穩(wěn)系數(shù)法(High Stability Coeffieient Method)對(duì)品種的高產(chǎn)性與穩(wěn)產(chǎn)性進(jìn)行綜合分析,取得了較理想的結(jié)果;張冬娟等[4]和張保亮[5]也成功地利用高穩(wěn)系數(shù)法分別對(duì)高梁和花生品種進(jìn)行了篩選。但他們?cè)诶酶叻€(wěn)系數(shù)法分析品種穩(wěn)定性時(shí),都是以各區(qū)試點(diǎn)的平均產(chǎn)量為參照數(shù)來(lái)統(tǒng)計(jì)品種產(chǎn)量的變異系數(shù)。但由于不同試點(diǎn)之間存在較大的生態(tài)差異性,從而使不同品種的產(chǎn)量差異較大,例如云南的紅河、文山與重慶相比,同一個(gè)品種的產(chǎn)量水平增減可達(dá)到20%以上,而不同品種的產(chǎn)量差異可達(dá)43%以上。這是區(qū)域生態(tài)特點(diǎn)與品種遺傳特性綜合作用所致,其中區(qū)域生態(tài)差異對(duì)這種增減變化所起的作用更大。因此,如果在品種穩(wěn)定性分析中,僅以產(chǎn)量的平均值進(jìn)行分析,會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)量級(jí)上的偏差而導(dǎo)致最終分析結(jié)果的偏差。筆者應(yīng)用高穩(wěn)系數(shù)法(HSC),并輔以適應(yīng)性參數(shù)法[6-7],以各品種在各試點(diǎn)平均產(chǎn)量以及各品種平均產(chǎn)量與各自試點(diǎn)對(duì)照品種產(chǎn)量的比值(無(wú)量綱化處理)作為參照數(shù),對(duì)不同品種產(chǎn)量的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià),以期為多點(diǎn)試驗(yàn)品種產(chǎn)量穩(wěn)定性分析提供依據(jù)。
試驗(yàn)以2013年度長(zhǎng)江上游中秈遲熟組A 組國(guó)家水稻品種試驗(yàn)匯總報(bào)告為數(shù)據(jù)來(lái)源,參試品種共11個(gè),分別為:T 優(yōu)1655(1)、瀘優(yōu)257(2)、瑞華218(3)、內(nèi) 香5A/ 川 恢907 (4)、竹 優(yōu)1013 (5)、德 香047A/R4923(6)、天龍優(yōu)1375(7)、鵬兩優(yōu)187(8)、綠優(yōu)4923(9)、德潤(rùn)1A/金恢8023(10)、Ⅱ優(yōu)838(11),其中,以Ⅱ優(yōu)838 為對(duì)照品種。
試驗(yàn)分布在16個(gè)不同生態(tài)區(qū)域,分別是:貴州黔東南、貴州黔西南、貴州陽(yáng)市、貴州遵義、陜西漢中、四川巴中、四川廣元、四川綿陽(yáng)、四川內(nèi)江、四川瀘縣、四川雙流、云南紅河、云南文山、重慶涪陵、重慶巴南、重慶萬(wàn)州,試驗(yàn)點(diǎn)海拔跨度為180~1 284 m。各試驗(yàn)點(diǎn)執(zhí)行統(tǒng)一試驗(yàn)方案,田間試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),3 次重復(fù),測(cè)量并計(jì)算各試點(diǎn)不同品種平均產(chǎn)量。
分析參照數(shù)分別為:W 1,以各品種在各試點(diǎn)的平均產(chǎn)量為參照數(shù);W 2,不同品種在不同試點(diǎn)與對(duì)照比值(數(shù)據(jù)的無(wú)量綱化處理)的均值作為參照數(shù)。
(1)數(shù)據(jù)的無(wú)量綱化處理:Yij=Xij/Xijck×100
式中,Xij為第i個(gè)品種在j 試點(diǎn)的觀察值,Xijck為i 品種在j 試點(diǎn)的對(duì)照品種觀測(cè)值。
(2)標(biāo)準(zhǔn)差Si采用Excel 軟件中的應(yīng)用函數(shù)進(jìn)行計(jì)算:Si=STDEVP(Xi︰Xn)
式中,Si為第i個(gè)參試種的標(biāo)準(zhǔn)差,為所有參試種標(biāo)準(zhǔn)差的平均值。
各試點(diǎn)不同品種平均產(chǎn)量如表1 所示。采用(1)式對(duì)參試水稻品種在各試點(diǎn)的產(chǎn)量進(jìn)行無(wú)量綱化處理,然后根據(jù)公式(2)~(4)分別計(jì)算各參數(shù),將結(jié)果整理成表2。從表2 中可以看出,W1、W2兩個(gè)參照數(shù)對(duì)于各參試品種產(chǎn)量高低的位次是一樣的,但其標(biāo)準(zhǔn)差有較大的變動(dòng),為了便于比較,將W1、W2兩個(gè)參照數(shù)所得標(biāo)準(zhǔn)差分別除以它們的平均數(shù),繪成圖1。
表1 參試水稻品種在各試點(diǎn)的產(chǎn)量 (kg/hm2)
表2 W 1、W 2 參照數(shù)分析結(jié)果對(duì)比
圖1 各品種在不同參照系下適應(yīng)性參數(shù)的比較
由圖1 不難看出,變動(dòng)最大的是3 號(hào),以W 1 為參照數(shù)時(shí),數(shù)值最小,排名第10 位,而以W 2 作參照數(shù)時(shí),數(shù)值最大,排第1 位,表明該組合在無(wú)量綱化前其產(chǎn)量在各試點(diǎn)絕對(duì)產(chǎn)量變幅最小,但通過(guò)無(wú)量綱化后,它在各試點(diǎn)其產(chǎn)量的增減幅度是最大的一個(gè)。因此,單從各試點(diǎn)絕對(duì)產(chǎn)量大小來(lái)看,該品種是最穩(wěn)定的,但以與對(duì)照比值結(jié)果作為參照數(shù)分析來(lái)看,該品種卻是一個(gè)最不穩(wěn)定組合。其次是2 號(hào)、6 號(hào)組合,以W1為參照數(shù)時(shí),2 號(hào)排第4 位,6 號(hào)排第2 位,表現(xiàn)出穩(wěn)定性較差,但在以W2為參照數(shù)時(shí),其排名分別下降到第8 位和第6 位,表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性;而5 號(hào)品種則相反,在以W1為參照數(shù)時(shí),排名第8 位,但在以W2為參照數(shù)時(shí)排名第4 位,其他各品種均有不同程度的變化。總之,采用兩個(gè)不同參照數(shù)分析得到的標(biāo)準(zhǔn)差差異較大。
分析中高穩(wěn)系數(shù)的運(yùn)算過(guò)程參入了標(biāo)準(zhǔn)差,所得結(jié)果也與標(biāo)準(zhǔn)差值的大小具有相關(guān)性。從圖2 中可以看出,排名后5 位的品種其高穩(wěn)系數(shù)沒有變化,排名前5 位有小的變動(dòng)。在以W1為參照數(shù)時(shí),排名第2、4位的9、10 號(hào)品種,在以W2為參照數(shù)分析中下降到3、5 位;而在以W1為參照數(shù)分析中排名第3、5 位的2、4 號(hào)組合,在以W2為參照數(shù)分析中上升到2、4 位。
圖2 各品種在不同參照系下HSC 值及排名的比較
為了更直觀比較兩個(gè)參照數(shù)在穩(wěn)定性分析中的差異性,以穩(wěn)定性參數(shù)(ai)為橫坐標(biāo),參照數(shù)W1、W2值為縱坐標(biāo)(在W1參照數(shù)中,以ai=1,Xi=9 244.4 為原點(diǎn),在W2參照數(shù)中,以ai=1,Xi=105.33 為原點(diǎn)),作出品種穩(wěn)定性如圖3 和圖4。
通過(guò)圖3 和圖4 的比較不難看出,6 號(hào)及2 號(hào)在圖3 中為高不穩(wěn)定組合,在圖4 中則變?yōu)楦弋a(chǎn)穩(wěn)定組合,而在高穩(wěn)系數(shù)分析中,6 號(hào)排第1 位,2 號(hào)居第2位,二者具高度穩(wěn)合;9 號(hào)組合則由圖3 的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)組合變?yōu)閳D4 的高產(chǎn)不穩(wěn)定組合;3 號(hào)、5 號(hào)組合在圖3中是低產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)組合,而在圖4 中則變?yōu)榈彤a(chǎn)不穩(wěn)定組合,而1 號(hào)組合則由圖3 的低產(chǎn)不穩(wěn)定組合變?yōu)閳D4的低產(chǎn)穩(wěn)定組合。上述結(jié)果表明,兩個(gè)不同參照數(shù)分析所得穩(wěn)定性分析具有較大差異。
圖3 以平均產(chǎn)量值為參照數(shù)的穩(wěn)定性分析
圖4 以與對(duì)照值為參數(shù)的穩(wěn)定性分析
水稻區(qū)域試驗(yàn)是分布在不同海拔、不同生態(tài)區(qū)域的多點(diǎn)試驗(yàn),由于不同生態(tài)區(qū)氣候、土壤環(huán)境等具有較大的差異,因此對(duì)不同水稻品種的產(chǎn)量也將產(chǎn)生一定的影響,而這也是區(qū)域試驗(yàn)所希望的結(jié)果。為了使每個(gè)品種在不同區(qū)域的產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀具有可比性,在試驗(yàn)中一般設(shè)有1~2個(gè)對(duì)照,通過(guò)與對(duì)照品種的比較來(lái)估計(jì)并校正試驗(yàn)田、生態(tài)區(qū)的氣候及土壤環(huán)境的差異,充分利用對(duì)照品種在區(qū)域試驗(yàn)中對(duì)試驗(yàn)結(jié)果分析的價(jià)值,最終得到水稻品種在不同生態(tài)區(qū)的真實(shí)遺傳表現(xiàn);而以前在分析品種穩(wěn)定性時(shí)往往僅依據(jù)品種在各試點(diǎn)的平均產(chǎn)量,其分析結(jié)果是該品種表型產(chǎn)量在各試點(diǎn)的穩(wěn)定性,而不是各品種在各試點(diǎn)與對(duì)照增減水平的穩(wěn)定程度。
通過(guò)兩個(gè)不同參照數(shù)分析,二者在標(biāo)準(zhǔn)差、高穩(wěn)系數(shù)及穩(wěn)定性參數(shù)分析中都具有差異,筆者引入了Yi作為參照數(shù),其分析結(jié)果也是各品種在各試點(diǎn)與對(duì)照增、減情況的一個(gè)穩(wěn)定性分析,使品種在不同生態(tài)區(qū)的變異特性及穩(wěn)定性更為客觀、準(zhǔn)確,以此再采用高穩(wěn)系數(shù)法(HSC),并結(jié)合俞世蓉提出的適應(yīng)性參數(shù)法,使試驗(yàn)結(jié)果更為完善,對(duì)生產(chǎn)的指導(dǎo)性更強(qiáng)。
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