鄭 飛， 孔令杰， 劉瑞響， 張美景， 孟慶長(zhǎng)， 趙文明， 陳艷萍， 袁建華

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，江蘇南京 210014)

根據(jù)地理位置和氣候條件，江蘇省玉米生產(chǎn)劃分為徐淮夏玉米區(qū)和通揚(yáng)沿海春玉米區(qū)[1]。不同玉米品種適宜不同的種植區(qū)域[2]。一個(gè)新品種的推廣應(yīng)用前景除考慮它的豐產(chǎn)性外，更要兼顧它的穩(wěn)產(chǎn)性以降低推廣風(fēng)險(xiǎn)[3]。本研究于2013—2015年選擇江蘇春夏2個(gè)玉米生產(chǎn)區(qū)域共5個(gè)試驗(yàn)地點(diǎn)，對(duì)5個(gè)玉米品種和2個(gè)苗頭組合的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性進(jìn)行綜合分析，為新品種的選育、推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)

試驗(yàn)于2013—2015年在江蘇省鹽城市大豐區(qū)、睢寧縣、沭陽(yáng)縣、宿遷市洋河新區(qū)和豐縣進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料7個(gè)：鄭單958(對(duì)照1：黃淮海夏玉米組對(duì)照種、江蘇省夏玉米組對(duì)照種)、先玉335(對(duì)照2：黃淮海夏玉米種植面積大)和江蘇省農(nóng)科院自育品種蘇玉29(2010年?yáng)|南區(qū)國(guó)審)、蘇玉39(2014年福建省審定)、蘇玉41(2015年?yáng)|南區(qū)國(guó)審)、自育苗頭組合明玉1301(2016年江蘇省區(qū)試)、蘇試51417(2016年江蘇省區(qū)試)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 田間試驗(yàn)為3年多點(diǎn)試驗(yàn)，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，2次重復(fù)，以鄭單958作為對(duì)照，等行距種植，行距0.5 m，每小區(qū)4行，行長(zhǎng)5 m，每小區(qū)面積 10 m2，每小區(qū)76株，種植密度75 000株/hm2，籽粒產(chǎn)量按照每小區(qū)實(shí)收中間2行進(jìn)行折合，最終折合成產(chǎn)量。田間栽培管理按照當(dāng)?shù)赜衩状筇锷a(chǎn)水平。

1.3.2 分析方法 高穩(wěn)系數(shù)法(簡(jiǎn)稱HSC：High Stability Coefficient)[4]檢驗(yàn)品種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)進(jìn)行估算，高穩(wěn)系數(shù)越大表明品種高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)性越好。同時(shí)運(yùn)用加性主效應(yīng)和乘積交互作用模型(簡(jiǎn)稱AMMI：Additive Main Efects and Multiplicative Interaction)[5]對(duì)每一品種與環(huán)境交互作用進(jìn)行主成分分析(簡(jiǎn)稱IPCA：Interaction Principal Component Analysis)。若品種的IPCA1、IPCA2的平方和分別與總的平方和之比的和大于0.85，說(shuō)明IPCA1和IPCA2就可以解釋互作的絕大部分，IPCA2以后的信息可以忽略；若小于0.85，則需要進(jìn)一步計(jì)算IPCA3及以后的參數(shù)項(xiàng)[6-7]。品種IPCA的絕對(duì)值越大，說(shuō)明該品種的基因與環(huán)境互作普遍，該品種越不穩(wěn)定[8]。以品種、地點(diǎn)平均產(chǎn)量為橫坐標(biāo)，IPCA1為縱坐標(biāo)作圖，可通過(guò)雙標(biāo)圖直觀看出基因型、環(huán)境、基因型×環(huán)境互作的大致情況[8-9]。高穩(wěn)系數(shù)法計(jì)算公式：

所有數(shù)據(jù)應(yīng)用Microsoft Excel 2003和DPS7.05r軟件進(jìn)行系統(tǒng)分析及繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量方差分析

對(duì)試驗(yàn)的產(chǎn)量結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明地點(diǎn)間、品種間、年份間、地點(diǎn)與品種互作間、地點(diǎn)與年份互作間差異均達(dá)到了極顯著水平。

從表1可以看出，苗頭組合明玉1301產(chǎn)量最高，蘇玉39產(chǎn)量最低，其中明玉1301與蘇試51417差異不顯著，但與先玉335差異達(dá)到極顯著水平；鄭單958與蘇玉29差異不顯著，但與蘇玉41差異達(dá)到極顯著水平， 這與品種適應(yīng)性和抗逆性有明顯聯(lián)系。從各試驗(yàn)點(diǎn)平均產(chǎn)量可以看出，睢寧點(diǎn)產(chǎn)量最高，宿遷洋河點(diǎn)產(chǎn)量最低，并且5個(gè)點(diǎn)平均產(chǎn)量差異達(dá)到極顯著水平，這與各試驗(yàn)點(diǎn)土壤條件和氣候環(huán)境有密切聯(lián)系。

表1 各品種試驗(yàn)產(chǎn)量及多重比較結(jié)果 kg/hm2

注：同行、同列平均值數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示0.05水平差異顯著，不同大寫(xiě)字母表示0.01水平差異顯著。

2.2 各品種不同年份、不同地點(diǎn)間豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)性及適應(yīng)性分析

從表2可以看出，2013年度試驗(yàn)結(jié)果：明玉1301、蘇試51417比對(duì)照1(鄭單958)增產(chǎn)極顯著，分別增產(chǎn)16.51%和15.18%，其中明玉1301比對(duì)照2(先玉335)增產(chǎn)2.1%。2014年度試驗(yàn)結(jié)果：明玉1301、先玉335、蘇試51417和蘇玉41與對(duì)照1(鄭單958)差異達(dá)極顯著水平，分別比對(duì)照1增產(chǎn)14.45%、12.47%、11.77%和6.64%。其中僅有明玉1301比對(duì)照2(先玉335)增產(chǎn)1.77%。2015年度試驗(yàn)結(jié)果表明：明玉1301、蘇試51417和蘇玉41相比對(duì)照1(鄭單958)屬于增產(chǎn)顯著品種，其中明玉1301比對(duì)照2(先玉335)增產(chǎn) 8.79% 差異達(dá)極顯著水平；蘇試51417比先玉335增產(chǎn) 5.02%，但差異不顯著；蘇玉41較對(duì)照1(鄭單958)增產(chǎn)水平顯著，達(dá)6.58%。試驗(yàn)3年間，明玉1301都位居參試品種(組合)第1位。從數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果看出，2013年度高穩(wěn)系數(shù)的大小順序?yàn)椋合扔?35>蘇試51417>明玉1301>蘇玉41>蘇玉29>鄭單958>蘇玉39。2014年度高穩(wěn)系數(shù)的大小順序?yàn)椋禾K試51417>明玉1301>先玉335>蘇玉41>鄭單958>蘇玉29>蘇玉39。2015年度高穩(wěn)系數(shù)的大小順序?yàn)椋好饔?301>蘇試51417>先玉335>蘇玉29>蘇玉41>鄭單958>蘇玉39。綜合3年品種比較試驗(yàn)結(jié)果，從表3可以看出，明玉1301、蘇試51417和蘇玉41具有高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性，并且適應(yīng)性較廣，是具有良好推廣應(yīng)用前景的品種(組合)。

2.3 產(chǎn)量AMMI模型分析

由表4參試品種(組合)產(chǎn)量AMMI模型分析結(jié)果可知，基因效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)、基因與環(huán)境互作效應(yīng)均達(dá)到極顯著水平?；蛐烷g的變異平方和占總變異平方和的18.97%，環(huán)境間的變異平方和占總變異平方和的16.78%，而基因型和環(huán)境交互作用的變異平方和占15.04%，這說(shuō)明在試驗(yàn)中對(duì)產(chǎn)量影響作用大小順序?yàn)榛?、環(huán)境、基因與環(huán)境互作。分析結(jié)果顯示，IPCA1反映了89.3%的基因與環(huán)境的交互作用，同時(shí)也達(dá)到極顯著差異水平，說(shuō)明基因型與環(huán)境互作絕大部分變異集中在第一個(gè)IPCA軸上。因此可以用產(chǎn)量與IPCA1的雙標(biāo)圖反映品種(組合)間和產(chǎn)量間的豐產(chǎn)性與穩(wěn)定性，如圖1所示。

AMMI模型中，品種(組合)的橫坐標(biāo)數(shù)值越大，說(shuō)明該品種產(chǎn)量越高，豐產(chǎn)性越強(qiáng)，縱坐標(biāo)絕對(duì)值越小，說(shuō)明該品種穩(wěn)定性越強(qiáng)，適應(yīng)性越廣[8-9]。從圖1可以看出，在水平方向上基因型比環(huán)境的分布范圍廣，說(shuō)明基因型間的變異大于環(huán)境間的變異。明玉1301、蘇試51417產(chǎn)量高，豐產(chǎn)性強(qiáng)；蘇玉39產(chǎn)量低，豐產(chǎn)性差。垂直方向表明基因型與環(huán)境交互作用的差異，蘇玉41的IPCA1值的絕對(duì)值小，表明該品種對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)；明玉1301、蘇試51417的IPCA1值的絕對(duì)值相對(duì)較小，表明這2個(gè)組合也具有較強(qiáng)的廣適性；蘇玉29、蘇玉39的IPCA1值的絕對(duì)值大，表現(xiàn)不穩(wěn)定。環(huán)境IPCA絕對(duì)值大小順序?yàn)樨S縣(14.555 6)、大豐(-5.101 9)、睢寧(-4.705 8)、沭陽(yáng)(-2.971 6)和宿遷洋河(-1.776 4)，這說(shuō)明豐縣環(huán)境對(duì)品種(組合)篩選能力強(qiáng)，要求在豐縣種植的品種具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，宿遷洋河環(huán)境則對(duì)品種(組合)篩選能力低，大多數(shù)品種均適宜在該環(huán)境中種植。

2.4 品種組合產(chǎn)量豐穩(wěn)性分析

產(chǎn)量的正向離差越大說(shuō)明該品種(組合)豐產(chǎn)性越好，負(fù)向離差越大則豐產(chǎn)性越差[10-11]。從表5可以看出，這7個(gè)品種(組合)中明玉1301、蘇試51417豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)很好，其中明玉1301表現(xiàn)最為突出，具有較高的推廣應(yīng)用前景；蘇玉41穩(wěn)產(chǎn)性很好，豐產(chǎn)性較好，綜合評(píng)價(jià)良好，相對(duì)具有較大的推廣應(yīng)用空間；蘇玉29豐產(chǎn)性一般，穩(wěn)產(chǎn)性不好；蘇玉39豐產(chǎn)性與穩(wěn)產(chǎn)性都不好，在推廣應(yīng)用時(shí)需慎重。綜合各品種(組合)產(chǎn)量AMMI模型分析結(jié)果與高穩(wěn)系數(shù)法分析結(jié)果一致。但AMMI模型分析能利用雙標(biāo)圖更直觀地反映各品種(組合)豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性差異以及各試驗(yàn)點(diǎn)對(duì)品種篩選鑒別能力的大小[11-14]。

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平上差異顯著，不同大寫(xiě)字母表示在0.01水平上差異顯著。

表3 各品種豐產(chǎn)性及其穩(wěn)定性分析

表4 品比試驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果AMMI分析

注：“**”表示差異顯著性達(dá)0.01水平。

3 討論

從本研究分析結(jié)果可以看出，明玉1301、蘇試51417豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)很好，其中明玉1301表現(xiàn)最為突出，筆者認(rèn)為可以適當(dāng)進(jìn)一步增加該組合試驗(yàn)地點(diǎn)，以確保試驗(yàn)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。蘇玉41穩(wěn)產(chǎn)性很好，豐產(chǎn)性較好，綜合評(píng)價(jià)良好，具有較大的推廣應(yīng)用空間。蘇玉29、蘇玉39各試點(diǎn)產(chǎn)量不穩(wěn)定，受環(huán)境影響較大，在推廣應(yīng)用時(shí)應(yīng)選擇合適的區(qū)域種植。

從本試驗(yàn)采用的5個(gè)環(huán)境試驗(yàn)點(diǎn)來(lái)看，IPCA絕對(duì)值大小順序?yàn)樨S縣>大豐>睢寧>沭陽(yáng)>宿遷洋河，這說(shuō)明豐縣環(huán)境對(duì)品種(組合)篩選能力強(qiáng)。筆者認(rèn)為對(duì)玉米育種目標(biāo)而言，應(yīng)該充分重視品種對(duì)環(huán)境的敏感性，重視基因型和環(huán)境互作。品種(組合)在不同環(huán)境條件下的穩(wěn)產(chǎn)性更能反映該品種的抗逆性特征[15]。張世煌等認(rèn)為面對(duì)不可預(yù)測(cè)的災(zāi)害性氣候條件時(shí)，品種的抗性就是產(chǎn)量[16]。育種者在初級(jí)測(cè)配試驗(yàn)和中級(jí)測(cè)配試驗(yàn)中，試驗(yàn)地點(diǎn)應(yīng)盡可能安排在對(duì)品種(組合)篩選能力強(qiáng)的環(huán)境下進(jìn)行；高級(jí)測(cè)試環(huán)節(jié)涉及的試驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)更多，這樣才能對(duì)品種的風(fēng)險(xiǎn)性和豐產(chǎn)性作出全面而又準(zhǔn)確的評(píng)估，畢竟品種的廣適性是該品種市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，也是決定該品種市場(chǎng)壽命的關(guān)鍵因素之一[17-18]。

表5 各品種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性分析

本研究?jī)H對(duì)品種(組合)產(chǎn)量結(jié)果進(jìn)行了分析，沒(méi)有對(duì)品種的抗病性和抗倒性進(jìn)行系統(tǒng)分析，這對(duì)品種的適應(yīng)性分析結(jié)果的準(zhǔn)確性有一定的影響，在今后的同類試驗(yàn)時(shí)應(yīng)該結(jié)合品種多年多點(diǎn)的抗逆性分析結(jié)果。

AMMI模型分析方法在區(qū)域試驗(yàn)中應(yīng)用較多[9-13]，該方法能把方差分析和主成分分析結(jié)合在一起，通過(guò)IPCA雙標(biāo)圖能直觀明了地反映各品種(組合)的豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性，并且能深入了解品種與環(huán)境的互作效應(yīng)、試驗(yàn)地點(diǎn)篩選鑒別能力等[8]，為品種選育和推廣應(yīng)用提供科學(xué)有效的文獻(xiàn)依據(jù)和理論支持。本試驗(yàn)應(yīng)用AMMI模型分析品種豐穩(wěn)性時(shí)，所涉及的試驗(yàn)點(diǎn)偏少，對(duì)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性有一定的影響，試驗(yàn)得出的環(huán)境鑒別篩選能力和品種的豐穩(wěn)性結(jié)果雖與高穩(wěn)系數(shù)法分析結(jié)果基本一致，但還需要多年多點(diǎn)區(qū)域試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

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