楊美麗 程建梅 蘇玉杰 趙樹政 鹿紅衛(wèi)

（河南省鶴壁市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，鶴壁 458030）

河南省是全國重要的夏玉米種植區(qū)，玉米生產(chǎn)對保證河南省和國家糧食安全具有十分重要的意義。河南省夏玉米區(qū)地域廣闊，生長季節(jié)常遭遇高溫、大風(fēng)等極端氣候的影響，加之夏玉米品種數(shù)量眾多，品種退化嚴重，導(dǎo)致品種間產(chǎn)量變幅較大，因此，選育和推廣豐產(chǎn)性和穩(wěn)產(chǎn)性較好的夏玉米品種成為當前河南省玉米育種的重要任務(wù)[1-2]。玉米雜交種受環(huán)境因素影響較大，玉米新組合在多環(huán)境進行評價，可以為準確評價該組合的表現(xiàn)積累寶貴的數(shù)據(jù)，因此在玉米品種選育過程中需要經(jīng)過多年多點鑒定試驗，從而確定最佳種植和推廣區(qū)域。玉米子粒產(chǎn)量是由多基因控制的復(fù)雜數(shù)量性狀，受基因型效應(yīng)（G）、環(huán)境效應(yīng)（E）以及基因型與環(huán)境互作（GE）三者的共同影響，基因型與環(huán)境互作是影響品種產(chǎn)量穩(wěn)定性問題的根源，互作效應(yīng)越大，品種穩(wěn)定性越差，客觀、合理地進行穩(wěn)定性評價是玉米新品種區(qū)域推廣種植選擇的重要依據(jù)[3-4]。當前玉米品種豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性和適應(yīng)性評價研究使用較多的是AMMI模型和AMMI 雙標圖分析，可以更科學(xué)準確地分析多年多點鑒定試驗數(shù)據(jù)，為優(yōu)良品種的科學(xué)布局提供參考[5]。本研究以鄭單958 為對照，對3 個玉米新品種在河南省13 個試點的2 年區(qū)域試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，對參試品種的豐產(chǎn)性和適應(yīng)性進行綜合評價，為新品種在河南省合理布局和推廣利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料選用自主選育的玉米新品種永優(yōu)1583（國審玉20196219）、永優(yōu)1593（國審玉20196218）和永優(yōu)696（國審玉20206165）為試驗材料，以鄭單958（國審玉20000009）為對照，上述4 個材料分別以g-1～g-4 表示。

1.2 試驗設(shè)計試驗地點為13 個河南省夏玉米區(qū)試點，分別以e-1～e-13 表示河南鶴壁、河南滑縣、河南南樂、河南南陽、河南汝州、河南睢縣、河南溫縣、河南西華、河南新鄉(xiāng)、河南新鄭、河南長葛、河南鎮(zhèn)平、河南鄭州。試驗于2017-2018 年進行，采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，行長6m，行距0.66m，5 行區(qū)，3 次重復(fù)，小區(qū)面積20m2，密度為75000 株/hm2。實收中間3 行（面積12m2）計產(chǎn)，對照品種鄭單958 成熟時進行收獲。

1.3 產(chǎn)量測定收獲時，每個小區(qū)收獲中間3 行，稱取所有果穗鮮重，計數(shù)所有收獲穗數(shù)，依據(jù)平均穗重，選取有代表性的10 個果穗進行測產(chǎn)，最終記錄小區(qū)產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析采用Excel 2010 對試驗數(shù)據(jù)進行初步處理分析和作圖。使用DPS 7.05 進行方差分析、品種穩(wěn)定性分析及AMMI 模型分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性分析由表1 可知，2017 年、2018 年各試點變異系數(shù)分別為2.36%～10.01%和2.86%～12.13%，變異系數(shù)越小，表明試點穩(wěn)定性越好。2 年間各試點變異系數(shù)差別明顯，說明2 年試驗結(jié)果均可靠，效果較好。

表1 2017-2018 年參試品種各試點產(chǎn)量分析

豐產(chǎn)性參數(shù)效應(yīng)值越大，品種產(chǎn)量越高，穩(wěn)定性參數(shù)變異度越小，品種穩(wěn)定性越好。由表2 可知，2 年均是永優(yōu)696 產(chǎn)量最高，鄭單958 產(chǎn)量最低；永優(yōu)1583 穩(wěn)定性最差。2017 年鄭單958 穩(wěn)定性最強，2018 年永優(yōu)1593 穩(wěn)定性最強。

2.2 各參試品種環(huán)境與基因型互作效應(yīng)分析對參試玉米品種采用AMMI 模型進行環(huán)境與基因型互作效應(yīng)分析，由表3 可知，2017 年品種間、試點間差異均達到了極顯著水平，其中試點間的平方和占總變異平方和的90.27%，說明試驗中環(huán)境因素對產(chǎn)量影響較大；聯(lián)合回歸、基因回歸（品種）和環(huán)境回歸（試點）共解釋交互作用的43.34%；PCA1 和PCA2共解釋了互作效應(yīng)的72.59%，較好地分析了品種和試點間的互作效應(yīng)。

由表4 可知，2018 年參試玉米品種間、試點間平方和分別占總變異平方和的3.28%、79.97%，均達到極顯著水平；聯(lián)合回歸、基因回歸（品種）和環(huán)境回歸（試點）共解釋交互作用的39.01%；PCA1和PCA2 分別解釋了互作效應(yīng)的65.80%、27.39%，且均達到極顯著水平。

表2 2017-2018 年參試品種豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性分析

表4 2018 年參試玉米品種AMMI 模型分析

2.3 品種穩(wěn)定性和試點鑒別力分析由圖1 和圖2可以看出，在水平方向的產(chǎn)量高低上，試點分布位置比品種分散，說明試點變異大于品種變異，即同一品種在不同試點的產(chǎn)量差異較大，而同一試點的不同品種產(chǎn)量差異較小。IPCA1 值反映的是互作效應(yīng)的差異，因此在垂直方向上，品種越靠近0 值線，其穩(wěn)定性越好；試點離0 越遠，其鑒別力越大。所以2 年中g(shù)-4（鄭單958）的穩(wěn)產(chǎn)性均最好；結(jié)合產(chǎn)量因素，g-2（永優(yōu)1593）和g-3（永優(yōu)696）在2 年期間均表現(xiàn)為穩(wěn)產(chǎn)性居中，豐產(chǎn)性較高。2017 年的試點以e-8（河南西華）、e-13（河南鄭州）、e-5（河南汝州）和e-9（河南新鄉(xiāng)）的鑒別力較強，e-3（河南南樂）的鑒別力最弱。2018 年的試點則是e-7（河南溫縣）、e-4（河南南陽）和e-13（河南鄭州）的鑒別力較強，e-1（河南鶴壁）和e-9（河南新鄉(xiāng)）的鑒別力較弱。

圖1 2017 年品種、試點分布AMMI 雙標圖

圖2 2018 年品種、試點分布AMMI1 雙標圖

2.4 品種的試點適應(yīng)性分析圖3、圖4 分別將4個品種連接形成多邊形，經(jīng)過原點作出各邊的垂線，從而將多邊形分成幾個扇區(qū)，由此可以將試點分成不同的試驗環(huán)境，處于多邊形頂點的品種是該試驗環(huán)境中適應(yīng)性最好的品種；試點離原點越遠，其鑒別力越大，反之越?。煌簧葏^(qū)內(nèi)的品種和試點解釋了品種的最佳種植區(qū)域。由圖3 可知，2017 年的g-2（永優(yōu)1593）在試點e-1（河南鶴壁）和e-4（河南南陽）適應(yīng)性較好；g-3（永優(yōu)696）在試點e-3（河南南樂）和e-5（河南汝州）適應(yīng)性較好，但e-5（河南汝州）的試點鑒別力極弱；g-1（永優(yōu)1583）與試點e-2（河南滑縣）、e-7（河南溫縣）、e-11（河南長葛）、e-6（河南睢縣）、e-10（河南新鄭）、e-12（河南鎮(zhèn)平）同屬于一個扇面，g-1（永優(yōu)1583）在上述試點適應(yīng)性較好，其中e-2（河南滑縣）、e-7（河南溫縣）的試點鑒別力較弱；g-4（鄭單958）在試點e-13（河南鄭州）、e-8（河南西華）和e-9（河南新鄉(xiāng)）的適應(yīng)性較好，但e-13（河南鄭州）的試點鑒別力較小。

由圖4 可知，2018 年g-2（永優(yōu)1593）在試點e-8（河南西華）、e-5（河南汝州）和e-9（河南新鄉(xiāng)）適應(yīng)性較好；g-3（永優(yōu)696）在試點e-10（河南新鄭）、e-11（河南長葛）適應(yīng)性好；g-1（永優(yōu)1583）與試點e-4（河南南陽）、e-12（河南鎮(zhèn)平）、e-3（河南南樂）、e-6（河南睢縣）、e-2（河南滑縣）、e-1（河南鶴壁）同屬于一個扇面，因此其在以上區(qū)域適應(yīng)性較好，其中e-4（河南南陽）、e-12（河南鎮(zhèn)平）的試點鑒別力較差；g-4（鄭單958）在e-7（河南溫縣）、e-13（河南鄭州）適應(yīng)性好，但e-7（河南溫縣）的試點鑒別力較差。

圖3 2017 年品種穩(wěn)定性及試點鑒別力AMMI 雙標圖

圖4 2018 年品種穩(wěn)定性及試點鑒別力AMMI 雙標圖

3 結(jié)論與討論

在品種推廣應(yīng)用中，往往要考慮多年的綜合表現(xiàn)，而不是特定某一年的表現(xiàn)，因為同一品種在同一地點、不同年份往往表現(xiàn)不同，作物育種中的多年多點試驗的目的就在于客觀評價新品種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性，最終為品種找到最佳種植區(qū)域[6]。不同參試品種的試點適應(yīng)性及穩(wěn)定性相差較大，且不同年份差異顯著。如本研究中永優(yōu)696 和永優(yōu)1593 在2 年中產(chǎn)量均較高，但他們的試點適應(yīng)性相對較弱；滑縣、睢縣和新鄭這3 個試點的穩(wěn)定性在2 年間均相差較大，造成這種差異的原因主要是品種特性和試點的氣候條件。AMMI 模型分析可以將方差分析和主成分分析融為一體，能夠?qū)ζ贩N和試點互作進行顯著性分析，側(cè)重于品種穩(wěn)定性分析，是分析品種、環(huán)境互作效應(yīng)的有效方法[7-8]。方差分析結(jié)果顯示，2017 年、2018 年試點間平方和分別占總變異平方和的90.27%和79.97%，說明參試品種對環(huán)境極為敏感，環(huán)境是引起參試品種產(chǎn)量差異的主要原因。通過AMMI 模型對基因型與環(huán)境互作進行分解，2 年的主成分軸PCA1、PCA2 合計占交互作用平方和的72.59%、93.19%，其中2018 年表達的基因型與環(huán)境交互作用達到差異極顯著水平。AMMI 模型分析可以有效克服方差分析對于品種互作效應(yīng)分析過程中存在的局限性。在多點鑒定試驗中，參試品種和試點的選擇要綜合考慮品種和試點的代表性以及試點對品種的分辨能力[9-10]。通過AMMI 雙標圖對品種多年多點鑒定試驗進行比較分析可以直觀地看出參試品種的適宜種植區(qū)域，不同生態(tài)環(huán)境中，最理想的玉米品種應(yīng)具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、適應(yīng)性廣等特性[11]。本研究中永優(yōu)696 產(chǎn)量突出，適宜種植區(qū)域為南樂、汝州、新鄭和長葛，但汝州的試點鑒別力較弱；永優(yōu)1593 的產(chǎn)量較高，最佳種植區(qū)域為鶴壁、南陽、西華、汝州和新鄉(xiāng)；永優(yōu)1583 產(chǎn)量中等，在溫縣、滑縣、長葛等多個區(qū)域適應(yīng)性較好，說明該品種屬于廣適性品種；鄭單958 穩(wěn)產(chǎn)性較好，在鄭州、西華、新鄉(xiāng)的適應(yīng)性最好。

在篩選玉米品種進行大面積推廣時，首先要考慮環(huán)境因素的影響，也要高度重視基因型與環(huán)境的互作效應(yīng)，選擇與當?shù)丨h(huán)境適應(yīng)性更強的玉米新品種[12-13]。本研究通過AMMI 模型與AMMI 雙標圖2種分析方法相結(jié)合，一方面分析了品種和試點之間的互作效應(yīng)，明確了參試品種穩(wěn)定性和各試點的分辨力；另一方面對參試品種的豐產(chǎn)性和適應(yīng)性進行綜合評價，為參試品種找到最適種植區(qū)域提供了科學(xué)依據(jù)。