遼寧省水稻品種產量的穩定性、豐產性及主成分分析

趙 蔚，王 昊

（1 盤錦市現代農業發展中心，遼寧 盤錦 124010；2 遼寧省鹽堿地利用研究所，遼寧 盤錦 124010）

遼寧省是我國北方粳稻的重要產區， 其稻作歷史較為悠久。水稻種植面積在1949 年只有6.44萬hm2，2014 年已提高到56.21 萬hm2； 平均單產在1949 年只有2.07 t／hm2，2014 年已提高到8.03 t／hm2。 遼寧省稻作水平的提高既有栽培技術改進的原因，品種更新換代也發揮了重要作用。 高產、優質、多抗、廣適是評價水稻品種的主要標準，水稻品種穩定性、 豐產性則是衡量一個品種利用程度的主要依據［1、2］。 AMMI （additive main effects and ultiplicativeinteraction） 模型是主效應可加互作效應可乘的模型， 是分析作物品種區域試驗數據非常有效的模型之一，已在水稻、玉米、小麥等多個作物上得到應用［3-6］。 通過品種穩定性參數和豐產性的直觀分析， 更可對試驗品種進行直觀分析。本文旨在通過對23 個水稻品種在不同環境條件下的豐產性和穩定性分析， 為水稻品種的推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以2019 年遼寧省水稻中晚熟區域試驗數據為基礎進行AMMI 模型分析。 試驗點分別為天津天隆凌海站、遼寧省鹽堿地所、遼寧省水稻所、海城西四農科站、蓋州西海農場、燈塔市東古城合作社共6 個試驗點。 各試驗點試驗統一采用隨機區組設計，3 次重復，田間管理與當地生產相同。 23個試驗品種分別為：陽光稻63、鹽粳糯30、富禾稻272、遼粳1525、盤粳糯12、錦稻香103、盤粳14、隆粳213、天隆13、沈稻551、北粳1801、盤粳34、遼粳1678、北粳1702、鹽粳431、盤粳16、鹽粳752、佳昌稻6 號、渾粳32、萬利粳1 號、萬利粳3 號、營育稻2 號、鹽粳758，其代號分別為G1～G23。

1.2 分析方法

1.2.1 AMMI 分析 AMMI 模型可對品種進行可靠的穩定性分析， 并且可以鑒別一些具有特殊品種基因和環境互作的基因型， 針對某一特殊環境的特殊適應性的品種提供有價值的信息。

1.2.2 穩定性參數分析 在利用AMMI 模型的基礎上引入品種穩定性參數［7］。 其計算公式為：

式中：Dg 為品種的穩定性指標，Dg 值越小產量越穩定。 k=1，2……n，n 為顯著的IPCA 個數，PCAgk為品種G 的第k 個主成分得分；ωk為權重系數， 它表示每個IPCA 所解釋的平方和占全部IPCA 所解釋的平方和的比例。

1.2.3 主成分分析 采用DPS7.05 軟件對23 個品種每穴穗數、每穗總粒數、結實率、千粒重、穩定性參數進行主成分分析。

2 結果與方法

2.1 聯合方差及AMMI 模型分析

由表1 可見，基因型、環境型及基因型與環境型的交互作用方差均達到極顯著水平。 環境即試點間變異平方和 （SS） 占整個處理平方和的67.5%，基因型即品種平方和僅占8.2%，而品種和試點的交互作用的平方和占到24.3%。 說明試點間的變異起主導作用， 而交互作用的變異明顯大于品種間的變異。 對交互主成分的IPCA 的顯著性進行近似F 測驗，第1、第2、第3 交互作用乘積項的IPCA1、IPCA2、IPCA3 的F 值達到極顯著和顯著水平。 IPCA1、IPCA2、IPCA3 占總交互作用平方和的百分比分別為51.1%、25.8%、12.9%，而誤差僅占10.2%。可見，主成分分析比較透徹地分析了互作信息。

表1 聯合方差分析和AMMl 模型分析結果

2.2 品種豐產性、穩定性分析

23 個水稻品種產量在9.49 t／hm2～10.30 t／hm2之間，平均值為9.93 t／hm2。 穩定性參數（Dg）在0.05～0.80 之間，平均值為0.29。 在數據標準化的前提下，采用歐氏距離、最長距離法分別對23個品種的產量、穩定性參數進行系統聚類。在產量上，23 個品種可劃分為低產、 中產、 高產3 個區間，低產區間在9.40 t／hm2～9.70 t／hm2之間，中產區間在9.70 t／hm2～10.10 t／hm2之間，高產區間在10.10 t／hm2～10.40 t／hm2之間。 在穩定性參數上，23 個品種可劃分為高穩、中穩、低穩3 個區間，高穩區間在0～0.17，中穩區間在0.17～0.40，低穩區間在0.40～0.80。 依據23 個水稻品種產量、穩定性參數繪制各品種產量-Dg 交互作用雙標圖， 并依產量、 穩定性參數的區間劃分設定不同的空間區域（圖1）。 由圖1 可見。 第Ⅰ區域即低產-高穩區域無品種；第Ⅱ區域即低產-中穩區域包括盤粳糯12、錦稻香103、盤粳34、渾粳32；第Ⅲ區域即低產-低穩區域包括盤粳16、萬利粳3 號；第Ⅳ區域即中產-高穩區域包括鹽粳糯30、佳昌稻6 號；第Ⅴ區域即中產-中穩區域包括富禾稻272、 遼粳1525、盤粳14、遼粳1678、鹽粳752、鹽粳758；第Ⅵ區域即中產-低穩區域包括隆粳213、鹽粳431；第Ⅶ區域即高產-高穩區域包括天隆13、 沈稻551； 第Ⅷ區域即高產-中穩區域包括陽光稻63、北粳1801、北粳1702、萬利粳1 號；第Ⅸ區域即高產-低穩區域只有營育稻2 號。 第Ⅱ～第Ⅸ區域所含品種分別占品種總數的17.4%、8.7%、8.7%、26.1%、8.7%、8.7%、17.4%、4.3%。 可見，天隆13、沈稻551 的產量豐產性和穩定性最好， 而陽光稻63、北粳1801、北粳1702、萬利粳1 號也具有較好的產量豐產性和穩定性。

2.3 品種產量性狀及穩定性參數的主成分分析

通過對產量、水稻產量構成性狀每穴穗數、總粒數、結實率、千粒重及穩定性參數（Dg）進行主成分分析， 以特征根累計貢獻率大于85.0%為標準，確定3 個主成分，累計貢獻率達到85.4%。 第1 主成分特征根為1.996，貢獻率為39.9%，主要由每穗總粒數決定； 第2 主成分特征根為1.232，貢獻率為24.6%，主要由結實率、每穴穗數決定；第3 主成分特征根為1.040， 貢獻率為20.8%，主要由穩定性參數決定（表2）。

表2 香稻品種品質性狀主成分分析

為考察3 個主成分的關系， 依23 個品種第1、第2、第3 主成分值進行繪制三維空間散點圖（圖2）。 可以看出，在第3 主成分方向上23 個品種可劃分為3 個類群。 第1 類群包括鹽粳糯30、天隆13、沈稻551、佳昌稻6 號共4 個品種，其穩定性參數（Dg）在0.047～0.119，平均值為0.086。第2 類群包括陽光稻63、富禾稻272、遼粳1525、盤粳糯12、錦稻香103、盤粳14、北粳1801、盤粳34、遼粳1678、北粳1702、鹽粳752、渾粳32、萬利粳1 號、鹽粳758 共14 個品種，其穩定性參數（Dg）在0.174～0.367，平均值為0.242。 第3 類群包括隆粳213、鹽粳431、盤粳16、萬利粳3 號、營育稻2號共5 個品種，其穩定性參數（Dg）在0.522～0.799，平均值為0.595。可以認為，第1 類群品種穩定性較高，第2 類群品種穩定性中等，第3 類群品種穩定性較低。 第1、第2、第3 類群品種在每穗總粒數上的平值分別為134.4 個、134.2 個、143.3 個，在結實率上的平值分別為89.5%、90.5%、90.1%，在每穴穗數上的平值分別為19.3 個、18.7 個、18.8 個。 可見，穩定性較高的品種每穴穗數較多。

3 結論

一個水稻品種能否被大范圍應用于生產，并在不同環境條件下發揮其生產潛力是品種推廣需要考慮的重要內容。 水稻品種的穩產性是品種基因型和環境互作的結果， 通過品種穩定性分析能有效地反映出參試品種穩定性方面的差異， 為不同稻區水稻品種選擇和推廣應用提供客觀的參考依據［8］。

本試驗通過對23 份中晚熟水稻新品系穩產性分析，其穩定性參數（Dg）大小依次為：佳昌稻6號（0.047）＜鹽粳糯30（0.081）＜沈稻551（0.096）＜天 隆13 （0.119）＜鹽 粳752 （0.199）＜盤 粳34（0.203）＜遼粳1678（0.204）＜盤粳14（0.209）＜北粳1702 （0.212）＜北粳1801 （0.220）＜萬利粳1 號（0.226）＜遼粳1525（0.241）＜富禾稻272（0.254）＜陽光稻63 （0.254）＜渾粳32 （0.299）＜鹽粳758（0.329）＜錦稻香103（0.367）＜鹽粳431（0.522）＜萬利粳3 號（0.537）＜隆粳213（0.557）＜營育稻2 號（0.559）＜盤粳16（0.799）。 水稻新品種的穩定性是品種推廣的主要鑒定指標， 但同時要堅持高產前提下的穩定性。結合品種豐產性進行綜合分析，本試驗中23 份水稻品種中天隆13、 沈稻551 豐產性、穩定性最好，其產量分別為10.30 t／hm2、10.10 t／hm2，穩定性參數（Dg）分別為0.119、0.096。 其次陽光稻63、北粳1801、北粳1702、萬利粳1 號也具有較好的產量豐產性和穩定性， 其產量分別為10.24 t／hm2、10.19 t／hm2、10.28 t／hm2、10.25 t／hm2，穩定性參數（Dg）分別為0.254、0.220、0.212、0.226。 其結果為品種審定和推廣提供了依據［9］。

水稻產量是由每穴穗數、 每穗總粒數、 結實率、千粒重等產量性狀構成。而不同性狀受環境影響不同［10］，本試驗中穩定性較高的品種其每穴穗數往往較多。 因此提高品種的穩產性和豐產性應在保證較多每穴穗數的前提下增加每穗粒數，協調結實率和千粒重，才能選育出高產、穩產、適應范圍廣泛的品種滿足生產的需要。