優良夏玉米品種穩定性和適應性評價

楊美麗 程建梅 蘇玉杰 趙樹政 鹿紅衛

（河南省鶴壁市農業科學院，鶴壁 458030）

河南省是全國重要的夏玉米種植區，玉米生產對保證河南省和國家糧食安全具有十分重要的意義。河南省夏玉米區地域廣闊，生長季節常遭遇高溫、大風等極端氣候的影響，加之夏玉米品種數量眾多，品種退化嚴重，導致品種間產量變幅較大，因此，選育和推廣豐產性和穩產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[1-2]。玉米雜交種受環境因素影響較大，玉米新組合在多環境進行評價，可以為準確評價該組合的表現積累寶貴的數據，因此在玉米品種選育過程中需要經過多年多點鑒定試驗，從而確定最佳種植和推廣區域。玉米子粒產量是由多基因控制的復雜數量性狀，受基因型效應（G）、環境效應（E）以及基因型與環境互作（GE）三者的共同影響，基因型與環境互作是影響品種產量穩定性問題的根源，互作效應越大，品種穩定性越差，客觀、合理地進行穩定性評價是玉米新品種區域推廣種植選擇的重要依據[3-4]。當前玉米品種豐產性、穩產性和適應性評價研究使用較多的是AMMI模型和AMMI 雙標圖分析，可以更科學準確地分析多年多點鑒定試驗數據，為優良品種的科學布局提供參考[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 年區域試驗數據進行統計分析，對參試品種的豐產性和適應性進行綜合評價，為新品種在河南省合理布局和推廣利用提供參考依據。

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1583（國審玉20196219）、永優1593（國審玉20196218）和永優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 試驗設計試驗地點為13 個河南省夏玉米區試點，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、河南新鄭、河南長葛、河南鎮平、河南鄭州。試驗于2017-2018 年進行，采用隨機區組試驗設計，行長6m，行距0.66m，5 行區，3 次重復，小區面積20m2，密度為75000 株/hm2。實收中間3 行（面積12m2）計產，對照品種鄭單958 成熟時進行收獲。

1.3 產量測定收獲時，每個小區收獲中間3 行，稱取所有果穗鮮重，計數所有收獲穗數，依據平均穗重，選取有代表性的10 個果穗進行測產，最終記錄小區產量。

1.4 數據統計與分析采用Excel 2010 對試驗數據進行初步處理分析和作圖。使用DPS 7.05 進行方差分析、品種穩定性分析及AMMI 模型分析。

2 結果與分析

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

表1 2017-2018 年參試品種各試點產量分析

豐產性參數效應值越大，品種產量越高，穩定性參數變異度越小，品種穩定性越好。由表2 可知，2 年均是永優696 產量最高，鄭單958 產量最低；永優1583 穩定性最差。2017 年鄭單958 穩定性最強，2018 年永優1593 穩定性最強。

2.2 各參試品種環境與基因型互作效應分析對參試玉米品種采用AMMI 模型進行環境與基因型互作效應分析，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%，說明試驗中環境因素對產量影響較大；聯合回歸、基因回歸（品種）和環境回歸（試點）共解釋交互作用的43.34%；PCA1 和PCA2共解釋了互作效應的72.59%，較好地分析了品種和試點間的互作效應。

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；聯合回歸、基因回歸（品種）和環境回歸（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 年參試品種豐產性、穩定性分析

表4 2018 年參試玉米品種AMMI 模型分析

2.3 品種穩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量差異較大，而同一試點的不同品種產量差異較小。IPCA1 值反映的是互作效應的差異，因此在垂直方向上，品種越靠近0 值線，其穩定性越好；試點離0 越遠，其鑒別力越大。所以2 年中g-4（鄭單958）的穩產性均最好；結合產量因素，g-2（永優1593）和g-3（永優696）在2 年期間均表現為穩產性居中，豐產性較高。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）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）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 品種的試點適應性分析圖3、圖4 分別將4個品種連接形成多邊形，經過原點作出各邊的垂線，從而將多邊形分成幾個扇區，由此可以將試點分成不同的試驗環境，處于多邊形頂點的品種是該試驗環境中適應性最好的品種；試點離原點越遠，其鑒別力越大，反之越小；同一扇區內的品種和試點解釋了品種的最佳種植區域。由圖3 可知，2017 年的g-2（永優1593）在試點e-1（河南鶴壁）和e-4（河南南陽）適應性較好；g-3（永優696）在試點e-3（河南南樂）和e-5（河南汝州）適應性較好，但e-5（河南汝州）的試點鑒別力極弱；g-1（永優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（河南鎮平）同屬于一個扇面，g-1（永優1583）在上述試點適應性較好，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）的適應性較好，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1593）在試點e-8（河南西華）、e-5（河南汝州）和e-9（河南新鄉）適應性較好；g-3（永優696）在試點e-10（河南新鄭）、e-11（河南長葛）適應性好；g-1（永優1583）與試點e-4（河南南陽）、e-12（河南鎮平）、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，因此其在以上區域適應性較好，其中e-4（河南南陽）、e-12（河南鎮平）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）適應性好，但e-7（河南溫縣）的試點鑒別力較差。

圖3 2017 年品種穩定性及試點鑒別力AMMI 雙標圖

圖4 2018 年品種穩定性及試點鑒別力AMMI 雙標圖

3 結論與討論

在品種推廣應用中，往往要考慮多年的綜合表現，而不是特定某一年的表現，因為同一品種在同一地點、不同年份往往表現不同，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性和穩定性，最終為品種找到最佳種植區域[6]。不同參試品種的試點適應性及穩定性相差較大，且不同年份差異顯著。如本研究中永優696 和永優1593 在2 年中產量均較高，但他們的試點適應性相對較弱；滑縣、睢縣和新鄭這3 個試點的穩定性在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，能夠對品種和試點互作進行顯著性分析，側重于品種穩定性分析，是分析品種、環境互作效應的有效方法[7-8]。方差分析結果顯示，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%，說明參試品種對環境極為敏感，環境是引起參試品種產量差異的主要原因。通過AMMI 模型對基因型與環境互作進行分解，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域，不同生態環境中，最理想的玉米品種應具有高產、穩產、適應性廣等特性[11]。本研究中永優696 產量突出，適宜種植區域為南樂、汝州、新鄭和長葛，但汝州的試點鑒別力較弱；永優1593 的產量較高，最佳種植區域為鶴壁、南陽、西華、汝州和新鄉；永優1583 產量中等，在溫縣、滑縣、長葛等多個區域適應性較好，說明該品種屬于廣適性品種；鄭單958 穩產性較好，在鄭州、西華、新鄉的適應性最好。

在篩選玉米品種進行大面積推廣時，首先要考慮環境因素的影響，也要高度重視基因型與環境的互作效應，選擇與當地環境適應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種分析方法相結合，一方面分析了品種和試點之間的互作效應，明確了參試品種穩定性和各試點的分辨力；另一方面對參試品種的豐產性和適應性進行綜合評價，為參試品種找到最適種植區域提供了科學依據。