一年两季鲜食糯玉米区域试验的GGE双标图分析

王兵伟　覃嘉明　郑加兴　覃永嫒　黄安霞　时成俏

摘要：[目的]综合评价广西一年两季鲜食糯玉米区域试验品种基因型及基因型与环境互作的关系，为玉米区域试验和育种工作提供参考。[方法]应用GGE-biplot对广西2016年春季和秋季鲜食糯玉米区域试验的鲜穗产量进行GGE双标图分析，评价参试玉米品种的丰产性、稳产性和适应区域，以及各承试点的代表性和鉴别力。[结果]参试玉米品种与环境的综合评价分析结果表明，多数试点间存在正相关，其中春季试验北海和玉林及秋季试验北海和柳州试点间存在紧密正相关，对品种产量排序的影响相似。参试玉米品种适宜环境的分析结果表明，春季7个试点可分为4个生态区，秋季7个试点可分为3个生态区，直观展示了品种的适应性。参试品种丰产性和稳定性的分析結果显示，春季品种桂W1518和秋季品种百香糯1601在当季具有较好的丰产性和稳定性。环境鉴别力与代表性分析结果表明，春季柳州和南宁试点为较理想的试验环境，秋季玉林和河池试点为较理想的试验环境。[结论]GGE双标图直观展示了参试玉米品种的丰产性、稳产性和适应性，以及承试环境的鉴别力、代表性和生态类型，对玉米区域试验和育种工作具有重要参考价值。

关键词：糯玉米；一年两季；区域试验；GGE双标图

中图分类号：S513 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2017）11-1961-08

0引言

[研究意义]玉米在广西多数地区适合春季和秋季两季种植，春季生长期气温由低到高，降雨由少到多，秋季生长期气温由高到低，降雨由多到少，两季玉米生长期的热量、水分和光照等资源存在明显差异。区域试验是农作物品种审定推广的必要环节，也是鉴定参试品种丰产性、稳产性及区域适应性的重要手段，但参试品种因基因型与环境的共同作用，表现出不同年份（季节）、不同承试点的产量并不一致（姚海梅等，2016）。目前，我国尚无统一的玉米区域试验品种适应性评价方法（金石桥和许乃银，2012），以往采用的分析方法多为算数平均值法、线性回归法和AMMI模型（杨锦忠等，2011；王磊等，2016；吴雯雯和欧杨虹，2016）等，但前两种方法在评价品种基因型与环境互作方面具有较大局限性（WestcoR，1986），而AMMI模型只考虑基因型与环境的互作，又难以对基因型进行全面评价（金石桥和许乃银，2012）。GGE双标图分析是将基因型（G）及基因型与环境互作（GE）效应相结合形成的模型方法（Yan and Kang，2003），该方法弥补了上述方法的不足，且简单、直观、全面。因此，采用GGE双标图方法全面评价广西一年两季鲜食糯玉米区域试验品种基因型及基因型与环境互作的关系，对玉米育种、区域试验及栽培生产均有重要的参考价值。[前人研究进展]近年来，GGE双标图分析在一些作物的评价中已得到应用，如许乃银和金石桥（2010）采用该方法分析2008年长江流域棉花区试的皮棉产量，分别筛选出对皮棉产量鉴别力和代表性最强的5个试点；周长军（2012）对2009年8个地点的24份大豆材料进行GGE双标图分析，结果表明，AN2是一个既高产又稳产的品系，肇源和林甸既具有较好代表性又具有较强的鉴别力；许乃银等（2013）利用GGE双标图分析了2000-2010年的区试皮棉产量，将我国长江流域棉区15个试点划分为3个棉花生态区。GGE双标图分析在玉米上的应用也有少量报道，梁黔云等（2014）采用GGE双标图分析了贵州2012年玉米区域试验7个品种在5个试点的产量，结果表明，盛农4号品种既高产又稳产，大文县大方镇和威宁县小海镇的代表性和鉴别力最好；吕泽文等（2014）对2012年恩施玉米区域试验11个品种8个试点的产量进行GGE双标图分析，结果表明，恩玉单8号、G1004和HSl0375有较好的丰产性和稳定性，来凤、鹤峰试点具有较强的鉴别力和代表性；苏义臣等（2015）研究表明，2012年吉林省中早熟组玉米区域试验中，A01品种的丰产性和稳产性最好，白山河口点鉴别力及代表性最好；姚海梅等（2016）对2011-2012年甘肃玉米区试12个试点12个品系的产量进行GGE双标图分析，结果表明，品系2070和玉源209的丰产性和稳产性较好，临洮试点具有较好的鉴别力和代表性。可见，GGE双标图分析有利于鉴别高产稳产品种及生态区域的合理划分，是一种兼顾分析基因型及基因型与环境互作直观而有效的方法。[本研究切入点]农作物品种区域试验是多年（多季）、多点试验，试验结果受品种、环境及气候等多因素的相互影响，传统分析方法难以对参试品种和试验环境进行综合评价。GGE双标图分析能直观地展示品种和试验环境的综合情况，但目前利用该方法对一年两季鲜食糯玉米区域试验进行评价的研究尚无报道。[拟解决的关键问题]利用GGE双标图法对2016年广西鲜食糯玉米区域试验一年两季的产量数据进行分析比较，研究参试玉米品种的丰产性、稳产性和适应区域，以及各承试点的代表性和鉴别力，为其在玉米区域试验、栽培试验及育种工作中的应用提供参考。

1材料与方法

1.1试验材料与承试点情况

试验材料为2016年广西鲜食糯玉米品种区域试验的14个品种，由广西农业科学院玉米研究所提供，品种名称和参试单位见表1，承试点情况见表2。

1.2试验方法

田间试验于2016年进行，一年两季，采用问比法排列，不设重复，6行区，行长5.71m，行距0.70m，小区面积24m²。种植密度为52500株/ha，第1行和第6行为保护行，每个季节根据品种鲜食采收期（一般为授粉后22-25d）适时采收，取中间4行（16m²）统计去皮后的校正鲜穗产量（以下统称为鲜穗产量）。试验管理略高于当地生产水平，每一项田间管理技术措施均在同一天内完成。

鲜穗产量（kg/ha）=实际鲜穗产量+（实际鲜穗产量/实际株数）×0.7×（标准株数-实际株数）

式中，0.7为缩值系数，标准株数为单位面积的计划株数，实际株数包括空秆株。

1.3统计分析

采用GGE-biplot（Yan and Kang，2003）对参试糯玉米品种的鲜穗产量进行GGE双标图分析。

2结果与分析

2.1参试品种与环境的关系

GGE双标图中，两环境向量（指GGE双标图中原点到各承试点图标的连线）间夹角的余弦约等于两环境间的遗传相关系数，夹角越大，两环境的相关性越小，反之相关性越大；夹角小于90°为正相关，则两环境对品种的排序相似，大于90°为负相关，接近90°表示无相关性（严威凯，2010）。如图1所示，大部分试点环境存在正相关，个别试点环境存在一定的负相关，其中春季北海和玉林试点、秋季北海和柳州试点问的环境向量间夹角很小，说明两环境问存在较明显正相关，对品种产量的排序相似。

品种向量（指GGE双标图中原点到各参试品种图标的连线）与环境向量问夹角可反映品种与环境的关系，当一品种向量与某一环境向量问夹角小于90°时，该品种在这一环境的表现优于平均值；反之则低于平均值；夹角接近90°则接近平均值。从图1可看出，2016年春季桂糯519和黔糯868、秋季桂糯519和XN二号的品种向量与所有环境向量的夹角均大于90°，说明这些品种的鲜食产量均低于当季承试点的平均产量。其他品种向量均与某一个或多个环境向量的夹角小于90°，说明该品种在某一个或多个承试点的表现相对优于平均值。

2.2参试品种适宜环境的划分

将GGE双标图中最外围的品种连接成一个多边形，所有品种均包含在其中，再从原点出发作各边的垂直线，将GGE双标图划分为若干个区域，每一区域内的承试点构成一个试验环境生态区，每个区域顶点的品种则为该生态区最优或最差的品种。

如图2所示，2016年春季参试糯玉米鲜食产量GGE双标图被划分为6个区域，7个承试点落于GGE双标图的4个区域：贵港为一个生态区，品种LHY156表现最优；河池为一个生态区，品种绿糯2号表现最优；南宁、柳州和桂林为一个生态区，品种桂W1518表现最优；北海和玉林位于一个生态区，品种昊糯表现最优；未落在上述4个生态区的品种在7个承试点中表现一般。2016年秋季GGE双标图被划分为5个区域，7个承试点落于双标图的3个区域：北海、贵港和柳州为一个生态区，品种WQ2686表现最优；河池、玉林和桂林为一个生态区，品种昊糯表现最优；南宁为一个生态区，品种桂紫糯2016表现最优；未落在上述3个生态区的品种在7个承试点中表现一般。图2直观展示了品种的适应性，并对试点进行更准确的生态区域分类。

2.3参试品种丰产性和稳产性分析及理想品种筛选

在GGE双标图中，单箭头红线为平均环境轴，双箭头蓝线为平均环境纵轴，图3中春季（A）和秋季（A）图红轴上的圆圈与春季（B）和秋季（B）图红轴左侧的圆圈为平均环境值（图4同），春季（B）和秋季（B）图中平均环境轴右侧的圆圈为理想品种。品種图标在平均环境轴上的垂点越靠近箭头方向表示品种的丰产性越好（纵轴右边的品种产量高于均值），品种图标到平均环境轴的距离越短表示品种的稳定性越好，因此从GGE双标图中可直观看出品种的丰产性和稳定性（严威凯，2010）。理想品种应具备在不同环境中既高产又稳产，品种图标距理想品种越近，则该品种表现越优。

从图3可看出，2016年春季，桂W1518的丰产性最好，其次为昊糯、绿糯2号、百香甜糯888、桂紫糯2016、LHY156、WQ2686和百香糯1601，而桂紫糯526、柳糯592、XN二号、绿海花糯3号、黔糯868和桂糯519的丰产性表现一般。桂W1518、WQ2686、黔糯868和桂糯519的稳定性较好，LHY156和百香糯1601的稳定性较差。综合来看，春季品种桂W1518距理想品种最近，具有较好的丰产性和稳定性。

2016年秋季，昊糯的丰产性最好，其次为百香糯1601、桂紫糯2016、WQ2686、柳糯592、桂W1518、LHYl56和绿糯2号，百香甜糯888、XN二号、桂紫糯526、桂糯519、绿海花糯3号和黔糯868的丰产性表现一般。百香糯1601、柳糯592、xN二号和桂糯519的稳定性好，昊糯、桂紫糯2016、WQ2686、桂W1518和LHY156的稳定性较差。综合来看，秋季品种百香糯1601距理想品种较近，具有较好的丰产性和稳定性。

从参试鲜食糯玉米品种的平均产量（表3和表4）可看出，春季试验中桂W1518的平均产量最高，为11976kg/ha，其次为昊糯、绿糯2号和桂紫糯2016，桂糯519的平均产量最低（9911kg/ha）；秋季试验中昊糯的平均产量最高，为11432kg/ha，其次为百香糯1601（9681kg/ha）和桂紫糯2016，平均产量最低的也是桂糯519（9681kg/ha）。对比单纯的参试品种平均产量顺序，GGE双标图分析结果的品种丰产性顺序与之略有不同，但两种方法中丰产性最好和最差的几个品种的排序结果基本吻合。

2.4环境鉴别力与代表性分析及理想环境选择

在GGE双标图中，环境向量的长度反应承试环境对参试品种产量的鉴别力，向量越长，环境鉴别力越强；环境向量与正向平均环境轴间的夹角反映各环境的代表性，夹角越小，代表性越强，若大于90。则该试点不适合作为承试点（严威凯，2010）。图4春季（B）图和秋季（B）图中平均环境轴右侧的圆圈为理想环境，试验点距其越近则越接近理想环境。

从图4可看出，2016年春季，柳州、南宁、河池、玉林和贵港试点的鉴别力较强，桂林和北海试点的鉴别力相对较弱；7个承试环境向量与平均环境轴的夹角均小于90°，呈正相关，说明各试点均有较好的代表性，其中柳州试点的代表性最强，也更接近理想环境，其次为南宁试点。综合来看，春季柳州和南宁试点为较理想的试验环境。

2016年秋季，桂林、南宁和河池试点的鉴别力较强，柳州和贵港试点的鉴别力较弱；7个承试环境向量与平均环境轴的夹角均小于90°，呈正相关，说明各试点均有较好的代表性，其中玉林试点的代表性最强，其次为河池试点。综合来看，秋季玉林和河池试点为较理想的试验环境。

3讨论

农作物品种区域试验及育种工作中的新组合鉴定一般为多年（或多季）、多点试验，试验结果受品种、环境及气候等因素的相互影响，以往的传统分析方法难以对参试品种和试验环境进行综合评价。本研究应用GGE双标图对广西鲜食糯玉米一年两季的鲜穗产量进行分析，结果表明，GGE双标图分析不仅可对试验环境进行准确划分，评价承试环境的鉴别力和代表性，还可对品种的丰产性、稳定性和适宜环境等进行全面综合评价，信息量大且简单、直观、有效。与梁黔云等（2014）、吕泽文等（2014）、苏义臣等（2015）、姚海梅等（2016）对玉米区域试验评价的研究结果基本一致。

本研究中，参试品种与环境关系的分析结果表明，大部分试点环境向量问夹角小于90。，存在正相关，其中春季试验北海和玉林及秋季试验北海和柳州试点问存在紧密正相关，对品种产量排序的影响相似，与梁黔云等（2014）、苏义臣等（2015）、姚海梅等（2016）的研究结果类似。这意味着试验点的设置可能存在重复现象，种子管理部门和育种工作者在今后的多年多点试验中可考虑剔除一些重复设置的试点，在不影响试验结果的情况下提高效率、节约成本。在参试品种适宜环境的综合分析中，春季和秋季分別被划分为6个和5个区域，7个承试点落入图中的区域也存在差异，但GGE双标图不仅对承试环境进行了更准确的生态区域分类，还展示了品种的适应区域，更为直观和具有代表性。参试品种丰产性和稳定性的分析结果显示，春季试验中品种桂W1518的丰产性最好，且该品种距理想品种最近，具有较好的丰产性和稳定性；秋季试验中品种昊糯丰产性最好，品种桂百香糯1601、柳糯592、XN二号和桂糯519稳定性较好，其中百香糯1601距理想品种较近，具有较好的丰产性和稳定性。与单纯的品种平均产量排序相比，虽然GGE双标图分析结果的品种丰产性顺序与之略有不同，但两种方法中丰产性最好和最差的几个品种的排序结果基本吻合，与苏义臣等（2015）研究结果一致，主要是因为GGE双标图分析不是简单的品种产量算数平均值，而是对品种基因型及基因型与环境的互作关系的综合衡量和评价，同时兼顾品种的丰产性和稳定性，也能分辨出不同区域的适应品种，相对比单纯产量平均值更具说服力。

理想的承试地点应具备对参试品种有较强的鉴别力和对目标生态区有较强的代表性。本研究结果表明，春季柳州、南宁、河池、玉林和贵港试点的鉴别力较强，秋季桂林、南宁和河池试点的鉴别力较强；两季中7个承试点均有一定代表性，其中春季柳州和南宁试点的代表性较强，秋季玉林和河池试点的代表性较强，是较理想的试验环境。在区域试验和育种工作的多年多点试验中，鉴别力强但代表性弱的承试点可用于淘汰不稳定的品种，但不能用于筛选优良品种，如本研究中春季的贵港、玉林和秋季的南宁试点；只有具有较强鉴别力和较好代表性的承试点才能用来有效地选择高产稳产品种。

综上所述，相同玉米品种在同年两个季节种植，承试点的生态类型划分、鉴别力和代表性及品种的适宜环境、丰产性和稳产性均有较明显差异，说明广西一年两季玉米生长期的环境差异明显，研究结果反映了品种基因型和环境的共同作用。但本研究仅对一年内两季的试验数据进行GGE双标图分析，其结果是否具有代表性和重演性还有待通过多年多点的试验数据进一步验证。

4结论

通过GGE双标图对广西一年两季鲜食糯玉米区域试验鲜穗产量进行分析，可将春季7个试点分为4个生态区，秋季7个试点分为3个生态区，直观展示了品种的适应性；春季品种桂W1518具有较好的丰产性和稳定性，柳州和南宁试点为较理想的试验环境；秋季品种百香糯1601具有较好的丰产性和稳定性，玉林和河池试点为较理想的试验环境。GGE双标图直观展示了参试玉米品种的丰产性、稳产性和适应性，以及承试环境的鉴别力、代表性和生态类型，对玉米区域试验和育种工作具有重要参考价值。

（责任编辑王晖）