基于GEE的2018年我国冬油菜长江下游区域试验试点与品种评价

余泽恩， 罗莉霞， 张 芳， 洪美艳， 张向向， 郭瑞星

(1.中国农业科学院油料作物研究所， 湖北 武汉 430062；2.农业农村部全国农业技术推广服务中心， 北京 100026)

油菜作为我国主要油料作物，其产品菜油消费量约占全国的35%～40%[1]。油菜籽及菜籽油富含菜籽多酚、维生素E、植物甾醇等营养物质[2]，具有较高的营养价值。油菜的杂交品种选育远超常规品种选育，且以中晚熟品种居多，早熟的品种少，双低油菜几乎取代了常规油菜[3-4]。目前，我国油菜产量增长稳定，农艺性状、经济性状均有改善和提高[5]。长江下游是我国的油菜主产区，然而，近些年长江中下游地区极端天气频发，极端降水更加集中、降水量更大[6]，降水呈现季节内振荡差异，春夏差异增大[7-8]，地区小气候差异增大[9]，农药、化肥价格上涨，务农成本逐年提高，给长江下游地区油菜产业带来巨大负面影响，也给油菜区试评价增加了难度。

油菜区试是油菜新品种通过审定的主要途径，如何科学、合理、适时、有效地评价参试品种的丰产性、稳产性、适应性是摆在区试工作者面前的难题。作物产量在区域试验中要受到试点(环境)、品种(基因型)和环境与基因型互作的影响，GGE双标图则能够同时考虑基因型和基因环境之间的互作关系，有效评价各试点的鉴别力、代表性和品种的适应性、丰产性与稳定性。

GGE双标图已经有了非常广泛的运用，胡飞等[10]研究了2009年湖北省玉米区域试验数据，发现HK 9509、SX 0759、HZ 06148、KN 0901 共4个品种的丰产性、稳产性较好，宜昌市、长阳土家族自治县、建始县等试点鉴别力较强，恩施市、仙桃市、长阳土家族自治县等试点代表性较强；王兵伟等[11]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，发现春季品种桂W 1518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，春季柳州和南宁为较理想的试验环境，秋季玉林和河池为较理想的试验环境；郭敏杰等[12]分析花生区试中参试品种的丰产性、稳产性、适应性及各个试点的区分力和代表性时发现，徐0316、商花11号和开农705是较理想的品种，日照、菏泽和济宁是理想的试点，具有较好的区分力和代表性；柳娜等[13]运用GGE双标图筛选出了在甘肃局部地区有推广价值的春小麦品种(系)以及具有代表性和良好鉴别力的试点；L.S. Fayeun[14]等运用GGE双标图分析了尼日尼亚西南部的南瓜叶产量;Zhang Panpan等[15]则运用GGE双标图分析了黍的产量和稳定性。

GGE双标图在油菜区试评价中已经有了一些运用，张毅[16]运用GGE双标图评价了2016—2017年度国家冬油菜区试长江下游地区油菜品种的稳定性和丰产性，黄大明等[17]运用GGE双标图评价了湖北省油菜区试品种和试点。

然而GGE双标图在油菜区试评价中运用依然较少。本研究利用GGE 双标图分析2017—2018年度国家油菜区域试验长江下游地区的区试数据，综合评价参试品种的丰产性、稳定性、适应性及各试点的鉴别力和代表性，以期为油菜新品种的选育及推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

研究数据来源于2017—2018年度国家冬油菜新品种区域试验长江下游区(A、B、C、D组) 的试验结果。参试品种及其编号和承试单位见表1。对照为秦优10号(ck)。各试点按统一试验方案严格执行，采用随机区组排列，3次重复，小区净面积为20 m2，种植密度为2.3万～2.7万株·(667 m2)-1，移栽密度为1万株·(667 m2)-1左右。试点编号L 03和L 15均为安徽省合肥市，但由不同的单位承办(见表1)，因此分为2个编号。

1.2 分析方法

采用Excel 2007软件整理数据，采用DPS软件进行油菜产量联合方差分析，采用GenStat软件中的GGE biplot进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 油菜产量联合方差分析

对区域试验参试品种的产量进行联合方差分析，结果表明(表2)，油菜产量变异来源中，基因型效应(G)、环境效应(E) 和基因型与环境互作效应(GE) 均达极显著水平(p<0.01)。C、D组油菜区域试验产量数据的联合方差分析中，环境效应对处理变异的贡献大于基因型效应和基因型与环境互作效应，A组环境效应对处理变异的贡献小于基因型效应和基因型与环境互作效应，B组环境效应对处理变异的贡献大于基因型效应而小于基因型与环境互作效应。其中，A组油菜区域试验中基因型效应、环境效应和基因型与环境互作效应的变异分别占处理总变异的35.66%、26.63%和37.72%，B组区域试验分别为20.98%、32.88% 和46.14%，C组分别为14.46%、54.49%和31.05%，D组区域试验分别为5.87%、62.92% 和31.22%。4组试验平均环境效应占处理平方和的44.23%，基因型效应占19.24%，基因型与环境互作效应占36.53%。除A组外，其它3组试验中环境效应都是产量变异的主要来源。

2.2 油菜品种的丰产性和稳产性分析

利用GGE双标图可以解释基因与环境互作变异(图1)。横坐标轴代表第一主成分(PC 1)；纵坐标轴代表第二主成分(PC 2)，分别能解释A组基因与环境互作变异的78.59%，B组的63.11%，C组的59.14%和D组的51.42%。带有箭头的线段表示平均环境轴，箭头方向表示产量增大方向。以下为各组本年度丰产性排序：

A组：浙油杂1510>中油600>中油28>大地279>嘉油1518>秦优10号>科乐油2号>宁油26>苏1701>东飞1号>衢油66>中种油218(图1 A)。

B组:创杂油17号>越优1510>华油杂704>合油杂2705>沣油731>宁杂158>中油752>>秦优10号>天禾油23>沪油杂20号>黔杂1793>川油67(图1 B)。

C组：16 HY 1>华秦油821>陕油98>秦油1703>金油杂6号>金油杂8号>庆油8号>核杂23号>秦优10号>陕油1606>兴油571>华油杂28(图1 C)。

D组：浙油505>陕油1203>天禾油17>>希望411>秦优42>赣油杂703>豪油58>陕油75>合油杂4705>16 GY 2>秦优99>秦优10号(图1 D)。

过品种所在点向平均环境轴作垂线(图1)，其垂线长度代表该品种的稳产性，即长度越长表示稳产性越差，越短表示稳产性越好。本年度各组品种稳产性分析结果：

A组：秦优10号>科乐油2号>中油28>中油600>衢油66>大地279>嘉油1518>中种油218>浙油杂1510>宁油26>东飞1号>苏1701(图1 A)。

B组：川油67>越优1510>沪油杂20号>天禾油23>合油杂2705>秦优10号>华油杂704>黔杂1793>沣油731>中油752>创杂油17号>宁杂158(图1 B)。

C组：核杂23号>16 HY 1>陕油98>秦油1703>金油杂6号>兴油571>华油杂28>秦优10号>庆油8号>华秦油821>陕油1606>金油杂8号(图1 C)。

D组：合油杂4705>陕油1203>秦优99>希望411>秦优42>秦优10号>16 GY 2>陕油75>天禾油17>浙油505>赣油杂703>豪油58(图1 D)。

表1 参试品种和分布概况

分组编号品种产量/[kg·(667m2)-1]承试地点AZy600中油600181.10Kly2科乐油2号162.82Ny26宁油26154.66Df1东飞1号141.94S1701苏1701148.19Jy1518嘉油1518162.48Qy66衢油66138.72Zzy218中种油218126.21Zyz1510浙油杂1510180.09Zy28中油28173.06Dd279大地279170.79Qy10秦优10号(ck)162.39上海市奉贤区(L01)、安徽省巢湖市(L02)、合肥市(L03)、六安市(L04)、滁州市(L05)、芜湖市(L06)、江苏省扬州市(L07)、南京市(L08)、苏州市(L09)、浙江省杭州市(L10)、湖州市(L11)、嘉兴市(L12)BNz158宁杂158162.73Czy17创杂油17号181.04Hyz704华油杂704174.66Hyz20沪油杂20号157.51Cy67川油67144.71Qz1793黔杂1793154.11Fy731沣油731164.10Yy1510越优1510179.32Thy23天禾油23159.10Hyz2705合油杂2705169.96Zy752中油752164.87Qy10秦优10号(ck)164.54上海市奉贤区(L01)、安徽省巢湖市(L02)、合肥市(L03)、六安市(L04)、滁州市(L05)、芜湖市(L06)、江苏省扬州市(L07)、南京市(L08)、苏州市(L09)、浙江省杭州市(L10)、湖州市(L11)、嘉兴市(L12)CSy98陕油98183.57Jyz6金油杂6号183.00Qy1703秦油1703182.75Hz23核杂23号169.41Hqy21华秦油821192.34Sy1606陕油1606169.14Xy571兴油571165.28Hyz28华油杂28164.56Qy8庆油8号174.40Jyz8金油杂8号181.7016HY116HY1194.42Qy10秦优10号(ck)168.69上海市奉贤区(L01)、安徽省巢湖市(L02)、全椒县(L13)、铜陵市(L14)、六安市(L04)、合肥市(L15)、江苏省扬州市(L07)、南京市(L08)、如皋市(L16)、浙江省湖州市(L11)、嘉兴市(L12)DZy505浙油505174.02Qy99秦优99157.31Sy1203陕油1203180.94Thy17天禾油17176.05Qy42秦优42168.52Hyz4705合油杂4705167.50Hy58豪油58172.3816GY216GY2163.26Sy75陕油75167.41Gyz703赣油杂703179.95Xw411希望411173.79Qy10秦优10号(ck)161.69上海市奉贤区(L01)、安徽省巢湖市(L02)、全椒县(L13)、铜陵市(L14)、六安市(L04)、滁州市(L05)、合肥市(L15)、江苏省扬州市(L07)、南京市(L08)、浙江省湖州市(L11)、嘉兴市(L12)

A组中，浙油杂1510丰产性好，丰产性较好的品种有中油600、中油28、大地279、嘉油1518，对照秦优10号居中，中种油218产量低于其他品种；秦优10号稳产性好，科乐油2号、中油28、中油600、衢油66稳产性较好，苏1701稳产性较差，中油600、中油28等品种稳产性和丰产性均较好。B组中创杂油17号产量最高，越优1510次之，华油杂704、合油杂2705、沣油731表现亦较好，川油67丰产性较差；稳产性方面，川油67表现最好，越优1510次之，沪油杂20号、天禾油23、合油杂2705表现较好，宁杂158较差，其中越优1510、合油杂2705稳产性和丰产性均表现较好。C组中16 HY 1丰产性好，华秦油821、陕油98、秦油1703、金油杂6号丰产性表现较好，兴油571、华油杂28丰产性差；稳产性方面，核杂23号、16 HY 1、陕油98、秦油1703、金油杂6号表现较好，金油杂8号表现较差，16 HY 1、陕油98、秦油1703、金油杂6号丰产性和稳产性均表现较好。D组中，浙油505丰产性最好，较好的有陕油1203、天禾油17、希望411、秦优42，秦优10号丰产性较差；稳产性表现较好的品种有合油杂4705、陕油1203、秦优99、希望411、秦优42，豪油58的稳产性表现较差；陕油1203、希望411丰产性、稳产性均较好。

表2 品种产量联合方差分析

组别变异来源自由度df平方和SS均方MSFA区组2425774.253471073.927235.46662**基因型11115889.4814810535.4074153.62844**环境1186545.481487867.7710440.04936**基因型×环境(GE)121122581.530621013.070505.15684**误差26451863.28998196.45186总变异431402654.03704B区组2418761.59722781.733223.25667**基因型1143446.518523949.6835016.45420**环境1168086.518526189.6835025.78594**基因型×环境(GE)12195547.95143789.652493.28966**误差26463370.82172240.04099总变异431289213.40741C区组2234537.750001569.897737.98800**基因型1138230.626263475.5114817.68421**环境10144027.7171714402.7717273.28464**基因型×环境(GE)11082065.23246746.047573.79606**误差24247560.72461196.53192总变异395346422.05051D区组2221186.40278963.018316.00058**基因型1119190.303031744.5730010.87045**环境10205801.3737420580.13737128.23502**基因型×环境(GE)110102116.39207928.330845.78444**误差24238838.01324160.48766总变异395387132.48485

注：“*”表示在p<0.05水平上差异极显著，“**”表示在p<0.01水平上差异极显著。

2.3 油菜品种的综合性能分析

以平均环境轴上的箭头所指的点为圆心作同心圆，参试品种越靠近圆心表示该品种的综合性能越好。图2表明，长江下游区试A组参试品种综合性能排序为：中油600>中油28>浙油杂1510>秦优10号>大地279>科乐油2号>嘉油1518>宁油26>苏1701>衢油66>东飞1号>中种油218(图2 A)；B组综合排序为：越优1510>创杂油17号>华油杂704>合油杂2705>沣油731>秦优10号>中油752>天禾油23>宁杂158>沪油杂20号>黔杂1793>川油67(图2 B)；C组综合排序为：16 HY 1>陕油98>华秦油821>秦油1703>金油杂6号>庆油8号>金油杂8号>核杂23号>秦优10号>兴油571>陕油1606>华油杂28(图2 C)；D组综合排序为：陕油1203>浙油505>希望411>秦优42>天禾油17>陕油75>赣油杂703>合油杂4705>豪油58>16 GY 2>秦优99>秦优10号(图2 D)。

综合各组丰产性和稳产性表现，A组中油600、B组越优1510、C组16 HY 1和D组陕油1203均为各小组的较理想品种，对照秦优10号在A、B、C组表现均居中，而在D组中综合性能较差。

2.4 油菜参试品种的适应性分析

图3中将距离原点最远的品种连接构成1个多边形，过原点分别作多边形每条边的垂线，将整个图分成多个扇形区域，试验点分成不同的组。同一扇形区域内，所有试点表现最好的品种正好位于该区域内多边形顶点，扇形区域中所包含的试点越多说明该品种的适应性越广。

图1 参试品种的丰产性和稳产性

A组(图3 A)中，位于顶点的品种分别是中种油218、中油769、宁油26、浙油杂1510、中油600、中油28、大地279、苏1701、东飞1号。其中，浙油杂1510、中油600、秦优10号、科乐油2号所在扇区内包含上海市奉贤区、安徽省合肥市、安徽省六安市、安徽省滁州市、安徽省芜湖市、江苏省扬州市、江苏省南京市、浙江省杭州市、浙江省湖州市、浙江省嘉兴市共10个试点，东飞1号、苏1701所在扇区包含1个试点江苏省苏州市，大地279、中油28所在扇区也包含1个试点安徽省巢湖市，其他品种所在扇区没有包含试点。

B组(图3 B)中位于多边形顶点的品种是宁杂158、华油杂704、越优1510、创杂油17号、黔杂1793和川油67。其中，越优1510、创杂油17号、合油杂2705所在扇区包含8个试点，分别是安徽省巢湖市、安徽省六安市、安徽省滁州市、安徽省芜湖市、江苏省南京市、浙江省杭州市、浙江省湖州市、浙江省嘉兴市，宁杂158、中油752、沣油731、华油杂704所在扇区包含安徽省合肥市、江苏省扬州市共2个试点，其他品种所在扇区未包含试点。

C组(图3 C)中处于顶点位置的品种分别是金油杂8号、16 HY 1、华秦油821、陕油1606、兴油571和华油杂28。适应性最广的品种分别是金油杂8号、金油杂6号，包含5个试点，分别是上海市奉贤区、安徽省巢湖市、安徽省六安市、浙江省嘉兴市、安徽省合肥市，陕油98、16 HY 1所在扇区包含3个试点，分别是江苏省扬州市、江苏省南京市、安徽省铜陵市，秦油1703、华秦油821所在扇区包含3个试点，分别是浙江省湖州市、安徽省全椒县、江苏省如皋市，其他品种所在扇区未包含任何试点。

图2 品种的综合性能

D组(图3 D)中处于顶点位置的品种分别是豪油58、天禾油17、浙油505、赣油杂703、秦优10号。适应性最广的品种分别是陕油1203、希望411、秦优42、赣油杂703和浙油505，包含6个试点，分别是上海市奉贤区、安徽省滁州市、江苏省南京市、浙江省湖州市、安徽省全椒县、安徽省铜陵市，豪油58、陕油75和天禾油17所在扇区包含3个试点，分别是安徽省六安市、江苏省扬州市、安徽省合肥市，秦优99、秦优10号、合油杂4705、16 GY 2所在扇区包含浙江省嘉兴市1个试点。

2.5 试点的鉴别力和代表性

鉴别力和代表性(综合评价值)是评价一个试点是否有效的重要指标。对平均环境轴和平均环境值(直线上圆圈表示)画圆，试点所在的圆越小，说明该试点综合评价值越高(图4)。2017—2018年度各试点综合评价值排序为，长江下游A组：安徽省芜湖市>上海市奉贤区>江苏省南京市>浙江省杭州市>浙江省嘉兴市>安徽省六安市>浙江省湖州市>安徽省巢湖市>江苏省扬州市>安徽省合肥市>安徽省滁州市>江苏省苏州市(图4 A)。B组：浙江省湖州市>浙江省杭州市>上海市奉贤区>江苏省南京市>安徽省芜湖市>浙江省嘉兴市>安徽省滁州市>安徽省六安市>安徽省巢湖市>江苏省扬州市>安徽省合肥市>江苏省苏州市(图4 B)。C组：安徽省铜陵市>浙江省湖州市>江苏省南京市>上海市奉贤区>浙江省嘉兴市>江苏省扬州市>安徽省全椒县>安徽省合肥市>江苏省如皋市>安徽省巢湖市>安徽省六安市(图4 C)。D组：安徽省铜陵市>江苏省南京市>浙江省湖州市>安徽省巢湖市>江苏省扬州市>安徽省滁州市>上海市奉贤区>安徽省全椒县>安徽省合肥市>浙江省嘉兴市>安徽省六安市(图4 D)。

综合评价，品种鉴别力和代表性较好的有上海市奉贤区、江苏省南京市、安徽省铜陵市等试点。

2.6 试点相关性分析

图5中，图形中心到各试点线段夹角小于90°表示正相关，说明2个试点对品种排序相似，大于90°表示负相关，说明2个试点对品种排序相反，等于90°表明2个试点不相关，试点线段越长表示该试点对品种的区分能力越强。

图3 冬油菜区试产量GGE 双标图的“适宜种植区域划分”功能图

A组：除试点安徽省巢湖市外，江苏省苏州市与其他试点之间存在负相关，对品种的排序具有相反的作用，01、安徽省巢湖市、安徽省芜湖市、江苏省南京市、浙江省湖州市之间存在显著正相关，对品种排序具有相似性。上海市奉贤区对品种的区分能力最强，江苏省苏州市次之。排名前6位的是上海市奉贤区、江苏省苏州市、安徽省芜湖市、安徽省巢湖市、江苏省南京市、浙江省湖州市(图5 A)。

B组：上海市奉贤区、江苏省扬州市、江苏省南京市、浙江省杭州市、浙江省湖州市之间存在正相关，对该地区参试品种排序具有相似性，江苏省苏州市与安徽省合肥市、江苏省扬州市存在显著负相关，对该地区参试品种排序具有相反作用。江苏省苏州市区分能力最强，排名前6位的是江苏省苏州市、浙江省湖州市、上海市奉贤区、浙江省杭州市、江苏省扬州市、江苏省南京市(图5 B)。

C组：浙江省湖州市、上海市奉贤区、浙江省嘉兴市、安徽省铜陵市之间存在正相关，对品种排序具有相似性，江苏省如皋市与安徽省巢湖市、安徽省六安市存在显著负相关，对品种的排序具有相反的作用。江苏省如皋市对品种的区分能力最强， 浙江省湖州市、上海市奉贤区、安徽省铜陵市、江苏省南京市、江苏省扬州市依次降低(图5 C)。

D组：江苏省南京市与安徽省铜陵市之间存在正相关，对该地区参试品种排序具有相似性，安徽省六安市与安徽省铜陵市、江苏省南京市之间存在显著负相关，对该地区参试品种排序具有相反作用。江苏省南京市区分能力最强，江苏省南京市、安徽省铜陵市、安徽省六安市、江苏省扬州市、浙江省嘉兴市、安徽省巢湖市依次降低(图5 D)。

综合4组分析结果，上海市奉贤区、 江苏省苏州市、 江苏省如皋市、江苏省南京市对品种的区分能力最强，浙江省湖州市、安徽省铜陵市、安徽省巢湖市区分能力较好，但研究发现，在不同组别之间，结果有不一致的地方，如何运用正确是值得思考的问题。

3 讨论与结论

图4 冬油菜区GGE双标图评价各试点代表性和鉴别力

油菜品种在推向市场前要经过多年多点的区域试验，其品种表现会直接影响该品种的市场价值和推广前景，然而年度间、试点间存在差异甚至差异巨大，试点与品种在农艺性状方面有交互作用[18]，如何合理评价区试结果至关重要。GGE biplot 评价体系经过50多年的发展，已被许多科研工作者采用。

本轮区试中，丰产性较好的品种有浙油杂1510、中油600、中油28、大地279、嘉油1518、创杂油17号、越优1510、华油杂704、合油杂2705、沣油731、16 HY 1、华秦油821、陕油98、秦油1703、金油杂6号、浙油505、陕油1203、天禾油17、希望411、秦优42；丰产性较差的有中种油218、川油67、兴油571、华油杂28、秦优10号。稳产性较好的品种有秦优10号、科乐油2号、中油28、中油600、衢油66、川油67、越优1510、沪油杂20号、天禾油23、合油杂2705、核杂23号、16 HY 1、陕油98、秦油1703、金油杂6号、合油杂4705、陕油1203、秦优99、希望411、秦优42，稳产性较差的是苏1701、宁杂158、金油杂8号、豪油58。综合考虑参试品种的丰产性和稳产性，表现优秀的品种分别是中油600、陕油98、中油28、越优1510、合油杂2705、16 HY 1、秦油1703、金油杂6号、陕油1203、希望411、秦优42。品种的丰产性和稳产性没有相关性，丰产性好而稳产性差或稳产性好而丰产性差的品种推广价值较小。

研究表明：A组中浙油杂1510、中油600、秦优10号、科乐油2号所在扇区内包含上海市奉贤区、安徽省合肥市、安徽省六安市、安徽省滁州市、安徽省芜湖市、江苏省扬州市、江苏省南京市、浙江省杭州市、浙江省湖州市、浙江省嘉兴市共10个试点。B组越优1510、创杂油17号、合油杂2705所在扇区包含8个试点，分别是安徽省巢湖市、安徽省六安市、安徽省滁州市、安徽省芜湖市、江苏省南京市、浙江省杭州市、浙江省湖州市、浙江省嘉兴市。C组金油杂8号、金油杂6号，包含5个试点，分别是上海市奉贤区、安徽省巢湖市、安徽省六安市、浙江省嘉兴市、安徽省合肥市。 D组陕油1203、希望411、秦优42、赣油杂703和浙油505包含6个试点，分别是上海市奉贤区、安徽省滁州市、江苏省南京市、浙江省湖州市、安徽省全椒县、安徽省铜陵市。

图5 区域试验GGE双标图各试点环境相关性分析

图6 A组和B组合并后的GGE双标图评价各试点代表性和鉴别力

2017—2018年度长江下游地区4组中，综合丰产性、稳产性和适应性，中油600、越优1510、合油杂2705、秦油1703、16 HY 1、秦优42等6个参试品种均比各自组内其他品种要好，具有较好的推广应用前景。

对试点进行品种试验代表性和鉴别力的评价可以为区域试验客观选择区试地点提供参考。采用GGE双标图分析2017—2018年度国家区域试验长江下游区试验结果时，发现不同组别之间各试点的综合评价值不尽一致且有矛盾的地方，如A组和B组试点完全相同，对品种的区分力不应出现较大差异，A组和B组上海市奉贤区、江苏省苏州市排序相反，C组中江苏省南京市区分力弱于上海市奉贤区，而在D组中则相反。将A、B 2组合并分析，综合评价值前5位的分别是上海市奉贤区、浙江省杭州市、安徽省芜湖市、浙江省湖州市、江苏省南京市，区分力前5位的分别是江苏省苏州市、上海市奉贤区、浙江省杭州市、浙江省湖州市、安徽省芜湖市(图6)。