优良夏玉米品种稳定性和适应性评价

杨美丽 程建梅 苏玉杰 赵树政 鹿红卫

（河南省鹤壁市农业科学院，鹤壁 458030）

河南省是全国重要的夏玉米种植区，玉米生产对保证河南省和国家粮食安全具有十分重要的意义。河南省夏玉米区地域广阔，生长季节常遭遇高温、大风等极端气候的影响，加之夏玉米品种数量众多，品种退化严重，导致品种间产量变幅较大，因此，选育和推广丰产性和稳产性较好的夏玉米品种成为当前河南省玉米育种的重要任务[1-2]。玉米杂交种受环境因素影响较大，玉米新组合在多环境进行评价，可以为准确评价该组合的表现积累宝贵的数据，因此在玉米品种选育过程中需要经过多年多点鉴定试验，从而确定最佳种植和推广区域。玉米子粒产量是由多基因控制的复杂数量性状，受基因型效应（G）、环境效应（E）以及基因型与环境互作（GE）三者的共同影响，基因型与环境互作是影响品种产量稳定性问题的根源，互作效应越大，品种稳定性越差，客观、合理地进行稳定性评价是玉米新品种区域推广种植选择的重要依据[3-4]。当前玉米品种丰产性、稳产性和适应性评价研究使用较多的是AMMI模型和AMMI 双标图分析，可以更科学准确地分析多年多点鉴定试验数据，为优良品种的科学布局提供参考[5]。本研究以郑单958 为对照，对3 个玉米新品种在河南省13 个试点的2 年区域试验数据进行统计分析，对参试品种的丰产性和适应性进行综合评价，为新品种在河南省合理布局和推广利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料选用自主选育的玉米新品种永优1583（国审玉20196219）、永优1593（国审玉20196218）和永优696（国审玉20206165）为试验材料，以郑单958（国审玉20000009）为对照，上述4 个材料分别以g-1～g-4 表示。

1.2 试验设计试验地点为13 个河南省夏玉米区试点，分别以e-1～e-13 表示河南鹤壁、河南滑县、河南南乐、河南南阳、河南汝州、河南睢县、河南温县、河南西华、河南新乡、河南新郑、河南长葛、河南镇平、河南郑州。试验于2017-2018 年进行，采用随机区组试验设计，行长6m，行距0.66m，5 行区，3 次重复，小区面积20m2，密度为75000 株/hm2。实收中间3 行（面积12m2）计产，对照品种郑单958 成熟时进行收获。

1.3 产量测定收获时，每个小区收获中间3 行，称取所有果穗鲜重，计数所有收获穗数，依据平均穗重，选取有代表性的10 个果穗进行测产，最终记录小区产量。

1.4 数据统计与分析采用Excel 2010 对试验数据进行初步处理分析和作图。使用DPS 7.05 进行方差分析、品种稳定性分析及AMMI 模型分析。

2 结果与分析

2.1 丰产性和稳定性分析由表1 可知，2017 年、2018 年各试点变异系数分别为2.36%～10.01%和2.86%～12.13%，变异系数越小，表明试点稳定性越好。2 年间各试点变异系数差别明显，说明2 年试验结果均可靠，效果较好。

表1 2017-2018 年参试品种各试点产量分析

丰产性参数效应值越大，品种产量越高，稳定性参数变异度越小，品种稳定性越好。由表2 可知，2 年均是永优696 产量最高，郑单958 产量最低；永优1583 稳定性最差。2017 年郑单958 稳定性最强，2018 年永优1593 稳定性最强。

2.2 各参试品种环境与基因型互作效应分析对参试玉米品种采用AMMI 模型进行环境与基因型互作效应分析，由表3 可知，2017 年品种间、试点间差异均达到了极显著水平，其中试点间的平方和占总变异平方和的90.27%，说明试验中环境因素对产量影响较大；联合回归、基因回归（品种）和环境回归（试点）共解释交互作用的43.34%；PCA1 和PCA2共解释了互作效应的72.59%，较好地分析了品种和试点间的互作效应。

由表4 可知，2018 年参试玉米品种间、试点间平方和分别占总变异平方和的3.28%、79.97%，均达到极显著水平；联合回归、基因回归（品种）和环境回归（试点）共解释交互作用的39.01%；PCA1和PCA2 分别解释了互作效应的65.80%、27.39%，且均达到极显著水平。

表2 2017-2018 年参试品种丰产性、稳定性分析

表4 2018 年参试玉米品种AMMI 模型分析

2.3 品种稳定性和试点鉴别力分析由图1 和图2可以看出，在水平方向的产量高低上，试点分布位置比品种分散，说明试点变异大于品种变异，即同一品种在不同试点的产量差异较大，而同一试点的不同品种产量差异较小。IPCA1 值反映的是互作效应的差异，因此在垂直方向上，品种越靠近0 值线，其稳定性越好；试点离0 越远，其鉴别力越大。所以2 年中g-4（郑单958）的稳产性均最好；结合产量因素，g-2（永优1593）和g-3（永优696）在2 年期间均表现为稳产性居中，丰产性较高。2017 年的试点以e-8（河南西华）、e-13（河南郑州）、e-5（河南汝州）和e-9（河南新乡）的鉴别力较强，e-3（河南南乐）的鉴别力最弱。2018 年的试点则是e-7（河南温县）、e-4（河南南阳）和e-13（河南郑州）的鉴别力较强，e-1（河南鹤壁）和e-9（河南新乡）的鉴别力较弱。

图1 2017 年品种、试点分布AMMI 双标图

图2 2018 年品种、试点分布AMMI1 双标图

2.4 品种的试点适应性分析图3、图4 分别将4个品种连接形成多边形，经过原点作出各边的垂线，从而将多边形分成几个扇区，由此可以将试点分成不同的试验环境，处于多边形顶点的品种是该试验环境中适应性最好的品种；试点离原点越远，其鉴别力越大，反之越小；同一扇区内的品种和试点解释了品种的最佳种植区域。由图3 可知，2017 年的g-2（永优1593）在试点e-1（河南鹤壁）和e-4（河南南阳）适应性较好；g-3（永优696）在试点e-3（河南南乐）和e-5（河南汝州）适应性较好，但e-5（河南汝州）的试点鉴别力极弱；g-1（永优1583）与试点e-2（河南滑县）、e-7（河南温县）、e-11（河南长葛）、e-6（河南睢县）、e-10（河南新郑）、e-12（河南镇平）同属于一个扇面，g-1（永优1583）在上述试点适应性较好，其中e-2（河南滑县）、e-7（河南温县）的试点鉴别力较弱；g-4（郑单958）在试点e-13（河南郑州）、e-8（河南西华）和e-9（河南新乡）的适应性较好，但e-13（河南郑州）的试点鉴别力较小。

由图4 可知，2018 年g-2（永优1593）在试点e-8（河南西华）、e-5（河南汝州）和e-9（河南新乡）适应性较好；g-3（永优696）在试点e-10（河南新郑）、e-11（河南长葛）适应性好；g-1（永优1583）与试点e-4（河南南阳）、e-12（河南镇平）、e-3（河南南乐）、e-6（河南睢县）、e-2（河南滑县）、e-1（河南鹤壁）同属于一个扇面，因此其在以上区域适应性较好，其中e-4（河南南阳）、e-12（河南镇平）的试点鉴别力较差；g-4（郑单958）在e-7（河南温县）、e-13（河南郑州）适应性好，但e-7（河南温县）的试点鉴别力较差。

图3 2017 年品种稳定性及试点鉴别力AMMI 双标图

图4 2018 年品种稳定性及试点鉴别力AMMI 双标图

3 结论与讨论

在品种推广应用中，往往要考虑多年的综合表现，而不是特定某一年的表现，因为同一品种在同一地点、不同年份往往表现不同，作物育种中的多年多点试验的目的就在于客观评价新品种的丰产性和稳定性，最终为品种找到最佳种植区域[6]。不同参试品种的试点适应性及稳定性相差较大，且不同年份差异显著。如本研究中永优696 和永优1593 在2 年中产量均较高，但他们的试点适应性相对较弱；滑县、睢县和新郑这3 个试点的稳定性在2 年间均相差较大，造成这种差异的原因主要是品种特性和试点的气候条件。AMMI 模型分析可以将方差分析和主成分分析融为一体，能够对品种和试点互作进行显著性分析，侧重于品种稳定性分析，是分析品种、环境互作效应的有效方法[7-8]。方差分析结果显示，2017 年、2018 年试点间平方和分别占总变异平方和的90.27%和79.97%，说明参试品种对环境极为敏感，环境是引起参试品种产量差异的主要原因。通过AMMI 模型对基因型与环境互作进行分解，2 年的主成分轴PCA1、PCA2 合计占交互作用平方和的72.59%、93.19%，其中2018 年表达的基因型与环境交互作用达到差异极显著水平。AMMI 模型分析可以有效克服方差分析对于品种互作效应分析过程中存在的局限性。在多点鉴定试验中，参试品种和试点的选择要综合考虑品种和试点的代表性以及试点对品种的分辨能力[9-10]。通过AMMI 双标图对品种多年多点鉴定试验进行比较分析可以直观地看出参试品种的适宜种植区域，不同生态环境中，最理想的玉米品种应具有高产、稳产、适应性广等特性[11]。本研究中永优696 产量突出，适宜种植区域为南乐、汝州、新郑和长葛，但汝州的试点鉴别力较弱；永优1593 的产量较高，最佳种植区域为鹤壁、南阳、西华、汝州和新乡；永优1583 产量中等，在温县、滑县、长葛等多个区域适应性较好，说明该品种属于广适性品种；郑单958 稳产性较好，在郑州、西华、新乡的适应性最好。

在筛选玉米品种进行大面积推广时，首先要考虑环境因素的影响，也要高度重视基因型与环境的互作效应，选择与当地环境适应性更强的玉米新品种[12-13]。本研究通过AMMI 模型与AMMI 双标图2种分析方法相结合，一方面分析了品种和试点之间的互作效应，明确了参试品种稳定性和各试点的分辨力；另一方面对参试品种的丰产性和适应性进行综合评价，为参试品种找到最适种植区域提供了科学依据。