大同34号谷子高产稳产及适应性分析

杨 忠，任月梅，张 绶，郭瑞锋

(国家谷子高粱产业技术体系大同综合试验站，山西农业大学高寒区作物研究所，山西 大同 037008)

谷子(Setaria.italica(L.) Beauv.)起源于我国，栽培历史久远，具有耐瘠薄，水分利用效率高等特点，籽粒营养丰富，是我国的传统作物和环境友好型作物。中国谷子种植面积占世界的80%，主要分布在东北、西北和华北地区。其中西北春播早熟区谷子主要分布在华北北部、大西北及内蒙古东部等地区，约占全国谷子种植面积的1/3，是最主要的谷子生产区域[1-3]。在降雨量只有200～450 mm区域，选择种植谷子比其他作物更稳产。据任月梅等[4]报道，大同34号是山西农科院高寒所培育，具有高产、稳产、抗逆、广适、适应机械化栽培等特点的谷子品种，适宜在山西北部、河北高寒区、陕北、甘宁及内蒙古中东部春播早熟区种植。为客观准确评价该品种应用价值，加快谷子新品种的更新换代，根据该品种在全国西北春谷早熟区域试验中表现的特点，利用2009—2010年、2010—2011年国家西北春谷早熟组区域试验汇总资料，应用平均产量、差异显著性、主效应值[5]以及温振民等[6-7]提出的高稳系数法、余世蓉[8]的标准差比数法、变异系数[8]及回归系数[9]等多种方法，就其高产性、稳产性、抗逆性及广适性进行综合分析，为大同34号谷子新品种在西北春播早熟区大面积应用提供理论依据。前人在品种评价方面已有过许多研究，在甜菜、大豆、大麦、谷子、马铃薯、玉米方面均有研究报道，评价方法随着年代的变迁也越来越准确和科学化，从20世纪90年代应用平均产量、增产率、变异系数、回归系数评价品种丰产性、适应性开始，到21世纪的高稳系数、标准比差法、主效应值，现在又有了GGE双标图评价方法。在谷子品种评价方面的3篇报道中，均是以增产率、变异系数、高稳系数和回归系数对各自区域的新选育品种进行评价，在西北春谷早熟组区还没有见到类似报道。

1 试验资料与方法

1.1 资料来源

数据资料来源于国家谷子品种区域试验(西北春谷区组)2010年和2011年2年产量汇总结果。大同34号参加西北春谷早熟组区域试验，该组参试品种共11个，对照品种为大同29号(ck)。试验地点分别设在华北、西北区域的山西农科院高寒所、甘肃农科院作物所、内蒙古农牧科学院作物所、内蒙古赤峰市农科院、山西省灵丘县武灵镇、河北省张家口市农科院、陕西省榆林地区农科所、宁夏固原市农科所、宁夏西吉县种子管理站等9点不同生态区域。

1.2 试验方法

试验按国家谷子西北区域统一试验方案实施，采用随机区组设计，小区面积13.34 m2，3次重复。选取大同34号在各试点平均产量及所有试点平均产量，通过方差、高稳系数、主效应值、标准差比数、变异系数及回归系数等不同方法，进行高产性、稳产性和广适性分析。参加全国春谷早熟区组区域试验品种的产量平均数、标准差、变异系数、主效应值采用南京农业大学出版的田间试验和统计方法来计算统计，用主效应值和高稳系数法(HSC=[(X1-S1)/1.10Xck]×100%)对大同34号进行高产、丰产性分析。用俞世蓉[8]提出的标准差比数法(ai=Si/S)和变异系数对大同34号进行稳产分析，用回归系数(b)、相关系数(r)及决定系数(r2)对大同34号的广阔适应性、抗逆性进行综合分析。

2 结果与分析

2.1 大同34号高产性分析

2010年、2011年国家谷子品种试验(西北区组)早熟组区域试验在西北、华北六省区9个区试点进行，参试品种两年皆为10个，由于区试方法及淘汰规则，在两年区试中共有17个品种参试(对照除外)，其中连续参加两年区试的只有4个品种，分别为大同34号、A 2-2258、A 2-7005和对照大同29号，所以在分析时主要就上述4个品种进行阐述。大同34号谷子新品种的高产性指标结果详见表1至表4。高稳系数是一个体现高产、稳产性的综合指标，是某个参试品种的表型产量中减去环境因素部分产量后的纯遗传基础产量与目标品种产量的百分比(HSC=[(X1-S1)/1.10Xck]×100%)，高稳系数(HSC)值越大表明品种的高产、稳产性越好。从表1、表2可知，大同34号在2年区试中，其HSC值分别为89.2%、65.7%，平均为77.5%，A 2-2258的HSC值分别为82.8%、56.1%，平均为69.5%，A 2-7005的HSC值分别为86.7%、55.2%，平均71%，对照大同29号的HSC值分别为82.1%、61.1%，平均为71.6%，四个品种相比较大同34号平均值分别比同时期参加谷子品种区域试验的其他品种高8%、6.5%、5.9%，表明该品种具有良好的高产稳产特性。大同34号主效应值2010年为0.662，为11个参加区域试验品种的第1位；2011年为0.477，排11个参加区域试验品种中第1位。2010—2011年平均主效应值为0.57，排2年所有参试品种的第1位，其他3个品种A 2-2258、A 2-7005和对照2年的平均主效应值分别为0.236、0.198、-0.056，大同34号比其他3个品种分别高0.334、0.372、0.514，故高产性最好，进一步表明大同34号是一个高产性能好的谷子新品种。

表1 2010年大同34号的产量、高稳系数及适应性参数

表2 2011年大同34号的产量、高稳系数及适应性参数

2.2 大同34号稳产性分析

变异系数是衡量稳产性的重要指标。大同34号的高稳系数比其他3个品种的高，说明其高产性好的同时，也具有可靠的稳产性。由表1、表2统计的产量变异系数看，两年分别为10.2%和33.13%，平均变异系数为21.67%，低于同时参试的其他2个品种(26.73%、24.53%)，略高于对照大同29号(21.24%)，说明大同34号具有良好高产性的同时，与多年西北春谷早熟区统一对照相比，变异系数同样较低，是一个相对变异程度小、稳定性好的新品种。俞世蓉[8]提出的以品种标准差或标准误与品种平均标准差或平均标准误的比数作为稳定性参数,反映了品种在不同环境条件下的变异程度，是名副其实的稳定性参数。故从标准差比数(ai)进行分析，2010年和2011年大同34号的ai值分别为0.994和1.031，其│ai-1│值2010年和2011年分别为0.006、0.031，两年平均为0.019，而参试的其他2个品种A 2-2258、A 2-7005的ai值2010年和2011年分别为1.377、1.133和0.778、1.202，│ai-1│值分别为0.377、0.133和0.222、0.202，两年平均分别为0.255和0.212，远远高于大同34号的0.019。ck 2010年和2011年的ai值分别为0.867和0.945，其│ai-1│值2010年和2011年分别为0.133、0.055，两年平均0.094，也高于大同34号的0.019。充分说明大同34号在不同年份和不同环境条件下平均稳定性相对较好。

2.3 大同34号适应性分析

据俞世蓉[8]报道用回归系数(b)大小来衡量参试品种适应性，相关系数r值为可靠性评价指标，并利用决定系数r2来判断回归系数测值的可靠度。郝晓芬等报道b值的大小与该品种对环境变化的适应性息息相关[11]。大同34号、A 2-2258、A 2-7005和对照大同29号4个品种的相关系数r值无论是2010年还是2011年或者是两年平均值均在0.01水平(双侧)上显著相关，故说明4个品种的适应性稳定，分析其相应的回归系数b有实际的意义。2010年大同34号的回归系数b为1.163>1、相关系数r值为0.946、决定系数r2值为0.895，可靠度是4个品种中最好的，说明对于高产环境的特殊适应性增大。其他3个品种回归系数b分别为0.935、0.972、1.075，相关系数r值分别为0.844、0.944、0.945。A 2-2258、A 2-7005的回归系数b<1，表明对环境变化不敏感，A 2-7005的回归系数b最接近1，说明其适应性广泛。大同34号的回归系数b最偏离1，说明广泛适应性较弱，不太适应低产地区。大同34号和A 2-7005、对照的相关系数r、决定系数r2值几乎相同，说明它们的可靠性较一致，都明显高于A 2-2258。2011年大同34号的回归系数b为1.041>1(与2010年结果相同)、相关系数r值为0.967、决定系数r2值为0.934，可靠性在4个品种中排第3位。其他3个品种回归系数b分别为1.071、1.23、0.976，相关系数r值分别为0.903、0.981、0.992。A 2-2258、A 2-7005的回归系数b>1，说明对于高产环境的特殊适应性增大，对照的回归系数b最接近1，说明其适应性广泛。A 2-7005在2011年回归系数b最偏离1。从4个品种两年的平均回归系数、相关系数、决定系数看，A 2-7005、对照和大同34号相关系数、决定系数高，回归系数比较可靠，但对照的回归系数b最接近1，说明其适应性特别广泛(详见表5)。综合两年结果可以看出，A 2-2258、A 2-7005和对照年度间回归系数b值不稳定，2010年适应的地区，在2011年正好相反，只有大同34号连续两年回归系数b值比较稳定，说明对于高产环境的特殊适应性增大，这与稳产性分析相一致。对照在9个区试点是最适应的。

表5 2010—2011年大同34号的平均适应性参数

3 结论与讨论

3.1 丰产性好、稳产性强

经过对两年国家西北早熟区域试验结果数据的多种指标处理分析表明，大同34号表现：

1) 丰产性好：2年平均主效应值为0.57，居所有参试品种第1位；HSC值平均77.5%，为3个同时期参试品种中最高；2年平均单产5 598 kg/hm2，比对照增产8.77.%，与对照有极显著差异，与同时期参加区试的其余2个品种没有显著差异。

2) 稳产性强：大同34号标准差比数平均为1.0125，几乎接近于1，而对照平均为0.906，与1相差了0.094，其稳定性高于对照。从产量变异系数看，大同34号平均为21.67%，与对照的变异系数几乎相同(对照平均为21.24%)，是一个相对变异程度小、稳定性好的新品种。

3.2 适应性一般

通过对区域试验品种、地点、品种地点主效应值(表3、表4)的分析，两年大同34号在固原农科所、山西高寒所、宁夏西吉县、张家口农科院、赤峰农牧科学院五个区试点平均主效应值分别为1.277、0.426、0.015、0.224、0.207，按照主效应值从高到低排序为：固原农科所、山西高寒所、张家口农科院、赤峰农牧科学院、宁夏西吉县，与大同34号适应性分析完全吻合，适应性一般。适合在生产条件好、平均温度适中、降雨量高的高中产区大面积推广应用，不适宜在平均温度高的山西灵丘县、陕西榆林地区种植，降雨量少、平均温度低的内蒙古作物所也不太适应。另对大同34号进行综合回归分析，两年回归系数b值为1.093，且连续两年回归系数b值比较稳定，进一步表明对环境变化敏感度略大，对高产环境的特殊适应性增大，对低产地区建议应用对环境变化不敏感的对照大同29号为宜。

表3 2010年不同品种、地点及品种地点的主效应值

表4 2011年不同品种、地点及品种地点的主效应值

3.3 气候条件对变异系数、标准差影响大

所有参试品种在2010年的变异系数范围5.64%～19.37%、标准差范围0.4～1.2，2011年的变异系数范围29.22%～40.67%、标准差范围1.92～2.81，2011年数值明显高于2010年，这和两年9个试点的环境气候条件关系极大。2010年早熟区9个试点中，张家口市农科院、内蒙古农科院作物所、陕西榆林农科所、宁夏固原农科所、山西农科院高寒所、山西灵丘县6个点气候比较正常，有利于谷子的生长发育，仅有3个试点不同程度地受到干旱、低温的影响，故变异系数小、标准差低。而2011年除张家口市农科院、内蒙古农科院作物所2个点较正常，有利于谷子的生长发育外，其他试点均不同程度地受到干旱、低温、寡日照的影响。其中甘肃省作物所、山西高寒所、宁夏固原、山西灵丘等点出苗后持续干旱，内蒙古赤峰点、宁夏西吉点苗期地温低，山西高寒所、山西灵丘点7、8月份降雨比同期常年雨量偏少50%左右，因此变异系数大、标准差也高。

3.4 讨 论

通过方差显著性、高稳系数法、主效应值、标准差比数法、变异系数及回归系数、决定系数等多种参数分析了大同34号的高产性、稳产性、适应性及两年区试点变异系数、标准差范围，得出了上述3个结论。与以往评价谷子新品种研究[11-20]相比较，夏谷区的王素英等[13]用高稳系数、变异系数、回归系数分析了豫谷15号丰产稳产适应性，春谷晚熟区的郝晓芬等[15]用高稳系数、变异系数、回归系数分析了长生07号的丰产稳产适应性，马建萍等[15]用增产率、变异系数、回归系数分析了晋谷34号的丰产稳产适应性，春谷早熟区没有看见过类似报道。与上述研究的相同点是基本都应用了增产率、方差显著性、高稳系数、变异系数、回归系数分析新品种的丰产稳产适应性。

本文创新点是：应用主效应值、标准差比数法分析了大同34号的高产性、稳产性、适应性。分析的品种不仅与对照进行了比较，还与同时期参试的其他2个品种进行了比较。就气象条件对变异系数、标准差的影响进行了分析。与李中青等[10]对长单525玉米杂交种的丰产性、稳产性及适应性进行分析比较，应用多种参数分析方法基本类似，但本文对所有区试点和参试品种进行了主效应值分析，并增加分析了气象条件对变异系数、标准差的影响，故本文结论更可靠，实用性更符合实际，分析结果与大同34号在西北春谷早熟区各试点中表现完全吻合，故可作为其在相应区域推广应用的理论依据。

大同34号高产、稳产，对环境变化敏感度略大，对高产环境的特殊适应性增大，适合在生产条件好、平均温度、降雨量适中的西北春播早熟区域高中产区大面积推广应用。