8個(gè)黨參品種在定西主產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量的AMMI模型分析

尚龍山，張華，尚虎山

（1.甘肅省定西市安定區(qū)農(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)校，甘肅定西 743000；2.甘肅省定西市安定區(qū)能源站，甘肅定西 743000；3.甘肅省定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院；甘肅定西 743000）

8個(gè)黨參品種在定西主產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量的AMMI模型分析

尚龍山1，張華2，尚虎山3

（1.甘肅省定西市安定區(qū)農(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)校，甘肅定西 743000；2.甘肅省定西市安定區(qū)能源站，甘肅定西 743000；3.甘肅省定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院；甘肅定西 743000）

采用AMMI模型，對(duì)定西市4個(gè)主產(chǎn)縣（區(qū)）8個(gè)黨參品種（系）的豐產(chǎn)性及穩(wěn)產(chǎn)性分析結(jié)果表明，渭黨3號(hào)、DSZX02-01、渭黨1號(hào)豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性相對(duì)好；DSA06-01、DSN04-01豐產(chǎn)性好，但穩(wěn)定性較差；渭黨2號(hào)、DSZJ03-01和DSA06-02豐產(chǎn)性一般，但穩(wěn)定性較好。各試點(diǎn)的鑒別力由大到小依次為漳縣馬泉鄉(xiāng)、隴西首陽(yáng)鎮(zhèn)、渭源新寨鎮(zhèn)、岷縣禾馱鄉(xiāng)。

AMMI模型；黨參；品種；區(qū)域試驗(yàn)；穩(wěn)產(chǎn)性；豐產(chǎn)性

藥用植物道地性很強(qiáng)，特定環(huán)境生長(zhǎng)的藥材品質(zhì)及產(chǎn)量才是最優(yōu)。甘肅定西市是我國(guó)優(yōu)質(zhì)黨參的主要產(chǎn)區(qū)之一，有“中國(guó)黨參之鄉(xiāng)”的美譽(yù)，生產(chǎn)的黨參占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的50%左右。但定西的黨參栽培品種普遍采用黨參屬多種類(lèi)型的混和體，田間表現(xiàn)良莠混雜，難于管理，嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)攸h參的產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，篩選適應(yīng)定西市特定生態(tài)條件下的優(yōu)良黨參新品種，加快品種更新?lián)Q代步伐，優(yōu)化黨參品種布局勢(shì)在必行［1～3］。AMMI模型（Additive Main Effects and Multiplicative Interaction Model）起源于社會(huì)學(xué)和動(dòng)物學(xué)領(lǐng)域，Kemption首次將這一模型應(yīng)用于小麥區(qū)域試驗(yàn)資料的分析，以研究基因型和環(huán)境的互作模式［4］。AMMI分析通過(guò)從加性模型的殘差中分離模型誤差與干擾，可以提高估計(jì)的準(zhǔn)確性，并且借助于雙標(biāo)圖可以直觀地描繪和分析基因型與環(huán)境互作的模式［5］。目前，AMMI模型已廣泛應(yīng)用于水稻、小麥、棉花、蓖麻、芝麻、馬鈴薯、油菜等作物品種區(qū)域試驗(yàn)中基因型與環(huán)境互作產(chǎn)量特征分析［6～12］，而在藥用植物區(qū)域試驗(yàn)中未見(jiàn)報(bào)道。我們利用AMMI模型以及顯示AMMI分析結(jié)果非常有效的雙標(biāo)圖（biplot），對(duì)定西市2012—2013年連續(xù)2 a黨參良種區(qū)域試驗(yàn)的產(chǎn)量進(jìn)行分析，以期更合理評(píng)價(jià)各個(gè)品種（系）的表現(xiàn)，同時(shí)對(duì)各試驗(yàn)點(diǎn)的品種鑒別力進(jìn)行分析，準(zhǔn)確地鑒定新品種在本地區(qū)的適應(yīng)性、應(yīng)用價(jià)值和栽培特點(diǎn)，從中選出適應(yīng)本地區(qū)的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)品種，為黨參新品種區(qū)域化布局提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試黨參新品種（系）8個(gè)，分別為渭黨1號(hào)（G1）、DSN04-01（G2）、渭黨3號(hào)（G3）、渭黨2號(hào)（G4）、DSZJ03-01（G5）、DSA06-01（G6）、DSZX02-01（G7）、DSA06-02（G8），均由甘肅省定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在定西市生態(tài)條件代表性強(qiáng)、試驗(yàn)條件好的隴西縣首陽(yáng)鎮(zhèn)、漳縣馬泉鄉(xiāng)、渭源縣新寨鎮(zhèn)、岷縣禾馱鄉(xiāng)4個(gè)點(diǎn)進(jìn)行，試點(diǎn)代碼及2 a試點(diǎn)的平均產(chǎn)量見(jiàn)表1，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)均種8個(gè)品種（系），每品種（系）為1個(gè)處理。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積15 m2（3 m×5 m）。2012、2013年的試驗(yàn)均于4月上旬種植，行距15 cm，株距4 cm。田間栽培管理措施按照黨參規(guī)范化生產(chǎn)技術(shù)要求進(jìn)行［2］。10月中旬收獲。各小區(qū)單獨(dú)計(jì)產(chǎn)。取2 a的平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

表1 2013年參試黨參品種（系）各試點(diǎn)的平均產(chǎn)量kg/hm2

1.3 分析方法

數(shù)據(jù)采用DPS 9.5和Excel統(tǒng)計(jì)分析。參試品種產(chǎn)量的穩(wěn)定性用AMMI模型分析法分析。在AMMI分析中，品種的穩(wěn)定性參數(shù)IPCA的平方和與總的平方和之比越大，說(shuō)明IPCA可以解釋互作的比例越大；品種IPCA的絕對(duì)值越大，說(shuō)明該品種的互作普遍，則該品種越不穩(wěn)定。在IPCA1平方和比較大的情況下，可根據(jù)IPCA1來(lái)評(píng)價(jià)品種的穩(wěn)定性。在利用AMMI模型分析的基礎(chǔ)上，以品種、試點(diǎn)平均產(chǎn)量為橫坐標(biāo)，IPCA1為縱坐標(biāo)繪制雙標(biāo)圖，進(jìn)一步了解基因型與環(huán)境互作效應(yīng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 試點(diǎn)與品種（系）產(chǎn)量的雙標(biāo)分析

圖1中試點(diǎn)和品種（系）在水平方向上的分散程度反映其效應(yīng)的變異情況，品種（系）在垂直方向的分布反映了G×E在大小和方向上的差異，且IPCA1的絕對(duì)值愈大表明其交互作用愈大，在過(guò)零點(diǎn)水平線上下的品種與位于同側(cè)地點(diǎn)之間的互作為正向，與位于另一側(cè)地點(diǎn)間的互作為負(fù)向。

圖1 AMMI 1雙標(biāo)圖

通過(guò)圖1可以看出，在水平方向上，品系G5平均產(chǎn)量最低，品種G3平均產(chǎn)量最高，達(dá)3 974.25/hm2。試點(diǎn)E4產(chǎn)量最低，試點(diǎn)E2的平均產(chǎn)量最高，達(dá)到3 839.55/hm2。在垂直方向上，品種G1、G2、G4與試點(diǎn)E1、E3、E4具有正向交互作用，品種G3、G5、G6、G7、G8與試點(diǎn)E2具有正向交互作用。品種G1、G5、G7、G8的IPCAl絕對(duì)值較小，與環(huán)境的交互作用小，穩(wěn)定性強(qiáng)。品種G2、G3、G4、G6、的IPCA絕對(duì)值較大，與環(huán)境交互作用大，易受種植環(huán)境的影響，其穩(wěn)定性最差。

2.2 環(huán)境IPCA1與產(chǎn)量變化趨勢(shì)

圖2 品種的適應(yīng)性分析

從圖2可以看出，隨著環(huán)境IPCA1值的增加，品種G2、G4的產(chǎn)量逐漸上升，表明這2個(gè)品種（系）與環(huán)境的交互作用具有正向效應(yīng)趨勢(shì)，即具有廣泛適應(yīng)性。G1、G3、G5、G6、G7、G8與環(huán)境交互作用具有負(fù)向效應(yīng)趨勢(shì)，說(shuō)明這些品種對(duì)特殊環(huán)境具有適應(yīng)性。

2.3 黨參產(chǎn)量的AMMI模型分析

表2 黨參品種（系）產(chǎn)量的方差分析、線性回歸模型和AMMI模型分析

從表2可知，在產(chǎn)量AMMI模型中，環(huán)境、基因型與環(huán)境互作方差都達(dá)到l%顯著水平，基因型的差異不顯著，表明品種間的產(chǎn)量存在真實(shí)差異，試點(diǎn)的選擇有較好的代表性。對(duì)產(chǎn)量方差分析表明，基因型、環(huán)境和基因型與環(huán)境互作平方和分別占總變異平方和的9.43%、7.92%和26.80%，說(shuō)明對(duì)產(chǎn)量總變異起作用的大小順序依次為基因與環(huán)境互作、環(huán)境、基因型。AMMI模型分析表明，前兩個(gè)互作主成分值均達(dá)到顯著水平，IPCAl、IPCA2分別解釋了交互作用的63.07%、27.38%，IPCA1和IPCA1的平方和占整個(gè)互作平方和的90.45%，表明整個(gè)互作的絕大部分變異集中在前面兩個(gè)IPCA軸上，用AMMI模型進(jìn)行穩(wěn)定性分析更具有代表性，而采用線性回歸模型只解釋1.40%的互作平方和，表明AMMI模型比線性回歸模型能更有效地反映基因與環(huán)境互作效應(yīng)。

2.4 穩(wěn)定性及鑒別力值

表3 黨參不同品種（系）的穩(wěn)定性參數(shù)Di值

表4 黨參不同試點(diǎn)鑒別力參數(shù)Dj值

為了能夠全面利用極顯著與顯著乘積項(xiàng)的信息，采用AMMI模型穩(wěn)定參數(shù)對(duì)品種的穩(wěn)定性與試點(diǎn)的鑒別力進(jìn)行進(jìn)一步的分析。AMMI模型穩(wěn)定參數(shù)是定量判定品種穩(wěn)定性與試點(diǎn)鑒別力的重要指標(biāo)，對(duì)品種與試點(diǎn)進(jìn)行了量化，其中Dj值越大，表明試點(diǎn)對(duì)品種的鑒別力越高，Di值越小，表明品種的穩(wěn)定性越高。從表3、4中可以看出，各品種的穩(wěn)定性從大到小依次為G8、G1、G3、G5、G7、G4、G6、G2，各試點(diǎn)的鑒別力從大到小依次為E2、E3、E4、E1，漳縣馬泉鄉(xiāng)、渭源新寨鎮(zhèn)對(duì)品種的選擇性最高，隴西首陽(yáng)鎮(zhèn)、岷縣禾馱鄉(xiāng)對(duì)品種的鑒別力低。

3 小結(jié)與討論

1）基于AMMI模型，研究了定西市2012—2013年黨參品種（系）區(qū)域產(chǎn)量性狀的基因型與環(huán)境互作效應(yīng)，從分析結(jié)果可知，在參試的8個(gè)品種（系）中，渭黨3號(hào)、DSZX02-01、渭黨1號(hào)的豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性相對(duì)最好，DSA06-01、DSN04-01豐產(chǎn)好，但穩(wěn)定性較差；渭黨2號(hào)、DSZJ03-01和DSA06-02豐產(chǎn)性一般，但穩(wěn)定性均好。從雙標(biāo)圖結(jié)果看，各試點(diǎn)的鑒別力由大到小依次為漳縣馬泉鄉(xiāng)、隴西首陽(yáng)鎮(zhèn)、渭源新寨鎮(zhèn)、岷縣禾馱鄉(xiāng)，說(shuō)明漳縣馬泉鄉(xiāng)的環(huán)境對(duì)黨參品種鑒別力較強(qiáng)，要求在馬泉鄉(xiāng)種植的品種需要具有特殊適應(yīng)性；隴西首陽(yáng)鎮(zhèn)的鑒別力較低，大多數(shù)參試品種對(duì)首陽(yáng)鎮(zhèn)有較好的適應(yīng)性。

2）黨參作為藥用經(jīng)濟(jì)作物，在分析基因型與環(huán)境互作時(shí)，除了考察品種的穩(wěn)定性外，地點(diǎn)鑒別力也是育種工作者比較關(guān)心的問(wèn)題，通過(guò)比較參試地點(diǎn)的鑒別力，可以對(duì)試驗(yàn)點(diǎn)做出評(píng)判，篩選出鑒別力好的地點(diǎn)，提高區(qū)域試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和效率［12］。

3）農(nóng)作物品種區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析直接關(guān)系到對(duì)品種的評(píng)判。AMMI模型的提出及其在區(qū)域試驗(yàn)的初步應(yīng)用表明，AMMI模型為研究G×E互作和作物品種區(qū)域試驗(yàn)品種的評(píng)價(jià)提供了一個(gè)比較好的分析方法［3］。與傳統(tǒng)的回歸模型相比較，AMMI模型把方差分析和主成分分析結(jié)合于同一模型，兼有二者的優(yōu)點(diǎn)。AMMI是分析基因型與環(huán)境互作的一個(gè)有效方法，它能夠估計(jì)出交互作用的特點(diǎn)，有助于建立可解釋的非線性的生物學(xué)模型，并且借助雙標(biāo)圖直觀形象地對(duì)品種的穩(wěn)定性差異進(jìn)行分析。筆者用AMMI模型對(duì)各參試品種產(chǎn)量及其穩(wěn)定性進(jìn)行了比較分析，并對(duì)各個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)鑒別力進(jìn)行比較，研究結(jié)果可直接指導(dǎo)黨參品種的試驗(yàn)鑒定和合理利用。

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（本文責(zé)編：陳偉）

S567.5

A

1001-1463（2014）11-0052-04

10.3969/j.issn.1001-1463.2014.11.020

2014-07-21

尚龍山（1967—），男，甘肅定西人，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣工作，聯(lián)系電話：（0）13830282721。E-mail：longhu26@sohu.com