福建省夏大豆區(qū)試品種穩(wěn)定性與適應(yīng)性分析

王志純

（福建省種子總站，福州 350003）

福建省自然資源豐富，氣候條件優(yōu)越，大豆栽培歷史悠久，不論山區(qū)、沿海，還是山地、水田、田埂，均可種植大豆。大豆作為福建省主要儲(chǔ)備作物之一，受到政府高度重視[1]。特別是福建省夏季臺(tái)風(fēng)多發(fā)，易造成洪澇災(zāi)害，災(zāi)后農(nóng)田生態(tài)環(huán)境常遭受重大改變，水利設(shè)施損毀，農(nóng)田一時(shí)無法種植水稻等主糧作物，只能改種或補(bǔ)種大豆等旱地作物[2]。近年來，隨著種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，福建夏大豆生產(chǎn)發(fā)展迅速，尤其在山地茶園、果園套種夏大豆應(yīng)用廣泛，但夏大豆生產(chǎn)上應(yīng)用的多是地方品種，高優(yōu)品種嚴(yán)重緊缺，因此推廣應(yīng)用高優(yōu)夏大豆品種成為福建省大豆生產(chǎn)的重要舉措。為了促進(jìn)福建省夏大豆科研與生產(chǎn)發(fā)展，福建省種子總站于2019 年起組織開展了全省夏大豆區(qū)試工作，旨在鑒定夏大豆新品種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性和適應(yīng)性，從而篩選出能夠推動(dòng)福建省夏大豆生產(chǎn)發(fā)展的優(yōu)良品種。國內(nèi)已有不少學(xué)者將AMMI 模型應(yīng)用于水稻、油菜、大豆等作物區(qū)域試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析[3-7]，本文應(yīng)用2020 年福建省夏大豆區(qū)試11 個(gè)品種在7 個(gè)試點(diǎn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，基于AMMI 模型進(jìn)行品種豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性和適應(yīng)性分析，旨在為福建省夏大豆新品種推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)品種與地點(diǎn)使用2020 年福建省夏大豆區(qū)域試驗(yàn)品種產(chǎn)量數(shù)據(jù)，參試品種共11 個(gè)，分別為閩誠豆8 號(hào)、華夏10 號(hào)、蘇閩夏2 號(hào)、福農(nóng)夏豆2 號(hào)、南農(nóng)99-6、華夏18 號(hào)、福夏豆1 號(hào)、福夏豆2 號(hào)、福農(nóng)NKD51、福農(nóng)CD217、綠斜（CK）；試驗(yàn)地點(diǎn)7 個(gè)，分別為尤溪、建陽、清流、晉江、秀嶼、漳平、福清。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，周圍設(shè)有保護(hù)行，保護(hù)行區(qū)不小于小區(qū)寬度。各試點(diǎn)統(tǒng)一采用窄畦雙行穴播種植方式，小區(qū)面積13.33m2，種植密度1.3 萬株/667m2，統(tǒng)一記載項(xiàng)目和記載標(biāo)準(zhǔn)，每小區(qū)隨機(jī)取樣10 株考種，以實(shí)收籽粒測(cè)產(chǎn)。各試點(diǎn)在7 月12-21 日播種，栽培上治蟲不治病，其他田間操作按區(qū)試要求標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

1.2.2 統(tǒng)計(jì)方法AMMI 模型是將方差分析和主成分分析相結(jié)合在一個(gè)模型中同時(shí)具有可加和可乘分量的數(shù)學(xué)模型。其方程式如下。

上式中yijk是第i個(gè)品種在環(huán)境j的第k次重復(fù)的觀察值；μ是觀察值總平均；αi是第i個(gè)基因型值與總平均的離差（即基因型主效應(yīng)）；βj是j個(gè)環(huán)境值與總平均的離差（環(huán)境主效應(yīng)）；θr是第r個(gè)交互效應(yīng)主成分軸的差異值；δjr是第r個(gè)軸的環(huán)境特征向量值；γir是第r個(gè)軸的基因型特征向量值；ρij是提取N 個(gè)主成分軸后留下的殘差；εijk為試驗(yàn)誤差。

穩(wěn)定性參數(shù)D就是主成分IPCA 的多維空間中試點(diǎn)或品種離原點(diǎn)的距離（即歐氏距離），其計(jì)算公式如下。

上式中，Di是指品種的穩(wěn)定性參數(shù)，Dj指試點(diǎn)的穩(wěn)定性參數(shù)。Di值越小，表示基因型越穩(wěn)定，即品種穩(wěn)定性越好；Dj值越大，表明試點(diǎn)與品種的互作效應(yīng)越大，品種產(chǎn)量變化越大，區(qū)試點(diǎn)對(duì)品種的鑒別力越強(qiáng)[8]。

1.3 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)處理與分析運(yùn)用DPS 7.05 版軟件[9]和Microsoft Excel 軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 線性回歸分析從表1 可知，本試驗(yàn)的11 個(gè)品種和7 個(gè)試點(diǎn)處理平方和占總平方和的82.90%，達(dá)極顯著水平，說明試驗(yàn)有效。品種（基因型）平方和占總平方和的40.85%，達(dá)極顯著水平，試點(diǎn)之間（環(huán)境）平方和占總平方和的27.90%，達(dá)極顯著水平。交互作用平方和占總平方和的14.15%，達(dá)極顯著水平。說明品種間、地點(diǎn)間都存在顯著差異。聯(lián)合回歸、基因回歸、環(huán)境回歸三者平方和加起來解釋了總平方和的6.04%，殘差解釋了交互作用的57.36%，殘差較大，且達(dá)顯著水平，說明本試驗(yàn)線性回歸模型解釋的互作較少，擬合效果不好，需要進(jìn)一步進(jìn)行AMMI 模型分析。

表1 品種比較試驗(yàn)結(jié)果線性回歸分析

2.2 AMMI 模型分析以AMMI 模型對(duì)品種與環(huán)境的交互作用進(jìn)行分解見表2，AMMI 模型分析結(jié)果表明：品種效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)以及品種與環(huán)境的互作效應(yīng)均達(dá)到極顯著水平，IPCA1、IPCA2、IPCA3 3 個(gè)主成分軸的平方和解釋了交互作用平方和的 91.65%，而殘差解釋了交互作用平方和的8.35%，且未達(dá)顯著水平。此結(jié)果表明，AMMI 模型能比較徹底地分析品種與試點(diǎn)的互作信息，AMMI 模型克服了線性回歸分析方法在評(píng)價(jià)品種穩(wěn)定性方面存在的不足之處。

表2 品種比較試驗(yàn)結(jié)果AMMI 分析

2.2.1 品種穩(wěn)定性各品種在不同試點(diǎn)的平均產(chǎn)量及基因型交互作用主成分軸分量值見表3，以3 個(gè)主成分軸的基因型IPCA 值計(jì)算出各基因型的Di值。按Di值的大小排序看，排前3 名的依次是南農(nóng)99-6、華夏18 號(hào)、福夏豆1 號(hào)，Di值居中間的是福農(nóng)NKD51、福農(nóng)CD217、閩誠豆8 號(hào)、福夏豆2 號(hào)和華夏10 號(hào)共5 個(gè)品種，Di值排后3 名的是蘇閩夏2 號(hào)、綠斜（CK）和福農(nóng)夏豆2 號(hào)。由此可見，福農(nóng)夏豆2 號(hào)、綠斜（CK）和蘇閩夏2 號(hào)表現(xiàn)較穩(wěn)定，且僅福農(nóng)夏豆2 號(hào)穩(wěn)定性優(yōu)于對(duì)照品種綠斜，而南農(nóng)99-6、華夏18 號(hào)、福夏豆1 號(hào)穩(wěn)定性較差。綜合考慮品種在各試點(diǎn)的豐產(chǎn)性，華夏10 號(hào)、蘇閩夏2 號(hào)和閩誠豆8 號(hào)3 個(gè)品種較豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。南農(nóng)99-6 雖然較高產(chǎn)，但穩(wěn)定性最差，而對(duì)照品種綠斜表現(xiàn)較穩(wěn)產(chǎn)，但產(chǎn)量較低。

表3 基因型交互作用主成分軸分量值和Di 值

2.2.2 品種試點(diǎn)鑒別力由區(qū)試點(diǎn)交互作用3 個(gè)主成分軸IPCA1、IPCA2、IPCA3 的環(huán)境分量值計(jì)算得到Dj值列于表4，對(duì)試點(diǎn)而言，Dj值越大，試點(diǎn)鑒別力越強(qiáng)。由表4 可知，參試品種的Dj值由大到小排序分別為福清、尤溪、漳平、秀嶼、清流、晉江和建陽。可見福清、尤溪試點(diǎn)對(duì)品種鑒別力較強(qiáng)，說明這2 個(gè)試點(diǎn)較適合開展品種區(qū)域試驗(yàn)，漳平、秀嶼、清流試點(diǎn)鑒別力一般，而晉江、建陽試點(diǎn)鑒別力較弱。

表4 區(qū)試點(diǎn)交互作用主成分軸分量值和Dj 值

3 結(jié)論與討論

對(duì)品種間豐產(chǎn)性的差異較易鑒定，一般采用方差分析法進(jìn)行多重比較即可。目前福建省大豆品種區(qū)試就是采用此方法分析品種的豐產(chǎn)性，從本試驗(yàn)結(jié)果可知，豐產(chǎn)性居前3 名的是閩誠豆8 號(hào)、南農(nóng)99-6 和華夏10 號(hào)。而各品種的穩(wěn)定性和適應(yīng)性由基因型與環(huán)境互作效應(yīng)的大小決定，采用線性模型進(jìn)行分析表明，線性模型僅解釋很少一部分交互作用的變化，具有較大的約束性。AMMI 模型把方差分析和主成分分析兩者有機(jī)結(jié)合于一個(gè)模型中，兩種分析方法優(yōu)點(diǎn)兼而有之，能夠分析出交互作用的特點(diǎn)，從而鑒別出品種的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。AMMI模型分析結(jié)果表明，品種穩(wěn)定性除對(duì)照綠斜較穩(wěn)定外，居前3 名的參試品種是福農(nóng)夏豆2 號(hào)、蘇閩夏2號(hào)和華夏10 號(hào)。綜合考慮品種在各試點(diǎn)的豐產(chǎn)性，華夏10 號(hào)、蘇閩夏2 號(hào)和閩誠豆8 號(hào)共3 個(gè)品種較豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。福清和尤溪2 個(gè)試點(diǎn)具有較強(qiáng)的夏大豆品種鑒別力，因而是較為理想的夏大豆品種區(qū)域試驗(yàn)點(diǎn)。AMMI 模型中的主成分值，共解釋總互作平方和的91.65%，有效地分析了基因與環(huán)境互作效應(yīng)。但是，不同區(qū)試年份里，各品種在各點(diǎn)的產(chǎn)量會(huì)有波動(dòng)。對(duì)試驗(yàn)鑒別力的大小可以根據(jù)多年區(qū)試情況來判斷，以便鑒別出對(duì)某一試點(diǎn)具有特殊適應(yīng)性的品種。