大同34號谷子高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)及適應性分析

楊 忠，任月梅，張 綬，郭瑞鋒

(國家谷子高粱產(chǎn)業(yè)技術體系大同綜合試驗站，山西農(nóng)業(yè)大學高寒區(qū)作物研究所，山西 大同 037008)

谷子(Setaria.italica(L.) Beauv.)起源于我國，栽培歷史久遠，具有耐瘠薄，水分利用效率高等特點，籽粒營養(yǎng)豐富，是我國的傳統(tǒng)作物和環(huán)境友好型作物。中國谷子種植面積占世界的80%，主要分布在東北、西北和華北地區(qū)。其中西北春播早熟區(qū)谷子主要分布在華北北部、大西北及內(nèi)蒙古東部等地區(qū)，約占全國谷子種植面積的1/3，是最主要的谷子生產(chǎn)區(qū)域[1-3]。在降雨量只有200～450 mm區(qū)域，選擇種植谷子比其他作物更穩(wěn)產(chǎn)。據(jù)任月梅等[4]報道，大同34號是山西農(nóng)科院高寒所培育，具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗逆、廣適、適應機械化栽培等特點的谷子品種，適宜在山西北部、河北高寒區(qū)、陜北、甘寧及內(nèi)蒙古中東部春播早熟區(qū)種植。為客觀準確評價該品種應用價值，加快谷子新品種的更新?lián)Q代，根據(jù)該品種在全國西北春谷早熟區(qū)域試驗中表現(xiàn)的特點，利用2009—2010年、2010—2011年國家西北春谷早熟組區(qū)域試驗匯總資料，應用平均產(chǎn)量、差異顯著性、主效應值[5]以及溫振民等[6-7]提出的高穩(wěn)系數(shù)法、余世蓉[8]的標準差比數(shù)法、變異系數(shù)[8]及回歸系數(shù)[9]等多種方法，就其高產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性、抗逆性及廣適性進行綜合分析，為大同34號谷子新品種在西北春播早熟區(qū)大面積應用提供理論依據(jù)。前人在品種評價方面已有過許多研究，在甜菜、大豆、大麥、谷子、馬鈴薯、玉米方面均有研究報道，評價方法隨著年代的變遷也越來越準確和科學化，從20世紀90年代應用平均產(chǎn)量、增產(chǎn)率、變異系數(shù)、回歸系數(shù)評價品種豐產(chǎn)性、適應性開始，到21世紀的高穩(wěn)系數(shù)、標準比差法、主效應值，現(xiàn)在又有了GGE雙標圖評價方法。在谷子品種評價方面的3篇報道中，均是以增產(chǎn)率、變異系數(shù)、高穩(wěn)系數(shù)和回歸系數(shù)對各自區(qū)域的新選育品種進行評價，在西北春谷早熟組區(qū)還沒有見到類似報道。

1 試驗資料與方法

1.1 資料來源

數(shù)據(jù)資料來源于國家谷子品種區(qū)域試驗(西北春谷區(qū)組)2010年和2011年2年產(chǎn)量匯總結果。大同34號參加西北春谷早熟組區(qū)域試驗，該組參試品種共11個，對照品種為大同29號(ck)。試驗地點分別設在華北、西北區(qū)域的山西農(nóng)科院高寒所、甘肅農(nóng)科院作物所、內(nèi)蒙古農(nóng)牧科學院作物所、內(nèi)蒙古赤峰市農(nóng)科院、山西省靈丘縣武靈鎮(zhèn)、河北省張家口市農(nóng)科院、陜西省榆林地區(qū)農(nóng)科所、寧夏固原市農(nóng)科所、寧夏西吉縣種子管理站等9點不同生態(tài)區(qū)域。

1.2 試驗方法

試驗按國家谷子西北區(qū)域統(tǒng)一試驗方案實施，采用隨機區(qū)組設計，小區(qū)面積13.34 m2，3次重復。選取大同34號在各試點平均產(chǎn)量及所有試點平均產(chǎn)量，通過方差、高穩(wěn)系數(shù)、主效應值、標準差比數(shù)、變異系數(shù)及回歸系數(shù)等不同方法，進行高產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性和廣適性分析。參加全國春谷早熟區(qū)組區(qū)域試驗品種的產(chǎn)量平均數(shù)、標準差、變異系數(shù)、主效應值采用南京農(nóng)業(yè)大學出版的田間試驗和統(tǒng)計方法來計算統(tǒng)計，用主效應值和高穩(wěn)系數(shù)法(HSC=[(X1-S1)/1.10Xck]×100%)對大同34號進行高產(chǎn)、豐產(chǎn)性分析。用俞世蓉[8]提出的標準差比數(shù)法(ai=Si/S)和變異系數(shù)對大同34號進行穩(wěn)產(chǎn)分析，用回歸系數(shù)(b)、相關系數(shù)(r)及決定系數(shù)(r2)對大同34號的廣闊適應性、抗逆性進行綜合分析。

2 結果與分析

2.1 大同34號高產(chǎn)性分析

2010年、2011年國家谷子品種試驗(西北區(qū)組)早熟組區(qū)域試驗在西北、華北六省區(qū)9個區(qū)試點進行，參試品種兩年皆為10個，由于區(qū)試方法及淘汰規(guī)則，在兩年區(qū)試中共有17個品種參試(對照除外)，其中連續(xù)參加兩年區(qū)試的只有4個品種，分別為大同34號、A 2-2258、A 2-7005和對照大同29號，所以在分析時主要就上述4個品種進行闡述。大同34號谷子新品種的高產(chǎn)性指標結果詳見表1至表4。高穩(wěn)系數(shù)是一個體現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)性的綜合指標，是某個參試品種的表型產(chǎn)量中減去環(huán)境因素部分產(chǎn)量后的純遺傳基礎產(chǎn)量與目標品種產(chǎn)量的百分比(HSC=[(X1-S1)/1.10Xck]×100%)，高穩(wěn)系數(shù)(HSC)值越大表明品種的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)性越好。從表1、表2可知，大同34號在2年區(qū)試中，其HSC值分別為89.2%、65.7%，平均為77.5%，A 2-2258的HSC值分別為82.8%、56.1%，平均為69.5%，A 2-7005的HSC值分別為86.7%、55.2%，平均71%，對照大同29號的HSC值分別為82.1%、61.1%，平均為71.6%，四個品種相比較大同34號平均值分別比同時期參加谷子品種區(qū)域試驗的其他品種高8%、6.5%、5.9%，表明該品種具有良好的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)特性。大同34號主效應值2010年為0.662，為11個參加區(qū)域試驗品種的第1位；2011年為0.477，排11個參加區(qū)域試驗品種中第1位。2010—2011年平均主效應值為0.57，排2年所有參試品種的第1位，其他3個品種A 2-2258、A 2-7005和對照2年的平均主效應值分別為0.236、0.198、-0.056，大同34號比其他3個品種分別高0.334、0.372、0.514，故高產(chǎn)性最好，進一步表明大同34號是一個高產(chǎn)性能好的谷子新品種。

表1 2010年大同34號的產(chǎn)量、高穩(wěn)系數(shù)及適應性參數(shù)

表2 2011年大同34號的產(chǎn)量、高穩(wěn)系數(shù)及適應性參數(shù)

2.2 大同34號穩(wěn)產(chǎn)性分析

變異系數(shù)是衡量穩(wěn)產(chǎn)性的重要指標。大同34號的高穩(wěn)系數(shù)比其他3個品種的高，說明其高產(chǎn)性好的同時，也具有可靠的穩(wěn)產(chǎn)性。由表1、表2統(tǒng)計的產(chǎn)量變異系數(shù)看，兩年分別為10.2%和33.13%，平均變異系數(shù)為21.67%，低于同時參試的其他2個品種(26.73%、24.53%)，略高于對照大同29號(21.24%)，說明大同34號具有良好高產(chǎn)性的同時，與多年西北春谷早熟區(qū)統(tǒng)一對照相比，變異系數(shù)同樣較低，是一個相對變異程度小、穩(wěn)定性好的新品種。俞世蓉[8]提出的以品種標準差或標準誤與品種平均標準差或平均標準誤的比數(shù)作為穩(wěn)定性參數(shù),反映了品種在不同環(huán)境條件下的變異程度，是名副其實的穩(wěn)定性參數(shù)。故從標準差比數(shù)(ai)進行分析，2010年和2011年大同34號的ai值分別為0.994和1.031，其│ai-1│值2010年和2011年分別為0.006、0.031，兩年平均為0.019，而參試的其他2個品種A 2-2258、A 2-7005的ai值2010年和2011年分別為1.377、1.133和0.778、1.202，│ai-1│值分別為0.377、0.133和0.222、0.202，兩年平均分別為0.255和0.212，遠遠高于大同34號的0.019。ck 2010年和2011年的ai值分別為0.867和0.945，其│ai-1│值2010年和2011年分別為0.133、0.055，兩年平均0.094，也高于大同34號的0.019。充分說明大同34號在不同年份和不同環(huán)境條件下平均穩(wěn)定性相對較好。

2.3 大同34號適應性分析

據(jù)俞世蓉[8]報道用回歸系數(shù)(b)大小來衡量參試品種適應性，相關系數(shù)r值為可靠性評價指標，并利用決定系數(shù)r2來判斷回歸系數(shù)測值的可靠度。郝曉芬等報道b值的大小與該品種對環(huán)境變化的適應性息息相關[11]。大同34號、A 2-2258、A 2-7005和對照大同29號4個品種的相關系數(shù)r值無論是2010年還是2011年或者是兩年平均值均在0.01水平(雙側)上顯著相關，故說明4個品種的適應性穩(wěn)定，分析其相應的回歸系數(shù)b有實際的意義。2010年大同34號的回歸系數(shù)b為1.163>1、相關系數(shù)r值為0.946、決定系數(shù)r2值為0.895，可靠度是4個品種中最好的，說明對于高產(chǎn)環(huán)境的特殊適應性增大。其他3個品種回歸系數(shù)b分別為0.935、0.972、1.075，相關系數(shù)r值分別為0.844、0.944、0.945。A 2-2258、A 2-7005的回歸系數(shù)b<1，表明對環(huán)境變化不敏感，A 2-7005的回歸系數(shù)b最接近1，說明其適應性廣泛。大同34號的回歸系數(shù)b最偏離1，說明廣泛適應性較弱，不太適應低產(chǎn)地區(qū)。大同34號和A 2-7005、對照的相關系數(shù)r、決定系數(shù)r2值幾乎相同，說明它們的可靠性較一致，都明顯高于A 2-2258。2011年大同34號的回歸系數(shù)b為1.041>1(與2010年結果相同)、相關系數(shù)r值為0.967、決定系數(shù)r2值為0.934，可靠性在4個品種中排第3位。其他3個品種回歸系數(shù)b分別為1.071、1.23、0.976，相關系數(shù)r值分別為0.903、0.981、0.992。A 2-2258、A 2-7005的回歸系數(shù)b>1，說明對于高產(chǎn)環(huán)境的特殊適應性增大，對照的回歸系數(shù)b最接近1，說明其適應性廣泛。A 2-7005在2011年回歸系數(shù)b最偏離1。從4個品種兩年的平均回歸系數(shù)、相關系數(shù)、決定系數(shù)看，A 2-7005、對照和大同34號相關系數(shù)、決定系數(shù)高，回歸系數(shù)比較可靠，但對照的回歸系數(shù)b最接近1，說明其適應性特別廣泛(詳見表5)。綜合兩年結果可以看出，A 2-2258、A 2-7005和對照年度間回歸系數(shù)b值不穩(wěn)定，2010年適應的地區(qū)，在2011年正好相反，只有大同34號連續(xù)兩年回歸系數(shù)b值比較穩(wěn)定，說明對于高產(chǎn)環(huán)境的特殊適應性增大，這與穩(wěn)產(chǎn)性分析相一致。對照在9個區(qū)試點是最適應的。

表5 2010—2011年大同34號的平均適應性參數(shù)

3 結論與討論

3.1 豐產(chǎn)性好、穩(wěn)產(chǎn)性強

經(jīng)過對兩年國家西北早熟區(qū)域試驗結果數(shù)據(jù)的多種指標處理分析表明，大同34號表現(xiàn)：

1) 豐產(chǎn)性好：2年平均主效應值為0.57，居所有參試品種第1位；HSC值平均77.5%，為3個同時期參試品種中最高；2年平均單產(chǎn)5 598 kg/hm2，比對照增產(chǎn)8.77.%，與對照有極顯著差異，與同時期參加區(qū)試的其余2個品種沒有顯著差異。

2) 穩(wěn)產(chǎn)性強：大同34號標準差比數(shù)平均為1.0125，幾乎接近于1，而對照平均為0.906，與1相差了0.094，其穩(wěn)定性高于對照。從產(chǎn)量變異系數(shù)看，大同34號平均為21.67%，與對照的變異系數(shù)幾乎相同(對照平均為21.24%)，是一個相對變異程度小、穩(wěn)定性好的新品種。

3.2 適應性一般

通過對區(qū)域試驗品種、地點、品種地點主效應值(表3、表4)的分析，兩年大同34號在固原農(nóng)科所、山西高寒所、寧夏西吉縣、張家口農(nóng)科院、赤峰農(nóng)牧科學院五個區(qū)試點平均主效應值分別為1.277、0.426、0.015、0.224、0.207，按照主效應值從高到低排序為：固原農(nóng)科所、山西高寒所、張家口農(nóng)科院、赤峰農(nóng)牧科學院、寧夏西吉縣，與大同34號適應性分析完全吻合，適應性一般。適合在生產(chǎn)條件好、平均溫度適中、降雨量高的高中產(chǎn)區(qū)大面積推廣應用，不適宜在平均溫度高的山西靈丘縣、陜西榆林地區(qū)種植，降雨量少、平均溫度低的內(nèi)蒙古作物所也不太適應。另對大同34號進行綜合回歸分析，兩年回歸系數(shù)b值為1.093，且連續(xù)兩年回歸系數(shù)b值比較穩(wěn)定，進一步表明對環(huán)境變化敏感度略大，對高產(chǎn)環(huán)境的特殊適應性增大，對低產(chǎn)地區(qū)建議應用對環(huán)境變化不敏感的對照大同29號為宜。

表3 2010年不同品種、地點及品種地點的主效應值

表4 2011年不同品種、地點及品種地點的主效應值

3.3 氣候條件對變異系數(shù)、標準差影響大

所有參試品種在2010年的變異系數(shù)范圍5.64%～19.37%、標準差范圍0.4～1.2，2011年的變異系數(shù)范圍29.22%～40.67%、標準差范圍1.92～2.81，2011年數(shù)值明顯高于2010年，這和兩年9個試點的環(huán)境氣候條件關系極大。2010年早熟區(qū)9個試點中，張家口市農(nóng)科院、內(nèi)蒙古農(nóng)科院作物所、陜西榆林農(nóng)科所、寧夏固原農(nóng)科所、山西農(nóng)科院高寒所、山西靈丘縣6個點氣候比較正常，有利于谷子的生長發(fā)育，僅有3個試點不同程度地受到干旱、低溫的影響，故變異系數(shù)小、標準差低。而2011年除張家口市農(nóng)科院、內(nèi)蒙古農(nóng)科院作物所2個點較正常，有利于谷子的生長發(fā)育外，其他試點均不同程度地受到干旱、低溫、寡日照的影響。其中甘肅省作物所、山西高寒所、寧夏固原、山西靈丘等點出苗后持續(xù)干旱，內(nèi)蒙古赤峰點、寧夏西吉點苗期地溫低，山西高寒所、山西靈丘點7、8月份降雨比同期常年雨量偏少50%左右，因此變異系數(shù)大、標準差也高。

3.4 討 論

通過方差顯著性、高穩(wěn)系數(shù)法、主效應值、標準差比數(shù)法、變異系數(shù)及回歸系數(shù)、決定系數(shù)等多種參數(shù)分析了大同34號的高產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性、適應性及兩年區(qū)試點變異系數(shù)、標準差范圍，得出了上述3個結論。與以往評價谷子新品種研究[11-20]相比較，夏谷區(qū)的王素英等[13]用高穩(wěn)系數(shù)、變異系數(shù)、回歸系數(shù)分析了豫谷15號豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)適應性，春谷晚熟區(qū)的郝曉芬等[15]用高穩(wěn)系數(shù)、變異系數(shù)、回歸系數(shù)分析了長生07號的豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)適應性，馬建萍等[15]用增產(chǎn)率、變異系數(shù)、回歸系數(shù)分析了晉谷34號的豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)適應性，春谷早熟區(qū)沒有看見過類似報道。與上述研究的相同點是基本都應用了增產(chǎn)率、方差顯著性、高穩(wěn)系數(shù)、變異系數(shù)、回歸系數(shù)分析新品種的豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)適應性。

本文創(chuàng)新點是：應用主效應值、標準差比數(shù)法分析了大同34號的高產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性、適應性。分析的品種不僅與對照進行了比較，還與同時期參試的其他2個品種進行了比較。就氣象條件對變異系數(shù)、標準差的影響進行了分析。與李中青等[10]對長單525玉米雜交種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性及適應性進行分析比較，應用多種參數(shù)分析方法基本類似，但本文對所有區(qū)試點和參試品種進行了主效應值分析，并增加分析了氣象條件對變異系數(shù)、標準差的影響，故本文結論更可靠，實用性更符合實際，分析結果與大同34號在西北春谷早熟區(qū)各試點中表現(xiàn)完全吻合，故可作為其在相應區(qū)域推廣應用的理論依據(jù)。

大同34號高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，對環(huán)境變化敏感度略大，對高產(chǎn)環(huán)境的特殊適應性增大，適合在生產(chǎn)條件好、平均溫度、降雨量適中的西北春播早熟區(qū)域高中產(chǎn)區(qū)大面積推廣應用。