基于AMMI模型的河南省小粒花生品種區(qū)域試驗(yàn)穩(wěn)定性及適應(yīng)性分析

李天奇，周彥忠，郭玉生，李 飛，姬小玲，李斯佳

（漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 漯河 462000）

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，新育成的品種在進(jìn)行大面積推廣之前均需要進(jìn)行多點(diǎn)區(qū)域試驗(yàn)，通過測試分析其豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性及適應(yīng)性等特性為后期品種的推廣和應(yīng)用提供依據(jù)。品種的穩(wěn)產(chǎn)性和豐產(chǎn)性受基因型與環(huán)境的影響較大。因此，能否正確評價(jià)作物新品種的區(qū)域試驗(yàn)結(jié)果，對新品種能否大規(guī)模推廣應(yīng)用起到至關(guān)重要的作用。加性主效應(yīng)乘積交互作用（AMMI模型）通過結(jié)合方差分析和主成分分析，并且將其量化，最終對品種的穩(wěn)定性、豐產(chǎn)性、適應(yīng)性等進(jìn)行較準(zhǔn)確評價(jià)。AMMI模型的主要優(yōu)點(diǎn)是在品種和環(huán)境的加性模型中加入了交互作用，通過分離出模型誤差與干擾，提高了品種評價(jià)的精準(zhǔn)度。因此，AMMI模型在新品種評價(jià)中受到越來越多育種工作者的青睞。

花生是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，也是重要的油料作物和蛋白作物。河南省是我國花生種植和生產(chǎn)的第一大省，花生也是河南繼小麥、玉米等主要農(nóng)作物之后的第三大農(nóng)作物，在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及農(nóng)民增收中具有重大的意義。近年來，隨著麥后夏直播花生種植技術(shù)的不斷推廣和花生機(jī)械的應(yīng)用，夏播種植已逐漸成為花生生產(chǎn)的重要種植方式。據(jù)調(diào)查表明，在河南、山東等部分花生主產(chǎn)區(qū)，夏播花生種植面積已達(dá)到花生總面積的50%以上，而作為適宜夏播的小粒花生品種也越來越受到種植戶的追捧，小?；ㄉ姆N植面積逐年增大。為了更詳細(xì)準(zhǔn)確地分析河南省區(qū)域試驗(yàn)中小?；ㄉ缕贩N的豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性及適應(yīng)性，本研究通過對2019年河南省小粒組花生區(qū)域試驗(yàn)參試品種的產(chǎn)量表現(xiàn)情況進(jìn)行AMMI模型分析，以期為河南省小?；ㄉ缕贩N的推廣和應(yīng)用提供一定參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以河南省主栽小?；ㄉ贩N‘遠(yuǎn)雜9102’（CK）為對照，共測試12個(gè)花生新品種，分別是‘安花5號’、‘安花6號’、‘漯花19號’、‘商花43號’、‘宛花7號’、‘豫花123號’、‘豫花126號’、‘豫花128號’、‘豫花132號’、‘豫花139號’、‘豫花148號’和‘豫花176號’。具體品種編號見表1。

表1 供試品種名稱及編號

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2019年6—10月分別在河南省安陽、洛陽、漯河、南陽、商丘、新鄉(xiāng)、信陽、駐馬店等8地進(jìn)行，試驗(yàn)地詳情編號見表2。

表2 供試地點(diǎn)名稱及編號

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)統(tǒng)一采用隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。小區(qū)長6.67 m，寬2 m，每小區(qū)6行，行距33.33 cm，穴距16.7 cm，密度為1.8×10穴·hm，每穴2粒種子。所有試點(diǎn)均嚴(yán)格按照區(qū)域試驗(yàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)、管理、收獲、考種。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，利用DPS 7.05軟件進(jìn)行AMMI模型分析和Dg（e）穩(wěn)定性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量聯(lián)合方差分析、線性回歸及AMMI模型分析

對13個(gè)參試花生品種的小區(qū)平均產(chǎn)量進(jìn)行方差分析和AMMI模型分析。由表3可以看出，基因型、環(huán)境、基因型與環(huán)境互作方差均達(dá)到極顯著水平，這表明品種、環(huán)境及交互效應(yīng)對品種的產(chǎn)量影響均存在極顯著差異。對平方和進(jìn)行分解，環(huán)境（試點(diǎn)間）變異平方和占總平方和的87.23%，基因型（品種）平方和占2.88%，而基因與環(huán)境的交互作用的平方和占9.54%，由此可以得出，本試驗(yàn)條件下，不同環(huán)境對產(chǎn)量的影響占主導(dǎo)因素，也表明試驗(yàn)點(diǎn)的選擇有較好的代表性。

表3 產(chǎn)量聯(lián)合方差分析表

由表4可以看出，通過對產(chǎn)量結(jié)果進(jìn)行線性回歸分析，聯(lián)合回歸、基因型回歸與環(huán)境回歸三者相加僅解釋了交互作用平方和的30.61%，誤差值仍較大，占比59.48%，線性回歸擬合效果較差。利用AMMI模型3個(gè)主成分軸（IPCA1、IPCA2、IPCA3）對互作效應(yīng)進(jìn)行分析。其中IPCA1占交互作用的42.30%，IPCA2占交互作用的27.16%，IPCA3占交互作用的16.41%。3個(gè)主成分軸共解釋交互作用的85.87%，表明IPCA1、IPCA2、IPCA3軸在解釋環(huán)境與基因交互作用明顯優(yōu)于線性回歸分析。

表4 線性回歸分析及AMMI分析表

2.2 雙標(biāo)圖AMMI模型的穩(wěn)定性分析

AMMI雙標(biāo)圖（IPCA1-平均產(chǎn)量）橫坐標(biāo)代表品種及試點(diǎn)平均莢果的產(chǎn)量，其反映品種的豐產(chǎn)性；縱坐標(biāo)反應(yīng)品種的互作效應(yīng)的大小和正負(fù)，IPCA1絕對值越小，表明交互作用越小，該品種穩(wěn)定性更強(qiáng)，且品種和地點(diǎn)在IPCA1的同側(cè)時(shí)，交互作效應(yīng)為正效應(yīng)，反之為負(fù)效應(yīng)。由圖1可以看出，在水平方向平均產(chǎn)量方面，對照品種g13的產(chǎn)量為4 804.16 kg·hm，除品種g10產(chǎn)量低于對照外，其余品種平均產(chǎn)量均高于對照，平均產(chǎn)量最高的品種為g3，產(chǎn)量為5 428.44 kg·hm。在試驗(yàn)點(diǎn)方面，e4試驗(yàn)點(diǎn)的平均產(chǎn)量最高7 799.25 kg·hm，e3的平均產(chǎn)量最低3 796.35 kg·hm。在交互作用方面品種g2、g3、g4、g6、g9、g11與e2、e3、e6有明顯的正互作效應(yīng)，與e4、e7、e8有負(fù)互作效應(yīng)。

圖1 AMMI雙標(biāo)圖（IPCA1－產(chǎn)量）

由圖2（IPCA1-IPCA2）可以看出，本試驗(yàn)中各試驗(yàn)點(diǎn)間，品種與環(huán)境交互作用較大的試點(diǎn)有e2、e4、e6，表明該試點(diǎn)的分辨力較強(qiáng)，交互作用較小的有e1、e3和e5，表明該試點(diǎn)的分辨力較差。品種越接近原點(diǎn)說明該品種穩(wěn)定性好，品種g7、g8最穩(wěn)定，而品種g5、g11和g12離原點(diǎn)遠(yuǎn)，品種產(chǎn)量不穩(wěn)定。

圖2 AMMI雙標(biāo)圖（IPCA1－IPCA2）

2.3 參試品種及地點(diǎn)穩(wěn)定性分析

品種與環(huán)境的互作效應(yīng)值Dg(e)是用來評價(jià)基因型或環(huán)境相對穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，也是確定優(yōu)良品種推廣應(yīng)用區(qū)域的重要依據(jù)?；蛐虳g值越小，則品種穩(wěn)定性越好；環(huán)境的De值越大，試驗(yàn)地點(diǎn)對品種間差異的分辨力就越強(qiáng)。由表5可知，參試品種g7的穩(wěn)定性最好，其次為g4、g13，g5的穩(wěn)定性最差；各試點(diǎn)鑒別力大小順序?yàn)閑6＞e2＞e4＞e1＞e8＞e7＞e3＞e5，其中對品種的鑒別力最好的試點(diǎn)是e6，鑒別力最差的是e5。

表5 品種及試點(diǎn)的穩(wěn)定性參數(shù)及排序

3 結(jié)論與討論

區(qū)域試驗(yàn)是新品種通過選育推廣的重要環(huán)節(jié)，通過對參試品種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性及適應(yīng)性進(jìn)行綜合評價(jià)，選育適宜一定區(qū)域范圍的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)優(yōu)良新品種，并為后期品種推廣提供重要依據(jù)。AMMI模型可綜合分析各品種的穩(wěn)產(chǎn)性、豐產(chǎn)性，及地點(diǎn)的分辨力，AMMI雙標(biāo)圖能有效反映品種的豐產(chǎn)性、適應(yīng)性及互作效應(yīng)，但當(dāng)IPCA的顯著個(gè)數(shù)超過2時(shí)，雙標(biāo)圖并不能有效反映全部變異信息，而穩(wěn)定性參數(shù)Dg（e）充分考慮了所有顯著的IPCA值，能夠更全面反映品種的穩(wěn)定性和地點(diǎn)的分辨力。

本研究通過對河南省2019年小粒組花生區(qū)域試驗(yàn)產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行AMMI模型分析。結(jié)果表明，在品種穩(wěn)定性方面，g7、g4、g13穩(wěn)定性較好，g5、g12、g11穩(wěn)定性較差；不同試點(diǎn)平均產(chǎn)量上，g3產(chǎn)量最高，g2、g6次之，g10產(chǎn)量最低。結(jié)合產(chǎn)量和穩(wěn)定性可知，g2屬于高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)型品種、g3屬于高產(chǎn)較穩(wěn)產(chǎn)型品種、g5屬于低產(chǎn)不穩(wěn)定穩(wěn)產(chǎn)型品種。8個(gè)試點(diǎn)中，e6試點(diǎn)的辨別力較強(qiáng)、e5試點(diǎn)的辨別力最弱。

本研究中穩(wěn)定性評價(jià)Dg（e）值排序與圖2中的部分順序不同，這主要是由IPCA3的顯著性引起的。因此，在進(jìn)行AMMI模型分析時(shí)，結(jié)合穩(wěn)定性參數(shù)進(jìn)行分析能夠更準(zhǔn)確地反映品種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性及適應(yīng)性。此外，本研究只對各品種的產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了一年多點(diǎn)的數(shù)據(jù)分析，并未結(jié)合氣象因子等其他因素進(jìn)行年際間的分析，今后如要更全面地評價(jià)品種豐產(chǎn)性以及適應(yīng)性，需要將試驗(yàn)期間的溫度、光照、降雨量等氣象數(shù)據(jù)及土壤的養(yǎng)分狀況結(jié)合起來進(jìn)行分析，這樣對品種的綜合評價(jià)才能更加精準(zhǔn)。