強(qiáng)優(yōu)勢玉米雜交種瑞玉16的選育及適應(yīng)性評價(jià)

石海春，余學(xué)杰，吳元奇，柯永培*，袁繼超，胡爾良，劉柏宏

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，成都 611130；2.四川農(nóng)大正紅生物技術(shù)有限責(zé)任公司，成都 610213；3.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米研究所，成都 611130）

玉米種植面積已超過水稻、小麥，成為我國第一大糧食作物，同時(shí)還是營養(yǎng)豐富的飼料作物和重要的工業(yè)原料[1-4]。為保證國家糧食安全，我們必須提高玉米產(chǎn)量，而提高玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵途徑就是選育和推廣應(yīng)用強(qiáng)優(yōu)勢的優(yōu)良雜交種。優(yōu)良品種是一個(gè)相對概念，具有極強(qiáng)的地域性和時(shí)間性，因此評價(jià)其豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性和適應(yīng)性，明確其優(yōu)勢推廣區(qū)域具有十分重要的意義，也是評價(jià)一個(gè)品種推廣價(jià)值的重要參考指標(biāo)[5-7]。區(qū)域試驗(yàn)是鑒定參試品種在不同生態(tài)條件下的豐產(chǎn)性、 穩(wěn)定性和適應(yīng)性的一種評判性試驗(yàn)[8-9]，為此，本研究詳細(xì)介紹玉米雜交種瑞玉16 的選育過程及具備的特征特性，并以瑞玉16 參加四川省玉米區(qū)域試驗(yàn)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用高穩(wěn)系數(shù)法和Eberhart-Russell 模型，分析豐產(chǎn)性和適應(yīng)性，明確優(yōu)勢推廣區(qū)域，以期為該品種的合理布局及進(jìn)一步大面積推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 瑞玉16的選育

四川農(nóng)大正紅生物技術(shù)有限責(zé)任公司（以下簡稱公司）于2009年用國外玉米資源1013 為基礎(chǔ)材料，開展早代配合力測定，用系譜法經(jīng)過連續(xù)8 代選優(yōu)株自交選育而成（2009—2012年四川正季和海南反季每年自交2 代）自交系K233，該自交系于2015年7月通過四川省品種審定委員會(huì)組織的專家技術(shù)鑒定。

公司于2009 和2010年冬季2 次在海南配制K233×21-ES 早代組合（S2 和 S4 代組合），其父本21-ES，系四川農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米研究所選育，已配制正紅311 等多個(gè)玉米雜交種[10]。該雜交種于2010年春季參加初級產(chǎn)量比較試驗(yàn)，綜合表現(xiàn)優(yōu)異；2011年春季參加多點(diǎn)比較試驗(yàn)，共設(shè)13 點(diǎn)，每點(diǎn)試驗(yàn)采用間比法排列，每6 個(gè)參試組合設(shè)一對照，對照種為當(dāng)?shù)貐^(qū)域試驗(yàn)主要對照種，每個(gè)參試組合設(shè)6 行區(qū)，每行 16～18 株，收中間 4 行計(jì)產(chǎn)，參試組合（品種）產(chǎn)量與2 個(gè)相鄰對照的產(chǎn)量平均值進(jìn)行比較，以增產(chǎn)百分率（%）的高低排序，試驗(yàn)結(jié)果為，各點(diǎn)平均增產(chǎn)8.3%～17.6%，表明該組合產(chǎn)量表現(xiàn)穩(wěn)定，豐產(chǎn)性突出，抗性強(qiáng)，綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)良且穩(wěn)定。2012年參加四川省玉米山區(qū)組預(yù)備試驗(yàn)，2013 和2014年參加區(qū)域試驗(yàn)，2015年參加生產(chǎn)試驗(yàn)和對雜交種進(jìn)行田間技術(shù)鑒定，其區(qū)域和生產(chǎn)試驗(yàn)方案由四川省種子站統(tǒng)一制定，各試驗(yàn)點(diǎn)規(guī)范實(shí)施。公司和四川農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米研究所將該雜交種定名為瑞玉16，于2016年共同申報(bào)四川省審定，審定編號為川審玉2016002。

1.2 瑞玉16的適應(yīng)性評價(jià)

以瑞玉16 參加2013年和2014年四川省玉米區(qū)域試驗(yàn)資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，用高穩(wěn)系數(shù)法和Eberhart-Russell 模型來分析瑞玉16 的豐產(chǎn)性、穩(wěn)定性和適應(yīng)性。

1.2.1 高穩(wěn)系數(shù)法

參照溫振民的高穩(wěn)系數(shù)（HSC） 法[11]，其基本原理為：HSCi=（Xi-Si）/1.10 Xck×100%，其中 HSCi表示第i 品種的高穩(wěn)系數(shù)，該值越大，表明品種的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性更好；Xi表示第i 個(gè)品種的平均產(chǎn)量，Si表示第i 個(gè)品種的標(biāo)準(zhǔn)差，Xck表示對照產(chǎn)量。

1.2.2 Eberhart-Russell 法

由S.A.Eberhart 和W.L.Russell 提出的模型[12]為：Yij=ui+BiIi+δij（i=1，2，3…t）（j=1，2，3…n）。式中 Yij為第i 個(gè)品種在第j 個(gè)環(huán)境中的平均產(chǎn)量；ui為第i個(gè)品種在所有環(huán)境中的平均產(chǎn)量；Bi為第i 個(gè)品種對各種變化環(huán)境反應(yīng)的回歸系數(shù)；Ij為第j 個(gè)環(huán)境的環(huán)境指數(shù)，等于j 環(huán)境中所有品種平均產(chǎn)量與總平均產(chǎn)量之差，即：Ij=ΣYij/t-ΣΣYij/nt 且 ΣIj=0；δij為第i個(gè)品種在第j 個(gè)環(huán)境的回歸離差。2 個(gè)穩(wěn)定性參數(shù)估算公式為：bi=ΣYijIj/ΣI2j；S2di=Σδ2ij/（n-2）；Σδ2ij=[ΣYij2-Yi2/n]-（ΣYijIj）2/ΣI2j；SSYi=ΣYij2-Yi2/n；Sbi=（ΣYijIj）2/ΣI2j，bi為穩(wěn)定參數(shù)Bi的估計(jì)值，S2di為校正的離回歸方差的估計(jì)值，n 為環(huán)境數(shù)，t 為品種數(shù)。Σδ2ij第i 個(gè)品種離回歸平方和，S2e 為整個(gè)試驗(yàn)的總誤差均方，r 為重復(fù)次數(shù)。S.A.Eberhart 等[11]認(rèn)為，回歸系數(shù)bi可以預(yù)測品種表現(xiàn)，回歸系數(shù)小于1 的品種，其產(chǎn)量水平較穩(wěn)定，回歸系數(shù)大于1 的品種在有利環(huán)境條件下有較好的表現(xiàn)，但在不利環(huán)境條件下表現(xiàn)相對較差。

2 結(jié)果與分析

2.1 瑞玉16的豐產(chǎn)性分析

將瑞玉16 在區(qū)試各試點(diǎn)中的產(chǎn)量結(jié)果列于表1。可見，2013 和2014年瑞玉16 區(qū)試產(chǎn)量分別為 8 455.5 和 8 665.5 kg/hm2，比川單 14（CK）分別增產(chǎn)12.2%和11.3%，2年平均產(chǎn)量為8 554.9 kg/hm2，比川單14 平均增產(chǎn)900.2 kg/hm2，增產(chǎn)達(dá)11.8%。2年區(qū)試19 點(diǎn)次均增產(chǎn)，增產(chǎn)點(diǎn)率100%，綜合表明，瑞玉16 的豐產(chǎn)性比川單14（CK）優(yōu)勢明顯，豐產(chǎn)性更突出，增產(chǎn)潛力更大，屬于強(qiáng)優(yōu)勢玉米雜交種。

表1 瑞玉16 區(qū)域試驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果Table 1 Yield of Ruiyu16 in regional test kg·hm-2

2.2 瑞玉16主要特征特性表現(xiàn)

通過研究瑞玉16 參加區(qū)域試驗(yàn)的資料數(shù)據(jù)和多年的試驗(yàn)示范結(jié)果，可得出該品種主要特征特性表現(xiàn)如下。

2.2.1 主要農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀

四川春播全生育期平均127 d；穗上部葉片半上沖，株型半緊湊，平均株高和穗位高分別為293 cm和121 cm，平均穗長、穗行數(shù)和行粒數(shù)分別為19.9 cm、16.7 行和38.0 粒，平均百粒重和出籽率分別為30.7 g和85.7%。籽粒黃色、馬齒型，穗軸紅色。葉鞘顏色綠，雄穗一級側(cè)枝數(shù)目多，雄穗最高位側(cè)枝以上主軸長度長，雄穗穎片基部顏色綠，穎片除基部以外顏色淺紫，花藥顏色（新鮮花藥）淺紫，花絲顏色紫。以上結(jié)果主要來源于四川省兩年的區(qū)域試驗(yàn)資料。

2.2.2 品質(zhì)表現(xiàn)

經(jīng)四川省農(nóng)畜產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站進(jìn)行品質(zhì)化驗(yàn)分析表明，其籽粒容重為718 g/L，粗蛋白（干基）10.5%，粗脂肪（干基）4.46%，粗淀粉（干基）65.2%，賴氨酸（干基）0.28%，綜合品質(zhì)較優(yōu)。

2.2.3 抗性表現(xiàn)

四川省農(nóng)科院植物保護(hù)研究所對該雜交種的人工接種鑒定結(jié)果見表2，可見該雜交種中抗大、小斑病，感-抗絲黑穗病，感-中抗紋枯病，中抗-抗鐮孢莖腐病，感穗腐病。抗倒、耐旱、耐粗放能力強(qiáng)，綜合抗性優(yōu)于對照，表現(xiàn)較好。

2.3 瑞玉16高穩(wěn)系數(shù)分析

按照溫振民的高穩(wěn)系數(shù)（HSC）法[11]計(jì)算瑞玉16和川單14 的產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)，結(jié)果為：瑞玉16 在2013年和2014年的高穩(wěn)系數(shù)分別為 77.34%和77.57%，平均為77.46%，比川單14（CK）的高穩(wěn)系數(shù)分別高8.15%和6.84%，平均高出7.50%；2年區(qū)試產(chǎn)量比對照川單14 平均增產(chǎn)11.8%，充分表明瑞玉16 是一個(gè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)型品種。

表2 病蟲害鑒定結(jié)果Table 2 Results of disease and insect pest identification

2.4 瑞玉16的穩(wěn)產(chǎn)性分析

2.4.1 瑞玉16 各參試點(diǎn)的環(huán)境指數(shù)

將瑞玉16 兩年各參試點(diǎn)環(huán)境指數(shù)結(jié)果列于表3，其中Ij1代表標(biāo)準(zhǔn)化的環(huán)境指數(shù)，Ij2代表每公頃的環(huán)境指數(shù)，各個(gè)參試點(diǎn)栽培或生產(chǎn)水平的高低可以通過環(huán)境指數(shù)反映出來。從表4可以看出，2013和2014年會(huì)理、宣漢和鹽邊的生產(chǎn)水平較高，而2013年的萬源和峨邊及2014年的峨邊生產(chǎn)水平則較低。

表3 各參試點(diǎn)環(huán)境指數(shù)結(jié)果Table 3 The environmental index of each experimental point

2.4.2 瑞玉16 穩(wěn)定性參數(shù)估算

按照S.A.Eberhart 和W.L.Russell 提出的模型[12]分析瑞玉16 和川單14 的穩(wěn)定性參數(shù)，結(jié)果為2013 和 2014年瑞玉 16 的 bi 值分別為 1.04 和 1.08，川單 14（CK）的 bi 值分別為 0.94 和 0.89，2 個(gè)品種 2年的bi 值均表現(xiàn)穩(wěn)定且趨近于1，說明瑞玉16 與川單14 一樣，穩(wěn)定性較好，屬于穩(wěn)產(chǎn)型品種。

2.5 瑞玉16優(yōu)勢推廣區(qū)間分析

根據(jù) Y=a+biIj其中，a 為回歸截距，Ij為各試點(diǎn)環(huán)境指數(shù)，bi為第i 個(gè)品種對環(huán)境反應(yīng)的回歸系數(shù)。將公式轉(zhuǎn)換為a=Y-biX，其中Y 為i 品種在各試點(diǎn)的平均產(chǎn)量，X 為品種產(chǎn)量的總均值，求出a 值，得出瑞玉 16 的回歸方程為 Y=-24+1.04Ij（2013年）和Y=-360+1.08Ij（2014年），川單 14 回歸方程為 Y=-174+0.94Ij（2013年）及 Y=330+0.89Ij（2014年），根據(jù)回歸方程繪出各品種產(chǎn)量對環(huán)境指數(shù)的回歸曲線圖1。從圖1可以看出，瑞玉16 豐產(chǎn)性較對照川單14 有明顯優(yōu)勢，2013年優(yōu)勢更明顯，2 個(gè)品種的穩(wěn)產(chǎn)性均較好。

將瑞玉16 在不同環(huán)境指數(shù)下的產(chǎn)量表現(xiàn)列于表4。可以看出，當(dāng)環(huán)境指數(shù)在4 500～12 000 kg/hm2之間時(shí)，瑞玉16 比對照川單14 均有一定程度的增產(chǎn)，尤其是在 7 500～12 000 kg/hm2之間，2年的增產(chǎn)幅度均超過10%，這表明瑞玉16 適宜種植范圍廣，具有較好的生產(chǎn)潛力和應(yīng)用推廣價(jià)值，尤其是在玉米栽培或生產(chǎn)水平較高的區(qū)域種植優(yōu)勢更明顯。

3 討論與結(jié)論

3.1 瑞玉16的豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性

圖1 瑞玉16 和川單14 產(chǎn)量與環(huán)境指數(shù)回歸曲線Figure 1 Regression curve of yield and environmental index of Ruiyu16 and Chuandan14

區(qū)域試驗(yàn)是目前我國選育和推廣新品種不可或缺的重要環(huán)節(jié)，可對新品種進(jìn)行豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性鑒定，科學(xué)評價(jià)推廣應(yīng)用區(qū)域[8]。利用區(qū)域試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用高穩(wěn)系數(shù)法[11]和 Eberhart--Russell 模型[12]，綜合分析判斷某個(gè)品種的豐產(chǎn)性和適應(yīng)性是目前常用的方法[13-17]。本研究表明，瑞玉16 兩年區(qū)試平均產(chǎn)量為8 554.9 kg/hm2，比對照川單 14 平均增產(chǎn) 900.2 kg/hm2，增幅為11.8%；其高穩(wěn)系數(shù)平均值為77.46%，比川單 14 高 7.50%；其 bi值 2年較穩(wěn)定且趨近于 1，表明瑞玉16 是一個(gè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)型品種。

表4 不同環(huán)境指數(shù)下瑞玉16 的產(chǎn)量表現(xiàn)Table 4 The yield performance under different environmental indexs of Ruiyu16 kg·hm-2

3.2 瑞玉16的適應(yīng)性

四川及西南玉米區(qū)多為丘陵山地，土層瘠薄，自然生態(tài)條件復(fù)雜，干旱頻發(fā)與陰雨寡照和高溫高濕[18-19]；耕作粗放，且屬于典型的間、套種植多熟制地區(qū)，病蟲害多而重，對玉米品種的要求更高[4，10，20-22]。2年區(qū)域試驗(yàn)和多年試驗(yàn)示范及豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性分析表明，瑞玉16 株型半緊湊，具有增產(chǎn)潛力大、綜合品質(zhì)優(yōu)、耐旱及綜合抗性強(qiáng)和適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)；優(yōu)勢推廣區(qū)域分析表明，當(dāng)環(huán)境指數(shù)在4 500～12 000 kg/hm2之間，瑞玉16 比對照川單14 均有較高幅度的增產(chǎn)效果，尤其在 7 500～12 000 kg/hm2之間，2年的增產(chǎn)幅度均超過10%，這表明瑞玉16 適宜種植范圍廣，能夠適應(yīng)四川及西南玉米生態(tài)區(qū)生產(chǎn)條件以及耕作制度的要求，具有良好的生產(chǎn)潛力和推廣應(yīng)用價(jià)值，適合四川及西南山區(qū)、部分平壩和丘陵地區(qū)種植，尤其是在玉米栽培或生產(chǎn)水平較高的區(qū)域種植優(yōu)勢更明顯。

3.3 結(jié)論

綜上，玉米品種瑞玉16 豐產(chǎn)性好，增產(chǎn)潛力大，是一個(gè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)型品種，屬于強(qiáng)優(yōu)勢玉米雜交種；適宜種植范圍廣，具有良好的生產(chǎn)潛力和推廣應(yīng)用價(jià)值，尤其是在玉米栽培或生產(chǎn)水平較高的區(qū)域種植優(yōu)勢更明顯。