福建省夏大豆區試品種穩定性與適應性分析

王志純

（福建省種子總站，福州 350003）

福建省自然資源豐富，氣候條件優越，大豆栽培歷史悠久，不論山區、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備作物之一，受到政府高度重視[1]。特別是福建省夏季臺風多發，易造成洪澇災害，災后農田生態環境常遭受重大改變，水利設施損毀，農田一時無法種植水稻等主糧作物，只能改種或補種大豆等旱地作物[2]。近年來，隨著種植結構調整，福建夏大豆生產發展迅速，尤其在山地茶園、果園套種夏大豆應用廣泛，但夏大豆生產上應用的多是地方品種，高優品種嚴重緊缺，因此推廣應用高優夏大豆品種成為福建省大豆生產的重要舉措。為了促進福建省夏大豆科研與生產發展，福建省種子總站于2019 年起組織開展了全省夏大豆區試工作，旨在鑒定夏大豆新品種的豐產性、穩定性和適應性，從而篩選出能夠推動福建省夏大豆生產發展的優良品種。國內已有不少學者將AMMI 模型應用于水稻、油菜、大豆等作物區域試驗數據的分析[3-7]，本文應用2020 年福建省夏大豆區試11 個品種在7 個試點的試驗數據，基于AMMI 模型進行品種豐產性、穩定性和適應性分析，旨在為福建省夏大豆新品種推廣應用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗品種與地點使用2020 年福建省夏大豆區域試驗品種產量數據，參試品種共11 個，分別為閩誠豆8 號、華夏10 號、蘇閩夏2 號、福農夏豆2 號、南農99-6、華夏18 號、福夏豆1 號、福夏豆2 號、福農NKD51、福農CD217、綠斜（CK）；試驗地點7 個，分別為尤溪、建陽、清流、晉江、秀嶼、漳平、福清。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計試驗采用完全隨機區組設計，3次重復，周圍設有保護行，保護行區不小于小區寬度。各試點統一采用窄畦雙行穴播種植方式，小區面積13.33m2，種植密度1.3 萬株/667m2，統一記載項目和記載標準，每小區隨機取樣10 株考種，以實收籽粒測產。各試點在7 月12-21 日播種，栽培上治蟲不治病，其他田間操作按區試要求標準執行。

1.2.2 統計方法AMMI 模型是將方差分析和主成分分析相結合在一個模型中同時具有可加和可乘分量的數學模型。其方程式如下。

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

穩定性參數D就是主成分IPCA 的多維空間中試點或品種離原點的距離（即歐氏距離），其計算公式如下。

上式中，Di是指品種的穩定性參數，Dj指試點的穩定性參數。Di值越小，表示基因型越穩定，即品種穩定性越好；Dj值越大，表明試點與品種的互作效應越大，品種產量變化越大，區試點對品種的鑒別力越強[8]。

1.3 數據分析數據處理與分析運用DPS 7.05 版軟件[9]和Microsoft Excel 軟件處理。

2 結果與分析

2.1 線性回歸分析從表1 可知，本試驗的11 個品種和7 個試點處理平方和占總平方和的82.90%，達極顯著水平，說明試驗有效。品種（基因型）平方和占總平方和的40.85%，達極顯著水平，試點之間（環境）平方和占總平方和的27.90%，達極顯著水平。交互作用平方和占總平方和的14.15%，達極顯著水平。說明品種間、地點間都存在顯著差異。聯合回歸、基因回歸、環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，且達顯著水平，說明本試驗線性回歸模型解釋的互作較少，擬合效果不好，需要進一步進行AMMI 模型分析。

表1 品種比較試驗結果線性回歸分析

2.2 AMMI 模型分析以AMMI 模型對品種與環境的交互作用進行分解見表2，AMMI 模型分析結果表明：品種效應、環境效應以及品種與環境的互作效應均達到極顯著水平，IPCA1、IPCA2、IPCA3 3 個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%，且未達顯著水平。此結果表明，AMMI 模型能比較徹底地分析品種與試點的互作信息，AMMI 模型克服了線性回歸分析方法在評價品種穩定性方面存在的不足之處。

表2 品種比較試驗結果AMMI 分析

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

表3 基因型交互作用主成分軸分量值和Di 值

2.2.2 品種試點鑒別力由區試點交互作用3 個主成分軸IPCA1、IPCA2、IPCA3 的環境分量值計算得到Dj值列于表4，對試點而言，Dj值越大，試點鑒別力越強。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、尤溪試點對品種鑒別力較強，說明這2 個試點較適合開展品種區域試驗，漳平、秀嶼、清流試點鑒別力一般，而晉江、建陽試點鑒別力較弱。

表4 區試點交互作用主成分軸分量值和Dj 值

3 結論與討論

對品種間豐產性的差異較易鑒定，一般采用方差分析法進行多重比較即可。目前福建省大豆品種區試就是采用此方法分析品種的豐產性，從本試驗結果可知，豐產性居前3 名的是閩誠豆8 號、南農99-6 和華夏10 號。而各品種的穩定性和適應性由基因型與環境互作效應的大小決定，采用線性模型進行分析表明，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結合于一個模型中，兩種分析方法優點兼而有之，能夠分析出交互作用的特點，從而鑒別出品種的穩定性和適應性。AMMI模型分析結果表明，品種穩定性除對照綠斜較穩定外，居前3 名的參試品種是福農夏豆2 號、蘇閩夏2號和華夏10 號。綜合考慮品種在各試點的豐產性，華夏10 號、蘇閩夏2 號和閩誠豆8 號共3 個品種較豐產穩產。福清和尤溪2 個試點具有較強的夏大豆品種鑒別力，因而是較為理想的夏大豆品種區域試驗點。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境互作效應。但是，不同區試年份里，各品種在各點的產量會有波動。對試驗鑒別力的大小可以根據多年區試情況來判斷，以便鑒別出對某一試點具有特殊適應性的品種。