基于AMMI模型和GGE雙標圖的玉米區域試驗分析

李偉綺　支小剛　趙建華　孫建好　曹素珍　谷科強

關鍵詞：AMMI模型分析，GGE雙標圖，玉米新品種，豐產性；適宜性

中圖分類號：S513 文獻標志碼：A 文章編號：2097-2172（2023）07-0607-04

玉米是甘肅省第一大農作物，在農業經濟發展及農民增收中具有重大的意義。龍博士7號是甘肅龍博士種子科技有限公司與甘肅省農業科學院土壤肥料與節水農業研究所選育出的優良玉米雜交種，適宜在甘肅省河西地區、中部及隴東地區種植。玉米品種的產量和穩定性受基因與環境的共同影響，利用模型科學評價玉米品種的區域試驗結果，對品種的選育、推廣和應用有至關重要的作用。AMMI模型通過方差分析和主成分分析，可以對品種的穩定性、豐產性等進行較準確的評價。GGE雙標圖分析法能夠補充AMMI模型，更直觀地評價和展示基因型和環境之間的關系。我們通過同時利用AMMI模型和GGE雙標圖聯合分析2013年甘肅省玉米區域試驗參試品種的豐產性和穩定性，為玉米品種的推廣提供理論參考。

1材料與方法

1.1資料來源

選用2013年甘肅省中晚熟組玉米區試數據。區域試驗地點為5個，分別是酒泉（P1）、張掖（P2）、武威（P3）、白銀（P4）、平涼（P5），各地區參試新品種（系）均為13個，對照為先玉335（表1）。各試驗點試驗設置一致，隨機區組排列，3次重復，5行區，行長7～10m，行距0.60 m，株距0.18 m，保苗90 000株/hm²。試驗于4月下旬玉米播前覆寬1.2m、厚0.08 mm地膜，膜上種植3行，底肥施復合肥（N-P₂O₅-K₂O為25-15-10）600kg/hm²，拔節期、大喇叭口期分別追施尿素150kg/hm²，其他田間管理與大田生產水平一致。收獲時每小區全區收獲計產。

1.2分析方法

試驗數據采用Microsoft Excel 2016進行處理，利用R語言進行AMMI模型和GGE雙標圖分析。

1.2.1 AMMI模型 利用AMMI模型進行穩產性分析，其數學模型如下：

2結果與分析

2.1參試品種（系）產量的方差分析和AMMI模型分析

對14個參試玉米品種（系）的產量進行方差分析和變異分解結果（表2）表明，基因型主效應（G）、環境主效應（E）以及基因型與環境互作效應（GEI）均對玉米產量存在極顯著影響。環境變異平方和占總平方和的59.97%，基因型占7.96%，基因與環境的交互作用占15.06%，可見，試驗環境對產量的影響占主導因素。利用AMMI模型對互作效應的平方和進行分解，得到3個顯著的互作主成分軸（interaction principle component axis， IPCA），其中IPCA1、IPCA2、IPCA3分別占交互作用的41.06%、33.50%、21.66%，可解釋交互作用的96.22%，表明AMMI模型可以合理有效地剖分平方和。

利用品種的穩定性參數D值綜合評價玉米品種（系）的豐產性。從表3可以看出，在品種穩定性方面，G1、G12、G2、G10穩定性較好，G4、G8、G3穩定性較差；不同品種的平均產量以G10、G6、G12、G13較高，G3產量最低。結合產量和穩定性可以看出，G12屬于高產穩產型品種、G10屬于高產較穩產型品種、G3屬于低產不穩定品種。從表4可以看出，5個試點中，P3試點的穩定性（辨別力）較強、P4試點的穩定性（辨別力）最弱。

2.2 GGE雙標圖分析

使用GGE模型對G和GEI變異進行主成分分解，結果橫坐標AXIS1解釋了40.77%的變異平方和，縱坐標AXIS2解釋了26.00%的變異平方，該GGE雙標圖可以解釋66.77%的變異平方和。參試品種（系）在平均環境軸上的坐標值反映了品種的高產性，參試品種（系）到平均環境軸的垂直距離反映了品種的穩產性。結果（圖1）顯示，試驗中高產性較好的品種（系）依次為G6、G13、G10、G12，這幾個高產品種（系）中穩產性排序由大到小依次為G6、G13、G12、G10。

綜合GGE雙標圖的“理想品種”功能圖（圖2），結合豐產性和穩定性分析，高產品種（系）中理想程度較高的參試品種為G12。圖中原點到各區試點的向量間的夾角越小表示正相關性越強，而長度則與區分力正相關，表明綜合區分力和代表性，本試驗中的P1和P3是理想區試點，這與利用AMMI模型分析的結果一致。

根據扇形分布（圖3），試驗的試驗點可以劃分為3個區域，其中張掖（P2）、武威（P3）為1組，酒泉（P1）為1組，平涼（P4）、白銀（P5）為1組。G13、G12、G6均適宜在張掖、武威區域內種植；G10適合在酒泉地區種植。

3討論與結論

區域試驗點的地理位置對品種的適應性、穩產性及品種的篩選具有重要意義。AMMI模型和GGE雙標圖是目前區域試驗中較為廣泛應用的分析方法，其中AMMI模型通過多個主成分軸上的穩定性參數來衡量穩產性，更側重于GEI效應；GGE雙標圖通過綜合G和GEI兩種效應，能夠分析品種的適宜生態區和評價區分力和代表性，對AMMI模型進行補充。本研究綜合利用AM-Ml模型和GGE雙標圖分析了甘肅省2013年高密玉米品種區域試驗產量數據，結果表明，兩種模型下高產表現一致，產量位居前列的均為泰玉1028（G6）、五谷568（G13）、SN318（ G10）、龍博士7號（G12），理想區試點均為酒泉（P1）和武威（P3）。2種模型中穩產性好的品種均有SN318（G10）、龍博士7號（G12）。綜上分析，高產又穩定的理想品種為龍博士7號，SN318適合在酒泉地區中種植，龍博士7號、泰玉1028、五谷568適宜在武威、張掖地區種植。同時2014年甘肅省高密B組玉米生產試驗和2016年皋蘭縣玉米新品種試驗中都證實龍博士7號的綜合性狀表現良好，實測產量位居前列。