玉米品種豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性分析的幾種方法

玉米品種豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性分析的幾種方法

高產(chǎn)和穩(wěn)定性是衡量品種多樣性的重要標準。它不僅是選擇和使用品種的主要依據(jù)，也是評價區(qū)域檢驗品種多樣性的重要指標。本文應用變異系數(shù)法、余世蓉的適定性參數(shù)法、Eberhart-Russell回歸分析法以及溫振民的高穩(wěn)系數(shù)(HighStabilityCoefficient,縮寫為HSC)法對2006年春季廣西普通玉米品種區(qū)域試驗(三組)中各參試品種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性進行分析,以此來比較各方法的優(yōu)劣,尋求較為切實可行的分析方法評判各品種的高產(chǎn)性和穩(wěn)定性。1材料和方法1.1試驗材料和試驗設計試驗材料取自2006年春季廣西普通玉米(三組)區(qū)域試驗,共有12個普通玉米品種參加試驗,分別為泰玉3號、桂先689、2483、亞航紅星、N6323、MT001、GP0545、永安95、MT002、9683、綠城133和對照正大619,品種(組合)代號分別為V1、V2、…、V11和ck。試驗地點為南寧、河池、貴港、都安和天等。密度49500株/hm2,采用隨機區(qū)組設計,5行區(qū),行長5.7m,小區(qū)面積20m2。試驗管理高于當?shù)厣a(chǎn)水平。1.2分析1.2.1求取中心到,以為中心的5.軸變異系數(shù)小的品種是穩(wěn)定品種,若兼具較高的產(chǎn)量,則為較理想的高產(chǎn)且穩(wěn)定品種。以CVi值為橫軸,產(chǎn)量ˉXiXiˉˉˉˉ為縱軸,原點坐標為(ˉCV,ˉX)(CVˉˉˉˉˉ,Xˉˉˉ)作圖。落于象限Ⅰ的品種(CVi＞ˉCV,ˉXi＞ˉX)高產(chǎn)而不穩(wěn)定,象限Ⅱ的品種(CVi＜ˉCV,ˉXi＞ˉX)高產(chǎn)且穩(wěn)定,象限Ⅲ的品種(CVi＞ˉCV,ˉXi＜ˉX)低產(chǎn)而穩(wěn)定,象限Ⅳ的品種(CVi＞ˉCV,ˉXi＜ˉX)低產(chǎn)且不穩(wěn)定。1.2.2生產(chǎn)優(yōu)良品種適定性參數(shù)以ai表示,公式如下:ai=Si/ˉS式中Si為第i品種的標準差,ˉS為所有品種的平均標準差。以ai值為橫軸,產(chǎn)量ˉXi為縱軸,原點坐標為(1,ˉX)作圖,4個象限品種的分類情況與變異系數(shù)法相同。一個好的品種應該產(chǎn)量高,且ai值接近于1或等于1,對所有環(huán)境適應良好。如果ai過小,雖然產(chǎn)量較穩(wěn)定,但生產(chǎn)潛力不會很大。1.2.3品種平均產(chǎn)量和sdi2采用Eberhart-Russell的模型和方法,公式如下:Yij=μi+βiIj+δij式中μi為第i品種在所有試點的均值,βi是第i品種對試點反應的回歸系數(shù),Ij為環(huán)境指數(shù),δij是第i品種在第j個試點的回歸離差,其中環(huán)境指數(shù)是一試點所有品種的平均產(chǎn)量減去全部品種和試點的平均產(chǎn)量。模型中每一品種的平均數(shù)相對于相應環(huán)境指數(shù)的回歸系數(shù)b,稱為第一穩(wěn)定性參數(shù)。b>1,說明對環(huán)境反應敏感,在不同環(huán)境中產(chǎn)量穩(wěn)定性較差,但在有利環(huán)境條件下具有較大的增產(chǎn)潛力;b<1,說明對環(huán)境反應遲鈍,在不同環(huán)境中產(chǎn)量穩(wěn)定性好,即使在不利環(huán)境條件下也能獲得相對較好的收成;b=1,說明具有平均穩(wěn)定性。把直線回歸離差Sdi2作為第二穩(wěn)定性參數(shù),Sdi2值小,說明該品種產(chǎn)量是隨著環(huán)境指數(shù)的變化而變化的,對該品種在各個環(huán)境條件下產(chǎn)量的變動情況可以較可靠地估測。反之,Sdi2值大,說明品種產(chǎn)量的變動不可能可靠地估測。理想的品種應是平均產(chǎn)量較高,回歸系數(shù)b接近于1,而Sdi2經(jīng)F測驗不顯著。以bi值為橫軸,產(chǎn)量為縱軸,原點坐標為(1,ˉX)作圖,4個象限品種的分類情況同變異系數(shù)法。1.2.4x-sisi/1.1xck的產(chǎn)量值高穩(wěn)系數(shù)以HSC表示,公式如下:ΗSCi=[(ˉX-Si)/1.1ˉXck]×100%式中ˉXi和Si為第i品種的平均產(chǎn)量和標準差,ˉXck為對照品種的平均產(chǎn)量。HSC值越大,該品種的高產(chǎn)穩(wěn)定性越好。2結(jié)果與分析2.1不同地點、不同環(huán)境品種產(chǎn)量間、品種穩(wěn)定性分析對各個地點間誤差均方進行同質(zhì)性測驗,樣本X2=0.241(X20.05=9.488),各個地點間差異不顯著,可對區(qū)域試驗結(jié)果進行聯(lián)合方差分析,結(jié)果見表1。由表1可見,品種間、試點(環(huán)境)間、品種與環(huán)境互作間均差異極顯著。說明不同品種在不同地點的產(chǎn)量表現(xiàn)有較大差異,因此需進一步分析品種穩(wěn)定性。對2006年春季廣西普通玉米品種(三組)區(qū)試分析結(jié)果及各參數(shù)值列于表2。2.2驗證試驗結(jié)果表1由表2、圖1和圖2可知,變異系數(shù)法和適定性參數(shù)法對區(qū)試結(jié)果的分析完全一致,即V6、ck、V1、V10和V9落在第二象限,為高產(chǎn)且穩(wěn)定品種。其中V6產(chǎn)量極顯著高于對照,達7685.6kg/hm2,且CVi值較小,a值接近于1(CVi=8.31%,ai=0.966),生產(chǎn)潛力較大。V3的CVi值和ai值偏大,低于平均穩(wěn)定性,對環(huán)境反應敏感,而其產(chǎn)量高于對照產(chǎn)量,為高產(chǎn)而不穩(wěn)定品種。V11和V5為低產(chǎn)而穩(wěn)定品種,V8、V7、V4和V2為低產(chǎn)且不穩(wěn)定品種。由以上分析可知,標準差、變異系數(shù)和適定性參數(shù)等方法,計算方便,較為直觀,易于理解。但它們的大小,除受品種和環(huán)境互作的影響外,又與各個環(huán)境生產(chǎn)水平的高低有密切關系。同時,這種變異中包括品種、環(huán)境、品種與環(huán)境互作和試驗誤差等影響,所以并不能反應基因型的穩(wěn)定性差異,而只是品種產(chǎn)量穩(wěn)定性的差異。在區(qū)域范圍廣與生態(tài)條件復雜的情況下,一般很少能統(tǒng)計出平均產(chǎn)量較高而變異程度較小的品種,這是這些方法的缺點。2.3回歸分析主要規(guī)定為多品種而不穩(wěn)品種見表1和表2由表2可知,經(jīng)測定各回歸系數(shù)間的差異不顯著,各回歸系數(shù)與1的差異也均不顯著。由圖3可知,V6、ck、V1、V3和V9落在第二象限,為高產(chǎn)且穩(wěn)定品種。其中,V6產(chǎn)量極顯著高于對照,且bi值接近于1(bi=0.985),生產(chǎn)潛力較大。V10的bi值接近于1(bi=1.072),略低于平均穩(wěn)定性,對環(huán)境反應略為敏感,產(chǎn)量高于平均產(chǎn)量,為高產(chǎn)而不穩(wěn)產(chǎn)品種。V11和V5為低產(chǎn)而穩(wěn)定的品種,V8、V7、V4和V2為低產(chǎn)且不穩(wěn)定品種。經(jīng)F測驗,V4和V11間的Sdi2差異不顯著,其余各品種Sdi2均達顯著或極顯著差異,說明V4和V11兩品種利用回歸線估測產(chǎn)量較準確,其余各品種用回歸線估測產(chǎn)量誤差較大。此法與變異系數(shù)法和適定性參數(shù)法相比,只在品種V3和V10上的表現(xiàn)有所差異。由以上分析可知,回歸系數(shù)法是以兩個參數(shù)即回歸系數(shù)和離回歸均方描述品種的穩(wěn)定性,且有完整的顯著性檢驗方法,應用較為普遍。但其也有不足之處,主要集中在以下幾個方面:(1)自變量(環(huán)境指數(shù))與因變量(單個品種均值)彼此不獨立,違背了回歸分析的基本假定。其是以各環(huán)境中全部品種的產(chǎn)量平均數(shù)或離差作為環(huán)境指數(shù)的,這種環(huán)境指數(shù)用作回歸分析的自變數(shù),包含了依變數(shù)的一部分,有使回歸系數(shù)偏大的傾向,尤其當參試品種不多時,這種影響更大。(2)事實上品種對環(huán)境的反應存在線性和非線性關系,而且較多情況下可由回歸解釋的G×E互作份額甚少。(3)所研究的資料用最小二乘法擬合很可能使品種的穩(wěn)定性參數(shù)受到1個或2個環(huán)境中的異常表現(xiàn)值的影響而得出錯誤的結(jié)論。2.4高穩(wěn)系數(shù)hsci法由表2可知,各參試品種高穩(wěn)系數(shù)與各品種產(chǎn)量位次大體一致,但又不完全相同,例如V3品種的產(chǎn)量位次為第二,而因其標準差Si、適定性參數(shù)ai和變異系數(shù)CVi較大,HSCi位次升為第4。V6、V3、ck、V1、V10和V9的產(chǎn)量位次在參試12個品種的前6位,且產(chǎn)量均高于所有參試品種平均產(chǎn)量(ˉX=7038.58kg/hm2),它們的高穩(wěn)系數(shù)HSCi值位次也在參試12個品種的前6位,為高產(chǎn)且穩(wěn)定品種。其中V6的產(chǎn)量和HSCi位次均為第1位(HSCi=87.31%),生產(chǎn)潛力較大。V11、V5、V8、V7、V4和V2的產(chǎn)量均低于參試品種的平均產(chǎn)量,其中V11和V5的HSCi值位次分別為第7和8位,為低產(chǎn)而較穩(wěn)定品種;V8、V7、V4和V2的HSCi值位次在所有參試品種中的后4位,為低產(chǎn)且不穩(wěn)定品種。此法與變異系數(shù)法、適定性參數(shù)法和回歸分析法的分析結(jié)果大致相同,只是高穩(wěn)系數(shù)法用一個參數(shù)反映品種的高產(chǎn)性和穩(wěn)定性,而其余3種方法用2或3個參數(shù)對品種的高產(chǎn)和穩(wěn)定性進行評價。由以上分析可知,高穩(wěn)系數(shù)法把遺傳基礎對環(huán)境的適應能力(即作物品種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性)結(jié)合起來對品種進行綜合分析和評價,計算簡便,能體現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)基礎的高產(chǎn)、高產(chǎn)的前提下穩(wěn)產(chǎn)這一育種思想,其所得結(jié)論也更符合生產(chǎn)實際。HSC法認為,作物產(chǎn)量的高低只受環(huán)境因素和遺傳因素影響,忽視了二者之間的互作作用,而這種互作作用也是造成同一品種在不同環(huán)境條件下產(chǎn)量差異的原因之一,這是該法的不足之處。2.5參試12個品種產(chǎn)量和產(chǎn)量與產(chǎn)量的相關性將參試品種各參數(shù)之間的相關分析結(jié)果列于表3。由表3可知,標準差、變異系數(shù)、適定性參數(shù)和回歸系數(shù)相互之間均呈極顯著正相關,它們與產(chǎn)量均呈不顯著負相關,這從圖1、2和圖3中也可看出,參試12個品種中有9個位于象限Ⅱ和象限Ⅳ,即隨著它們的增加產(chǎn)量有下降的趨勢,可見它們只與品種的穩(wěn)定性有關,而與品種的豐產(chǎn)性無關,不能反映品種產(chǎn)量的高低情況。高穩(wěn)系數(shù)與標準差、變異系數(shù)、適定性參數(shù)和回歸系數(shù)均呈顯著或極顯著負相關,與產(chǎn)量呈極顯著正相關,可見其可綜合反映品種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性。3高穩(wěn)系數(shù)和標準差法、適定性參數(shù)法之間的相關性(1)本試驗綜合應用4種方法對2006年春季廣西普通玉米品種(3組)區(qū)試結(jié)果進行了分析。結(jié)果表明:各方法的分析結(jié)果大致相同,只是在品種V3和V10上的表現(xiàn)有所差異。V6、V3、ck、V1、V10和V9為高產(chǎn)且穩(wěn)定品種,其中品種V6的產(chǎn)量最高,各穩(wěn)定性參數(shù)均較理想,生產(chǎn)潛力較大。V11和V5為低產(chǎn)而較穩(wěn)定品種。V8、V7、V4和V2為低產(chǎn)且不穩(wěn)定品種。各參數(shù)間的相關分析結(jié)果表明,標準差、變異系數(shù)、適定性參數(shù)和回歸系數(shù)間均呈極顯著正相關,它們與產(chǎn)量均呈不顯著負相關,可見它們與品種的穩(wěn)定性有關,而與品種的豐產(chǎn)性無關。因此,變異系數(shù)、適定性參數(shù)和回歸系數(shù)等方法都是將品種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性分別作為研究對象,得到的是高產(chǎn)性和穩(wěn)定性互不相關的分析結(jié)果。高穩(wěn)系數(shù)與標準差、變異系數(shù)、適定性參數(shù)和回歸系數(shù)均呈顯著或極顯著負相關,與產(chǎn)量呈極顯著正相關,可見其可綜合反映品種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性。本研究結(jié)果與一些在玉米、水稻和大豆品種豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性的研究結(jié)果基本一致。(2)標準差、變異系數(shù)和適定性參數(shù)等方法計算方便,較為直觀,易于理解?；貧w系數(shù)法是以兩個參數(shù)即回歸系數(shù)和離回歸均方描述品種的穩(wěn)定性,且有完整的顯著性檢驗方法,應用也較為普遍。高穩(wěn)系數(shù)法把遺傳基礎對環(huán)境的適應能力(即作物品種的豐產(chǎn)性和穩(wěn)定性)結(jié)合起來對品種進行綜合分析和評