玉米品种丰产性和稳定性分析的几种方法

玉米品种丰产性和稳定性分析的几种方法

高产和稳定性是衡量品种多样性的重要标准。它不仅是选择和使用品种的主要依据，也是评价区域检验品种多样性的重要指标。本文应用变异系数法、余世蓉的适定性参数法、Eberhart-Russell回归分析法以及温振民的高稳系数(HighStabilityCoefficient,缩写为HSC)法对2006年春季广西普通玉米品种区域试验(三组)中各参试品种的丰产性和稳定性进行分析,以此来比较各方法的优劣,寻求较为切实可行的分析方法评判各品种的高产性和稳定性。1材料和方法1.1试验材料和试验设计试验材料取自2006年春季广西普通玉米(三组)区域试验,共有12个普通玉米品种参加试验,分别为泰玉3号、桂先689、2483、亚航红星、N6323、MT001、GP0545、永安95、MT002、9683、绿城133和对照正大619,品种(组合)代号分别为V1、V2、…、V11和ck。试验地点为南宁、河池、贵港、都安和天等。密度49500株/hm2,采用随机区组设计,5行区,行长5.7m,小区面积20m2。试验管理高于当地生产水平。1.2分析1.2.1求取中心到,以为中心的5.轴变异系数小的品种是稳定品种,若兼具较高的产量,则为较理想的高产且稳定品种。以CVi值为横轴,产量¯XiXi¯¯¯¯为纵轴,原点坐标为(¯CV,ˉX)(CV¯¯¯¯¯,X¯¯¯)作图。落于象限Ⅰ的品种(CVi＞¯CV,¯Xi＞ˉX)高产而不稳定,象限Ⅱ的品种(CVi＜¯CV,¯Xi＞ˉX)高产且稳定,象限Ⅲ的品种(CVi＞¯CV,¯Xi＜ˉX)低产而稳定,象限Ⅳ的品种(CVi＞¯CV,¯Xi＜ˉX)低产且不稳定。1.2.2生产优良品种适定性参数以ai表示,公式如下:ai=Si/ˉS式中Si为第i品种的标准差,ˉS为所有品种的平均标准差。以ai值为横轴,产量¯Xi为纵轴,原点坐标为(1,ˉX)作图,4个象限品种的分类情况与变异系数法相同。一个好的品种应该产量高,且ai值接近于1或等于1,对所有环境适应良好。如果ai过小,虽然产量较稳定,但生产潜力不会很大。1.2.3品种平均产量和sdi2采用Eberhart-Russell的模型和方法,公式如下:Yij=μi+βiIj+δij式中μi为第i品种在所有试点的均值,βi是第i品种对试点反应的回归系数,Ij为环境指数,δij是第i品种在第j个试点的回归离差,其中环境指数是一试点所有品种的平均产量减去全部品种和试点的平均产量。模型中每一品种的平均数相对于相应环境指数的回归系数b,称为第一稳定性参数。b>1,说明对环境反应敏感,在不同环境中产量稳定性较差,但在有利环境条件下具有较大的增产潜力;b<1,说明对环境反应迟钝,在不同环境中产量稳定性好,即使在不利环境条件下也能获得相对较好的收成;b=1,说明具有平均稳定性。把直线回归离差Sdi2作为第二稳定性参数,Sdi2值小,说明该品种产量是随着环境指数的变化而变化的,对该品种在各个环境条件下产量的变动情况可以较可靠地估测。反之,Sdi2值大,说明品种产量的变动不可能可靠地估测。理想的品种应是平均产量较高,回归系数b接近于1,而Sdi2经F测验不显著。以bi值为横轴,产量为纵轴,原点坐标为(1,ˉX)作图,4个象限品种的分类情况同变异系数法。1.2.4x-sisi/1.1xck的产量值高稳系数以HSC表示,公式如下:ΗSCi=[(ˉX-Si)/1.1ˉXck]×100%式中ˉXi和Si为第i品种的平均产量和标准差,¯Xck为对照品种的平均产量。HSC值越大,该品种的高产稳定性越好。2结果与分析2.1不同地点、不同环境品种产量间、品种稳定性分析对各个地点间误差均方进行同质性测验,样本X2=0.241(X20.05=9.488),各个地点间差异不显著,可对区域试验结果进行联合方差分析,结果见表1。由表1可见,品种间、试点(环境)间、品种与环境互作间均差异极显著。说明不同品种在不同地点的产量表现有较大差异,因此需进一步分析品种稳定性。对2006年春季广西普通玉米品种(三组)区试分析结果及各参数值列于表2。2.2验证试验结果表1由表2、图1和图2可知,变异系数法和适定性参数法对区试结果的分析完全一致,即V6、ck、V1、V10和V9落在第二象限,为高产且稳定品种。其中V6产量极显著高于对照,达7685.6kg/hm2,且CVi值较小,a值接近于1(CVi=8.31%,ai=0.966),生产潜力较大。V3的CVi值和ai值偏大,低于平均稳定性,对环境反应敏感,而其产量高于对照产量,为高产而不稳定品种。V11和V5为低产而稳定品种,V8、V7、V4和V2为低产且不稳定品种。由以上分析可知,标准差、变异系数和适定性参数等方法,计算方便,较为直观,易于理解。但它们的大小,除受品种和环境互作的影响外,又与各个环境生产水平的高低有密切关系。同时,这种变异中包括品种、环境、品种与环境互作和试验误差等影响,所以并不能反应基因型的稳定性差异,而只是品种产量稳定性的差异。在区域范围广与生态条件复杂的情况下,一般很少能统计出平均产量较高而变异程度较小的品种,这是这些方法的缺点。2.3回归分析主要规定为多品种而不稳品种见表1和表2由表2可知,经测定各回归系数间的差异不显著,各回归系数与1的差异也均不显著。由图3可知,V6、ck、V1、V3和V9落在第二象限,为高产且稳定品种。其中,V6产量极显著高于对照,且bi值接近于1(bi=0.985),生产潜力较大。V10的bi值接近于1(bi=1.072),略低于平均稳定性,对环境反应略为敏感,产量高于平均产量,为高产而不稳产品种。V11和V5为低产而稳定的品种,V8、V7、V4和V2为低产且不稳定品种。经F测验,V4和V11间的Sdi2差异不显著,其余各品种Sdi2均达显著或极显著差异,说明V4和V11两品种利用回归线估测产量较准确,其余各品种用回归线估测产量误差较大。此法与变异系数法和适定性参数法相比,只在品种V3和V10上的表现有所差异。由以上分析可知,回归系数法是以两个参数即回归系数和离回归均方描述品种的稳定性,且有完整的显著性检验方法,应用较为普遍。但其也有不足之处,主要集中在以下几个方面:(1)自变量(环境指数)与因变量(单个品种均值)彼此不独立,违背了回归分析的基本假定。其是以各环境中全部品种的产量平均数或离差作为环境指数的,这种环境指数用作回归分析的自变数,包含了依变数的一部分,有使回归系数偏大的倾向,尤其当参试品种不多时,这种影响更大。(2)事实上品种对环境的反应存在线性和非线性关系,而且较多情况下可由回归解释的G×E互作份额甚少。(3)所研究的资料用最小二乘法拟合很可能使品种的稳定性参数受到1个或2个环境中的异常表现值的影响而得出错误的结论。2.4高稳系数hsci法由表2可知,各参试品种高稳系数与各品种产量位次大体一致,但又不完全相同,例如V3品种的产量位次为第二,而因其标准差Si、适定性参数ai和变异系数CVi较大,HSCi位次升为第4。V6、V3、ck、V1、V10和V9的产量位次在参试12个品种的前6位,且产量均高于所有参试品种平均产量(ˉX=7038.58kg/hm2),它们的高稳系数HSCi值位次也在参试12个品种的前6位,为高产且稳定品种。其中V6的产量和HSCi位次均为第1位(HSCi=87.31%),生产潜力较大。V11、V5、V8、V7、V4和V2的产量均低于参试品种的平均产量,其中V11和V5的HSCi值位次分别为第7和8位,为低产而较稳定品种;V8、V7、V4和V2的HSCi值位次在所有参试品种中的后4位,为低产且不稳定品种。此法与变异系数法、适定性参数法和回归分析法的分析结果大致相同,只是高稳系数法用一个参数反映品种的高产性和稳定性,而其余3种方法用2或3个参数对品种的高产和稳定性进行评价。由以上分析可知,高稳系数法把遗传基础对环境的适应能力(即作物品种的丰产性和稳定性)结合起来对品种进行综合分析和评价,计算简便,能体现稳产基础的高产、高产的前提下稳产这一育种思想,其所得结论也更符合生产实际。HSC法认为,作物产量的高低只受环境因素和遗传因素影响,忽视了二者之间的互作作用,而这种互作作用也是造成同一品种在不同环境条件下产量差异的原因之一,这是该法的不足之处。2.5参试12个品种产量和产量与产量的相关性将参试品种各参数之间的相关分析结果列于表3。由表3可知,标准差、变异系数、适定性参数和回归系数相互之间均呈极显著正相关,它们与产量均呈不显著负相关,这从图1、2和图3中也可看出,参试12个品种中有9个位于象限Ⅱ和象限Ⅳ,即随着它们的增加产量有下降的趋势,可见它们只与品种的稳定性有关,而与品种的丰产性无关,不能反映品种产量的高低情况。高稳系数与标准差、变异系数、适定性参数和回归系数均呈显著或极显著负相关,与产量呈极显著正相关,可见其可综合反映品种的丰产性和稳定性。3高稳系数和标准差法、适定性参数法之间的相关性(1)本试验综合应用4种方法对2006年春季广西普通玉米品种(3组)区试结果进行了分析。结果表明:各方法的分析结果大致相同,只是在品种V3和V10上的表现有所差异。V6、V3、ck、V1、V10和V9为高产且稳定品种,其中品种V6的产量最高,各稳定性参数均较理想,生产潜力较大。V11和V5为低产而较稳定品种。V8、V7、V4和V2为低产且不稳定品种。各参数间的相关分析结果表明,标准差、变异系数、适定性参数和回归系数间均呈极显著正相关,它们与产量均呈不显著负相关,可见它们与品种的稳定性有关,而与品种的丰产性无关。因此,变异系数、适定性参数和回归系数等方法都是将品种的丰产性和稳定性分别作为研究对象,得到的是高产性和稳定性互不相关的分析结果。高稳系数与标准差、变异系数、适定性参数和回归系数均呈显著或极显著负相关,与产量呈极显著正相关,可见其可综合反映品种的丰产性和稳定性。本研究结果与一些在玉米、水稻和大豆品种丰产性和稳定性的研究结果基本一致。(2)标准差、变异系数和适定性参数等方法计算方便,较为直观,易于理解。回归系数法是以两个参数即回归系数和离回归均方描述品种的稳定性,且有完整的显著性检验方法,应用也较为普遍。高稳系数法把遗传基础对环境的适应能力(即作物品种的丰产性和稳定性)结合起来对品种进行综合分析和评