基于甘薯区试产量数据的AMMI 模型分析

王 仙, 罗正乾, 徐琳黎, 周志林, 唐 君, 高海峰, 刘恩良, 金 平

(1.新疆农业科学院粮食作物研究所, 乌鲁木齐 830091; 2.新疆农业科学院综合试验场, 乌鲁木齐 830013 3.江苏徐淮地区徐州农业科学研究所, 江苏徐州 221245; 4.新疆农业科学院植物保护研究所, 乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】作物品种区域试验是农作物新品种选育重要的环节，对区域试验结果进行全面有效分析，综合评价品种的稳产性、丰产性和区域适应性，关系到参试品种能否通过审定并推广[1]。目前主要应用主效可加互作可乘模型(AMMI)和GGE双标图描述和评价不同品种的产量差异和试验点辨别力[2-3]。甘薯[Ipomoeabatatas(L.)Lam.]是旋花科1年生或多年生草本块根植物，是我国重要的粮食、饲料、工业原料作物[4]。中国2018年甘薯种植面积237.93×104hm2，总产量和种植面积分别占世界57%和29%[5]。甘薯适应能力较强，但不同环境、气候、土壤条件下，甘薯性状也存在差异[6-8]。新疆是我国北方优质甘薯生产区，筛选适合新疆种植的甘薯新品种，对新疆甘薯产业的发展具有重要意义。【前人研究进展】Kivuva等[9]研究发现，在基因型和环境效应下甘薯产量性状差异显著。后猛等[10]研究发现，不同生态点甘薯产量性状变幅较大。Abdullah等[11]评估了4个甘薯品种在9个生态点的稳产性和适应性，发现环境和基因型与环境互作效应大于单独的基因型效应。卢会翔等[12]研究发现白肉甘薯产量性状年份效应大于基因型效应，紫肉甘薯产量性状主要受环境影响。肖富良等[13]表明鲜薯产量基因型变异大于环境效应。贾赵东等[14]利用AMMI模型分析了2005～2006年江苏省6个试验点10个甘薯品种产量性状的稳定性和适应性。陆国权[15]运用AMMI模型对21个甘薯品种在5个生态点的优质性和稳定性进行了分析，为优质育种和专用品种产地化生产提供了理论依据。【本研究切入点】近年来，AMMI模型已在小麦、玉米、水稻、棉花等作物品种区域实验分析应用，但AMMI模型用于新疆甘薯产量的稳定性和适应性分析较少。需运用AMMI模型分析甘薯区域品种的稳定性、丰产性。【拟解决的关键问题】新疆甘薯的种植区生态环境变异较大，以新疆甘薯区试品种(系)为材料，采用AMMI模型对其产量资料进行分析，分析各个参试品种的稳定性、丰产性，为甘薯的育种与推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

参试品种(系)5个，分别为Z15-1、H6-1、印尼紫薯、烟薯25号和徐薯18号，均由江苏徐淮地区徐州农业科学院供种。试验于2018～2019年进行，分别设置了新疆农科院综合试验场(安宁渠)、乌苏、伊宁3个试验点。随机区组排列，小区面积18.75 m2，密度为3 555株/667m2，3次重复，田间管理同当地栽培管理措施一致。

1.2 方 法

AMMI模型是将方差分析与主成分分析相结合，充分利用试验所获得的信息，最大程度地反映基因型与环境互作变异，分析不同试验点基因型与环境互作特征，对品种进行稳定性和适应性分析[16-18]。

式中Yger：在环境e中基因型g的产量，u：总体平均值，αg：第g个环境型的主效应；βe：第e个基因型的主效应；λn：第n个主成分分析特征值，δgn：第n个主成分的品种得分，γen：品种环境互作第n个主成分的环境成分得分，n：主成分因子轴的总个数，θger：误差。

1.3 数据处理

利用 Microsoft Excel 2013 进行数据处理，DPS7.05 软件进行AMMI模型分析。

2 结果与分析

2.1 产量AMMI模型

研究表明，基因型、环境、基因型×环境互作的差异性都达到极显著水平，AMMI分析理论产量的基因型、环境、基因型×环境互作都很重要。3种效应的平方和分别占总平方和的55.44%、4.60%和39.96%，甘薯产量总变异起作用的因素依次为基因型>基因型×环境互作>环境。产量的PCA1已经解释了91.57%的交互作用平方和，PCA1代表的互作部分，能对产量稳定性作出判断。表1

表1 产量的基因型和环境互作效应Table 1 Analysis of genotypic and environmental interactions of yield

2.2 产量稳定性的双标

研究表明，H6-1(G2)的产量最低，烟薯25号(G4)的产量最高；伊宁市试验点(E3)参试品种产量最低，乌苏试验点(E2)参试品种产量最高。

在水平方向上，品种的分布较地点分散，直观地反映了参试甘薯品种产量的基因型变异大于环境变异。H6-1(G2)、印尼紫薯(G3)在乌苏试验点(E2)有正向交互作用，在安宁渠试验点(E1)和伊宁市试验点(E3)有负向交互作用；而对照徐薯18号(G5)、Z15-1(G1)和烟薯25号(G4)的情况正好相反。越靠近水平线的品种越稳定，即5个参试品种中，徐薯18号(G5)、H6-1(G2)和对照徐薯18号(G5)最稳定，印尼紫薯(G3)最不稳定；在3个试验点中，乌苏试验点(E2)的交互作用影响最大，伊宁市试验点(E3)的交互作用影响最小。图1

图1 AMMI1 双标图Fig.1 The biplot of AMMI1

G3离原点最远，其稳定性最差；G1、G2、G4、G5与原点距离相差不大，其稳定性也相差不多。品种G4在试验点E1、品种G2在试验点E2和E3与原点的连线上具有最大的投影距离，烟薯25号在安宁渠试验点、H6-1在乌苏和伊宁试验点具有较强的适应性，适合当地的气候环境，可得到较高的产量。图2

图2 AMMI2 双标图Fig.2 The biplot of AMMI2

2.3 稳定性参数

研究表明，参试品种稳定性参数越小，其稳定性越好。H6-1(G2)的稳定性参数最小，为10.26，印尼紫薯(G3)的稳定性参数最大，为20.91，各品种(系)产量的稳定性大小为H6-1(G2)> Z15-1(G1)> 徐薯18号(G5)> 烟薯25号(G4)>印尼紫薯(G3)。安宁渠、乌苏、伊宁3个试验点鉴别力参数分别为20.72、21.45和0.73，各试验点鉴别力大小为乌苏试验点(E2)>安宁渠试验点(E1)>伊宁试验点(E3)，乌苏试验点(E2)对品种具有较高的选择性，品种与地点的交互作用较大；而伊宁试验点(E3)对品种具有较低的鉴别力，对各品种的适应性较广泛。表2,表3

表 2 品种稳定性参数Table 2 Stability parameter of cultivar

表 3 试验点鉴别力参数Table 3 Discernment parameter of test site

3 讨 论

通过各品种做试验点与原点连线的垂线，垂直投影距离越长，反映品种在试验点的交互作用越大，反之越小[19]。作物产量受基因型和环境因素的共同影响，对作物基因型、环境及基因型与环境互作效应的研究对品种的合理利用和适宜推广地区的选择有重要的意义[20]。AMMI模型是分析品种稳定性非常有效的工具，结合双标图，可直观了解各参试品种的稳产性、丰产性及品种适应地区[21-22]。

在试验中，利用AMMI模型对新疆维吾尔自治区2018～2019年甘薯区域试验数据进行分析，筛选出丰产性与稳定性优良的品种，以及鉴别力与代表性高的试验点。试验表明，5个参试品种(系)稳定性大小依次为H6-1>Z15-1>徐薯18号>烟薯25号>印尼紫薯。综合分析参试甘薯品种(系)的产量性状，Z15-1和徐薯18号属于较高产稳产品种，可作为示范推广品种；H6-1属于低产稳产品种；烟薯25号属于高产不稳产品种；印尼紫薯属于中产不稳产品种。

各试验点的鉴别力顺序为乌苏试验点>安宁渠试验点>伊宁试验点，其中乌苏试验点对品种的选择性最高，具有较强的代表性，伊宁试验点对品种的鉴别力低，试验点鉴别力的差异最大可能性由环境因素影响，包括气候因子、土壤条件等。

4 结 论

参试品种产量的基因型、环境和基因型×环境互作效应差异均达到极显著水平(P<0.001)，其中基因型×环境互作的影响较大。Z15-1和徐薯18号为较高产稳产品种，可在新疆甘薯产区推广种植；烟薯25号属于高产不稳产品种，可在局部地区示范推广。乌苏试验点代表性较好且鉴别力较强，伊宁试验点鉴别力较差。