基于R 语言GGE 双标图的辽宁地区薄皮甜瓜品种2 年区域试验产量分析

李 宁

（丹东农业科学院 辽宁凤城 118109）

农作物高产稳产是重要的产量育种目标，但由于农作物的产量性状受到基因效应、环境因素、基因与环境互作效应的共同影响，导致相同的品种在不同的种植环境中、不同的年际间产量均表现出一定的差异。因此，客观、准确地把握与评价作物基因与环境的互作模式，是作物区域试验分析的核心任务[1]。作物的基因与环境相互作用（即产量的稳定性）分析一直是国内外学者研究的重点，曾先后提出了多种多样的分析方法[1-6]。其中GGE（基因与基因-环境互作）双标图法是由严威凯等[1]提出、用于分析基因和基因与环境互作的方法，此方法同时考虑基因型（G）、基因与环境互作（G×E），可以更直观准确地用于品种丰产稳产性、区域适应性及试验地点鉴别力的综合分析评价[2]。近年来，GGE 双标图被科研工作者广泛地用于多种作物的区域试验资料分析，为农作物新品种在不同生态种植区域的适应性评价提供了新方法[7-13]，克服了传统的分析方法难以全面准确地对品种和试点种植环境进行综合评价的缺点。甜瓜作为深受广大消费者喜爱的高产值经济作物之一，高产、优质、高效是适宜推广甜瓜品种的必备特征。为适应市场及生产需要，科学准确地对甜瓜新品种的综合生产力和区域适应性进行评价，对参试品种的推广及保持区域试验的稳定性具有重要的意义。

笔者采用R 语言GGE 双标图的方法，对辽宁地区2020—2021 年的甜瓜新品种多点区域试验的结果进行分析。利用GGE 双标图对参试品种的丰产性、稳产性、试验环境的鉴别能力进行分析探讨，结合分析参试甜瓜品种的品质与抗病性结果，为优良甜瓜新品种的筛选与推广以及种植区域的确定奠定基础，也为甜瓜品种区域试验点的设置提供理论参考。

1 材料与分析

1.1 材料

参试品种为7 个，彩虹7 号为对照品种，参试品种详情见表1。

表1 参试品种名称及编号

1.2 试验设计

试验于2020-2021 年在辽宁省进行甜瓜品种区域试验，设置5 个试验点，包括丹东市、阜新市、盘锦市、辽阳市、沈阳市。试验采用统一方案，在春大棚中进行，随机区组排列，设置3 次重复，小区面积不少于6 m2，株距40 cm，行距65 cm，折合667 m2保苗2564 株。采用地爬式栽培。主蔓4 片真叶时掐尖，选留3 条健壮子蔓，每株预计留瓜3 个。全区测产后折算为标准面积产量。试验地通风透光性好、无遮阴、地势平整、排灌方便、前茬一致、肥力均匀、中等。试验地四周设保护行。根据当地实际情况及时育苗、定植，确保全苗。管理水平与当地中等生产水平相当，及时中耕、施肥、排灌、治虫。

利用手持式糖度计测量甜瓜的可溶性固形物含量（%）。霉霜病和白粉病的鉴定参考杨柳燕等[14]、吕淑珍等[15]、马鸿艳[16]的刷叶法。参照马鸿艳[16]和贺玉花[17]的病级分类方法把病情分6 级。病情指数的计算公式为：病情指数（DI）=∑（病级×该病级株数）/（最高级代表值×调查总株数）×100。抗感程度为免疫（IM）：DI=0；高抗（HR）：0.01＜DI＜11.11；中 抗（MR）：11.11＜DI＜22.22；抗 病（R）：22.22＜DI＜33.33；感病（S）：33.33＜DI＜55.55；中感（MS）：55.55＜DI＜77.77；高 感（HS）：77.77＜DI＜100[14-16]。

1.3 分析方法

笔者采用R 语言GGE BIPlotGUI 程序包进行参试品种产量的GGE 双标图构建，利用“丰产性和稳产性”功能图分析参试品种的丰产性和稳产性，利用“理想品种排序”功能图筛选潜在的优良品种，利用“哪个赢在哪里”功能图进行参试品种适应性鉴定，利用“区分力与代表力”功能图分析试点的鉴别力[1]。应用DPS 7.05 软件对甜瓜多点产量进行联合方差分析。

2 结果与分析

2.1 甜瓜品种多点产量比较分析

由表2 可知，2020 年7 个甜瓜品种在5 个试验点的产量变幅为28.946～41.504 t·hm-2。T5 平均产量最高，T7 平均产量最低。不同试点间平均产量比较，丹东平均产量最高，达37.987 t·hm-2，阜新试点平均产量最低，达30.816 t·hm-2。

表2 2020 年参试品种与试点平均产量与位次 （t·hm-2）

由表3 可知，2021 年甜瓜品种多点产量变幅为28.946～45.012 t·hm-2。T5 平均产量最高，T7 产量最低。不同试点的甜瓜平均产量表现不同，丹东试点平均产量最高，为38.578 t·hm-2，阜新试点平均产量最低，为32.193 t·hm-2。

表3 2021 年参试品种与试点平均产量与位次 （t·hm-2）

2.2 甜瓜品种丰产性和稳产性

GGE 双标图中的“丰产性与稳产性”功能图可以用于解释分析参试品种的丰产稳产性。由图1可知，2020 年丰产性最好的品种是T5，其次是T6、T4 和T2，T3 丰产性接近平均水平，丰产性最低是T7；稳产性最好的是T6，其次是T5 和T7，稳产性最差的是T1。2021 年丰产性最好的是T5，其次是T6、T1 和T2，T2 最接近产量平均水平；稳产性最好的是T5，其次是T6 和T1。综合2 年参试品种丰产性和稳产性看，T6 和T5 是丰产性和稳产性兼优的甜瓜品种。

图1 甜瓜品种丰产性和稳产性双标图

2.3 甜瓜品种区域适应性

“哪个赢在哪里”功能图（图2）解释了参试品种的生态区域适应性。2020 年5 个试点被分在2 个扇区，丹东为1 个扇区，T3 和T4 是产量表现“最优品种”，其余4 个试点在1 个扇区，T5 和T6 是最优品种。2021 年5 个试点被分在3 个扇区，丹东为1 个扇区，

图2 甜瓜品种区域适应性双标图

T6 是产量表现最优品种，阜新、沈阳和盘锦为1个扇区，T5 为最优品种，辽阳为1 个扇区，但此扇区内没有适应该区的最优品种，说明参试品种在该试点表现均不是最好。没有落入试点扇区的品种在所有试点表现均一般。

2.4 甜瓜品种综合排序

由“理想品种”排序图（图3）可以看出，2020 年理想品种排序：T5＞T6＞T4＞T2＞T3＞T1＞T7；2021 年理想品种排序为：T5＞T6＞T1＞T2＞T3＞T4＞T7。2 年的甜瓜理想品种排序结果中，T5 均是处于同心圆内，且距离圆心最近，表明其与理想品种接近程度最高，表现最为突出，是同时具备较高丰产性、稳产性的优良品种，其次为T6，也是丰产性稳产性较好的品种。

图3 甜瓜品种理想品种排序双标图

2.5 试点区分力与代表性

由图4 可知，2020 年，区分能力最大的是丹东试点，代表性最强的是阜新试点，阜新与盘锦，沈阳与辽阳较为相似，辽阳与丹东相似性最低。2021 年区分力最大是丹东试点，最具目标生态代表性的是沈阳试点，辽阳与盘锦试点相似性较高，丹东与辽阳试点相似性最低。

图4 试点的“区分力与代表性”双标图

2.6 2年产量数据双标图

将7 个参试品种5 个重复性环境进行年际间GGE 双标图分析。由图5 可见，T5 和T6 在2 年区试试验中在大多数环境表现高产。T7 和T4 在2年间5 个种植环境中产量表现一般。由区分力与代表性分析可知，丹东、阜新和沈阳年际间环境向量夹角较小，说明其年际间重复性强。

图5 2 年产量数据GGE 双标图

2.7 参试甜瓜品质、抗病性分析

将7 个参试甜瓜品种的主要性状列于表4。由表4 可知，7 个试验品种中，T1、T2、T3、T4、T5 均抗霜霉病；T6、T7 为感霜霉病。所有品种均抗白粉病。T2 和T3 是属于单果质量较小，口感较软，可溶性固形物含量较高，产量偏低的品种。T1、T4、T5、T6 均属于果肉口感适中，甜度适中的品种，其中T5 和T6 产量高，单果质量较大，含糖量较高。

表4 参试品种主要性状和抗病力分析

3 讨论与结论

笔者应用R 语言GGE 双标图法对辽宁省2 年甜瓜区域试验产量数据进行分析，结果表明，GGE双标图不仅可以综合评价甜瓜品种的丰产性和稳产性，还可以确定不同甜瓜品种的生态区域适应性，同时可以对试验环境进行相似性检验和同质性划分，并对试点环境的区分力和代表性进行综合评价，其双标图表现形式更为简单、直观。与传统方法相比可更准确定位不同甜瓜品种的生态区域适应性，提高了品种间选择的准确度、提高推广效率、缩短育种年限。

笔者对中甜瓜品种丰产性和稳产性研究表明，2020 年和2021 年甜瓜区域试验中，堪甜98 是丰产性最好的品种，堪甜98 与理想品种最为接近，其次是金凤凰9 号，丰产性居于第2 位。综合来看，堪甜98 和金凤凰9 号具有较好的丰产性、稳产性、抗病性和优良的品质。甜瓜品种的区域适应性分析表明，2020 年和2021 年5 个试点环境分别被划分为2 个和3 个区域，同一区域的试点有着相似的生态环境，2 年试点环境中丹东市均独自为一生态亚组，这可能与丹东市位于辽宁省东部特有的小气候区，明显区别于其余4 个试验点有关。综合2 年甜瓜区试产量数据双标图结果表明，堪甜98 和金凤凰9 号适宜在大部分地区种植推广。2021 年辽阳、2021 年盘锦和2020 年沈阳试点环境中表现最好的甜瓜品种是元鸿花蜜脆。综上，堪甜98 和金凤凰9号是兼顾丰产性、稳产性及广泛区域适应性，具有较高推广价值的优良的甜瓜品种。

理想的试点种植环境应同时具备较强的区分力（环境向量线段长度）和代表性（与平均环境轴的夹角），即理想试点应兼备淘汰不稳定品种，筛选优良稳定品种的能力。笔者的研究结果表明，2020 年5 个试点间夹角均小于等于90°，其试点间呈或强或弱的相关性，代表力最强的试点为阜新试点，但由于其区分力较弱，不能称之为理想试点，区分力最强的试点是丹东试点，但其与平均环境轴夹角较大，代表性一般，兼备区分力和代表性的是盘锦试点。2021 年5 个试点中沈阳试点的代表性最强，且区分力也较强，是较为理想的试验种植环境，可以用于有效的选择高产稳产品种。丹东试点的区分力最强代表性最弱，与2020 年结果相同，因此丹东试点可以用于淘汰不稳定品种，但不能筛选优良品种。2 年区域试验产量双标图表明沈阳、阜新和丹东在年际间的重复性较强。

相同的甜瓜品种在2 年相同试点环境种植，其试点生态亚区的划分，区分力及代表性和甜瓜品种的丰产性、稳产性和生态适应性均表现出一定差异，说明同一试点年际间环境气象因子存在一定差异，其双标图研究结果可以有效地反映品种基因型与环境的共同作用[18]。笔者在研究中，对这2 年的甜瓜区域试验产量数据进行双标图分析，其结果具有一定的代表性和重演性。

通过2 年的甜瓜产量数据双标图分析表明，2020 年和2021 年5 个试点分别分为2 个和3 个生态亚区，其中丹东试点由于位于辽东地区，与其他4个试点同质性较弱，2 年结果均单独位于1 个生态亚区。2 年甜瓜品种丰产性和稳产性分析表明，堪甜98 和金凤凰9 号是丰产性、稳产性俱佳，具有广泛的区域适应性品种。试点评价分析结果表明，2020 年盘锦试点是较为理想的试验环境，2021 年沈阳是较为理想的试验环境，丹东试点是具备较强区分力而代表性较弱的试验环境。笔者的研究结果表明，GGE 双标图可以直观地解释品种是丰产和稳产性能，确定各参试品种的生态适应区域，并对试点环境的区分和代表能力进行鉴别分析，其分析结果对甜瓜品种的推广和种植提供参考。