基于AMMI模型和GGE双标图的玉米区域试验分析_李伟绮.pdf

基于 AMMI 模型和 GGE 双标图的玉米区域试验分析李伟绮1，支小刚2，赵建华1，孙建好1，曹素珍3，谷科强4（1.甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所，甘肃兰州730070；2.甘肃龙博士种子科技有限公司，甘肃兰州730070；3.兰州城市学院，甘肃兰州730070；4.甘肃谷丰源农工场农业社会化服务有限公司，甘肃兰州730050）摘要：为了明确甘肃省 2013 年玉米区域试验参试品种的丰产性和稳定性，为玉米品种的推广提供参考，选用 2013 年甘肃省中晚熟组玉米品种区试参试 14 个品种（系）、5 个试点的试验数据，利用基于 R 语言的 AMMI和 GGE 双标图分析参试品种的丰产性和稳产性以及试点环境的区分力和代表性。结果表明，高产品种为泰玉1028、五谷 568、龙博士 7 号、SN318，理想区试点是酒泉和武威。综合分析 2 种模型，高产又稳定的理想品种为龙博士 7 号。SN318 适宜在酒泉种植，泰玉 1028、五谷 568、龙博士 7 号适宜在武威、张掖地区种植。AMMI模型与 GGE 双标图可以合理有效地评估品种（系）和区域。关键词：AMMI 模型分析，GGE 双标图，玉米新品种，丰产性；适宜性中图分类号：S513文献标志码：A文章编号：2097-2172（2023）07-0607-04doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.07.005Analysis of the Maize Regional Experiment Based on theAMMI Model and GGE BiplotLI Weiqi1,ZHI Xiaogang2,ZHAO Jianhua1,SUN Jianhao1,CAO Suzhen3,GU Keqiang4(1.Institute of Soil Fertilizer and Water-saving Agriculture,Gansu Academy of Agricultural Sciences,Lanzhou Gansu 730070,China;2.Gansu Longboshi Seed Technology Co.,Ltd.,Lanzhou Gansu 730070,China;3.Lanzhou City University,Lanzhou Gansu730070,China;4.Gansu Gufengyuan Farm Agricultural Socialization Service Co.,Ltd.,Lanzhou Gansu 730050,China)Abstract:In order to clarify the yield potentials and stabilities of maize varieties in the 2013 regional experiment in GansuProvince so as to provide reference for the promotion of maize varieties,using the test data of 14 varieties(lines)in 5 sites in theregional experiment of mid-late maturity maize varieties in Gansu Province in 2013,the AMMI and GGE biplots models based on Rlanguage were used to analyze the yield potentials and stabilities of the tested varieties,as well as the discrimination andrepresentativeness of the site environment.The results showed that the high yield varieties were Taiyu 1028,Wugu 568,Longboshi 7and SN318,and the ideal site was Jiuquan and Wuwei.Based on the comprehensive analysis from the two models,the ideal varietywith high yield and stability was Longboshi 7.SN318 was suitable for planting in Jiuquan,Taiyu 1028,Wugu 568 and Longboshi 7were suitable for planting in Wuwei and Zhangye regions.AMMI model and GGE biplot could reasonably and effectively evaluatevarieties(lines)and regions.Key words:AMMI model analysis;GGE biplot;Maize new variety;Yield potential;Adaptability收稿日期：2022-11-28；修订日期：2023-05-12基金项目：国家重点研发计划（2017YFD0201808-02）；甘肃省农业科学院重点研发项目（2022GAAS37）。作者简介：李伟绮（1985），女，甘肃白银人，助理研究员，硕士，主要从事农作物间套作栽培研究工作。Email:。寒旱农业科学2023，2（7）：607-610Journal of Cold-Arid Agricultural Sciences玉米是甘肃省第一大农作物，在农业经济发展及农民增收中具有重大的意义1。龙博士 7 号是甘肃龙博士种子科技有限公司与甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所选育出的优良玉米杂交种，适宜在甘肃省河西地区、中部及陇东地区种植2。玉米品种的产量和稳定性受基因与环境的共同影响，利用模型科学评价玉米品种的区域试验结果，对品种的选育、推广和应用有至关重要的作用3。AMMI 模型通过方差分析和主成分分析，可以对品种的稳定性、丰产性等进行较准确的评价4-5。GGE 双标图分析法能够补充AMMI 模型，更直观地评价和展示基因型和环境之2 卷间的关系6-8。我们通过同时利用 AMMI 模型和GGE 双标图联合分析 2013 年甘肃省玉米区域试验参试品种的丰产性和稳定性，为玉米品种的推广提供理论参考。1材料与方法1.1资料来源选用 2013 年甘肃省中晚熟组玉米区试数据。区域试验地点为 5 个，分别是酒泉（P1）、张掖（P2）、武威（P3）、白银（P4）、平凉（P5），各地区参试新品种（系）均为 13 个，对照为先玉 335（表1）。各试验点试验设置一致，随机区组排列，3 次重复，5 行区，行长 710 m，行距 0.60 m，株距0.18 m，保苗 90 000 株/hm2。试验于 4 月下旬玉米播前覆宽 1.2 m、厚 0.08 mm 地膜，膜上种植 3行，底肥施复合肥（N-P2O5-K2O 为 25-15-10）600kg/hm2，拔节期、大喇叭口期分别追施尿素 150kg/hm2，其他田间管理与大田生产水平一致。收获时每小区全区收获计产。1.2分析方法试验数据采用 Microsoft Excel 2016 进行处理，利用 R 语言进行 AMMI 模型和 GGE 双标图分析5。1.2.1AMMI 模型利用 AMMI 模型进行稳产性分析，其数学模型如下：yge=+g+e+ge+ger+Nn=1ngnen式中，yge 是在环境 e 中基因型 g 的产量；为总体平均值；是基因型平均偏差；e 是环境的平均偏差；ge 为残差，ger 为试验总体误差；n为第 n 个交互效应主成分分析轴；gn 是第 n 个主成分的基因型主成分得分；en 是第 n 个主成分的环境主成分得分；N是主成分轴的总个数6-7。1.2.2GGE 双标图其线性统计模型如下：Yger=+e+ge+ger+ngnge式中，Yger 为基因型 g在环境 e 中第 r 个重复的产量值；为总体的平均值；e为环境 e 的主效；ge 为基因型 g 在环境 e 的残差；ger 为总体误差；n 为第 n 个主成分的奇异值；gn 为基因型 g的第 n 个特征向量得分；ge 为环境 e 的第 n 个特征向量得分；参数 ngn 和 nen 被分别定义为品种 g 和环境 e 的第 n 个 GGE 主成分得分，简称为 IPCAn 或 PCn6，8-11。2结果与分析2.1参试品种（系）产量的方差分析和 AMMI 模型分析对 14 个参试玉米品种（系）的产量进行方差分析和变异分解结果（表 2）表明，基因型主效应（G）、环境主效应（E）以及基因型与环境互作效应（GEI）均对玉米产量存在极显著影响。环境变异平方和占总平方和的 59.97%，基因型占 7.96%，基因与环境的交互作用占 15.06%，可见，试验环境对产量的影响占主导因素。利用 AMMI 模型对互作效应的平方和进行分解，得到 3 个显著的互作主成分轴（interaction principle component axis,IPCA），其中IPCA1、IPCA2、IPCA3 分别占交互作用的41.06%、品种（系）编号名称供种单位G1先玉335（CK）甘肃省农业科学院作物研究所G2BF2202张掖市博丰农业科技有限责任公司G3高丰988高台县种子公司G4TW20酒泉市天旺玉米研究所G5嘉星105武威市嘉星种业有限公司G6泰玉1028酒泉泰禾农业咨询有限公司G7金苹果315号武威金苹果有限责任公司G8正德308张掖市多成农业研究发展中心G9G1210甘肃种业有限公司G10SN318甘肃先农国际农业发展公司G11天瑞丰1001武威市天瑞丰种业公司G12龙博士7号甘肃龙博士种子科技有限公司G13五谷568甘肃五谷种业有限公司G14甘农1610甘肃农业大学农学院变异来源自由度平方和均方F值Pr（F）变异所占百分数/%环境43 075 375768 844171.0393.678e-09*59.97区组1044 9514 4950.70580.7176基因型13408 02231 3864.92845.583e-07*7.96交互作用（GE）52772 34214 8532.33225.869e-05*15.06残差130827 8956 368IPCA116317 795.519 862.223.120.0002*41.06IPCA214259 311.518 522.252.910.0007*33.50IPCA312167 693.913 974.492.190.0156*21.66表 1 2013 年甘肃省中晚熟组玉米参试品种（系）和来源*表示在 0.001 水平下显著，*表示在 0.05 水平下显著。表 2参试品种（系）产量的方差分析和 AMMI 分析608 7 期李伟绮，等：基于 AMMI 模型和 GGE 双标图的玉米区域试验分析33.50%、21.66%，可解释交互作用的 96.22%，表明 AMMI 模型可以合理有效地剖分平方和。利用品种的稳定性参数 D 值综合评价玉米品种（系）的丰产性。从表 3 可以看出，在品种稳定性方面，G1、G12、G2、G10 稳定性较好，G4、G8、G3 稳定性较差；不同品种的平均产量以G10、G6、G12、G13 较高，G3 产量最低。结合产量和稳定性可以看出，G12 属于高产稳产型品种、G10 属于高产较稳产型品种、G3 属于低产不稳定品种。从表 4 可以看出，5 个试点中，P3 试点的稳定性（辨别力）较强、P4 试点的稳定性（辨别力）最弱。2.2GGE 双标图分析使用 GGE 模型对 G 和 GEI 变异进行主成分分解，结果横坐标