广西甘蔗新品种区域试验宿根蔗适应性与稳定性分析

刘晓燕 梁强 李毅杰 谢金兰 董文斌 李长宁 陆文娟 韦开军 李文教

摘要：【目的】评价分析广西甘蔗新品种宿根蔗的适应性和稳定性，为甘蔗新品种的审定和推广应用提供参考。【方法】利用AMMI模型对广西甘蔗区域试验2014年宿根蔗的产量性状进行适应性与稳定性分析，并以产量性状的表型值和相应的稳定性参数值对参试品种进行系统聚类分析。【结果】11个参试品种中，GT06-244、GT06-1721、GT03-1438、GT07-994和LC05-136产量较高、丰产性较好，GT05-3626和GT03-3005稳定性较好。GT03-1438、GT06-244、GT06-1721、LC05-136、GT07-994和GT05-3626在河池、柳州和南宁试点有较好的适应性，GYC1-2003、GT06-2361、GT06-3283、GT07-645和GT03-3005在龍州和百色试点有较好的适应性。5个试点中，龙州点判别力较强，柳州点判别力较弱。系统聚类分析可将参试品种聚为5类，第Ⅰ类包括GT07-994、GT06-244和GT06-1721，表现为高产高糖、稳定性一般；第Ⅱ类包括LC05-136和GT03-1438，表现为特高产或特高糖、稳定性较差；第Ⅲ类包括GYC1-2003、GT07-645和GT06-3283，产量表现与对照相当、稳定性一般；第Ⅳ类包括GT06-2361，产量较低、稳定性较差；第Ⅴ类包括GT05-3626和GT03-3005，产量一般、稳定性较好。【结论】GT06-244、GT07-994、GT06-1721、LC05-136和GT06-3283产量性状综合表现较好，可因地制宜进行示范种植和推广应用。

关键词： 宿根蔗；区域试验；适应性；稳定性；AMMI模型；广西

中图分类号： S566.1 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2016）01-0037-06

0 引言

【研究意义】甘蔗生产中通常采用一年新植留多年宿根的种植模式，宿根蔗的好坏直接影响到蔗农及蔗糖企业的经济效益。目前，广西蔗区甘蔗品种结构比较单一，主要以新台糖22号（ROC22）为主栽品种。ROC22是一个综合性状较好、适应性较广的品种，特别是新植蔗表现突出，但其宿根性较差，宿根蔗产量低，黑穗病发病率较高，有明显的品种退化现象（李杨瑞，2010；王伦旺等，2012；李翔等，2014）。因此，选育出新的优良品种逐渐替代ROC22是广西甘蔗产业急需解决的问题，进行甘蔗区试品种宿根蔗适应性与稳定性分析，对广西蔗区优良品种的筛选及实际生产均具有重要意义。【前人研究进展】多年来，在国家和地区甘蔗品种区域试验中，一般采用方差分析模型、线性回归模型等方法分析评价参试品种的优劣（张革民等，2001；劉海斌等，2006；唐仕云等，2009；周会等，2012），并利用这些方法筛选出一批高产高糖、抗逆性强的优良甘蔗新品种。近年来，AMMI 模型被广泛应用于小麦、水稻、玉米、烤烟和棉花等作物区域试验数据的分析（马冬云等，2005；涂敏等，2010；黄泽栋等，2010；刘伟等，2011；朱晓平等，2014），在甘蔗区域试验中亦有相关报道，如徐良年等（2006）、罗俊等（2012a）分别应用AMMI 模型对我国第三轮和第七轮国家甘蔗区试品种的产量品质性状进行分析，发现福农91-4710、闽糖86-2121、FN04-3504和YZ03-194等品种的产量具有较好的稳定性；陈学宽等（2014）利用AMMI模型分析了云南甘蔗品种区试中蔗茎产量、蔗糖分与环境互作效应的关系，结果表明，产量与环境的互作效应较大，蔗糖分与环境的互作效应较小，云瑞99-113、德蔗93-94和云蔗98-236的稳定性较好。【本研究切入点】目前，在广西甘蔗品种区域试验的相关报道中，使用AMMI模型对品种的丰产性、适应性和稳定性及试点判别力同时进行系统深入分析的研究较少，而针对区试品种宿根蔗的研究也鲜见报道。【拟解决的关键问题】利用AMMI模型对广西甘蔗区域试验2014年宿根蔗的产量性状进行分析，并以产量性状的表型值和相应的稳定性参数值对参试品种进行系统聚类分析，旨在评价甘蔗新品种宿根蔗的适应性和稳定性，为甘蔗新品种的审定和推广应用提供参考。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

参试甘蔗品种共11个，分别为广西农业科学院甘蔗研究所选育或引进的桂糖03-3005（GT03-3005）、桂糖03-1438（GT03-1438）、桂糖05-3626（GT05-3626）、桂糖06-1721（GT06-1721）、桂糖06-2361（GT06-2361）、桂糖06-3283（GT06-3283）、桂糖06-244（GT06-244）、桂糖07-645（GT07-645）、桂糖07-994（GT07-994）、桂引C1-2003（GYC1-2003）和广西柳城县甘蔗研究中心选育的柳城05-136（LC05-136）。以当地主栽品种ROC22作为对照（CK）。

1. 2 试验方法

承试单位（试验点）共7个，分别为广西农业科学院甘蔗研究所（南宁）、柳州市农业科学研究所（柳州）、河池市农业科学研究所（河池）、百色市农业科学研究所（百色）、北海市农业科学研究所（北海）、桂林市农业科学研究所（桂林）和广西南亚热带农业科学研究所（龙州）。

宿根试验于2014年进行，由2013年新植甘蔗砍收后，留宿根进行1年的宿根试验。采取随机区组设计，3次重复，4～5行区，行长7.0～10.0 m，行距1.0～1.2 m，小区面积33.5～50.0 m2，四周设保护行。宿根蔗收获期为2015年2月4日。田间管理按当地大田生产管理一般要求进行。

1. 3 测定项目及方法

2014年11月～翌年2月的每月中旬采用小区混合法采样，所采样品利用SDS220旋光仪二次旋光法测定蔗糖分。收获时分小区砍收并称重，计算小区蔗茎产量和小区产糖量，小区产糖量为11月～翌年2月共4个月的蔗糖分平均值和小区蔗茎产量的乘积；同时折算公顷蔗茎产量和公顷产糖量。

1. 4 统计分析

因北海和桂林试点试验数据有缺失，故这两个试验点数据不列入统计。其他试验点数据采用Excel 2007和DPS 14.50软件进行统计分析。

2 结果与分析

2. 1 参试品种蔗茎产量、产糖量的方差分析和AMMI模型分析

由表1中的方差分析结果可知，参试品种蔗茎产量和产糖量的基因型、环境及基因型与环境互作的方差均达极显著水平（P<0.01，下同）。蔗茎产量和产糖量的基因型、环境及基因型与环境互作的平方和分别占变异总平方和的26.56%、55.91%、13.26%和27.78%、54.22%、14.32%，说明试验中环境对产量性状的影响最明显，其次是基因型和基因型与环境互作。进一步利用AMMI模型对產量性状的基因型与环境互作进行分析，结果（表1）表明，蔗茎产量和产糖量的前3个主成分（IPCA1、IPCA2和IPCA3）均达极显著水平，3个主成分之和分别解释了基因型与环境互作总变异平方和的92.25%和92.97%，其中IPCA1和IPCA2之和分别解释了基因型与环境互作总变异平方和的78.24%和80.54%，说明采用AMMI模型进行参试品种的适应性和稳定性分析具有可行性。

2. 2 参试品种的丰产性和适应性分析

分别以蔗茎产量和产糖量为X轴、IPCA1值为Y轴做成双标图（AMMI1），水平方向上的分布反映品种的产量高低，坐标值越大，说明该品种丰产性越好；垂直方向的分布反映基因型与环境互作的大小，纵坐标环境IPCA1绝对值越小，越靠近水平线，说明该品种产量稳定性越好（唐启义和冯明光，2010）。此外，图中品种和地点的交互作用方向还可反映品种在不同地点的特殊适应性（罗俊，2012b），以IPAC1=0的水平线为基准，垂直方向上，品种与同侧的地点互作为正，与另一侧的地点互作为负。由图1、图2可看出，GT06-244、GT06-1721、GT03-1438、GT07-994和LC05-136横坐标值较大，表明其产量较高、丰产性较好；GT05-3626和GT03-3005较接近水平线，稳定性较好。同时，GT03- 1438、GT06-244、GT06-1721、LC05-136、GT07-994和GT05-3626与河池、柳州试点有正的交互作用，与龙州和百色试点有负的交互作用，表明上述品种在河池、柳州试点有较好的适应性；同理，GYC1-2003、GT06-2361、GT06-3283、GT07-645和GT03-3005与龙州和百色试点有正的交互作用，表明上述品种在这些试点有较好的适应性。

以IPCA1为X轴、IPCA2为Y轴建立的双标图（AMMI2），品种在试点与原点连线上的投影到原点的距离表示该品种与试点的交互作用大小，距离远则交互作用大，距离近则交互作用小；投影在正向连线上表示有正向交互作用，代表该品种在试点有较好的适应性，投影在反向延长线上则代表适应性较差。由图3、图4可以看出，GT06-244、LC05-136、 GT07-994和GT05-3626在河池试点表现出较好适应性；GT06-1721和GT03-1438在柳州和南宁试点表现出较好适应性；GT06-3283、GT06-2361和ROC22在百色试点表现出较好适应性；GT03-3005和GT07-645在龙州试点表现出较好适应性。各品种的适应性表现与AMMI1双标图得到的结果基本一致。

2. 3 参试品种产量性状稳定性及试点判别力分析

为深入探讨品种的稳定性，以基于IPCA1～3计算得到的稳定性参数D值作为指标，对参试品种进行分析和评价。D值越小，品种稳定性越好。由表2可知，蔗茎产量稳定性最好的是GT05-3626，其D值最小，为0.92；其次是GT03-3005，D值为1.15；GT03-1438 D值最大，为4.49，穩定性较差；其他品种D值约2.00～3.00，稳定性一般。产糖量稳定性较好的有GT05-3626、GT03-3005、GT06-3283和ROC22，D值为0.45～0.91；其他品种的稳定性D值为1.01～1.62。此外，AMMI2双标图中品种与原点的距离远近，也能反映参试品种产量的稳定性，越接近原点的品种稳定性越好。由图3、图4可看出，GT05-3626和GT03-3005离原点较近，稳定性较好，GT03-1438和GT06-2361离原点较远，稳定性较差。双标图判断结果与根据稳定性参数D值得到的稳定性基本一致。

试点的判别力是指试点对品种的区辨力，试点的判别力越强，参试品种在该试点表现的遗传差异越大，越容易区分品种优劣。环境判别力参数D值能在一定程度上说明各参试点的判别力，D值越大，判别力越强。由表2可知，对蔗茎产量，试点D值排序为龙州>河池>南宁>百色>柳州；对产糖量而言，试点D值排序为龙州>百色>河池>南宁>柳州。

2. 4 参试品种的聚类分析

为了能更好地为参试品种进行分类和评价，以品种蔗茎产量、产糖量和相应的D值对参试品种进行系统聚类。采用欧式距离、可变类平均法，可将参试品种分为5类（图5）。第Ⅰ类包括GT07-994、GT06-244和GT06-1721，表现为高产高糖（产糖量），稳定性一般；第Ⅱ类包括GT03-1438和LC05-136，表现为特高产或特高糖（蔗糖分），稳定性较差；第Ⅲ类包括GYC1-2003、GT07-645、ROC22和GT06-3283，产量表现与对照种相当，稳定性一般；第Ⅳ类包括GT06-2361，产量较低，稳定性较差；第Ⅴ类包括GT05-3626和GT03-3005，产量一般，稳定性较好。

3 讨论

对于甘蔗品种稳定性的评价，只有在高产、高糖的前提下才有意义，低产品种即使稳定性很好也不具有推广价值，如在2001～2002年度国家甘蔗新品种第3轮区域试验中，粤蔗C25和桂糖92-262稳定性最好，但产量和蔗糖分表现一般，不适宜推广种植（徐良年等，2006）。本研究结果表明，GT05-3626是11个参试品种中稳定性表现最好的品种，但其蔗茎产量比对照ROC22减产3.81%，平均产糖量较对照低9.72%，因此并不具有推广价值；GT06-244蔗糖分含量与稳定性表现一般，但其蔗茎产量和产糖量较对照增产24.05%和25.38%，在生产上仍具有较好的推广应用前景。

有育种者认为应当树立区域选育种的理念，因地制宜地对甘蔗品种进行推广应用，有利于蔗区甘蔗品种的多样化，如在2008～2009年全国甘蔗品种区域试验中，闽糖96-6016号稳定性较差，但其平均蔗茎产量在个别试点位居第一，因此仍可在局部地区推广应用（罗俊等，2012b）。在新品种选育中，丰产和稳产往往不能同时兼备，有些品种在多变环境下稳定性较差，却在某些环境下丰产性突出，具有明显的特殊适应性。本研究中的参试品种GT03-1438，平均蔗茎产量和产糖量分别比对照增产18.98%和15.57%，但稳定性参数D值较大，在11个参试品种中稳定性较差，双标图分析结果表明该品种在南宁和柳州具有特殊适应性。

试验点的选择在区试工作中非常重要，合理设置试验点是提高区试成效的关键，试点判别力是衡量试验点是否具有代表性的重要因素。李本贵等（2004）利用AMMI模型与联合线性回归模型比较分析了作物区域试验中的地点判别力，认为AMMI模型中地点得分向量长度可作为鉴别地点判别力的指标。赵自仙等（2005）在云南玉米区域试验点区辨力估算方法的研究中发现，AMMI模型D值法对试点判别力的判断相对较为科学合理。本研究中利用双标图和D值对5个试点判别力的分析结果表明，柳州试点对品种的判别力较弱。排除人为因素的影响，该试点对种植地块选择时可做相应的调整。

AMMI模型能以双标图的形式直观描绘品种某一性状的丰产性和稳定性，但不能对品种进行系统分类和综合评价。在AMMI模型分析的基础上，利用相应的稳定性参数值可对参试品种进行进一步的系统聚类分析（张华等，2008）。本研究采用欧式距离、可变类平均法，以蔗茎产量、产糖量和相应的D值对参试品种进行系统聚类，可将参试品种分为5类，其中第Ⅰ类包括GT07-994、GT06-244和GT06-1721，即为筛选出的丰产性和稳定性综合表现较好的品种。

本研究中对参试品种适应性和稳定性及试点判别力的评价均是基于一年宿根的试验产量数据，因此得出的结论可能具有局限性。要全面评价甘蔗品种的适应性、稳定性及试点判别力，还需要多年多点的试验数据支持才更具有可靠性。

4 结论

本研究结果表明，本轮区域试验11个参试品种中，GT06-244、GT07-994、GT06-1721和LC05-136的宿根蔗表现高产高糖，综合性状较好；GT06-3283的宿根蔗表现中产高糖，可根据生产实际，因地制宜进行示范种植和推广应用。

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（责任编辑 王 晖）