劉偉春，謝 銳，羅中旺，劉錦川，張永虎，辛萬和，全 民，金曉蕾

（1.通遼市庫倫旗農(nóng)業(yè)技術推廣中心，內(nèi)蒙古 庫倫 028200；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；3.河北農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，河北 保定 071001；4.神華準格爾能源有限責任公司，內(nèi)蒙古 準格爾 010300）

內(nèi)蒙古自治區(qū)作為甜蕎主產(chǎn)區(qū)，每年種植面積為20 萬hm2左右，而苦蕎主要種植區(qū)域為云貴川一帶。2008年內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學院開展苦蕎引種試驗，取得了良好的效果?？嗍w的產(chǎn)量和黃酮含量高于甜蕎[1-3]?？嗍w含有均衡的蛋白質(zhì)、易于消化的退性淀粉、豐富的維生素和礦物質(zhì)，含有其他作物不含有的生物類黃酮物質(zhì)，在預防和治療糖尿病、高血壓、肥胖，抗氧化，抗衰老及改善亞健康等方面具有良好效果，被譽為“21 世紀人類理想的功能性食物源”[4-6]。目前，內(nèi)蒙古種植的苦蕎品種較少，滿足不了加工企業(yè)需求，因此，選育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、適應性廣的苦蕎品種對苦蕎生產(chǎn)具有重要意義。

用于品種穩(wěn)產(chǎn)性和豐產(chǎn)性評價的方法很多，主要包括Shukla 互作方差分解法、秩次分析法、高穩(wěn)系數(shù)法、主效可加互作可乘AMMI 模型和GGE 雙標圖（GGE-Biplot），但目前常見作物主要應用AMMI模型和GGE 雙標圖[7-12]進行品種的穩(wěn)產(chǎn)性和豐產(chǎn)性評價。AMMI 模型將方差分析和主成分分析兩種方法相結合，有效利用試驗數(shù)據(jù)，繪制雙標圖，同時結合穩(wěn)定性參數(shù)，直觀描述不同品種的產(chǎn)量差異及試點的辨別力，可以較準確地評價品種的穩(wěn)產(chǎn)性、豐產(chǎn)性、適應性[13-15]。GGE 雙標圖是研究基因型與環(huán)境互作以及品種產(chǎn)量穩(wěn)定性和試點代表性的常用方法[16-18]。AMMI 模型分析具有操作簡單、分析結果直觀簡潔等特點，適用于品種與環(huán)境互作分析，主要應用于1年多點或多年多點試驗。GGE 雙標圖具有操作復雜、結果精準等特點，更適用于環(huán)境評價，主要應用于1年多點或多年多點試驗。本試驗側重品種與環(huán)境互作分析，采用AMMI 模型對15 個苦蕎新品種（系）在內(nèi)蒙古4 個試點的豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性進行研究，以期為苦蕎品種推廣提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗設計

供試苦蕎優(yōu)良品種（系）15 個，另設九江苦蕎為對照（表1），2017—2018年在4 個試點種植，內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學院（E1）、呼和浩特市武川縣（E2）、包頭市固陽縣（E4）播種時間為5月下旬，收獲時間在9月初；通遼市奈曼旗（E3）播種時間為6月末，收獲時間為9月末。試驗采用隨機區(qū)組排列，重復3 次，小區(qū)面積10 m2（2 m×5 m），6 行區(qū)，行距33 cm，留苗1.05×106株/hm2，田間管理一致。

表1 苦蕎品種（系）名稱及來源

1.2 測定方法

每個小區(qū)選取10 株有代表性的植株進行株高、主莖分枝數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、千粒重的測定，成熟期測定小區(qū)產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2013 和DPS 7.05 軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理和統(tǒng)計分析。采用AMMI 模型對參試品種的產(chǎn)量穩(wěn)定性、豐產(chǎn)性進行分析。AMMI 模型公式為[19]

式中，yge代表在環(huán)境e 中基因型g 的產(chǎn)量；μ 為總體平均值；αg為基因型平均偏差；βe為環(huán)境平均偏差；N 為模型主成分分析中主成分因子軸的總個數(shù)；λn為第n 個主成分分析的特征值；γgn為第n 個主成分的環(huán)境主成分得分；δgn為第n 個主成分的基因型主成分得分；θge為殘差；?ger為隨機誤差[10]。

穩(wěn)定性參數(shù)是品種或試驗地點的交互效應主成分值（interaction principal component axis，IPCA）在多維空間中圖標離原點的歐式距離，公式為[9]

式中，n 為達到顯著水平的IPCA 個數(shù)；Dg(e)是品種或環(huán)境在n 個IPCA 上的得分，可以度量基因型或環(huán)境的相對穩(wěn)定性；基因型Dg值越小，品種越穩(wěn)定；環(huán)境的De值越大，試驗地點對品種間差異的分辨力越強[10]。

2 結果與分析

2.1 不同主產(chǎn)區(qū)苦蕎品種（系）各性狀的變異系數(shù)

由表2 可知，各性狀的變異系數(shù)為4.5%～33.4%，變異系數(shù)最大的性狀是主莖分枝數(shù)，變異系數(shù)最小的性狀是千粒重，不同地區(qū)各性狀表現(xiàn)出豐富的遺傳變異。

表2 不同主產(chǎn)區(qū)苦蕎品種（系）各性狀的變異系數(shù)

2.2 苦蕎品種（系）的豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性分析

2.2.1 不同品種（系）產(chǎn)量聯(lián)合方差分析 由表3可知，地點×年份、品種×年份的產(chǎn)量沒達到顯著水平（P＞0.05），但地點、品種、地點×品種的產(chǎn)量均達到極顯著水平（P＜0.01）。這說明品種差異大、試點的選擇具有代表性，不同品種產(chǎn)量受試點影響較大，可以利用AMMI 模型對品種的穩(wěn)產(chǎn)性進行分析。

表3 苦蕎品種（系）產(chǎn)量聯(lián)合方差分析

由表4 可知，IPCA1（第一主成分軸）、IPCA2（第二主成分軸）代表基因型與環(huán)境交互效應達到極顯著水平（P＜0.01），分別解釋了品種×地點互作效應平方和的55.87%和36.42%，兩個IPCA 軸加起來解釋了品種×地點互作平方和的92.29%，殘差為7.72%，說明AMMI 模型可以分析品種×地點互作信息。

表4 AMMI 模型分析

2.2.2 苦蕎品種（系）豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性分析 利用產(chǎn)量與IPCA1 作雙標圖1，橫坐標代表不同品種、不同地點產(chǎn)量，品種產(chǎn)量越高，豐產(chǎn)性越好對應橫坐標值越大；縱坐標IPCA1 反映了互作效應的差異，即縱坐標IPCA1 越接近0，該品種穩(wěn)定性越好，適應性越強。由圖1 可知，在橫坐標方向上，試點的分散程度遠大于品種，說明同一品種在各地表現(xiàn)的產(chǎn)量差異較大。品種豐產(chǎn)性由高到低的順序為G12、G13、G8、G2、G4、G1、G5、CK、G3、G15、G14、G7、G11、G9、G6、G10，有8 個品種產(chǎn)量低于對照。品種穩(wěn)產(chǎn)性由高到低依次為CK、G12、G14、G15、G2、G13、G9、G1、G8、G10、G5、G7、G3、G11、G4、G6。在試點分辨力方面，E4>E1>E2>E3；從垂直方向上看，G6、G10、G11、G14、G15 與試點E1、E2、E3 具有顯著的正向互作效應，與E4 試點具有負向互作效應。

圖1 IPCA1-產(chǎn)量雙標圖

利用品種和試點的IPCA1 值和IPCA2 值作AMMI 雙 標 圖2，X 軸 代 表IPCA1 值，Y 軸 代 表IPCA2 值。圖2 直觀有效地反映了品種穩(wěn)定性，IPCA1 和IPCA2 共同解釋交互作用的92.29%。由圖2 可知，品種G2 的穩(wěn)定性最好，G6 的穩(wěn)定性最差。

圖2 IPCA1-IPCA2 雙標圖

雖然AMMI 雙標圖可以直觀反映品種和環(huán)境的交互作用，但需結合穩(wěn)定性參數(shù)（Dg）才能更加有效、準確地推斷品種的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性參數(shù)越小，品種的穩(wěn)定性越好。

由表5 可知，參試品種（系）穩(wěn)定性順序為G2、G14、G1、G13、G8、G12、G15、CK、G9、G10、G5、G11、G7、G3、G4、G6，即品種G2、G14、G1、G13、G8、G12穩(wěn)產(chǎn)性較好。綜合其豐產(chǎn)性可知，G12、G13、G8、G2、G1 屬于高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)型品種，G14、G15 屬于穩(wěn)產(chǎn)但豐產(chǎn)性較差品種，G4、G5 屬于豐產(chǎn)但穩(wěn)產(chǎn)性較差品種。

表5 苦蕎不同品種的穩(wěn)定性參數(shù)

由表6 可知，各試點的De值大小依次為E4>E3>E1>E2，說明E4（固陽縣）具有較強分辨力，E2（武川縣）分辨力較差。

表6 苦蕎不同地點的穩(wěn)定性參數(shù)

3 討論與結論

試驗選用的15 個品種（系）均由內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學院蕎麥課題組利用常規(guī)選擇育種方法選育而成的新品種（系）。通過在內(nèi)蒙古東西部4 個不同蕎麥主產(chǎn)區(qū)試種，利用AMMI 模型分析苦蕎15 個品種（系）的豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性。每個品種對不同的播種區(qū)域有一定的適應性，研究發(fā)現(xiàn)，雖然環(huán)境、環(huán)境與基因交互作用及基因對產(chǎn)量的影響都達極顯著水平，但環(huán)境對品種產(chǎn)量影響是最主要的因素。試驗結果表明，蒙苦53（G5）在固陽縣試點產(chǎn)量達到最高，豐產(chǎn)性較好，但穩(wěn)定性較差，因此，最適宜在固陽縣種植。蒙苦36（G7）豐產(chǎn)性與適應性較差，但在奈曼旗產(chǎn)量達到最高。蒙苦09（G13）穩(wěn)產(chǎn)性與豐產(chǎn)性較好，在武川縣產(chǎn)量達到最高。高金峰[20]分別利用AMMI 模型、Franics、Kannenberg 模型、Shukla 模型和采用高穩(wěn)系數(shù)法、秩次分析法分析蕎麥品種穩(wěn)定性與適應性，發(fā)現(xiàn)每個模型單獨使用均存在缺點，需將幾種方法和模型結合起來應用可能對蕎麥的評價更具有科學性。王慧等[21]采用高穩(wěn)系數(shù)法與主成分分析等方法對晉北地區(qū)不同甜蕎麥品種（系）的適應性進行評價，研究表明，蕎麥外部表型的變異受環(huán)境因子影響較大。AMMI 模型綜合了方差分析和主成分分析，在解決實際問題時有很大的靈活性，可以精準找到品種適應地區(qū)[22-24]，許多學者采用AMMI 模型分析品種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性。由于苦蕎產(chǎn)量在不同年份不同地區(qū)波動性較大，為了全面評價苦蕎品種的豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性，需要進行多年多點的綜合分析，才能找到品種最適宜的種植地區(qū)，發(fā)揮品種的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)潛力。

試驗選擇的15 個品種（系）中，蒙苦11（G12）、蒙苦09（G13）、蒙苦93（G8）、蒙苦13（G2）、蒙苦06（G1）屬于高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)型品種（系），蒙苦45（G14）、蒙苦66（G15）屬于穩(wěn)產(chǎn)但豐產(chǎn)性較差品種（系），蒙苦87（G4）、蒙苦53（G5）屬于豐產(chǎn)但穩(wěn)產(chǎn)性較差品種（系），蒙苦24（G3）、蒙苦110（G6）、蒙苦36（G7）、蒙苦165（G9）、蒙苦72（G10）屬于豐產(chǎn)性及穩(wěn)產(chǎn)性較差品種（系）。綜上所述，試驗篩選出蒙苦11、蒙苦09、蒙苦93、蒙苦13、蒙苦06 適宜在內(nèi)蒙古地區(qū)大面積種植。