高稳系数法在甘蔗品种区域化试验中的应用

高稳系数法在甘蔗品种区域化试验中的应用

区域甘蔗试验是识别新品种（系）产量、稳定性、抗逆性和适应性的重要手段。这不仅是识别和实施品种和良种的重要依据，也是快速转化为生产力的中心环节[1.3]。优良的甘蔗品种必须具备产量高、糖分高、宿根性好,且产量糖分稳定、抗逆性强等特征。多年来我国在进行农作物新品种田间试验时最初用一个最粗放且可靠性较差的方法,简单的计算育成品种产量比对照种产量增减百分数,目前多用标准差、变异系数、回归系数来估测产量的稳定性;用产量平均数较对照增产百分数估算品种高产性;用t测验或新复极差法进行新品种的差异显著性测定。这些方法都是将品种的高产性和稳产性分别作为研究对象,没有把品种的高产性和稳产性有机地结合起来,因而得到的是品种的高产性和稳产性可能互不相关的结论,而且计算的过程比较烦琐[4～5]。1994年温振民提出的高稳系数分析法(HSC法),把新品种的高产性和稳产性结合起来,用高稳系数来反映新品种的高产性和稳产性。用高稳系数法对玉米水稻茶叶等农作物进行高产稳产分析与传统的分析方法已经得到了高度一致的结果[5,6～9]。笔者2004年曾对云南省第八套甘蔗新植试验进行了分析研究。将高稳系数分析法对甘蔗新植宿根平均区域化试验的结果进行分析,旨在分析试验品种高产稳产性的同时,为甘蔗品种试验研究提供较为准确、可靠和计算简便的分析方法。1材料和方法1.1新台糖5.5号,5.本套试验材料分别是云蔗89-351(文中品种编号:1)、云蔗92-19(编号:2)、云蔗94-81(编号:3)、云蔗94-343(编号:4)、云蔗94-375(编号:5)、云蔗95-128(编号:6)、云瑞96-57(编号:7)、云瑞96-58(编号:8)、云瑞99-155(编号:9)、桂糖90-95(编号:10)、粤糖89-240(编号:11)、SP71-6180(编号:12),新台糖25号(编号:13),并设新台糖10号(编号:14)、桂糖11号(编号:15)为对照。1.2试验点和试验材料15个品种(含两对照)在全省8个主要蔗区(点)进行联合区域化试验。其参试单位为:德宏-德宏州甘科所(陇川)、梁河县甘蔗站;保山-保山市甘科所(怒江坝)、昌宁县甘蔗技术推广站(卡斯);思茅-思茅市经作站(景谷)、西双版纳-勐海县甘科所;玉溪-元江县甘科站(者嘎);红河-弥勒县糖办(朋普)。分别编号为A、B、C、D、E、F、G、H。8个试验点分别代表云南省不同生态类型主产蔗区。主要代表南亚热带湿润蔗区、南亚热带半湿润半干燥蔗区和北热带半湿润半干燥区。大田试验均采用完全随机区组设计,5行区3次重复,小区面积33.3m2。下芽为双芽双行接顶(12万芽左右/hm2),采用双对照(ROC10、桂糖11号或选三),地膜覆盖。田间各项管理按当地大田栽培管理措施进行。1.3测量项目的评估1.3.1农业艺术的品质初出苗率、终出苗率、初分蘖率、终分蘖率、基本苗量、总苗量、病虫害、大生长期长速、生势等。1.3.2蔗糖分、纤维分、还原分量及纯度11月中旬开始调查锤度,并采样分析甘蔗含糖分及蔗汁蔗糖分、纤维分、还原糖分、重力纯度、简纯度等直至收获(3月);进行理论测产(12月或收获前)和实称产量(3月)。1.4稳定参数的确定和模型构建优良甘蔗品种的高产性包含两层概念,即不仅要体现在产量高,还要体现糖分高。因此,产量与甘蔗含糖分相乘所表示的单位面积的含糖量能较充分的反应甘蔗的种性。此外,宿根甘蔗品种可以减少投入和节约成本,因此宿根性优良的品种是甘蔗良种的主要标志之一。本文对每个小区的实际产量折合单产,再乘以甘蔗平均含糖分,得小区的公顷含糖量,对参试甘蔗的新植宿根平均公顷含糖量(公顷产量×平均含糖分)进行多年多点统计分析。平均数(x)、标准差(s)、变异系数(c.v.%)等的计算和品种间的公顷含糖量差异(LSR法)均采用一般的通用公式(MicrosoftExcel)。公顷含糖量的稳定性采用Eerhert和Russell的分析方法,从回归系数b的大小评估含糖量的稳定性。Eerhert和Russell的分析方法的稳定性参数模型:Yij=μi+βiIj+δij。Yij表示第i个品种在第j个环境(i=1,2,3,…,t;j=1,2,3,…,s)中的平均值,μi表示第i个品种在所有环境中的平均值,βi表示回归系数用来度量第i个品种对不同环境的反应。δij表示第i个品种在第j个环境中的离回归,Ij为环境指数,是所有品种在第j个环境中的平均数减去总平均数而得的。温振民提出的产量高稳系数计算公式为:HSCi=[(Ga-Gi)/Ga]×100,式中Ga为目标品种的稳定产量,Gi为参试品种的稳定产量。根据上式,若把甘蔗品种产量平均数Xi作为该性状的表型值,将其变异标准差Si作为生产环境引起的变化成分,那么,其性状由遗传基础所决定的部分Gi=Xi-Si成立,又目标品种产量一般以稳定比对照增产10%以上计算,为了计算方便,可省去Sck项,经整理,可得简化的高稳系数公式HSCi=[1-(xiSi)/1.1×xck]×100。高稳系数是纳入了各参试品种的平均产量及标准差形成的新的统计参数,它依参试品种的遗传基础产量与目标品种的产量百分比来反映品种的高产稳产性能,式中,HSCi值越小,其高产稳产性越好。2结果与分析2.1试验结果2.2品种稳定性分析2.2.1不同组培条件对甘蔗年生长和稳定性的影响回归系数分析品种稳定性环境指数的计算公式为:(所有品种在第j个地点的产量总和/品种数)-(全部品种产量总和/总观察数),以A点为例:由表1可得知所有品种在A的产量总和为1542.4,品种数为15,总观察数为120,可求得A点的环境指数为-1.92。同样的方法可求得各点的环境指数如表2。以某地点所有参试品种的产量平均数的环境指数作自变量X,以各品种的平均产量作依变量Y,求线性回归系数b,用b值评定各个品种在不同组培条件下的稳产性大小。由回归系数b公式可得参试品种各植期的回归系数如表3。在环境条件影响作物产量的关系中,环境条件是因,甘蔗公顷含糖量是果。当环境条件变动一个单位时,甘蔗的公顷含糖量在理论上相应变动若干单位。在甘蔗区试中以各个区试点的环境指数为自变量,以每个供试品种在相应区试点的公顷含糖量为依变量。计算出回归系数b,b=1,为平均稳定性;b<1,为超平均稳定;b>1,为不稳定。这是因为品种稳定性与品种离均差平方成反比,即b值越大,表明该品种对环境的反应越敏感,在不同的环境中公顷含糖量的差异性大而稳定性小。反之,b值越小,表明该品种对环境的反应越不敏感,在不同的环境中产量的差异性小,稳定性好。从表3中参试品种的回归系数可以看出,回归系数在0.362～1.873,品种4,5,6适应性相对较差外,其它品种适应性较好。对照一(品种15)的回归系数为0.362,对照二(品种14)回归系数为0.700,表示对照品种具有超稳定性,说明对照的选择是适宜的。2.2.2品种的市场引领能力区试的目的不仅要了解品种的稳产性,同时需要分析其丰产性,在回归系数分析的基础上,把每个品种的回归线同时绘在坐标图上,就可清楚的看出其稳产性和丰产性。根据表1的平均产量和表3回归系数,可计算出每个品种线性回归方程。方程式为:Yi=Yi+bix式中Yi为第i个品种所有试点平均产量,bi为品种回归系数,X为系变量环境指数。根据公式可有各植期品种线性回归方程:按品种的线性回归方程,在坐标图上分别绘出每个品种在不同植期的线性回归线,见图1。由图1可以看出对品种的稳产性和丰产性作进一步分析。图中画线点的群体平均线为Y平均=12.85+X的回归线。位于平均群体线上方的有9条,分别是品种12,10,1,9,11,5,3,2和6,说明这9个品种产量随着环境系数的增加都高于群体平均水平,但从品种的回归指数(b)看,9个品种中品种12,10,9,1,11回归系数低于1,属超高产稳产品种,品种2、3、回归系数接近1,为高产稳产品种,品种5和6随着环境系数的增加,公顷含糖量大幅增长,但是回归系数远大于1,说明这些品种具有超平均公顷含糖量的特性,对优越的环境条件适应性更强,对优良环境具有特殊的适应性。其中,品种9随环境指数增加产量增幅较大,即环境条件提高,增产潜力增大;品种4,7,14(CK1)、15(CK2)随着环境系数的增加,产量低于群体平均线,其中品种7,14,15回归系数小于1,说明这些品种低产稳产,品种4回归系数大于1,说明它们低产而不稳产。2.3品种稳定性分析计算高稳系数,必须引入标准差s。其计算公式为:。s为标准差,n为样本数(样本容量),x为产量,x为平均产量。通过计算,参试品种的平均产量及百分比增减、产量排位、LSR测验、s、c.v.%(变异系数)、HSC及排位、b值列表如表4。由上表看出,品种12平均产量排位与HSC排位一致。品种9产量排位第四,而HSC排位第二,品种10产量排位第二,而HSC排位三,这是因为品种10的标准差s、变异系数(c.v.%)和回归系数都较品种9大,所以,品种10产量比品种9高,但稳产性不如品种其它结果见表所以稳定性的差异影响到HSC的排列位次。另外,变异系数大,产量较低的品种,其HSC值较大,排位靠后,这与用回归系数和环境指数的坐标图分析品种高产稳产性的结果一致。但从总体情况看,HSC排位与平均产量排位基本一致。所以,高稳系数反应的品种高产稳产性结果,较能真实的综和反应参数品种的高产稳产性。按照高稳系数排位,参试品种高产稳产从优到劣的品种应该是品种12,9,10,1,3,11,13,5,2,6,4,8,7。2.4甘蔗生产示范品种及用量根据相关系数分析原理,表4的变异参数平均产量x、标准差s、变异系数(c.v.%)、回归系数b及高稳系数HSC之间相关系数为下表。通过相关系数显著性测验可知,s、c.v.%及b都是反应品种产量稳定性的参数,它们之间的相关系数r值分别是0.8622**,0.7251**,0.7341**,三者之间极显著的正相关;三者于产量之间的相关不显著,不能反映产量的高低情况。HSC值可综和反映甘蔗品种的丰产性和稳产性。从相关系数看,产量平均与高稳系数呈极显著的负相关,达-0.9396,即平均产量高,高稳系数低。当然,以高稳系数进行产量排位,还与s、c.v.%及b有关系,这一点在前面的分析中已有说明。与此同时,c.v.%与HSC也存在正相关。高稳系数分析法从丰产性和稳定性两方面对甘蔗区试品种进行评价是比较全面的。各点通过两年新植一年宿根的试验,表现较好的品种正在进行繁殖、示范和推广。下表为各点正进行大面积示范旨在推广应用的品种分布情况。从表6看,参试品种中不同分析结果表现较好,排位靠前品种都分别在不同的7个点进行进一步的繁殖和示范。其中,生产示范点数为:品种12(SP71/6181)6点,品种2(云蔗92/19)9点,品种11(粤糖89/240)4点,品种1(云蔗89/351)和品种5(云蔗94/375)各3点,品种10(桂糖90/95)2点,品种3(云蔗94-81)1点。排位靠后的品种4,6,7,8(云蔗94/343、云蔗95/128、云瑞96/57和云瑞96/58)等4个品种以及品种9(云瑞99/155)糖分太低且熟期较晚,品种13(ROC25)产量太低等品种未进行繁植、示范。因此分析结果与生产实际高度一致。3高稳系数分析方法方差分析和回归分析把试验品种的高产性和稳产性相对孤立的进行分析,且计算分析较为烦琐,还可能出现分析结果不一致的结论。HSC法把品种的高产性和稳产性结合起来,用高稳系数来反映新品种的高产性和稳产性。其计算较为简单,只通过计算参试品种和对照种的平均产量即可用计算公式求得品种的高稳系数。高稳系数法是用一个参数(HSC)反映甘蔗品种的高产稳产性,HSC值的排列位次与产量位次接近,而且与产量相关达极显著,品种的产量、标准差对HSC具有一定作用,说明用HSC体现了高产稳产的结合。相关性分析,HSC反映丰产性为主,兼顾稳产性。本文将高稳系数分析法用于甘蔗的品种区域化试验分析,分析结果与生产实际应用的品种吻合。因此,高稳系数分析法是甘蔗区试品种高产稳产性分析的有